ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2004, том 30, № 3, с. 119-125
УДК 612.65:612.743
ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТУРН-АМПЛИТУДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМИОГРАММЫ ПРИ ДОЗИРОВАННОМ
ИЗОМЕТРИЧЕСКОМ СОКРАЩЕНИИ
© 2004 г. Л. И. Герасимова, Т. В. Варламова, Е. Г. Антонен, Е. С. Антропова, А. Ю. Мейгал
Петрозаводский государственный университет Поступила в редакцию 26.06.2002 г.
Количество турнов и средняя амплитуда электромиограммы (ЭМГ) m. biceps brachi при разных уровнях изометрического сокращения, а также параметры peak ratio исследованы в 9 возрастных группах (от 1 месяца до 72 лет, n = 192). Уравнение регрессии, наиболее точно отражающее возрастные изменения числа турнов ЭМГ, имеет вид: у = -4(2.48 ± 0.14) - M(1.32 ± 0.17) + 5(11.02 ± 0.68) + (194.71 ± 7.81) (p < 0.001); для средней амплитуды ЭМГ уравнение регрессии имеет вид: у = —A(2.47 ± 0.19) - M(1.87 ± 0.23) + 5(10.03 ± 0.88) + (321.57 ± 11.05) (p < 0.001), где A - возраст, в годах; M -масса тела, в кг; 5 - нагрузка, в кг. Таким образом, с возрастом интерференционная ЭМГ имеет тенденцию к формированию так называемого "нейрогенного" типа ЭМГ, что обусловлено особенностями организации движения на сегментарном уровне в разные возрастные периоды.
Состояние периферического отдела двигательной системы человека зависит от структурно-функционального соответствия между мышечным и спинальным компонентами, которое может изменяться в зависимости от возраста, уровня физической активности, влияния некоторых средовых факторов (температура, профессиональные вредности) или при патологии опорно-двигательного аппарата [1]. В исследованиях с использованием антропометрических, механографических методик, а также средств визуализации показано, что двигательная система проходит определенные этапы постнатального созревания [2, 3].
Электромиграфия (ЭМГ) является объективным методом оценки состояния нервно-мышечного аппарата [4, 5]. Суммарная ЭМГ, как результат интерференции потенциалов действия двигательных единиц, дает интегрированную картину, характеризующую в целом состояние исследуемой мышцы. Известен ряд исследований, в которых проводилось сравнение параметров ЭМГ, характерных для некоторых возрастных групп [6, 7].
Целью настоящего исследования было изучение особенностей функционирования периферического отдела двигательной системы человека в широком возрастном диапазоне (от рождения до старости) на основе количественного анализа суммарной ЭМГ (средняя амплитуда ЭМГ, число турнов и др.), что, на наш взгляд, расширит имеющиеся представления о сегментарных механизмах регуляции движения в различные периоды индивидуального развития человека.
МЕТОДИКА
ЭМГ-исследование выполнено у 192 испытуемых, неврологический статус которых соответствовал возрастной норме. Обследованные лица в соответствии с классификацией этапов постнатального созревания, предложенной Аршавским И.А. [2], были разделены на 9 возрастных групп:
0-1 месяц (n = 20, 10 лиц мужского (далее - м) и 10 лиц женского (далее - ж) пола), 1-2 месяца (n = = 20, 10 м, 10 ж), 3-12 месяцев (n = 20, 10 м, 10 ж),
1-2 года (n = 20, 10 м, 10 ж), 3-6 лет (n = 19, 10 м,
9 ж), 7-11 лет (n = 19, 10 м, 9 ж), 12-15 лет (n = 19,
10 м, 9 ж), 20-40 лет (n = 23, 15 м, 8 ж), 60 и более лет (n = 12, 5 м, 7 ж). Данные большей части взрослых испытуемых взяты из предыдущих исследований, где они принимали участие в составе контрольной группы [8, 9]. Антропометрические показатели обследованных лиц приведены в табл. 1.
В настоящей работе нами использованы условия и методики регистрации ЭМГ, аналогичные предыдущим исследованиям [8-12]. Регистрация ЭМГ проведена с помощью электромиографа MG440 (Mikromed, Венгрия). Использованы биполярные оловянные электроды (размер прямоугольных электродов 6 х 12 мм, диаметр круглых - 5 мм, межэлектродное расстояние 14 мм), смоченные электродным гелем (EG1) и фиксированные по ходу волокон над основной массой исследуемой мышцы на предварительно обезжиренной коже.
Активность m. biceps brachii анализировали в условиях дозированного изометрического напряжения. Взрослых испытуемых просили последовательно удерживать грузы весом 2, 4, 6, 8 и 10 кг, подвешенные на манжете, укрепленной на запяс-
Таблица 1. Характеристика исследованных групп (M ± m)
Исследуемая группа, Рост, м Вес, кг
возраст, п муж жен общий муж жен общий
1. До 1 мес., п = 20 0.53 ± 0.01 0.53 ± 0.01 0.53 ± 0.01 3.43 ± 0.09 3.54 ± 0.09 3.48 ± 0.06
2. 1-2 мес., п = 20 0.53 ± 0.01 0.55 ± 0.01 0.54 ± 0.01 4.38 ± 0.14 4.50 ± 0.19 4.44 ± 0.11
3. 3-11 мес., п = 20 0.66 ± 0.02 0.68 ± 0.02 0.67 ± 0.01 7.64 ± 0.50 8.01 ± 0.41 7.83 ± 0.32
4. 1-2 года, п = 20 0.82 ± 0.01 0.84 ± 0.02 0.83 ± 0.01 11.31 ± 0.38 11.22 ± 0.54 11.22 ± 0.32
5. 3-6 лет, п = 19 1.08 ± 0.03 1.13 ± 0.02 1.10 ± 0.02 18.56 ± 0.95 17.30 ± 1.24 17.89 ± 0.79
6. 7-11 лет, п = 29 1.42 ± 0.04 1.39 ± 0.03 1.40 ± 0.02 30.10 ± 1.93 30.63 ± 1.55 30.35 ± 1.22
7. 12-15 лет, п = 29 1.56 ± 0.02 1.60 ± 0.03 1.58 ± 0.02 46.45 ± 2.78 45.87 ± 2.68 46.17 ± 1.89
8. 20-40 лет, п = 23 1.81 ± 0.02 1.66 ± 0.02 1.75 ± 0.02 70.10 ± 1.42 56.88 ± 2.75 65.50 ± 1.87
9. Более 60 лет, п = 12 1.73 ± 0.05 1.59 ± 0.02 1.65 ± 0.03 91.00 ± 1.76 69.00 ± 5.59 78.17 ± 4.60
тье, в течение 3-5 секунд. Рука находилась в положении локтевого сгибания (плечо расположено вдоль грудной клетки, суставной угол 90°). У детей возраста от 7 до 15 лет тестирование мышцы проводили при дозированной нагрузке от 1 до 3 кг. У детей младшего возраста статическую активность m. biceps brachii вызывали подтягиванием за ручки.
Для анализа ЭМГ использовано программное обеспечение "МБН-Нейромиограф" (Москва, РФ). Исследованы амплитуда ЭМГ (RMS, мкВ) и количество турнов (поворотов) ЭМГ (под турном понимают колебания потенциала ЭМГ амплитудой более 100 мкВ) [4, 5, 13].
Анализ ЭМГ выполнен по методике, использованной нами в предыдущем исследовании [1012]. На основании индивидуальных данных для установления вида функциональной зависимости параметров ЭМГ от выполняемой нагрузки использовали регрессионный анализ с линейной моделью регрессии: вычисляли коэффициенты и строили кривые регрессии. Аналогичные приемы нормализации ЭМГ-параметров использованы в исследованиях Акатаки К. и соавт. [6].
Нами также исследовано изменение отношения количества поворотов ЭМГ к средней амплитуде ЭМГ за 1 секунду по мере увеличения нагрузки. Этот метод, известный как анализ максимального отношения количества поворотов ЭМГ к средней амплитуде ЭМГ за 1 секунду (peak ratio) [13], также применялся нами в предыдущих исследованиях [8-12].
При построении моделей зависимостей параметров суммарной ЭМГ от нагрузки с учетом возрастных характеристик нами учитывались только достоверные коэффициенты (при уровне значимости p < 0.05), полученные при анализе индивидуальных данных. Достоверность коэффициентов регрессии и параметров peak ratio, а также влияние возраста на количественные параме-
тры ЭМГ оценивали по t-критерию Стьюдента. Достоверными считали результаты при уровне значимости p < 0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проведенные ранее исследования электромиографических параметров при разных уровнях изометрического сокращения показали, что количественные характеристики ЭМГ варьируют в широких пределах среди отдельных испытуемых при применении одной и той же нагрузки. Нами также выявлено, что абсолютные параметры ЭМГ сильно зависят от пола испытуемого, у мужчин, как правило, наблюдается более высокоамплитудная и более богатая турнами ЭМГ. Так, при нагрузке 2 кг в m. biceps brachii в среднем может наблюдаться 42 ± 11 турнов ЭМГ, однако разброс значений среди отдельных испытуемых может составлять от 1 до 145 турнов. Значения средней амплитуды ЭМГ в среднем равны 135 ± 7 мкВ и варьируют от 100 до 220 мкВ. При нагрузке 4 кг соответствующие параметры ЭМГ m. biceps brachii составляют 75 ± 9 турнов (от 2 до 185) и 151 ± 6 мкВ (от 115 до 280 мкВ). Аналогичная динамика средних значений количественных характеристик суммарной ЭМГ наблюдается и при более высоких нагрузках. Таким образом, большая вариабельность ЭМГ-параметров у отдельных испытуемых значительно затрудняет сопоставление данных электрофизиологического обследования.
Вместе с тем, нами выявлена однотипная динамика параметров ЭМГ по мере увеличения нагрузки, которая выражается коэффициентами регрессии зависимостей количества турнов ЭМГ и средней амплитуды ЭМГ от применяемой нагрузки (табл. 2, рис. 1). Установлено, что у взрослых лиц соответствующие коэффициенты регрессии (коэффициенты пропорциональности, по-
ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТУРН-АМПЛИТУДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 121
Таблица 2. Параметры ЭМГ при дозированном изометрическом сокращении m. biceps brachii в разных возрастных группах
Возраст Коэффициент регрессии зависимости количества турнов ЭМГ от нагрузки Коэффициент регрессии зависимости средней амплитуды ЭМГ от нагрузки
общий муж жен общий муж жен
7-11 лет 27.43 ± 2.89 28.28 ± 4.19 26.38 ± 4.50 54.85 ± 9.28 36.19 ± 5.17 68.85 ± 11.64
12-15 лет 24.93 ± 2.80 25.33 ± 2.92 24.53 ± 5.17 44.89 ± 8.59 42.55 ± 11.39 46.76 ± 13.63
20-40 лет 18.62 ± 1.35 20.20 ± 1.69 15.65 ± 1.88 21.71 ± 1.88 21.47 ± 2.31 22.21 ± 3.51
Более 60 лет 11.05 ± 1.35 8.68 ± 3.08 12.40 ± 1.12 4.38 ± 0.44 4.18 ± 1.37 4.47 ± 0.38
Коэффициент корреляции -0.58*** -0.60*** -0.55** -0.62*** -0.57** -0.72***
Примечание: значимость коэффициентов корреляции: ** -p < 0.01, *** -p < 0.001.
казывающие наклон графика к оси X) изменяются в достаточно узких пределах и могут быть использованы для оценки и сравнения состояния периферического отдела двигательной системы при различных физиологических условиях и нарушениях функции нервно-мышечного аппарата [10-13]. Кроме того, значения этих коэффициентов практически не зависели от пола испытуемых.
Аналогичные исследования, проведенные в группе детей в возрасте от 7 до 15 лет показали, что динамика турн-амплитудных характеристик ЭМГ существенно отличается от данных, полученных у взрослых испытуемых. У детей наблюдаются более высокие значения коэффициентов пропорциональности, что свидетельствует о более быстром нараст
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.