Сопоставительный анализ активационных характеристик мышц нижних конечностей до и после их удлинения методом дистракционного остеосинтеза у больных ахондроплазией с данными компьютерной томографии 27.09.2020

Сопоставительный анализ активационных характеристик мышц нижних конечностей до и после их удлинения методом дистракционного остеосинтеза у больных ахондроплазией с данными компьютерной томографии

 Данное направление исследований имеет важное значение в ситуации, когда есть основания подозревать отличия в строении мышц пациентов анализируемой выборки (в нашем случае больных ахондроплазией) от практически здоровых людей.

Взаимосвязь электромиографических (ЭМГ) параметров мышц с состоянием их структурных элементов рассматривалась в ряде работ [1,6, 9], поскольку имеет большое практическое и теоретическое значение. В частности, активационные характеристики мышц нижних конечностей при максимальном произвольном напряжении, сами по себе хорошо феноменологически описанные [8], вне контекста преобразования мышечной ткани под влиянием дистракции оставляют значительную степень неопределѐнности в их интерпретации.

Развитие современных методов компьютерной визуализации позволяет в настоящее время начать разработку принципов сопоставления данных о структуре мышцы с еѐ активационными характеристиками с учѐтом исследований в области биофизики и морфологии.


Данное направление исследований имеет важное значение в ситуации, когда есть основания подозревать отличия в строении мышц пациентов анализируемой выборки (в нашем случае больных ахондроплазией) от практически здоровых людей.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ


ЭМГ-обследования проводили до и в различ-ные сроки после удлинения нижних конечностей методом дистракционного остеосинтеза. Биоэлектрическую активность четырѐх мышц оперированной нижней конечности: m. tibialisanterior, m. gastrocnemiuslateralis, m. rectusfemoris, m. bicepsfe morisполучали при их максимальном произвольном напряжении [4] с использованием цифровой ЭМГ-системы DISA-1500 (фирма Dantec, Дания). Отведение ЭМГ осуществляли с помощью биполярного поверхностного электрода с площадью отводящих поверхностей 8 мм и межэлектродным расстоянием 10 мм. Больные находились в положении лѐжа. Тестовое движение выполнялось после предварительной инструкции плавно и с максимальным усилием. Длительность максимального напряжения мышцы не превышала 3 секунды [5]. Измеряли среднюю амплитуду (АмкВ) и частоту колебаний в секунду (f). Для изучения анатомических параметров мышц была применена компьютерная томография.

Исследования проводили на компьютерных томографах SomatomAR-MP(Siemens), Somatom SMILE(Siemens), мультимодальной сетевой графической станции ―Leonardo‖ фирмы Siemens.

По топограмме устанавливали уровни сканирования:

1. При исследовании мышц бедра уровень верхней и средней трети диафиза бедренной кости.

2. При исследовании мышц голени уровень верхней и средней трети диафиза берцовых костей.

Рассчитывали общую площадь поперечного сечения бедра и голени в средней трети, площади поперечного сечения большой, средней и малой ягодичных мышц, прямой, промежуточной и двуглавой мышц бедра и мышц голени (передняя большеберцовая, длинный разгибатель пальцев, икроножная мышца), толщину мышц и подкожно-жировой клетчатки. Проводили измерения плотностных показателей исследуемых мышц по шкале Хаунсфилда (HU).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ


Сопоставительный анализ мы посчитали целесообразным начать с представления данных в графической форме (рис. 1 и 2), поскольку визуальное восприятие позволяет квалифицированному наблюдателю уловить главные тенденции в динамике параметров и сосредоточить на них основное внимание и адекватно выбранные средства аналитического аппарата. Группы сравнения были подобраны так, чтобы возрастные (рис. 1, 2) и постдистракционные изменения (рис. 3) в мышцах были максимальными и их проявление стало заметным [2, 3].




На рисунке 4 представлены анатомические и активационные характеристики мышц нижних конечностей больных ахондроплазией. Известно, что амплитуда произвольной ЭМГ прямо пропорциональна количеству активных двигательных единиц (ДЕ) [5],иными словами числу мышечных волокон, генерирующих потенциалы действия (ПД).

Последнее тем больше (при прочих равных условиях), чем значительнее толщина мышечного слоя, что мы и наблюдаем на рисунке 4 (Iи II). Мышцы (в группе выбранных нами), обладающие большей толщиной, имеют более высокую произвольную ЭМГ. Однако, как видно на рисунке, эта взаимосвязь носит нелинейный характер, поскольку имеет значение вид мышечных волокон, которые в разных мышцах представлены неодинаково (соответственно имеют разные амплитудно-частотные характеристики ПД), выраженность соединительнотканных перегородок межу мышечными пучками, что, наряду с подкожной клетчаткой, поглощает часть электрического сигнала, ослабляя его амплитуду, особенно в области высоких частот.

Следует отметить, что после лечения характер связи между толщиной мышцы и амплитудой еѐ ЭМГ изменился. Складывается впечатление, что больший прирост толщины вызывает меньшее увеличение амплитуды ЭМГ (рис.4, 5).




 

       
Данное утверждение, безусловно, носит вероятностный характер

Очевидно, что рост мышц у больных ахондроплазией в условиях периодического оперативного удлинения конечностей способствует развитию соединительной ткани в мышцах и меняет качественный состав ДЕ в сторону увеличения числа медленных волокон, суммарные ПД которых имеют меньшую амплитуду [5]. Первое предположение согласуется с ранее проведѐнными исследованиями в эксперименте [7] и новыми данными о плотности мышечной ткани, полученными при анализе КТ в клинике. В процессе дистракции плотность мышечной ткани увеличивается на 15-20 HU. Так, для передней большеберцовой мышцы плотность через 28 дней дистракции увеличивалась до 80-82 единиц HU(до удлинения 68-70 HU).

Как и следовало ожидать, частота колебаний ЭМГ не обнаруживает какой-либо связи с толщиной мышцы ни до ни после лечения (рис. 4, III-IV). Однако влияние толщины подкожной клетчатки на представленных графиках прослеживается. До лечения (рис.4-V) мы видим, что мышцы бедра, где толщина подкожной клетчатки больше, имеют более низкочастотную ЭМГ, чем на голени.

Данная картина сохраняется и после лечения (рис. 4, VI). Это происходит потому, что, проходя через подкожную клетчатку, биоэлектрический сигнал теряет высокочастотную составляющую тем больше, чем дальше расстояние до отводящего накожного электрода. При этом важно помнить, что данный анатомический параметр не единственный фактор, определяющий частоту ЭМГ

Сравнивая индивидуальную динамику амплитуды ЭМГ и толщины мышцы у конкретного больного в процессе лечения с изменениями соответствующих средних значений этих параметров,мы можем косвенно судить о преобладании мышечной или соединительной ткани в мышцах после удлинения.

Обобщить наблюдаемую картину можно проследив динамику вышеперечисленных параметров на примере латеральной головки икроножной мышцы голени и двуглавой мышцы бедра (рис. 7, 8, 9)






На рисунке видно, что у детей первой возрастной группы после окончания лечения рассматриваемые анатомические параметры меняются незначительно, поэтому изменения ЭМГ-характеристик в большей степени связаны с внутренними процессами в ДЕ.

Когда же пациенты, пройдя несколько этапов лечения, переходят во вторуювозрастную группу, связь анатомических и ЭМГ-характеристик становится более заметной (рис. 9).