01Hastq_1_2010 (Медицинская техника (лекции)), страница 10

П рибор обеспечивает измерение ПД мышц и нейронов в наборе врачебных методик обследования. Большинство методик используют возбуждение нерва стимулятором. Таким образом миограф включает в себя и стимулятор. Кроме того при наблюдении малых сигналов приходится проводить накопление сигнала. Такой накопитель так же включен в миограф. Как следствие, миограф является одним из самых сложных и дорогих меди­цинских приборов. Его струк­турная схема представлена на рис 5.1.6.

Миограф состоит из:

1. Электродов сьема биосигналов и электродов стимулятора.

2. Усилителей биосигналов (обычно два/четыре канала усилителей ) с регулируемыми граничными частотами

3. Двух/четырех канального монитора отображения миограм и наблюдаемых сигналов от нейронов.

4. Устройства точного измерения запаздывания импульсов, их амплитуд и длительностей.

5. Устройства многократного накопления биосигналов (синхронно с повторяющимися стимулами) для выделения слабых биосигналов.

6. Одно/двухканального стимулятора с широким набором форм стимулов.

7
. Двух/четырех канального регистратора миограм на бумагу для формирования отчетного документа.

В миографии применяются игольчатые и поверхностные электроды (рис 5.1.7). Поверхностные электроды выполнены в виде пары пластин D=0.5-1см с расстоянием между центрами 2/3см. Наложение электродов определяется врачем. Электрод, соединенный с отрицательным входом усилителя отмечается красной точкой: отрицательный сигнал на "красном" электроде отображается как положительный импульс. Третий индиферентный электрод используется для устранения сетевых наводок. Применяются электроды или клеящиеся или многоразовые, которые крепятся резиновым бинтом. Электроды стимулятора в паре жестко укреплены на держателе, диаметр каждого 5 мм, расстояние 2 см. Обычно прижимаются рукой к месту стимуляции (в зоне прохождения нерва). Электрод стимулятора с отрицательным потенциалом так же отмечается красной точкой. Для стимуляции нервных окончаний пальцев используются кольцевые электроды, состоящие из двух колечек. Различные конструкции электродов представлены на рис 1.10

Основные характеристики прибора.

Число каналов усилителей обычно 4 для одновременного наблюдения активности мышц в 4х точках. Усилители имеют типовые параметры, см таблицу 1:

Таблица 1

5.1.6. Стимуляторы

С инженерной точки зрения современные стимуляторы являются достаточно простыми, но громоздкими приборами, ибо они должны обеспечивать:

1) большое число используемых форм стимулов,

2) повышенные требования к электробезопасности и

3) высокие требования к точности выдерживания параметров стимуляции.

В миографии обычно используются токовые (болевые) стимулы, реже тактильные. Для других обследований используются звуковые стимуляторы и зрительные стимуляторы. Стимуляторы широко используются в физиотерапии и при протезировании, замещении утраченных функций. Перспективным направлением является совмещение процедур массажа и стимуляции: механическое воздействие сочетается с электрическим возбуждением.

Токовые (болевые) стимуляторы. Обычно используются импульсы прямоугольной формы. Принимаются меры для устранения постоянной составляющей импульса (за счет двухполярной последовательности). Длительность стимула от 0.1 мс до 100мс. При стимуляции нервов используются длительности 0.3-1мс. При снятии кривых “реобаза- хронаксия” от 0.2мс до 100мс. Стимулятор выполняется как источник тока, таким образом достигается независимость уровня стимула от сопротивления электрод - кожа. Ток стимула изменяется от 0.2мА до 60/100мА. Изменение силы тока градациями по 0.2мА. Точность выдерживания тока в каждой градации 0.2мА.

Обычно стимулятор имеет 2 канала. Каждый канал должен быть электрически развязан от другого и от приемной части усилителей, чтобы исключить затекание токов от электродов стимулятора в области расположения приемных электродов.

Используются следующие последовательности стимулирующих импульсов:

1) Одиночный импульс по нажатию кнопки. Амплитуда тока устанавливается заранее.

2) Пачка импульсов длительностью до 10с (устанавливается заранее), частота в пачке от 1 до 200 Гц. Амплитуда постоянная, заранее установленная. Обычно частоты фиксированы: 1,2,5,10,20,50,70,100Гц. Начало пачки по нажатию кнопки.

3) Последовательность пачек с заданными нарастающими частотами с интервалом отдыха 10-20 сек

4) Пачка нарастающих по амплитуде импульсов с шагом 0.5мА с периодом между импульсами 10 секунд.

5) Парные импульсы с переменным взаимным запаздыванием от 20мс до 2 секунд.

6) Одиночный импульс после пачки 50 Гц с регулируемой задержкой от 20мс до 2 секунд.

7) Двухканальный стимул одиночными импульсами.

Стимулятор должен иметь выход синхронизации к монитору и накопителю, а так же режим внешней синхронизации при проведении измерений латентных периодов и накоплении слабых сигналов. Все многообразие стимулов и режимов работы миографа должно иметь продуманную систему отображения, не перегружающую внимание врача.

5.1.7. Методики миографического обследования

Обычно заболевания нервно мышечной системы связаны с нарушением: 1) кровеснабжения мышц; 2) изменениями состава плазмы и лимфатического тока мышц; 3) изменениями, присущими нервным волокнам, в том числе: а) изменениями условий перехода возбуждения нерв - мышца, б) нарушением проводимости возбуждения по нервным волокнам, в) изменением скорости проведения нервных импульсов и г) нарушениями переходов сигналов центральная - периферическая нервная системы (ЦНС - ПНС). Большое число заболеваний связано с травматизмом на производстве и при дорожно - транспортных происшествиях.

Перечислим основные методики:

1) Запись произвольной активности мышц. Производится без стимуляции. Используется для наблюдения изменения тонуса, влияния лекарственных средств, глубины наркоза и проц есса выхода из наркоза. На миографе устанавливается чувствительность от 5 до 0.2 мВ/см, скорость развертки 100 мм/с, 50мм/с Накладываемые электроды: игольчатые или накожные с расстоянием 20-25 мм. Отдельно устанавливается индиферентный электрод для снижения сетевых помех. Измеряется: Средняя амплитуда (порядка 2мВ), число положительных наклонов интервалов в секунду (150-200). Строится распределение гистограмма амплитуда- число за секунду (рис 5.1.8).

Н а руке электроды накладываются в области возвышения 5го пальца, держатся манжетой или лейкопластырем. Индиферентный электрод на запястье. На ноге электроды устанавливаются на МИМ (медиальная головка икроножной мышцы), и на КМ (камбаловидной мышце). Расстояние между приемными электродами 2-3 см. При регистрации произвольной активности мышцы делают запись до и во время сжатия кисти (или движения голеностопом). Большим недостатком большинства приборов является отсутствие регистрации значения механического усилия при движении.

Все остальные обследования требуют использования стимулятора. Производится:

2) Проверка передачи возбуждения от нерва к мышце Регистрируется запись единичных двигательных единиц. В простейшем виде стимулирующие электроды накладываются на место прохождения нерва и увеличивают силу стимула, пока не возникает механическая реакция мышцы (движение конечности) и/или импульс электрической реакции мышцы. Эта методика называется регистрацией М-ответа (рис 5.1.9). Раздражение проходит по цепочке: мотонейрон - возбуждение мышцы. Регистрируют

1) начальную амплитуду стимуляции при появлении М- ответа (в норме около 0.5 мА),

2 ) Удваивают силу стимула и отсчитывают "минимальную амплитуду" М ответа, далее наращивают силу стимула до достижения максимального значения амплитуды М-ответа и регистрируется максимальная амплитуда стимула. Кроме этого регистрируется латентный период, длительность и размах амплитуды М- ответа. Типовое значение максимальной амплитуды М ответа от 8 до 10 мВ.

3) Измерение числа двигательных единиц

На возбуждающий нерв обследуемой мышцы подается ступенчато нарастающий стимул (рис 5.1.10). контролируют равномерность нарастания амплитуды М ответов. Определяют отношение мах М ответа к мин М ответа: число двигательных единиц равно n=А/а где А- максимальная и а- минимальная амплитуды М ответов. Обычно усредняют по 10 регистрациям. Основная трудность состоит в определении мин М=a. Значение а принимается по удвоенной величине минимального порогового стимула.

4 ) Проверка полного пути проведения ЦНС-нерв-мышца Проверяется от точки раздражения с учетом ответа через ЦНС. Обеспечивается методикой регистрации Н-ответа (рефлекторный ответ, открыл Р. Нoffman в 1918г.) Стимулируется афферентный нейрон (дендрит). Сигнал идет в ЦНС, затем обратно возвращается по мотонейрону и возбуждает мышцу. Наложение электродов аналогично методике регистрации М - ответа. Н - ответ имеет больший латентный период, и располагается за М ответом (Рис 5.1.11). Афферентный нейрон более чувствителен, при нарастании стимула он раздражается раньше, чем мотонейрон для М ответа. Поэтому Н- ответ возникает при меньших амплитудах стимула. Испытания проводят с нарастающим стимулом. Измеряют: Латентный период (около 20-28 мс у детей, 28-32 мс у взрослых, 34 у стариков). Порог возникновения, изменение формы при увеличении стимула, длительность (порядка 20мс). Устойчиво отношение амплитуд Н ответа к М ответу. Для получения четкой картины проводят усреднение по 10 регистрациям.

5) Т- ответ.

Фактически это повторение М и Н рефлекса, однако используется не электрический, а механический стимул - удар молоточка. Такой раздражитель более физиологичен.

6) Исследование состояния нейронов

Включает измерение скорости проведения импульсов (СПИ), измерение его амплитуды на разных участках и нахождение точек его поражения - нарушения проводимости. Проводят сти­муляцию нервов поочередно в 2х точках при наблюдении М ответа выбранной мышцы и измеряют разность латентных периодов. Для точности проводят повторение и усреднение отсчетов (до 10). По другой методике скорость проведения определяют без участия мышечных потенциалов: наблюдают импульсы нерва в двух точках при одиночной стимуляции выбранного нерва. Требуемая точность измерения времени 0.1мс. Расстояние между точками наложения электродов измеряют в сантиметрах гибким метром (метр портного). Наблюдаемый импульс пробегающего возбуждения имеет малую амплитуду, поэтому используется накопление от 60 до 120 импульсов. По этой методике так же находится точка нарушения проводимости нерва последовательным изменением точки наложения электрода.

7) Нахождение значений “реобазы” и “хронаксии”

С
остояние нерва (нервных волокон) оценивается еще одной методикой: измерением зависимости величины стимула при возбуждении от длительности стимула. Это методика измерения "хронаксии - реобазы". Вид этой зависимости от длительности показан на рис 5.1.12. Естественно, при больших длительностях стимула требуется меньший ток стимула для возбуждения. Совсем малый ток никогда не приводит к деполяризации, он теряется из за сопротивления утечки мембраны клетки. Для больших длительностей стимула ток асимптотически приближается к некому порогу. Эта величина называется реобазой. Находят ее уровень. Далее находят длительность импульса стимула для двойной амплитуды. Эта длительность называется хронаксией. Величина реобазы определяет состояние клеточной мембраны, хронаксия - емкостных свойств мембраны (в основном липидного слоя, см рис 5..1.3).

На практике введение внутриклеточного электрода сложно и используют поверхностные электроды. Стимул воздействует на пучек нервов создавая соответствующую напряженность поля между перехватами Ранвье. Для толстых нитей расстояние между перехватами больше и при заданном токе раньше достигается напряжение деполяризации. Общий вид хода кривой не изменяется по сравнению с описанной выше, но физиологическое значение Реобазы и Хронаксии более сложно. Однако в целом измерение этих параметров имеет диагностическую ценность, т.к. параметры зависят от условий жизни, целостности миелиновой оболочки и др.