Современные методы исследования нервно-мышечного аппарата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ СПОРТА И ТУРИЗМА

Кафедра биологических дисциплин

Реферат на тему:

«Современные методы исследования нервно-мышечного аппарата»

Работу выполнил:

Зуев Андрей Александрович

Смоленск 2013

План

1. Исследование функционального состояния нервно-мышечного аппарата человека методом хронаксиметрии в покое и после физических нагрузок

2. Измерение работы мышц человека (эргометрия)

3. Измерение величины усилий мышц человека (динамометрия и динамография)

4. Измерение напряжения и расслабления мышц человека (электромиотонометрия)

5. Регистрация электрической активности мышц (электромиография)

Список литературы

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО АППАРАТА ЧЕЛОВЕКА МЕТОДОМ ХРОНАКСИМЕТРИИ В ПОКОЕ И ПОСЛЕ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Для опыта нужны импульсный стимулятор электронного типа или хронаксиметр, электроды, источник тока, физиологический раствор.

Прежде всего, надо ознакомиться с пультом управления используемого прибора. Хронаксиметр, как и импульсный стимулятор, состоит из двух частей, которые служат соответственно для определения реобазы и хронаксии.

Величину реобазы можно узнать, раздражая исследуемый объект прямоугольными импульсами постоянного тока, длительность которых значительно превышает необходимое для возникновения возбуждения время.

Для определения хронаксии требуется наличие возможности варьировать длительность раздражения, пользуясь при этом чрезвычайно короткими импульсами тока.

Прибор (как импульсный стимулятор, так и хронаксиметр) питается от городской осветительной сети. Для определения реобазы прибор устанавливают на режим подачи импульсов неограниченной длительности. Напряжение тока, регулируемое при помощи потенциометра, показывает гальванометр. Для регистрации величины хронаксии прибор переключается на режим работы, который обеспечивает подачу коротких импульсов и возможность варьирования их длительности. В хронаксиметре конденсаторного типа это достигается при помощи набора конденсаторов разной емкости. Так как длительность разряда конденсатора пропорциональна его емкости, то, меняя последнюю, можно варьировать длительность раздражения.

Импульсный стимулятор позволяет получать импульсы разной длительности.

Опыт начинают с подключения прибора к осветительной сети. К полюсам его присоединяют серебряные электроды, подготовленные к опыту заранее. Во избежание процесса поляризации электроды хлорируют, покрывают слоем лигнина, волокнистого асбеста или гигроскопической ваты и обвязывают сверху марлей. Непосредственно перед исследованием электроды смачивают физиологическим раствором.

Электроды для униполярного раздражения, которыми пользуются при хронаксиметрических исследованиях человека, различны по своей величине и форме. Электрод с большой площадью поверхности присоединяется к аноду, а с малой площадью -- к катоду. Разная по площади поверхность электродов обусловливает различную густоту силовых линий раздражающего тока. Маленький электрод, на котором плотность тока значительно выше, получил название активного или дифферентного, а большой -- пассивного или индифферентного.

Большой электрод закрепляют бинтом на спине или груди испытуемого, а маленький помещают на двигательную точку исследуемой мышцы. Двигательной точкой называют тот участок мышцы, где в нее входит нерв. В расположении двигательных точек нервно-мышечного аппарата человека можно ориентироваться по их схематическому изображению. Для точного определения расположения двигательной точки раздражают указанную в схеме область током, превышающим пороговое напряжение, и отыскивают тот участок поверхности кожи, раздражение которого сопровождается наиболее выраженным сокращением. В этом месте фиксируют активный электрод на все время исследования.

Для определения реобазы раздражение мышцы начинают с токов малого напряжения (подпороговых) и, постепенно увеличивая его, устанавливают ту минимальную величину напряжения тока, которая достаточна, чтобы вызвать минимальное сокращение мышцы. Эта величина, выраженная в вольтах, и представляет собой реобазу исследуемой мышцы.

Для определения хронаксии прибор переключают на его вторую часть. При этом напряжение тока обычно автоматически удваивается (если в приборе не предусмотрено автоматическое удвоение напряжения при переводе его на определение хронаксии, следует сделать это при помощи потенциометра). Теперь мышцу раздражают током, напряжение которого остается постоянным (равным удвоенной реобазе), и изменяют его длительность.

При использовании хронаксиметра раздражение начинают с включения конденсаторов малой емкости и, постепенно увеличивая емкость, находят ту минимальную ее величину, при которой длительность разряда конденсаторов достаточна, чтобы при данном напряжении вызвать минимальное сокращение мышцы. Эта длительность раздражения и характеризует хронаксию исследуемой мышцы. Полученная характеристика выражена, однако, не в единицах времени, а в единицах емкости конденсаторов -- в микрофарадах. Для определения хронаксии в миллисекундах следует полученную величину емкости в микрофарадах умножить на 4 (коэффициент пропорциональности между временем разряда, и емкостью конденсатора при сопротивлении, равном 10 000 ом. Такое сопротивление используется обычно в хронаксиметрах конденсаторного типа).

В импульсном стимуляторе электронного типа применяется для определения хронаксии регулятор длительности импульсов, время действия которых в миллисекундах показывает специальная шкала. Начав с малых величин, увеличивают постепенно длительность импульсов и находят ту минимальную величину, которая достаточна, чтобы при данном напряжении (равном удвоенной реобазе) вызывать минимальное сокращение мышцы. Эта величина, выраженная в миллисекундах, и представляет собой хронаксию исследуемой мышцы.

Такое же определение реобазы и хронаксии мышц производят и после физических нагрузок динамического и статического характера.

Сопоставляют данные, полученные при исследовании мышц в состоянии покоя, с литературными данными.

Отмечают, что под влиянием систематической спортивной тренировки, особенно в тех случаях, когда широко используются упражнения скоростного характера, хронаксия мышц в состоянии покоя оказывается обычно укороченной, что указывает на повышение их функциональной подвижности.

После выполнения физической нагрузки в зависимости от ее характера, интенсивности и длительности, а также от степени тренированности испытуемого можно наблюдать различные по направлению и величине сдвиги показателей функционального состояния мышц. Малая нагрузка типа разминки повышает функциональное состояние мышц -- реобаза и хронаксия уменьшаются; нагрузка, вызывающая выраженное утомление, понижает функциональное состояние нервно-мышечного аппарата -- реобаза и хронаксия увеличиваются. Могут наблюдаться и неоднонаправленные изменения этих двух показателей функционального состояния мышц.

2. ИЗМЕРЕНИЕ РАБОТЫ МЫШЦ ЧЕЛОВЕКА (ЗРГОМЕТРИЯ)

электромиотонометрия эргограф хронаксиметрия

Для опыта нужны эргограф Моссо, велоэргометр, ступеньки высотой 22,5--50 см.

Принцип работы эргографа Моссо основан на поднимании определенного груза на ту или иную высоту сгибанием пальца руки. Эргограф снабжен штативом, на котором фиксируется рука. Испытуемый захватывает пальцем петлю троса с грузом, перекинутым через блок и при подтягивании перемещающим ползунок с писчиком, который чертит линию (эргограмму) на ленте кимографа.

Работа на велоэргометре дозируется по числу вращения педалей и по величине сопротивления, вводимого в заднее колесо. Подтормаживание может осуществляться механическим путем или изменением электромагнитного поля, влияющего на вращающийся диск. Оценка работы производится по счетчику.

Работу мышц человека можно также измерить при нагрузке, которая заключается в повторном восхождении на ступеньки

1. Измеряя величину работы на эргографе Моссо, определяют значение отягощения. Руку испытуемого фиксируют таким образом, чтобы ему было удобно захватить петлю троса. Предлагают выполнить работу под метроном в течение 3 мин. с малым грузом (например, 50 г), затем повторную 3-минутную работу в том же темпе, но с увеличивающимся грузом (например, 150--200 г и больше) через интервалы 1 мин. Полученные эргограммы анализируют по величине суммарной работы. Кроме того, проводят подсчет работы раздельно в каждую минуту, что позволяет выяснить динамику снижения работоспособности.

2. Определяя величину работы на эргографе Моссо, узнают значение темпа работы. Испытуемому предлагают выполнить работу одной и той же длительности, с одним и тем же грузом, но в постепенно возрастающем темпе (от опыта к опыту). Под счет работы в каждом опыте дает возможность определить оптимальный темп, при котором работа окажется наибольшей, и судить о влиянии замедленного и учащенного темпа на величину выполняемой работы.

3. Измеряют величину работы на велоэргометре при различном сопротивлении. Испытуемый выполняет работу в заданном темпе (например, 100 оборотов в 1 мин. в течение 3 мин.) при малом сопротивлении (или полностью сняв торможение заднего колеса), затем после 3-минутного отдыха вновь повторяет ее в том же темпе, но с введением большего сопротивления. Подсчитывают работу за каждую минуту и за 3 мин. Сравнивают данные, полученные при различном сопротивлении.

4. Определяют величину работы на велоэргометре при различном темпе работы. Она проводится аналогично предыдущей, но отягощение во всех опытах остается неизменным, меняется лишь темп вращения педалей. Оценивают значение темпа работы.

5. Измеряют величину работы при подъеме на ступеньку. Испытуемый поднимается на ступеньку в медленном темпе в течение 3 мин., затем после 3-минутного перерыва повторяет эту работу в предельно частом темпе, потом -- в среднем. Определяют работу в килограммометрах на каждой из 3 мин. (работа, выполняемая в 1 мин., равна произведению веса тела на высоту подъема в сантиметрах и на число восхождений в 1 мин.). Следует учитывать, что работа, затрачиваемая на опускание тела, принимается за 0,5 от работы на его подъем.

Из проделанных опытов можно сделать вывод, что величина внешней механической работы, выполняемой человеком, зависит от величины нагрузки и от темпа движений.

3. ИЗМЕРЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ УСИЛИИ МЫШЦ ЧЕЛОВЕКА (ДИНАМОМЕТРИЯ И ДИНАМОГРАФИЯ)

Для опыта нужны динамометры для измерения величины усилий сгибателей пальцев кисти и становые динамометры. Желательно иметь динамографы, особенно для измерения усилий мышц ног. Для записи усилий к динамометрической пружине присоединяют приставку с кимографом, на барабане которого записывается динамограмма, градуированная в килограммах.

1. Испытуемый сжимает кистевой динамометр с интервалами от 60 до 5 сек., каждый раз записывая результат. После десятикратного повторения динамометрических измерений при том или ином неизменном темпе дается отдых в течение 3--5 мин., и задание повторяется уже в другом темпе. Подсчитывают суммарную величину усилий при каждом темпе и чертят график по величинам десяти повторных усилий.

2. Производят аналогичные измерения на становом динамо метре.

3. Испытуемый садится на сиденье динамографа для ног и под метроном в медленном темпе развивает усилия двумя ногами (например, 30 усилий в 1 мин.) в течение 3 мин., затем повторяет задание в темпе 60 усилий в 1 мин., и потом в еще более быстром

4. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И РАССЛАБЛЕНИЯ МЫШЦ ЧЕЛОВЕКА (ЭЛЕКТРОМИОТОНОМЕТРИЯ)

Для опыта нужен электромиотонометр. Этот прибор состоит из гальванометра и рукоятки цилиндрической формы, внутри которой заключен стержень, выступающий наружу на 0,5 см. Рукоятка снабжена пружиной для регулирования силы надавливания на исследуемый участок мышцы. Выступающая часть стержня при надавливании на мышцу входит внутрь рукоятки на большее или меньшее расстояние, в зависимости от твердости мышцы (при надавливании на стекло стержень полностью входит внутрь рукоятки), и изменяет сопротивление для проходящего внутри рукоятки слабого тока. Прибор градуирован так, что при надавливании на стекло исчерпывается вся шкала до 100 единиц. Давление с такой же силой на мышцы вызывает смещение стрелки гальванометра на меньший угол (она показывает деления порядка 20--70). Чем больше степень расслабления мышцы, тем меньше угол отклонения стрелки.

Методика работы. В положениях лежа на спине и на животе, сидя и стоя измеряют твердость мышц в покое, при максимальном напряжении и произвольном расслаблении.

Твердость мышцы, измеряемая в покое, характеризует тоническое напряжение мышцы.

Твердость максимально напряженной мышцы отражает степень ее тетанического напряжения. В этом случае термин «тонус» применяется лишь условно.

Для того чтобы определить твердость мышцы при дополнительном расслаблении, испытуемый должен максимально ее расслабить. Если твердость мышцы при произвольном расслаблении, оказывается ниже твердости ее в покое, отношение этих величин будет меньше единицы. Чем ниже этот показатель, тем выше способность к дополнительному расслаблению мышцы.

В положении лежа на спине измеряют трехкратно твердость в покое, при напряжении и дополнительном расслаблении ряда мышц, например двуглавой мышцы плеча, сгибателей предплечья, большой грудной мышцы, внутренней и наружной головок четырехглавой мышцы бедра.

В положении лежа на животе можно измерять твердость напряженных мышц, расположенных по обе стороны остистых отростков позвонков, для чего испытуемый должен фиксировать во время измерения положение тела прогнувшись в пояснице. Кроме того, в положении лежа на животе можно измерить твердость наружной и внутренней головок трехглавой мышцы голени при любом ее состоянии.

Определение твердости мышц в положениях сидя и стоя производится аналогично. Измеряют этот показатель для каждой мышцы трехкратно в одном и том же положении конечности, записывая среднее значение.

5. РЕГИСТРАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МЫШЦ (ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ)

Для опыта нужна аппаратура для записи биопотенциалов мышц (электромиографы), которая состоит из усилителей и регистрирующей части (фоторегистрация, чернильная запись, наблюдение на экране электронно-лучевой трубки). При боры для записи биопотенциалов мышц позволяют регистрировать одновременно 2--4 и больше кривых -- электромиограмм (ЭМГ). Изучение ЭМГ в процессе двигательной деятельности человека может производиться в лабораторных условиях с помощью стационарной установки, при перемещениях человека в пространстве (во время бега, ходьбы, езды на велосипеде и т. д.) -- с помощью портативных регистрирующих приборов, установленных на сопровождающем транспорте (мотоцикле, автомобиле), а также в естественных условиях спортивной деятельности с помощью радиотелеметрической аппаратуры.

Для данной работы можно воспользоваться чернильнопишущим электрокардиографом. Необходимо иметь в виду, что этот прибор не позволяет учитывать весь диапазон частот. Два отводящих электрода -- пластинки или чашечки диаметром около 5--10 мм -- крепятся полосками эластичной резины или приклеиваются на кожу над мышцей вдоль хода ее волокон. Расстояние между электродами -- около 2 см. Для снижения сопротивления и улучшения контакта между электродами и кожей применяются электропроводная паста и обезжиривание кожи смесью эфира со спиртом (1:1). Поблизости от отводящих электродов на теле испытуемого помещают заземляющий электрод большой площади.

Регистрация ЭМГ в процессе динамической и статической работы

Отводящие электроды крепятся на коже над двуглавой мышцей плеча. Испытуемый производит ритмическое сгибание и разгибание руки в локтевом суставе в темпе 1 раз в 1 сек. в течение 1--2 мин. Во время динамической работы проводят запись ЭМГ на чернильнопищущем электрокардиографе (одновременная регистрация механограммы движения позволяет более детально ознакомиться с активностью мышц в различные фазы движения). Затем испытуемому предлагают удерживать в согнутой руке (угол в локтевом суставе около 60°) груз 10 кг в течение 30 сек. или выполнить какое-либо упражнение статического характера (вис, угол в упоре). Во время статической работы производят регистрацию ЭМГ.

В случае динамической работы отмечается наличие вспышек электрической активности при развитии напряжения мышцы (перед самым началом и в начальной фазе сгибания руки) и отсутствие их при расслаблении мышцы (при разгибании). Во время статической работы наблюдается не прерывное проявление электрической активности напряженной мышцы.

Регистрация ЭМГ при работе с различными отягощениями

Для данной работы желательно, помимо указанной выше аппаратуры, использовать эргографы, так как они приспособлены для подвешивания поднимаемых грузов и записи механограммы движений. При работе на пальцевом эргографе электрод крепится над поверхностным сгибателем пальцев.

Методика работы. Испытуемому дают задание производить динамическую работу одинаковой амплитуды с различными отягощениями-- 1, 5, 10 и 15 кг по 10--30 сек. в темпе 1 раз в 1 сек., затем с теми же грузами по 10--30 сек. статическую работу. На средних участках зарегистрированных ЭМГ измеряют в миллиметрах величину максимальных колебаний потенциалов работающей мышцы (за 2--3 цикла при динамической работе и на отрезке длительностью 1--2 сек. при статической работе). Сопоставив полученные величины с амплитудой (в мм) калибровочного импульса, записанного при том же усилении, вычисляют максимальную амплитуду ЭМГ в милливольтах и заносят в протокол. По полученным данным строят графики изменений амплитуд ЭМГ при увеличении нагрузки.

Анализируя полученные графики, отмечают: 1) нарастание амплитуды ЭМГ с увеличением нагрузки, 2) при одинаковых нагрузках большая амплитуда ЭМГ соответствует выполнению динамической работы по сравнению со статической.

ЭМГ, записанная с поверхности тела человека, отражает суммарную активность ряда мышечных волокон. При этом отдельные двигательные единицы могут возбуждаться одновременно или по очереди. При обычных условиях двигательной деятельности одномоментно в двигательный акт включается не более 30% двигательных единиц мышцы. С увеличением нагрузки возрастают количество вовлекаемых в работу двигательных единиц, частота и синхронизация их разрядов. Это вызывает увеличение амплитуды суммарной ЭМГ при повышении нагрузки.

Исследование изменений ЭМГ при утомлении

В тех же условиях, что в предыдущем опыте, испытуемый производит статическую работу -- удержание груза 10 кг на вытянутой в сторону руке «до отказа». ,Затем после 5--10 мин. отдыха он производит динамическую работу с тем же грузом в темпе 1 раз в 1 сек. до полного утомления. Определяют величину амплитуды ЭМГ на отрезках 1--2 сек. в начале работа, в ее середине и конце. При динамической работе измеряют также длительность периода активности в ЭМГ в секундах или в % от длительности одного двигательного цикла.

При анализе полученных материалов отмечают изменения в ЭМГ, развивающиеся в результате утомления. По мере развития утомления как при статической, так и при динамической работе обычно происходит снижение частоты и нарастание амплитуды ЭМГ (в случае длительного выполнения привычной работы может наблюдаться при утомлении уменьшение амплитуды ЭМГ).

Длительность «пачек» электрической активности в каждом двигательном цикле по мере утомления заметно увеличивается. При одновременной регистрации механограммы движения можно видеть, что механический эффект работы мышц снижается при утомлении быстрее, чем ее электрическая активность.

Отмечаемые в ЭМГ изменения объясняются синхронизацией деятельности отдельных двигательных единиц и нарушением соотношения между электрической и механической реакциями мышцы при ее утомлении. Изучение ЭМГ у спортсменов может быть использовано для суждения о включении ряда поверхностных мышц в тот или иной двигательный акт или в обеспечение позы, для характеристики их функционального состояния и координационных отношений (синергисты, антагонисты), для физиологического контроля за ходом выработки двигательных навыков, ускорения процесса овладения техникой движений и др.

Литература

1. http://biofile.ru/bio/2484.html

2. http://www.medsecret.net/nevrologiya/instr-diagnostika

Размещено на Allbest.ru