Электромиография (ЭМГ) – метод диагностики, основанный на регистрации и анализе биоэлектрических потенциалов мышц и периферических нервов. При этом, в зависимости от целей исследования, оценивается как произвольная, так и вызванная путем стимуляции активность нейромышечного аппарата. Физиологической основой ЭМГ, как и многих других методов функциональной диагностики, является колебание электрического потенциала биологических мембран, в данном случае – мембран мышечных волокон (МВ), аксонов, входящих в состав смешанных периферических нервов, а также структур нервно-мышечного синапса.
Анатомия и физиология
Спинномозговой нерв формируется благодаря слиянию дорсального и вентрального спинномозговых корешков за пределами позвоночного столба. В области грудных и тазовых конечностей спинномозговые нервы образуют нервные сплетения, из которых выходят периферические нервы, иннервирующие конечности. Таким образом, каждый периферический нерв содержит в себе как миелинизированные, так и немиелинизированные; как моторные, так и сенсорные волокна.
Минимальной функциональной единицей периферической нервной системы является двигательная единица (ДЕ), которая состоит из альфа-мотонейрона, вентрального нервного корешка, нервного волокна, синапса и мышечного волокна. Сумма всех этих составных частей формирует нижний двигательный нейрон (НДН), который является эфферентной составляющей периферической нервной системы. Афферентная составляющая периферической нервной системы состоит из рецептора, который может находиться в коже, связке, мышце и т.д., чувствительного нервного волокна и нейрона, который располагается в дорсальном спинномозговом ганглии (рис. 1). На клеточном уровне основными структурами периферической нервной системы являются нейрон, аксон, Шванновские клетки, синапс и мышечные волокна. Нейрон является метаболическим центром, в нем происходят все обменные процессы, необходимые для нервной ткани. Шванновские клетки – это клетки-сателлиты, они образуют миелин, который спирально оборачивает аксон. Миелиновая оболочка разделена промежутками, которые называются перехватами Ранвье. Место контакта аксона с мышцей, железой или нейроном называется синапсом. Синапс состоит из пресинаптической мембраны, синаптической щели и постсинаптической мембраны, на которой располагаются рецепторы. Синапс, проще говоря, трансформирует электрический импульс в химическую энергию – потенциал действия стимулирует выработку нейротрансмиттеров, которые связываются с рецепторами на постсинаптической мембране, вызывая определенные процессы в органе-мишени. Основным медиатором периферической нервной системы является ацетилхолин.В мышцах потенциал действия приводит к высвобождению кальция из саркоплазматического ретикулума, что, в свою очередь, вызывает взаимодействие между волокнами актина и миозина и проявляется сокращением мышцы. Рассмотрим работу периферической нервной системы на примере одной двигательной единицы. Каждая составляющая двигательной единицы действует по принципу «все или ничего» – только если суммарный стимул превышает порог возбудимости, происходит возникновение потенциала действия.
Воздействие специфического стимула в результате цепи биохимических реакций способствует повышению проницаемости мембран для ионов Nа+, которые, проникая внутрь клетки, ведут к нарастанию деполяризации. Последующее повышение активности К-Nа насоса приводит к массивному выбросу Nа+ из клетки, что вызывает реполяризацию мембраны с возвращением потенциала к исходному значению. Смена деполяризации, приводящей к инверсии потенциала, и реполяризации мембраны называется потенциалом действия (ПД) (рис. 2). Потенциал действия распространяется по аксону в сторону органа мишени. В немиелинизированных волокнах это распространение происходит со скоростью 0,5-5 м/с, в миелинизированном нервном волокне распространение импульса происходит сальтоторно (скачкообразно) от одного перехвата Ранвье к другому, соответственно скорость передачи потенциала действия возрастает до 15-120 м/с. После того как нервный импульс достигает синапса, происходит выделение медиатора ацетилхолина в синаптическую щель, затем ацетилхолин соединяется с рецепторами ацетилхолина на постсинаптической мембране, что приводит к возбуждению мышечного волокна. Синаптическая задержка варьируется от 0.5 до 1 мс.
Потенциал действия мышечного волокна распространяется со скоростью 3-5 м/с за счет вовлечения соседних участков. Зная эти составляющие, при помощи электромиографа мы можем измерить суммарный потенциал действия всех двигательных единиц в мышце, скорость проведения нервного импульса по нерву, а также оценить наличие патологических потенциалов действия в мышцах и выявить нарушение проведения потенциала действия по нервному волокну и нарушения синаптической передачи.
Игольчатая ЭМГ
Методика основана на регистрации суммарной биоэлектрической активности мышц с помощью игольчатых электродов. Суть метода заключается в помещении игольчатого электрода непосредственно в мышцу (самую толстую ее часть) и измерении потенциалов действия. Методика позволяет оценить три типа мышечной активности: спонтанная активность в момент введения электрода, спонтанная активность в расслабленной мышце, активность при совершении произвольной активности. Поскольку ЭМГ у животных проводится под седацией, измерение мышечной активности при совершении произвольных движений невозможно. В норме электрическая активность возникает в мышце только в момент введения электрода (активность введения) и связана с механическим повреждением и раздражением мышцы. В здоровой мышце активность введения обычно длится около 5-300 мсек, ее амплитуда – около 100 мкВ. При заболеваниях мышцы (миозит, денервация и др.)характеристики активности введения могут изменяться. В течение 4-10 дней с начала заболевания происходит значительное увеличение амплитуды активности введения (до 650 мкВ) и времени активности (2-4 сек). Длительные дистрофические процессы, приводящие к уменьшению количества двигательных единиц, характеризуются снижением амплитуды активности введения ниже 100 мкВ. Отсутствие потенциала введения типично для ишемических повреждений мышцы.Патологическая спонтанная активность
Потенциал фибрилляции (ПФ) и позитивная острая волна (ПОВ) проявления патологической активности мышц, связанные с дестабилизацией сарколеммы. Дестабилизация сарколеммы происходит при любых патологических процессах (денервация, миозит, дистрофические изменения мышц или другие миопатии), раннее появление ПФ и ПОВ (2-4-й день) свидетельствует о тяжелом повреждении мышцы и плохом прогнозе. Снижение амплитуды ПОВ происходит при реиннервации мышцы за несколько недель до восстановления произвольных движений (рис. 3). Псевдомиотонические потенциалы возникают при эндокринных патологиях, поражающих мышцы, дистрофических изменениях и миозитах (рис. 4). Миотонические потенциалы встречаются при истинных миопатиях; характерной особенностью этой патологической спонтанной активности является звук «пикирующего бомбардировщика» при ЭМГ-исследовании. Потенциалы фасцикуляции связаны с поражением вентрального нервного корешка и/или периферического нерва (травма, воспаление).Стимуляционная ЭМГ
Стимуляционная ЭМГ основана на анализе вызванных электрических ответов мышцы, полученных путем электрической стимуляции периферического нерва. Исследование моторного ответа мышцы и скорости распространения возбуждения по периферическим нервам. Исследование скорости распространения возбуждения по периферическим нервам является самой распространенной методикой в ветеринарной медицине. Данный метод позволяет не только определить скорость распространения возбуждения по периферическим нервам, но также оценить вызванный потенциал мышцы (М-ответ), а точнее, его конфигурацию, амплитуду, площадь и длительность. Поскольку исследуются сразу несколько двигательных единиц, входящих в состав одной мышцы, то оценивается суммарный потенциал действия всех двигательных единиц М-ответ.
Амплитуда М- ответа указывает на количество двигательных единиц в данной мышце, ее снижение может говорить о снижении количества двигательных единиц; изменение конфигурации, увеличение площади или полифазность М-ответа говорит о неодновременном реагировании всех двигательных единиц, что может быть связано с нарушением проводимости импульса по нерву или нарушением нейромышечной передачи (рис. 5). F-волна – возбуждение, которое регистрируется в мышцах через 10-30 мсек после возникновения М-ответа. Возникновение этого потенциала действия связано с тем, что при возбуждении периферического моторного нерва потенциал действия распространяется как ортодромно (к мышце), так и антидромно (к телу альфа- мотонейрона), в результате чего часть альфа-мотонейронов генерируют импульс, который передается по моторным нервам к мышце-эффектору. Поскольку происходитвозбуждение не всех альфа-мотонейронов, иннервирующих исследуемую мышцу, F-волна имеет значительно меньшую амплитуду, чем М-ответ (рис. 6). Нарушение F-волны говорит о проксимальных поражениях периферической нервной системы (полирадикулоневрит).
Исследование патологий нейромышечной передачи
Для того чтобы выявить нарушение нейромышечной передачи, используют исследование М-волны, при этом стимуляция моторного нерва происходит с частотой 2-5 Гц. В случае дефицита ацетилхолина происходит выраженное снижение амплитуды М-ответа после 2- 3-го стимула, в результате того, что часть двигательных единиц исключаются из процесса сокращения.Практическое применение
Определение нарушения нейромышечной передачи (миастения гравис, клещевой паралич). Клиническая картина многих нарушений периферической нервной системы сопровождается системной слабостью; хотя в литературе основными симптомами миастении являются быстрая утомляемость и мегаэзофагус, эти проявления сопутствуют и другим заболеваниям периферической нервной системы и мышц. Другим предлагаемым диагностическим тестом является тензилоновая проба (в России чаще применяется прозерин), однако увеличение количества ацетилхолина способствует разрешению клинических признаков и других заболеваний, например миотоний. Использование ЭМГ позволяет, во-первых, определить локализацию поражения: нормальная скорость распространения М-волны и наличие F-ответа будут говорить об отсутствии поражения в области альфа-мотонейронов спинного мозга и периферических нервов, нормальная амплитуда и форма М-ответа позволят исключить поражение мышц, также в этом поможет игольчатая ЭМГ (в норме при игольчатой ЭМГ спонтанная активность мышц наблюдается только при введении электрода); во-вторых, ритмическая стимуляция позволит оценить нейромышечную передачу в том случае, если амплитуда М-ответа начнет снижаться после 2-го или 3-го стимула, это позволит сделать вывод о наличии патологического процесса, приводящего к снижению концентрации ацетилхолина в области синапса. В дальнейшем останется только ответить на вопрос о природе этого процесса, в этом могут помочь лабораторные исследования.
Определение области повреждения нерва В случае травматического повреждения нерва возникает вопрос о локализации этого повреждения, и не всегда ответ на этот вопрос однозначен. Например, в случае, если у животного обнаружили парез или паралич, связанный с поражением седалищного нерва после операции по поводу перелома таза, врачу необходимо ответить на вопрос, связано ли это поражение с интраоперационной травмой или с послеоперационными манипуляциями, например внутримышечными инъекциями. Для получения М-ответа можно стимулировать нерв по всей его длине и благодаря этому получить ответ о локализации поражения, а также определиться с процессами, происходящими в нерве, и, соответственно, с прогнозом на восстановление (рис. 7). Определение области поражения (периферическая нервная система или центральная нервная система) В том случае, если визуальная диагностика не дает четкого ответа на вопрос о том, является ли поражение нижнего двигательного нейрона причиной клинических признаков,можно прибегнуть к помощи ЭМГ. Например, нарушение проприоцепции тазовых конечностей может свидетельствовать как о поражении спинного мозга на участке Т2-S1, так и о заболеваниях периферической нервной системы. МРТ-исследование у пожилого животного может выявить несколько патологий позвоночника и межпозвонковых дисков. Бывает, что степень поражения этими патологиями спинного мозга не позволяет однозначно ответить на вопрос о причине нарушения. В этом случае при помощи ЭМГ можно не только выявить наличие или отсутствие патологического процесса в периферической нервной системе, но также и определиться с тем, где локализуется поражение: в области нижнего или верхнего двигательного нейрона. Несмотря на то что ЭМГ позволяет определиться с локализацией патологии и предположить диагноз, это исследование не может заменить остальных методов диагностики. Таким образом, визуализация поражения центральной нервной системы должна проводиться при помощи МРТ, системные и инфекционные болезни подтверждаются лабораторной диагностикой, окончательный диагноз на заболевания периферической нервной системы ставится при помощи гистологических исследований нервов и мышц.
Список литературы:
1. Николаев С. Г., Банникова И. Б. Электромиографическое исследование в клинической практике: (Методики, анализ, применение): – Иваново, 1998. – 120 с.
2. Small Animal Neurology, Andre Jaggy, 2010 г.
3. Textbook of Small Animal Orthopaedics, Newton C. D. and Nunamaker D. M. (Eds.) Publisher: International Veterinary Information Service ( www.ivis.org), Ithaca, New York, USA.
2. Small Animal Neurology, Andre Jaggy, 2010 г.
3. Textbook of Small Animal Orthopaedics, Newton C. D. and Nunamaker D. M. (Eds.) Publisher: International Veterinary Information Service ( www.ivis.org), Ithaca, New York, USA.
vetpeterburg