1. традиционная, использующая концентрические или монополярные электроды; 2. электромиография одиночного мышечного волокна; 3. макроэлектромиография, использующая игольчатый макроэлектрод; 4. сканирующая ЭМГ (макроэлектромиография и сканирующая ЭМГ используются преимущественно в научных исследованиях).
Традиционная игольчатая электромиография
Игольчатая ЭМГ характеризует биоэлектрическую активность двигательных единиц. Противопоказаниями к проведению исследования являются повышенная кровоточивость и склонность к рекуррентным инфекционным заболеваниям.
Запись и анализ активности двигательных единиц проводят в четырех режимах: 1. введение иглы; 2. покой; 3. слабое напряжение мышцы; 4. максимальное напряжение мышцы.
В условиях патологии эти виды активности, генерируемые мышечными волокнами, могут усиливаться (ирритативный процесс) или ослабевать (фиброз мышц). Кроме того, спонтанно или при провокациях (после введения иглы, произвольного сокращения, перкуссии мышцы и др.) мышечные волокна способны генерировать патологические виды активности: 1. потенциалы фибрилляций; 2. положительные острые волны; 3. миотонические разряды; 4. сложные повторяющиеся (псевдомиотонические) разряды.
Потенциал двигательной единицы (ПДЕ) – то суммарный потенциал активности мышечных волокон, принадлежащих одной двигательной единице. Произвольное напряжение мышцы позволяет четко регистрировать одиночные потенциалы двигательных единиц в том случае, если кончик электрода находится в непосредственной близости к концевой пластинке мышечных волокон.
Компьютерный анализ ПДЕ позволяет оценить плотность, размерный индекс, показатель стабильности, регулярность. Амплитуда ПДЕ отражает плотность расположения мышечных волокон у кончика электрода. Длительность ПДЕ характеризует размер двигательной единицы, обусловленный диаметром прилежащих мышечных волокон и временной дисперсией их активации. Фазность определяется расстоянием от электрода до двигательных пластинок, а также синхронностью активации различных групп мышечных волокон. Расположение игольчатого электрода непосредственно у концевой пластинки дает первично-негативную фазу ПДЕ, а значительная удаленность электрода от концевой пластинки – первично-позитивную.
Сложность методики игольчатой ЭМГ заключается в том, что регистрация потенциала одной двигательной единицы (ДЕ) недостаточна, чтобы судить о состоянии всех ДЕ мышц; выборка 20 двигательных единиц из всей их совокупности является репрезентативной.
В современных электромиографах отбор и анализ потенциала ДЕ проводится автоматически. Изменение различных параметров ДЕ при патологии является диагностическим критерием поражения мышц, синапса, нервных волокон или тела мотонейрона. Во время выполнения мышечного усилия активируются несколько ДЕ с определенно частотой. При гибели части ДЕ оставшиеся вынуждены работать с большей частотой.
Кроме оценки состояния низкопороговых (медленных) ДЕ, регистрация которых осуществляется при слабом напряжении мышц, метод игольчатой МГ позволяет оценить состояние высокопороговых (быстрых) ДЕ, которые активируются при фазовых движениях или больших мышечных усилиях. используемый для этих целей режим максимального или среднего мышечного усилия приводит к формированию интерференционной электромиограммы, доступной автоматизированным математическим методам обработки (быстрое преобразование Фурье и анализ повторов), которые по параметрам частоты и амплитуды позволяют дифференцировать нейрональный и мышечный типы поражения.
Денервационные потенциалы являются патогномоничным симптомом денервационного синдрома мышц при поражении передних рогов спинного мозга, вертеброгенной радикулопатии, полиневропатии, травматических невропатиях. Кроме этого потенциалы фибрилляций и положительные острые волны регистрируются при мышечной дистрофии, полимиозите, миастении.
Потенциалы фасцикуляций являются биоэлектрическим феноменом сокращения одной ДЕ в условиях покоя (без произвольного напряжения мышц). параметры потенциалов фасцикуляций (амплитуда, длительность, форма) соответствуют параметрам активности ДЕ.
Произвольное незначительное напряжение мышцы сопровождается появлением одиночных потенциалов ДЕ, таких же по форме и амплитуде, как и потенциалы фасцикуляций, но с более высокой частотой разрядов (5 – 10 колебаний в секунду). Потенциалы фасцикуляций появляются аритмично с более низкой частотой (в среднем 3 – 5 колебаний в секунду). Возникновение потенциалов фасцикуляций вызвано раздражением периферического мотонейрона на любом уровне.
Потенциалы фасцикуляций регистрируются у больных с боковым амиотрофическим склерозом (БАС), сирингомиелией, полиомиелитом, с травматической и сосудистой миелопатией, туннельным синдромом и другими заболеваниями. Доброкачественные фасцикуляции регистрируются у здоровых людей. Отличительной особенностью доброкачественных фасцикуляций является более частый ритм и неизменные параметры длительности и амплитуды.
Миотонические разряды – это повторяющиеся разряды мышечных волокон в виде положительных острых волн или негативных спайков с небольшим позитивным пиком. Миотонические разряды возникают при нарушении трансмембранных ионных механизмов в мышечных волокнах при таких заболеваниях, как врожденная миотония и дистрофическая миотония, врожденная парамиотония, гиперкалиемический периодический паралич, полимиозит. Миотонические разряды регистрируются только при провокации (продвижение иглы), после произвольного напряжения мышцы, перкуссии, причем смещение иглы чаще вызывает разряд положительных острых волн, а произвольное сокращение провоцирует разряд негативных спайков. Миотонические разряды отличаются постепенным нарастанием амплитуды и частоты разрядов в пачке с последующим их убыванием.
Сложные повторяющиеся разряды (псевдомиотонические) регистрируются в покое и при смещении иглы у больных с первично-мышечным поражением и с поражением периферического мотонейрона: при мышечной дистрофии, полимиозите, дерматополимиозите, поражении передних рогов спинного мозга (БАС, опухоли спинного мозга), радикулопатиях, полиневропатии и др. Сложными разряды называют в связи с их формой, которая является результатом эфаптической активации пула мышечных волокон при наличии одного триггерного мышечного волокна. Сложная форма потенциала является результирующей суммации положительных острых волн и спайков, напоминающих потенциалы фибрилляций.
Форма сложных потенциалов в разряде, как правило, повторяется. Частота может составлять от 5 до 100 колебаний в секунду, но в сравнении с миотоническими разрядами она является величиной стабильной, как и амплитуда потенциалов, которая равняется 50 – 1000 мкВ. Сложные повторяющиеся разряды в подавляющем большинстве случаев ритмичны, но при этом возникают и прекращаются внезапно. Длительность пачки разрядов сложных потенциалов у больных чаще меньше 1 секунды – 50 – 100 мс.
Нейромиотонические разряды – это высокочастотные (150 – 300 колебаний в секунду) разряды двигательных единиц, возникающие и прекращающиеся внезапно и длящиеся несколько секунд с постепенным снижением амплитуды после появления.
Нейромиотонические разряды могут провоцироваться движением иглы, произвольным сокращением мышцы, однако чаще возникают спонтанно. Спонтанное появление нейромиотонических разрядов, наряду с другими признаками, отличает их от миотонических разрядов. Нейромиотонические разряды генерируются аксоном и приводят к безболезненному напряжению мышц, что наблюдается при нейромиотонии (синдром Исаакса) либо длительной мышечной активности или нейротонии. Клиническим эквивалентом нейромиотонических разрядов является напряжение и частое подергивание отдельных групп мышечных волокон, напоминающее феномен «рябь по коже».
Миокимические разряды – это групповые повторяющиеся разряды потенциалов ДЕ, приводящие к мышечным подергиваниям, напоминающим червеобразные сокращения (миокимии). разряды бывают двух типов: 1) короткие пачки потенциалов постоянной частоты (2 – 60 кол./с) в течение нескольких секунд, перемежающиеся с периодами молчания, длящимися также несколько секунд; 2) длительные низкочастотные разряды двигательных единиц (1 – 5 кол./с). Миокимические разряды возникают и исчезают внезапно.
Миокимические разряды возникают при раздражении аксона чаще в зоне иннервации лицевого нерва при параличе Белла, синдроме Гийена-Барре, рассеянном склерозе, объемных процессах ствола головного мозга (лицевой гемиспазм является вариантом миокимии).
Игольчатая электромиография в режиме слабого произвольного напряжения
Исследование ПДЕ осуществляется в режиме слабого напряжения мышцы, что позволяет идентифицировать потенциалы отдельных ДЕ. При выборе 20 ПДЕ игольчатый электрод вводят в проекцию двигательной точи мышцы для минимального числа укалываний при одном проколе кожи. Нахождение электрода у концевой пластинки мышцы подтверждается регистрацией ПДЕ с острым негативным пиком (время подъема не превышает 500 мкс) наличием участка изолинии до и после ПДЕ. В одной точке можно регистрировать до четырех неискаженных ПДЕ. При исследовании ПДЕ анализируются: время нарастания негативного пика, длительность, амплитуда, площадь, число фаз и турнов, дополнительные сигналы, частота разрядов ДЕ, плотность, размерный индекс, джигл (показатель стабильности), нерегулярность.
У здоровых испытуемых стандартный ПДЕ представляет собой полифазное колебание, которое имеет доспайковую, спайковую и постспайковую части (см. рис.).
Время нарстания негативного пика – длительность развития негативного пика от его максимальной позитивной точки до максимальной негативной точки (см. рис., 1 - 2). Этот показатель измеряется в первую очередь до определения амплитуды и других показателей, так как превышение времени нарастания негативного пика 500 мкс требует исключения этого ПДЕ из числа анализируемых.
Длительность ПДЕ – время развития потенциала ДЕ от начала отклонения до полного восстановления исходной нулевой линии или от начала предспайковой части до окончания постспайковой части. Определение длительности ПДЕ требует тщательного установления точки начала и окончания ПДЕ, потому что в ряде случаев ПДЕ отличается только незначительным отклонением от изолинии (пренебрежение этим и периодами времени для оценки характера формирования потенциала приведет к существенному занижению реальной длительности ПДЕ). В связи с этим для корректной оценки длительности ПДЕ определение точки начала и окончания потенциала проводят при чувствительности электронейромиографа 100 мкВ/дел.
Для автоматического определения длительности ПДЕ используется компьютерный алгоритм: началом отклонения от нулевой линии считается его негативное смещение на 20 мкВ на участке 0,6 мс; критерием окончания ПДЕ является возврат к нулевой линии с позитивным отклонением не более 4 мкВ на участке в 1,6 мс. Нестабильность изолинии из-за наличия шума затрудняет определение начала и окончания ПДЕ, а усреднение 3 – 5 потенциалов одной ДЕ с помощью компьютерной программы позволяет нейтрализовать шум и таким образом «выровнять» изолинию (при регенерации нерва, миастении усреднение не проводится).
Среди параметров ПДЕ длительность является наиболее стабильным показателем, поэтому используется как основной критерий для характеристики ПДЕ. Так как длительность ПДЕ для каждой мышцы имеет свои значения и зависит от возраста, для их анализа используют нормативные таблицы.
В норме длительность ПДЕ различных мышц составляет 5 – 15 мс. В юношеском и зрелом возрасте длительность ПДЕ возрастает в связи с увеличением размеров двигательных единиц, а у пожилых людей длительность ПДЕ возрастает в связи с замедлением невральной проводимости по терминалям аксонов. Полученные параметры длительности каждой из 20 ДЕ выборочно характеризуют все двигательные единицы мышцы. Полученные 20 показателей необходимо усреднить для сопоставления с табличными данными.
У здоровых испытуемых усредненное значение длительности ПДЕ должно укладываться в диапазон +/- 13% от средних табличных показателей. Индивидуальный анализ длительности 20 ПДЕ позволяет выявить те, которые выходят за пределы границ нормы. У здоровых людей из 20 зарегистрированных может быть не более 1 ПДЕ, выходящей за границы диапазона. Для наглядной сравнительной оценки длительности всех 20 зарегистрированных ПДЕ строится гистограмма, где по оси абсцисс откладывается длительность, а по оси ординат – количество ПДЕ с указанной длительностью.
При патологии длительность ПДЕ может уменьшаться (при первично-мышечном поражении) или увеличиваться (при поражении периферического мотонейрона). На промежуточной стадии денервационно-реиннервационного процесса изменение длительности ПДЕ носит разнонаправленный характер: длительность одной части ПДЕ уменьшается, а другой – увеличивается, поэтому построение гистограммы распределения длительности является наиболее информативным методом представления данных.
Амплитуда ПДЕ косвенно характеризует плотность мышечных волокон, прилежащих к электроду, и измеряется от точки позитивного пика до точки негативного пика (см. рис.). Амплитуда ПДЕ не вполне стабильна, потому ее показатели менее значимы для оценки функционального состояния ДЕ ив клинической практике.
В норме амплитуда ПДЕ применительно ко всем скелетным мышцам составляет от 100 – 300 мкВ до 1 мВ и, как правило, не превышает 1000 мкВ. Амплитуда 95% ПДЕ у здоровых испытуемых не превышает 750 мкВ. Повышение амплитуды ПДЕ выше 1000 мкВ считается патологическим отклонением (маркером), вызванным значительным повышением плотности мышечных волокон, что наблюдается при состоявшемся коллатеральном спрутинге терминалей аксонов рядом лежащих нервных волокон сохранившихся ДЕ.
Показатель
Параметры в норме
Параметры при патологии
Длительность, мс
5 - 15
< 5, > 15
Амплитуда, мкВ
До 1000
> 1000
Число фаз
2 - 4
5
Число турнов
2 - 5
6
Доля полифазных ПДЕ, %
5 - 15
> 15
Площадь ПДЕ подчитывается в пределах всего потенциала или его негативной фазы и точно характеризует размеры ПДЕ. Количество фаз, турнов и дополнительных потенциалов ПДЕ является значимым диагностическим критерием.
Фаза – это отрезок потенциала от начала отклонения от изолинии до возврата к ней (см. рис.). Различают пики ПДЕ, направленные вверх от изолинии (негативные) и вниз от нее (позитивные). Как правило, подсчитывают общее число негативных и позитивных фаз. У здоровых испытуемых число фаз ПДЕ составляет не более 4 (при отведении стандартным коаксильным электродом). В норме могут встречаться полифазные ПДЕ (5 и более фаз), но их количество в разных мышцах не превышает 15%.
Поворотом, или турином, называется изменение направления потенциала без пересечения изолинии в пределах одной фазы.
Полифазность и псевдополифазность ПДЕ вызвана временной десинхронизацией активности мышечных волокон двигательной единицы вследствие: 1. снижения скорости невральной проводимости (поражение периферического мотонейрона); 2. снижения поведения импульса по мембране мышечного волокна (миодистрофия); 3. ухудшения нервно-мышечной передачи (миастения).
Наличие дополнительных (сателлитных) потенциалов является маркером чрезмерной десинхронизации групп мышечных волокон двигательной единицы. Сателлитный потенциал отделяется от основного потенциала изолинией и жестко связан с ним временным фактором, находится до или после основного потенциала. Отличается от шума тем, что сохраняется при усреднении 4- - 5 ПДЕ. Возникновение сателлитного потенциала связано с реиннервацией отдаленной группы денервированных мышечных волокон. Полифазнеость и псевдополифазность ПДЕ наблюдается при первичных и неврогенных поражениях мышц.
Соотношение параметров длительности, амплитуды и фазности ПДЕ определяется характером и стадией поражения в каждом конкретном случае. Наиболее часто значимые изменения параметров ПДЕ происходят в период течения денерационно-реиннервационного процесса.
Частота разрядов ДЕ подсчитывается при минимальном напряжении мышцы в ручном режиме путем сплошной регистрации всех ПДЕ в течение 2 - секунд (высчитывают суммарное количество разрядов всех зарегистрированных ПДЕ за 1 секунду и делят на число зарегистрированных видов ПДЕ). Полученная величина является средней частотой разряда одной двигательной единицы и в норме не превышает5.
При гибели мотонейронов оставшаяся часть из нейронального пула увеличивает частоту разрядов для поддержания стандартного напряжения мышцы. Это позволяет использовать частоту разрядов ПДЕ для инструментальной дифференциальной диагностики центрального и периферического парезов: при периферическом парезе частота разрядов ПДЕ для поддержания слабого мышечного усилия увеличена, а при центральном парезе – уменьшена а счет снижения надсегментарной произвольной активации периферических мотонейронов.
Плотность, размерный индекс, джигл и регулярность ПДЕ определяются при компьютерном анализе.
Плотность ПДЕ определяется отношением площади к амплитуде и является наиболее чувствительным показателем миопатических нарушений (уменьшение плотности).
Размерный индекс – это степень отклонения показателей скатерограммы «амплитуда – плотность ПДЕ» от линии раздела с нормой при расчете методом многопараметрического анализа. размерный индекс считается наиболее чувствительным по сравнению с длительностью, амплитудой и плотностью ПДЕ для диагностики травматических и метаболических невропатий.
Джигл (показатель стабильности ПДЕ) – нестабильность одиночного ПДЕ, регистрируемого последовательно с использованием линии задержки. Нестабильность формы волны ПДЕ возникает при нарушении нервно-мышечной передачи и реиннервации. Количественная оценка джигла определяется степенью вариации разницы последовательных амплитуд каждого сегмента ПДЕ в серии разрядов.
Нерегулярность – количественный показатель сложности формы ПДЕ, рассчитываемый отношением общей суммы изменения амплитуды (длина линии, формирующей ПДЕ) к межпиковому значению амплитуды. В норме этот показатель менее 2.
Игольчатая электромиография в режиме максимального и умеренного произвольного напряжения
При минимальном напряжении мышцы игольчатая ЭМГ позволяет анализировать функциональную активность только низкопороговых, преимущественно медленных, ДЕ. Активация всех ДЕ мышцы происходите при ее максимальном произвольном напряжении, что отражается интерференционной электромиограммой, характеризуемой амплитудой и частотой осцилляции.
В клинической практике используются визуальная оценка, метод поворотов и спектральный анализ интерференционной ЭМГ. Визуальная оценка интерференционной игольчатой электромиограммы основана на изучении изменения ее паттерна при снижении частоты основных и пиковых потенциалов. Основные колебания пересекают нулевую линию и составляют в норме от 50 до 100 кол./с. Частота пиковых потенциалов определяется числом вершин вне зависимости от пересечения нулевой линии и составляет в разных мышцах 200 – 400 кол./с. Уменьшение частоты основных колебаний ЭМГ приводит к снижению ее насыщенности (урежению).
Выделяют четыре паттерна интерференционной электромиограммы: 1. полная интерференция – отдельные ПДЕ выделить невозможно; 2. редуцированная интерференция – на отдельных участках ЭМГ можно выделить единичные потенциалы ДЕ, хотя большинство ПДЕ перекрывают друг друга; 3. дискретная активность – ПДЕ могут быть легко идентифицированы за счет того, что отграничены друг от друга изолинией; 4. паттерн одиночной двигательной единицы – электромиограмма представлена частыми разрядами ПДЕ одной двигательной единицы.
Формирование паттерна интерференционной ЭМГ определяется количеством активированных мотонейронов; частотой их разрядов; степенью синхронизации разрядов ПДЕ и надсегментарными влияниями, определяющими количество активированных мотонейронов. В норме и при миопатиях регистрируется полная интерференция, остальные паттерны наблюдаются при поражении периферического и центрального мотонейронов, причем чем больше выраженность поражения, тем более уреженной становится ЭМГ, достигая в крайних случаях паттерна одной ДЕ.
При заболеваниях центрального мотонейрона изменение паттерна ЭМГ в режиме максимального произвольного напряжения происходит в виде появления редуцированной и дискетой активности, что напоминает поражение периферического мотонейрона. Отличительным признаком является высокая амплитуда и частота разрядов идентифицируемых ПДЕ при периферических парезах и понижение частоты разрядов ПДЕ и нормальная амплитуда при центральных парезах.
Гистограмма межтурновых интервалов отражает количество интервалов фиксированной длительности, зарегистрированных на односекундном участке или на 20 односекундных участках. У здоровых испытуемых среднее значение длительности интервалов составляет 3,8 – 2,6 мс. Сдвиг высокоамплитудных столбцов гистограммы вправо характерен для неврогенных поражений нейромоторного аппарата, а влево – для первично-мышечных заболеваний.
Гистограмма амплитуды турнов отражает количество турнов фиксированной амплитуды, зарегистрированных в односекундном участке электромиограммы (в норме средняя амплитуда турнов составляет 350 – 450 мкВ). Смещение высокоамплитудных столбцов влево характерно для первично-мышечной патологии, а вправо – для неврогенной патологии. Однонаправленные смещения гистограмм интервалов и амплитуды турнов позволяют диагностировать различные типы поражения мышц;: первично-мышечный тип – влево, переднероговой тип – вправо.
Скатерограмма амплитуды и частоты турнов, зарегистрированных при односекундной записи, позволяет одновременно анализировать изменения этих параметров на одном графике (средняя амплитуда турнов является функцией от их частоты). Расположение на скатерограмме точек, характеризующих амплитудно-частотную характеристику турнов при исследовании в 20 областях мышцы, формирует пространственное изображение, напоминающее облако. Характерной его особенностью является зависимость местоположения от функционального состояния нейромоторного аппарата: смещение облака влево и вверх от нормальной зоны распределения является маркером неврогенных поражений исследуемой мышцы, а перемещение вниз и вправо характеризует первично-мышечное поражение, причем степень смещения косвенно указывает на степень выраженности патологического процесса и может использоваться в качестве прогностического критерия в определении тактики лечения пострадавших.
«Пик отношения» - максимальные значения отношения частоты турнов к средней их амплитуде на 100-мс участке интерференционной ЭМГ. Показатель средней амплитуды турнов является маркером произвольного усилия, а показатель «пика отношения» предпочтительнее всех других показателей для их оценки.
Гистограмма «пиков отношений» является наиболее чувствительным показателем в дифференциальной диагностике миогенных и неврогенных заболеваний нейромоторного аппарата. Границы нормы «пиков отношений» составляют 0,1 – 0,2.
Спектральный анализ позволяет оценить частотные составляющие интерференционной ЭМГ путем математического разложения сигнала на множество синусоидальных волн различной частоты. Доминирующая частота спектра ЭМГ определяется длительностью ПДЕ.
Анализ количественных показателей спектра мощности позволяет дифференцировать невральный и первично-миогенный характер поражения мышц, сопоставлять степень выраженность патологических изменений в различных мышцах. Наибольшая чувствительность метода спектрального анализа достигается при умеренном напряжении мышцы.
Показатели игольчатой электромиографии при основных патологических синдромах
Оценка результатов игольчатой ЭМГ лежит в основе достоверной дифференциальной диагностики поражения периферического, центрального мотонейронов или мышц.
При поражении периферического мотонейрона регистрируются потенциалы денервации, динамика которых отражает стадии денервационно-реиннервационного процесса (исчезновение потенциалов фибрилляций и положительных острых волн означает окончание денервационного процесса); более выраженной становится активность введения иглы; в режиме слабого напряжения выявляются повышение длительности, частоты разрядов, амплитуды и фазности ПДЕ. Однако в случаях острого поражения (травмы периферических нервов, миелоишемия, радикулоишемия, полиомиелит и др.) потенциалы денервации возникают через 10 – 14 дней. Поскольку денервационные потенциалы возникают при поражении периферического мотонейрона на любом уровне, дифференцировать переднероговое поражение от неврального с помощью игольчатой ЭМГ невозможно.
Для дифференциальной диагностики корешковых и невральных поражений целесообразно сочетанное исследование параспинальных мышц и мышц конечностей, иннервируемых из одного сегмента. Кроме этого, игольчатая ЭМГ позволяет разделять аксональный и демиелинизирующий характер поражения аксона периферического мотонейрона (потенциалы денервации возникают при аксональном типе поражения).
Источник: руководство для врачей "Заболевания и травмы периферической нервной системы (обобщение клинического и экспериментального опыта)" М.М. Одинак, С.А. Живолупов; Санкт-Петербург, изд. "СпецЛит", 2009.