CC BY
32
ЭЛЕКТРОНЕЙРОМИОГРАФИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФУНКЦИИ НЕРВНО-МЫШЕЧНОЙ СИСТЕМЫ СТУДЕНТОВ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ И РЕКРЕАЦИЯХ
Р.У. Гаттаров, А.П. Исаев, А.С. Аминов
Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск
Представлены новые данные ЭНМГ студентов в процессе витагенныж учебных занятий и рекреаций.
Прогресс в развитии физиологической науки, прочная её связь с новыми технологиями способствуют совершенствованию оценок функционального состояния (ФС). Глобальная роль соединительной ткани в эволюции организма позволила создать концепцию, основу которой составляют доминирующие структуры: нервная и мышечная. Действительно, двигательная активность является определяющей в ауксологическом становлении организмов в их эволюционном развитии.
В медицинских исследованиях по оценке уровня ФС и здоровья важное место отводится кардиореспираторной системе (КРС), выполняющей ключевые функции жизнеобеспечения. Однако данные системы дают информацию преимущественно о срочных изменениях под влиянием физических и умственных нагрузок. В процессе долговременной адаптации лишь отдельные показатели КРС служат индикаторами оценки ФС. Тем более КРС в силу своей лабильности более ускорено подвергается восстановлению. Соединительная ткань нервно-мышечной системы под воздействием нагрузок в связи со структурно-функциональными долговременными адаптивными изменениями восстанавливается значительно медленнее по сравнению с КРС. Проведённый нами дискриминантный анализ оценки ФС по данным КРС и ЭНМГ показал доминирующее значение ЭНМГ характеристик (= 82 %). К тому же выбор методов двигательной терапии в оздоровительно-реабилитационных мероприятиях требует их физиологического обоснования.
Исследование колебательной активности электрического потенциала биологических мембран мембран мышечных волокон, аксонов, входящих в состав смешанных периферических нервов, а также структур нервно-мышечного аппарата приобретает второе дыхание, так как информация этого аспекта важна в диагностике функционирования регуляторных структур и биоуправления в целом. Порядок рекрутирования в сокращении новых ДЕ при напряжении мышцы зависит от её структурно-функциональных особенностей.
Исследования проводилось с использованием многофункционального компьютерного комплекса «Нейро-МВП» (Нейрософт). Осуществлялась поверхностная глобальная ЭМГ параметрам: максимальная амплитуда (МКВ), средняя амплитуда
(МКВ), суммарная амплитуда (МВС), средняя частота (1/с), отношение амплитуды к частоте (МКВС). Регистрировались показатели ЭНМГ левой и правой стороны тела в период произвольного расслабления мышц и околопредельного напряжения с контролем по динамометру. Для обработки материалов исследования применялись непараметрические критерии. Биотоки регистрировались со следующих мышц Biseps brachii, Triceps brachii, Vastus medialis, Biceps hemoris brevis, Gastrochimius, Gluteus maximus, Erector trunci (spinas), Diaphagma. В данном исследовании проведены показатели ЭНМГ покоя с правой половины тела.
Обследованию подвергались студенты 1-й (22 %), 2-й (66 %) и 3-й (12 %) групп здоровья (£п = 94). Первое исследование проводилось в октябре, второе - в феврале, третье - в мае, четвёртое - в июле-августе (2004-2005 года). Первая часть исследования - в состоянии относительного покоя, вторая - в состоянии произвольного расслабления.
Всего обследовано 376 человек. Результаты исследования ЭНМГ Triceps brachii представлены соответственно в табл. 1-4 а и б. Комментируя данные табл. 1, необходимо отметить, что частотные характеристики ЭНМГ по группам здоровья значительно различались (Р < 0,05). Наиболее высокая вариабельность была в группах 2 и 3. Самые большие показатели модельных значений 5 % сечённого среднего, медианы был в 1-й группе здоровья. При этом, более низкой в той группе была дисперсия, стандартное отклонение, размах, меж-квартильный размах. Существенно различались по группам здоровья асимметрия и эксцесс. Например, во 2-й и 3-й группах здоровья наблюдалась положительная асимметрия, а в 1-й группе - отрицательная асимметрия. Первые две формы частотного распределения относятся к скошенным вправо, а вторые - влево. В 1-й группе здоровья медиана больше среднего значения, так как данные скошены влево. Интервал изменения (размах) в 1-й группе был самый низкий, что характеризует однородность данной выборки. Межквартильный размах был меньший в 1-й и 2-й группах по сравнению с 3-й. Данные 1-2-й групп находились в границах 50-75-ю процентилями. Дисперсия была наименьшей в 1-ой группе и последовательно увеличилось
показатели в 3-х группах здоровья существенно не различались. При этом 95 % доверительный интервал для средних имел относительно одинаковый диапазон колебаний, а 5 % усечённое среднее было самым большим в 3-й группе здоровья. Медиана, дисперсия, стандартные отклонения и МКР самые низкие в 1-й группе здоровья и последовательно увеличивались во 2-й и 3-й Наименьшая асимметрия и эксцесс отмечались в 1-й группе здоровья.
Таблица 1а
Средняя частота ЭНМГ Triceps brachil студентов в период произвольного расслабления (октябрь)_______
Статистики
Показатели Группы здоровья
I П ІП
Средняя (М ± т) 0,597 ±0,045 0,412 ±0,058 0,462 ±0,052
95 % Двигательный интервал для средней границы (ДИДС) Нижняя 0,504 0,282 0,335
Верхняя 0,691 0,539 0,568
5 % усечённое среднее 0,611 0,405 0,457
Медиана 0,640 0,305 0,360
Дисперсия 0,054 0,081 0,096
Стандартное отклонение 0,232 0,285 0,310
Минимум 0,05 0,01 0,01
Максимум 0,89 0,94 1,00
Размах 0,84 0,93 0,99
Межквартальный размах (МКР) 0,32 0,38 0,58
Асимметрия -0,880 ±0,456 0,758 ±0,472 0,337 ±0,398
Эксцесс 0,380 ±0,887 -0,526 ±0,918 -1,377 ±0,778
Таблица 16
Средняя частота ЭНМГ Triceps brachii студентов в период произвольного расслабления (февраль)_______
Статистики
Показатели Группы здоровья
I П III
Средняя (М ± т) 5,065 ±0,531 4,362 ±0,542 5,17 ±0,494
95 % Двигательный интервал для средней границы (ДИДС) Нижняя 3,963 3,241 4,167
Верхняя 6,167 5,484 6,176
5 % усечённое среднее 5,059 4,266 5,195
Медиана 5,000 4,150 4,800
Дисперсия 6,493 7,060 8,556
Стандартное отклонение 2,548 2,657 2,925
Минимум 0,70 1,00 0,40
Максимум 9,50 9,50 9,90
Размах 8,80 8,50 9,50
Межквартальный размах (МКР) 3.20 4.40 5,60
Асимметрия 0,142 ±0,481 0,327 ±0,472 -0,147 ± 0,398
Эксцесс -0,578 ± 0,935 -1,029 ±0,918 -1,388 ±0,778
Таблица 2а
Средняя частота ЭНМГ Triceps brachii студентов в период произвольного расслабления (май)_________
Статистики
Показатели Группы здоровья
I II III
Средняя (М ± т) 4,800 ± 0,598 4,842 ± 0,567 5,421 ± 0,434
95 % Доверительный интервал для средней границы (ДИДС) Нижняя 3,578 3,679 4,540
Верхняя 6,023 6,004 6,303
во 2-й и 3-й группах здоровья. Мера рассеяния (коэффициент вариации) соответственно по группам: 46 %, 69 %, 67 %. Разность нижних и верхних групп ДИДС по группам здоровья составляла: 0,18, 0,24, 0,28 ус. ед.
В февральском исследовании после зимней экзаменационной сессии среднечастотные характеристики ЭНМГ достоверно увеличились (Р < 0,01) во всех группах здоровья (табл. 1 б). Модельные
Окончание табл. 2а
5 % усечённое среднее 4,771 4,825 5,417
Медиана 4,210 4,480 4,820
Дисперсия 10,715 9,337 6,583
Стандартное отклонение 3,273 3,050 2,566
Минимум 0,30 0,08 0,72
Максимум 9,91 9,88 9,98
Размах 9,61 9,80 9,26
Межквартальный размах (МКР) 6,12 5,62 3,99
Асимметрия 0,173 ± 0,427 0,069 ±0,434 0,161 ± 0,398
Эксцесс -1,403 ±0,833 -1,252 ±0,845 -1,081 ±0,778
Таблица 26
Средняя частота ЭНМГ Triceps brachii студентов в период произвольного расслабления (июль-август)
Статистики
Показатели Группы здоровья
I II III
Средняя (М ± т) 4,555 ± 0,564 4,646 ±0,621 5,601 ± 0,496
95 % Доверительный интервал для Средней границы (ДИДС) Нижняя 3,389 3,362 4,593
Верхняя 5,721 5,930 6,609
5 % усечённое среднее 4,537 4,604 5,675
Медиана 4,435 3,970 6,020
Дисперсия 7,627 9,245 8,612
Стандартное отклонение 2,762 3,041 2,935
Минимум 0,08 0,10 0,11
Максимум 9,32 9,91 9,77
Размах 9,24 9,81 9,66
Межквартальный размах (МКР) 4,76 5,32 5,39
Асимметрия 0,015 ± 0,472 0,349 ±0,472 -0,338 ± 0,398
Эксцесс -0,859 ±0,918 -1,131 ±0,918 -1,069 ±0,778
При этом в 1-й и 2-й грушах отмечалась положительная асимметрия (скошенность - вправо), а в 3-й - отрицательная асимметрия (скошенность -влево). В 3-й группе медиана несколько больше среднего, так как данные скошены влево. Дисперсия, МКР и стандартные отклонения от 1-й к 3-й группе последовательно увеличились. Разность нижней и верхней границы ДИДС по группам здоровья значительно не различались. Коэффициенты вариации соответственно по группам равнялись: 50 %, 60 %, 36 %.
Основные параметры интерференционной ЭМГ очень вариабельны и зависят от ряда причин. Полученные данные позволяют ориентировочно оценить сократительную способность группы мышц, нарушения и повреждения нервно-мышечной системы.
В табл. 2а представлены результаты майского обследования студентов в состоянии релаксации. Как следует из таблицы 2 а, среднечастотные показатели ЭНМГ несколько возрастали по группам здоровья, наиболее ярко в 3-й. Аналогично изменились 5 % усечённое среднее, медиана. Дисперсия, стандартное отклонение, размах, эксцесс и асимметрия МКР, были несколько большие в 1-й группе здоровья.
При этом 95 % ДИДС даёт интервал значений, в котором с 95 % уверенностью лежит истинная средняя в популяции. Коэффициенты вариации по группам здоровья равнялись: 68 %, 62 %, 47 %.
Следует отметить, что 95 % доверительный интервал для среднего характеризует ресурсные возможности и диапазоны действия нервно-мышечной системы.
В период летней рекреации (июль-август) показатели средней частоты (табл. 2 б) в 1-й группе несколько снизились по сравнению с февральскими и майскими результатами исследований. Во 2-й группе также были несколько ниже, чем в феврале, а в 3-й - выше февральских и майских данных. Вполне очевидно, что умственные воздействия учебного процесса по-разному влияют на ЭНМГ характеристики студентов разных групп здоровья.
Изучение глобальной ЭМГ мы начали с оценки спонтанной активности мышц в покое (табл. 3-4).
Комментируя данные табл. 3 а, следует отметить, что в 1-й группе здоровья, начиная с модельных характеристик, большинство показателей в октябре ниже по сравнению со 2-й и 3-й группой
здоровья. Большая величина была лишь в параметрах МКР. Различая выявлены в показателях асимметрии и эксцесса. Положительная асимметрия со смешанным распределением данных вправо (1-2 группы) и влево - 3-я группа.
В феврале в связи с экзаменационной сессией произошли значительные изменения в показа-
телях суммарной амплитуды ЭНМГ и составляющих компонентов (табл.З б). Ещё большие изменения произошли в конце учебного года (май) (табл. 4 а) во всех составляющих ЭНМГ. При этом в 1-й и 2-й группах здоровья произошли значительные увеличения суммарной амплитуды, а в 3-й - снижение.
Таблица За
Статистики
Показатели Группы здоровья
I II III
Средняя (М ± т) 50,263 ± 5,942 57,703 ±7.11 50,631 ±4,995
95 % Доверительный интервал для средней границы (ДИДС) Нижняя 38,111 43,138 40,481
Верхняя 62,416 72,269 60,782
5 % усечённое среднее 49,707 54,776 50,570
Медиана 45,000 61,200 49,500
Дисперсия 1059,148 1466,183 873,129
Стандартное отклонение 32,545 38,291 29,549
Минимум 2,10 0,70 3,50
Максимум 109,00 199,00 98,10
Размах 106,90 198,80 94,60
Межквартальный размах (МКР) 60,70 47,00 48,90
Асимметрия 0,169 ±0,427 1,595 ±0,434 0,073 ± 0,398
Эксцесс -1,268 ±0,833 5,603 ± 0,845 -1,230 ±0,778
Таблица 36
Средняя частота ЭНМГ Triceps brachli студентов в период относительного покоя (февраль)
Статистики
Показатели Группы здоровья
I II III
Средняя (М ± т) 55,377 ± 5,788 60,176 ±8,536 50,579 ±5,314
95 % Доверительный интервал для средней границы (ДИДС) Нижняя 43,539 42,691 39,768
Верхняя 67,215 77,661 61,391
5 % усечённое среднее 55,907 55,769 50,617
Медиана 60,500 56,800 56,000
Дисперсия 1005,072 2112,970 960,157
Стандартное отклонение 31,703 45,967 30,986
Минимум 1,70 2,90 0,40
Максимум 97,60 236,00 100,00
Размах 95,90 233,10 99,60
Межквартальный размах (МКР) 5,930 58,25 59,35
Асимметрия -0,322 ± 0,427 1,956 ± 0,434 -0,049 ± 0,403
Эксцесс -1,431 ±0,833 6,639 ±5,314 -1,487 ± 0,788
Таблица 4а
Средняя частота ЭНМГ Triceps brachii студентов в период расслабления (май)________________
Статистики
Показатели Группы здоровья
I II ПІ
Средняя (М ± т) 63,307 ± 9,699 60,610 ±6,521 46,249 ±5,141
95 % Двигательный интервал для средней границы (ДИДС) Нижняя 43,470 47,253 35,801
Верхняя 83,143 73,967 56,696
5 % усечённое среднее 56,974 59,229 45,767
Медиана 57,100 64,900 41,900
Дисперсия 2821,990 1233,080 925,039
Стандартное отклонение 53,122 35.115 30,414
Минимум 3,10 2,60 2,70
Окончание табл.4а
Максимум 262,00 158,00 98,90
Размах 258,90 155,40 96,20
Межквартальный размах (МКР) 58,40 50,10 54,80
Асимметрия 2,157 ±0,427 0,370 ± 0,434 0,163 ±0,398
Эксцесс 6,443 ± 0,833 0,624 ±0,845 -1,340 ±0,778
Таблица 46
Средняя частота ЭНМГ Triceps brachii студентов в период расслабления (июль-август)
Статистики
Показатели Группы здоровья
I II ПІ
Средняя (М ± т) 54,787 ±5,310 56,016 ±5,220 50,000 ± 4,560
95 % Двигательный интервал для средней границы (ДИДС) Нижняя 43,926 45,351 40,734
Верхняя 65,647 66,771 59,266
5 % усечённое среднее 55,456 56,764 50,430
Медиана 56,000 56,800 51,200
Дисперсия 845,903 762,882 727,533
Стандартное отклонение 29,084 27,620 26,973
Минимум 1,90 0,20 1,70
Максимум 95,80 98,30 92,40
Размах 93,90 98,10 90,70
Межквартальный размах (МКР) 45,38 36,38 41,20
Асимметрия -0,346 ± 0,427 -ОД 18 ±0,441 -0,176 ±0,398
Эксцесс -0,924 ±0,833 -0,570 ±0,858 -1,113 ±0,778
В период летних рекреаций показатели ЭНМГ приблизились к осенним данным (табл. 4), остальные показатели ЭНМГ: средняя амплитуда, суммарная амплитуда, отношение амплитуды к частоте имели различия с предыдущими по группам здоровья. Вариативность средних составляла: 60 %, 65 %, 62 %. Выявленные колебания ЭНМГ отличались положительной скошенностью асимметрии в 3-х группах здоровья в зависимости от нагрузок учебного процесса и времени года. Показатели ЭНМГ доминируют в оценке функционального состояния. Обнаружены различия в состоянии сниженного или обнаруженного потенциала действия мышечных волокон. Значительно различаются по группам здоровья показатели асимметрии и эксцесса.
Показатели максимальной амплитуды (МКВ) в период произвольного расслабления по группам здоровья существенно не различались. Коэффициент вариации был: 64 %, 66 %, 51 %. Отмечалась во всех группах здоровья положительная асимметрия. Наибольший размах и МКР был в 1-й группе, что свидетельствует о её неоднородности. Средние величины не выходили за диапазоны ДИДС.
В период летних рекреаций показатели ЭНМГ приблизились к осенним данным (табл. 4), остальные показатели ЭНМГ: средняя амплитуда, суммарная амплитуда, отношение амплитуды к частоте имели различия с предыдущими по группам здоровья. Вариативность средних составляла: 60 %, 65 %, 62 %. Выявленные колебания ЭНМГ отличались положительной скошенностью асим-
метрии в 3-х группах здоровья в зависимости от нагрузок учебного процесса и времени года. Показатели ЭНМГ доминируют в оценке функционального состояния. Обнаружены различия в состоянии сниженного или обнаруженного потенциала действия мышечных волокон. Значительно различаются по группам здоровья показатели асимметрии и эксцесса.
Показатели максимальной амплитуды (МКВ) в период произвольного расслабления по группам здоровья существенно не различались. Коэффициент вариации был: 64 %, 66 %, 51 %. Отмечалась во всех группах здоровья положительная асимметрия. Наибольший размах и МКР был в 1-й группе, что свидетельствует о её неоднородности. Средние величины не выходили за диапазоны ДИДС.
Комментируя данные таблицы 36 (февраль), необходимо отметить значительные увеличения показателей в 1-й и 2-й группах здоровья по сравнению с осенними данными. Коэффициенты вариации по группам здоровья соответственно равнялся: 57 %, 76 %, 61 %. Асимметрия в 1-й и 3-й группах была отрицательной, а во 2-й -положительной. Медиана и 5 % усечённое среднее в 1-й группе были несколько больше по сравнению со 2-й и 3-й. В конце учебного года (май) показатели максимальной амплитуды в 1-й группе увеличились, во 2-й почти не изменились, а в 3-й несколько снизились. Значительно увеличился коэффициент вариации в 1 -й группе - 83 %, во 2-й -57 %, в 3-й - 65 %. Положительная асимметрия значительно увеличилась, особенно в 1-й группе
здоровья. Дисперсия, МКР и размах также были самыми высокими в 1-й группе здоровья.
В исследованиях проведенных нами в период летней рекреации студентов, наблюдалось снижение максимальной амплитуды ЭНМГ во всех группах здоровья.
Коэффициенты вариации соответственно были 53 %, 43 %, 53 %. асимметрия носила отрицательную направленность (скошенность влево). Средние показатели находились в границах ДИДС. Наибольший межквартильный размах был отмечен в 1-й группе.
В заключение необходимо отметить, что оценка ЭНМГ - показателей исключительно важна в диагностировании функционального состояния и уровня здоровья, выявлена неоднородность показателей как в отдельной группе здоровья, так и в межгрупповом сравнении. Исследуя сократительную способность групп мышц, представляется возможным говорить о нейробиологическом регулировании соматовегетативными функциями. При различных нарушениях ЭНМГ позволяет дифференцированно оценить состояние мышечной системы.
