CC BY
21
вьшоды.
1. Применение ранней (с 1-2-й недели дистракции), пролонгированной (на протяжении всего периода удлинения и фиксации) электростимуляции мышц удлиняемого сегмента конечности в адекватном режиме способствует сохранению их функциональных свойств.
2. Положительный эффект ЭМС в виде более выраженного прироста амплитуд суммарной ЭМГ и М-ответа тестируемой мышцы удлиненного сегмента конечности сохраняется в отдаленные сроки после снятия аппарата Илизарова.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Возможности автоматического управления процессом дистракции / Г.А.Илизаров, И.А.Катаев, А.А.Шрейнер, В.М. Быков, И.И.Мартель //Лечение ортопед.-травматол. больных в стационаре и поликлинике методом чрескост. остеосин-теза, разработ. в КНИИЭКОТ: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф. — 4.2. — Курган, 1982. — С. 21-23.
2. Шевцов В.И., Шестаков В.А., Онипко H.H. Удлинение голени по Илизарову при ахондроплазии в амбулаторных условиях // Чрескост. компрес.-дистракц. остеосинтез по Илизарову в травматол. и ортопед.: Сб.науч. трудов. — Вып. 10. — Курган, 1985. —С. 41-46.
3. Макаров C.B., Чипизубов A.A., Шерстнева С.Г. Ошибки и осложнения при оперативном удлинении нижних конечностей у детей и подростков // там же. — С.54-58.
4. Девятое A.A., Каплунов А.Г. Осложнения при чрескостном остеосинтезе аппаратом Илизарова// Чрескост. компрес. и дистракц. остеосинтез в травматол. и ортопед.: Сб. научн. трудов. КНИИЭКОТ. — Вып. 4. — Л., 1978. — С.80-92.
5. Трохова В.Г. Меры предупреждений осложнений при удлинении конечностей// Значение открытых Г.А.Илизаровым общебиологических закономерностей в регенерации тканей: Сб. науч. трудов. — Вып. 13. — Курган, 1988. — С.217-223.
6. Состояние нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем при лечении больных с укорочением нижней конечности / Г.А.Илизаров., В.И.Калякина, А.П.Шеин, В.А.Щуров // Теоретич. и практич. аспекты чрескост. компрес. и дистракц. остеосинтеза: Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф. (22-23 июня 1976 г.). — Курган, 1976. — С.25-26.
7. Криворучко Г.А., Шеин А.П. Электромиографический контроль пластических перестроек нервных стволов и мышц в условиях дистракционного остеосинтеза по Илизарову // Лечение ортопед.-травматол. больных в стационаре и поликлинике методом чрескост. остеосинтеза, разрабат. в КНИИЭКОТ: Тез.докл.Всесоюзн.науч.-практ.конф.. — 4.2. — Курган., 1982.—С. 79-82.
8. Электромиостимулятор "Миоритм-124И7 А.П. Шеин, Л .Я. Даниленко, Г.К. Шуляка, C.B. Куршаков // Материалы 6-го съезда травматол.-ортопед. СНГ (14-17 сентября). — Ярославль, 1993. — С.382.
9. Электромиографический контроль функционального состояния нервов и мышц при удлинении конечностей по Илизарову: Метод, рекомендации / МЗ РСФСР, ВКНЦ "ВТО".; Сост.: А.П.Шеин, В.И.Калякина, Г.А.Криворучко, А.Н.Ерохин. — Курган, 1991. — 25 с.
Рукопись поступила 14.01.93.
©А.П.Шеин, А.Н.Ерохин, С.А.Ерофеев, 1995
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ НА ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ, МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИСТОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЫШЦ ПРИ УДЛИНЕНИИ ГОЛЕНИ У СОБАК ПО МЕТОДУ ИЛИЗАРОВА.
А.П.ШЕИН, А.Н.ЕРОХИН, С.А.ЕРОФЕЕВ
Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" имени академика Г.А.Илизарова, г. Курган (Генеральный директор — академик РАМТН, д.м.н., профессор В.И.Шевцов)
В опытах на 8 взрослых беспородных собаках, которым производилось удлинение правой голени на 20,0-27,5% ее исходной длины, показано стимулирующее влияние низкочастотного импульсного электрического тока на постди-стракционное восстановление электрофизиологических, морфологических и гистохимических показателей передней болыиеберцовой мышцы и ее функционального антагониста — икроножной мышцы. Выявленный эффект подтверждает исходную посылку о целесообразности применения дополнительных экзогенных воздействий на мягкие ткани удлиняемой конечности с целью оптимизации процесса морфо-функциональной адаптации периферических нейромоторных структур к новым биомеханическим условиям функционирования. Ключевые слова: дистракционный остеосинтез. электромиостимуляция. мышцы.
В ретроспективе клинико - экспериментальных работ, вышедших из Российского научного центра "Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика
Г.А.Илизарова и других профилированных учреждений, ярко отражена тенденция к оптимизации функциональных исходов удлинения конечностей главным образом за счет резервов,
заложенных в самой пространственно - временной организации биомеханического взаимодействия "аппарат-конечность", имитирующей естественный рост в онтогенезе. В частности, эта тенденция прослеживается на примере перехода от многоэтапного, монолокального и моносегментарного дистракционного остеосинте-за к одноэтапному, полилокальному и полисег-ментарнрму, а также экспериментирования с темпами и ритмами дистракции. Другой, на наш взгляд не менее продуктивный подход предполагает параллельное использование дополнительных экзогенных воздействий, стимулирующих процесс морфо-функциональной
адаптации высокодифференцированных тканей удлиняемой конечности к новым биомеханическим условиям. В этом плане представляется перспективным использование электромиости-муляции, хорошо зарекомендовавшей себя при коррекции дисфункциональных и денервацион-ных двигательных расстройств [1].
Цель настоящего исследования состояла в изучении влияния импульсного электрического тока низкой частоты на морфофункцио-нальные и гистохимические характеристики передней болыиеберцовой мышцы (ПБМ) и икроножной мышцы (ИМ) в процессе удлинения голени у собак.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
В качестве объектов исследования использованы ПБМ и ИМ 8 беспородных взрослых собак, которым производилось удлинение правой голени на 2,0-2,4 см (20,0-27,5 % от исходной длины сегмента) с темпом 0,5-0,75 мм/сутки (соответственно, с дробностью 2-3 раза в сутки). Продолжительность дистракции составляла 31 ±2 дня, фиксации — 172±35 дней. Использованы электрофизиологические, морфологические и гистохимические методы исследования.
Курс электромиостимуляции (ЭМС) был проведен четырем животным (опытная группа) при использовании электромиостиму-лятора МИОРИТМ-082. Раздражение мышц производилось униполярно поверхностными свинцовыми электродами с индивидуально подобранными формой и размерами. Активный электрод, снабженный гидрофильной матерчатой прокладкой, пропитанной 0,9% раствором хлористого натрия, накладывали в области проекции брюшка ПБМ, индифферентный — дистальнее активного на расстоянии, вдвое превышающем ширину электрода, либо на сухожилие. Использован следующий режим электростимуляции: форма импульсов — прямоугольная; полярность — чередующаяся; длительность — 50-100 мс, частота следования импульсов — 5-10 Гц, длительность посылки — 4 с, соотношение посылки к паузе — 1:1, сила тюка — пороговая (2-8 мА); подбор амплитуды С1имуляции производился с ориентацией на поведенческую реакцию животного; продолжительность одного сеанса — не более 8 минут; число сеансов в неделю — не менее 3 минут. Трем животным ЭМС начинали с 6-го дня дистракции, одному — с начала фиксации.
Электрофизиологические исследования проводились на животных под барбитуровым наркозом с применением 3-канальной ЭМГ-
системы 14А30 (БКА, Дания). М-ответы ПБМ и ИМ отводили униполярно посредством пары игольчатых электродов, один из которых вводили в брюшко мышцы, а другой — в ее сухожилие. Седалищный нерв раздражали на уровне седалищных бугров супрамаксимальными по величине прямоугольными стимулами длительностью 1 мс, подводимыми к нерву посредством пары игольчатых электродов. Сроки обследования: до операции, перед дистракцией, перед началом фиксации, через каждые 30 дней фиксации и после снятия аппарата Илизарова (перед эвтаназией).
Те же мышцы интактной и удлиняемой конечностей использованы после эвтаназии в качестве объектов морфологических и гистохимических исследований (исполнитель — Т.С.Беркуцкая). Активность сукцинатдегидро-геназы, лактатдегидрогеназы, аденозинтри-фосфатазы выявляли, в срезах, изготовленных в криостате после предварительного замораживания фрагментов ткани в жидком азоте. Для гистологического исследования материал фиксировали в смеси Карнуа, заливали в парафин, окрашивали срезы по Ван Гизону. Для количественной характеристики микроциркуляторно-го русла производили подсчет числа капилляров, используя препараты гистохимической реакции на аденозинтрифосфатазу (АДФ), последовательно в^34-х полях зрения микроскопа МБИ-6 при увеличении объектива х20 и окуляра хЮ. Полученные данные пересчитывали на площадь среза 1 мм2. В этих же препаратах выполняли измерения диаметров мышечных волокон, используя прибор МОР-У1ёеор1ап (фирма ОрШп). В каждом препарате измеряли по 200 мышечных волокон с последующей статистической обработкой материала.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Учитывая влияние временного фактора, электрофизиологическиг, морфологические и гистохимические данные сопоставлялись в парах животных "контроль-опыт" по сходным срокам эксперимента.
В предоперационном периоде не выявлено билатеральных статистически значимых различий средней амплитуды М-ответов ПБМ и ИМ, что позволило объединить выборки значений для левой и правой конечностей (п = 16; ПБМ: 34,0±3,0 мВ; ИМ: 36,4±2,8 мВ).
В таблице 1 представлена динамика постдистракционного восстановления параметров вызванной биоэлектрической активности ПБМ и ИМ (в % от дооперационных величин) в опытной и контрольной группах животных, прослеженная на временном интервале "30 дней фиксации — после снятия аппарата Илизарова". Разности (с учетом их знака) между данными конечного и предшествующего электрофизиологического тестирования ПБМ и ИМ характеризуют величину и направленность постдистракционного изменения вызванных
потенциалов. В таблице они проставлены в круглых скобках в графе "После снятия аппарата".
Из таблицы 1 следует, что на 30-й день фиксации межгрупповое различие по анализируемым признакам в отношение ПБМ отсутствует, тогда как после снятия аппарата Илизарова (перед эвтаназией) прирост амплитуды М-ответов стимулируемой мышцы в опытной группе существенно превышает таковой в контрольной (р<0,05 по \¥-критерию Вилкоксона-Манна-Уинни). Следует отметить, что в опытной группе максимальное увеличение амплитуды М-ответа ПБМ имело место у животных, которым проведено не менее 20 сеансов ЭМС (в таблице 1 число сеансов ЭМС проставлено в круглых скобках г*од регистрационным номером животного), начатых в периоде дистракции и продолженных в периоде фиксации. У одного из опытных животных (№ 6896), которому был проведен курс ЭМС всего из десяти сеансов, прирост амплитуды М-ответа ПБМ на 30-й день фиксации составил всего 2,1%.
Таблица 1.
Динамика амплитуды М-ответов (в % от дооперационных величин) характеристики передней большеберцовой (ПБМ) и икроножной (ИМ) мышц удлиненной конечности у животных опытной и
контрольной групп.
Длительность эксперимента, ДНИ Опытная группа Контрольная группа
Per. № Сроки обследования Per. № Сроки обследования
30 дней фиксации После снятия аппарата 30 дней фиксации После снятия аппарата
129 ПБМ ИМ 6579 (24) 35,1 94,9 71,1(+36,0) 94,4(-0,5) 6532 29.4 72.5 24,3(-5,1) 55,9(-16,6)
232 ПБМ ИМ 6808 (21) 22,1 22,1 71,4(+49,3) 75,2(+53,1) 6966 24,1 66,4 41,2(+17,1) 50,1 (-16,3)
290 ПБМ ИМ 6893 (21) 18,0 36,0 50,0(+32,0) 65,0(+29,0) 0114 24,1 70,0 53,2(+29,1) 83,0(+13,0)
311 ПБМ ИМ 6908 22,0 60,9 26,5(+4) 66,4(+5,5)
405 ПБМ ИМ 6896 (Ю) 24,2 34,6 26,3(+2,1) 23,0(-11,0)
Сходная динамика амплитуды М-ответа выявлена и для ИМ, непосредственно электростимуляции неподвергаемой, что, по-видимому, следует рассматривать как проявле-
ние межцентрального нейротрофического взаимодействия сегментарных центров мышц-антагонистов.
При сравнительном изучении результатов гистохимических реакций на окислительно-восстановительные ферменты в серии экспериментов с применением ЭМС и без нее установлены существенные различия в интенсивности реакций на сукцинатдегидрогеназу и лактатде-гидрогеназу в срок эксперимента 129 дней (животные №№ 6579 и 6532). В опытной группе гистохимически выявляемая активность этих ферментов, соответствовала данным интактной конечности, тогда как при удлинении голени с аналогичным темпом и ритмом дистракции в этот же срок эксперимента без применения ЭМС (контрольная группа) интенсивность реакции была значительно ниже.
В отношении указанного срока эксперимента не установлено различий между данными контроля и опыта по уровню активности аденозинтрифосфатазы. Показано, что в ПБМ при использовании ЭМС перимизий менее выражен, чем при удлинении голени, не сопровождаемым электромиостимуляцией. В более
поздние сроки эксперимента, связанные, главным образом, с большей продолжительностью периодов фиксации, сопоставление пар "контроль-опыт" не выявило закономерных различий в метаболической активности ПБМ и ИМ, а также в их гистологической структуре.
Не установлено закономерности в различиях между данными опытной и контрольной групп животных по диаметру мышечных волокон. В то же время для всех сравниваемых пар "контроль-опыт" численная плотность капилляров в ПБМ и ИМ удлиненной конечности у животных опытной группы оказалась статистически значимо выше, чем контрольной (см. табл. 2). Полученные данные хорошо согласуются с литературными, отражающими, в част^ ности, результаты экспериментальной проверки эффективности стимулирующего влияния низкочастотного электроимпульсного воздействия на морфо-функциональные характеристики жевательной мышцы кролика [2].
Таблица 2.
Численная плотность капилляров характеристики передней большеберцовой (ПБМ) и икроножной (ИМ) мышц удлиненной конечности у животных опытной и контрольной групп, М±м.
Длительность эксперимента, дни
Опытная группа
Рег. №
ПБМ
ИМ
Контрольная группа
Рег. №
ПБМ
ИМ
129 232 290 311 405
6579 6808 6893
6896
1236±13 * 1284±17 * 981±10 *
902±8
769±5 * 1011±7 * 869±10 *
1078+13
6532 6966 0114 6908
942+11 936±3 742±4 893±7
609±3 656±9 650±5 623±7
Примечание: звездочкой помечены показатели опытной группы, отличие которых от контроля в сравниваемых парах было статистически значимым (р<0,05 по 1-критерию Стьюдента).
Проведенное исследование позволяет заключить, что использование электростимуляции в отношении мышц, подвергаемых дозированному растяжению в условиях дистракцион-ного остеосинтеза, оказывает выраженный положительный эффект как на объект стимуляции (ПБМ), так и на его функциональный антаго-
нист (ИМ), что находит отражение в динамике постдистракционного прироста амплитуды М-ответов, относительно более низком содержании соединительной ткани в стимулируемой мышце и отчетливом улучшении ее капилляри-зации.
ВЫВОДЫ.
1. Электростимуляция ускоряет процесс адаптивных перестроек в периферических структурах двигательных единиц подвергнутых растяжению мышц удлиняемой конечности, что находит отражение в характерных сдвигах их морфо-функциональных и гистохимических показателей.
2. Позитивный эффект электростимуляции распространяется не только на мышцу, выбранную в качестве объекта стимуляции, но и на ее функциональный антагонист.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Колесников Г.Ф. Электростимуляторы нервно-мышечной системы опорно-двигательного аппарата // Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей. — М., 1983. — С.232-255.
2. Плотникова Н.А., Бузуева И.И. Особенности структурной реакции мышц на электростимуляцию в эксперименте и клинике. // Возрастные, адаптивные и патологические процессы в опорно-двигательном аппарате: Тез. докл. 7-й школы по биологии мышц (Харьков, 8-10 июня, 1988 г.). — Харьков, 1988. — С. 132-133.
Рукопись поступила 30.11.92.
