Моделирование процесса электромиографии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Моделирование процесса электромиографии

Новейшие информационные технологии и компьютерная техника являются одними из самых важных направлений деятельности в современной науке. Использование компьютерной техники приводит к появлению новых методов исследования, а также к возникновению новых научных направлений исследования и изменению характера научного поиска.

Вопросы, связанные с функционированием нервно-мышечной системы человека, являются одной из важнейшей и интенсивно исследуемой проблемой современной физиологии. Данная проблема вызывает интерес у исследователей, которые озабочены существованием ряда заболеваний, клиническая картина которых определяется нарушениями нервно-мышечного аппарата, а также необходимостью определения нормативных показателей, рассматриваемых в возрастной физиологии, спортивной и космической медицине. Как известно, активность мышц управляется электрическими сигналами, исходящими из спинного (или головного) мозга, которые проводятся нервами. Нарушение такого сочетанного взаимодействия нервов и мышц приводит к патологической реакции мышцы на электрические сигналы, которые регистрируются при проведении процедуры электромиографии.

Гехт Б.М. в своих трудах описывает электромиографию, как метод электрофизиологической диагностики поражений нервно-мышечной системы, который состоит в регистрации электрической активности скелетных мышц. Данный метод широко применяется в медицине как диагностический метод, позволяющий оценить состояние периферической нервной системы, а также судить о нарушениях, связанных с повреждениями спинного мозга, нарушением нервномышечной передачи, мышц, определить характер и степень поражения, стадию процесса и оценить прогноз болезни, а также подобрать наиболее эффективную программу лечения и терапии. По способу получения данных, характеру исследования и методам обработки данных в электромиографии выделяют следующие методики обследования:

1. Интерференционная поверхностная ЭМГ;

Методика основана на регистрации биоэлектрической активности мышц с помощью поверхностных (накожных) электродов (рисунок 1).

Рисунок 1. Поверхностный электрод

Преимуществами этого метода являются: отсутствие риска получить инфекцию, передающуюся через кровь, а также простота применения. Данный метод идеально подходит для обследования детей, а также при физиологическом контроле в спортивной медицине или при исследовании людей, находящихся в бессознательном состоянии. При интерференционной поверхностной ЭМГ с использованием поверхностных электродов не удается зарегистрировать потенциалы фибрилляций и сравнительно труднее выявляются потенциалы фасцикуляций, что можно считать недостатком данного метода.

Игольчатая ЭМГ.

Отведение игольчатым электродом является основным в клинической миографии, так как позволяет регистрировать потенциалы фасцикуляции, фибрилляции и оценить параметры потенциалов действий отдельных двигательных единиц (рисунок 2).

Рисунок 2. Игольчатый электрод

К преимуществу метода относится возможность регистрировать электрическую активность ограниченного числа мышечных волокон в пределах одной или нескольких двигательных единиц, что дает возможность точнее и раньше диагностировать уровень и характер поражения нервно-мышечного аппарата. Недостатками метода можно считать противопоказания к проведению исследования при помощи игольчатых электродов:

наличие у обследуемого инфекций, передающихся через кровь (ВИЧ, СПИД, гепатит и прочие);

заболевания свертывающей системы крови с повышенной кровоточивостью (гемофилия и другие);

Проведение исследований биоэлектрической активности мышц и нервных структур и последующая запись электрической активности мышц проводится при помощи аппарата - электромиографа (рисунок 3).

Рисунок 3. Внешний вид электромиографа

В начале исследования аппаратом в первую очередь регистрируются биопотенциалы мышцы, находящейся в состоянии покоя. Затем происходит регистрация биопотенциалов мышцы, находящейся под нагрузкой. Колебания биопотенциалов отображаются на мониторе компьютера и одновременно записываются на бумажный или магнитный носитель в виде «скачущих» зубцов и волн (похоже на ЭКГ), называемые электромиограммой (рисунок 4).

Рисунок 4. Электромиограммы: а -- игольчатый электрод; б -- накожные электроды

На основании спектральных характеристик электромиограмм скелетных мышц человека, полученных с помощью встроенного программного обеспечения, производится количественная оценка электромиограммы с последующим клиническим заключением. Автором данной статьи была разработана модель схемы проведения электромиографического исследования в графической среде Simulink (рисунок 5). Компоненты графической среды Simulink обеспечивают интерактивную среду для моделирования, при этом результаты функционирования экспериментальной модели отображаются в процессе работы, также в процессе моделирования сохраняется возможность изменять параметры в реальном времени. Суть метода заключается в том, что исходный сигнал зашумляют при помощи специального блока, затем усиливают его и пропускают через фильтр. В результате получают отфильтрованный сигнал, по которому в дальнейшем судят о наличие или отсутствии отклонений или различного рода патологиях. Результаты работы схемы представлены на рисунках 6-8.

Рисунок 5. Схема процесса проведения электромиографии

Рисунок 6. Исходный сигнал

Рисунок 7. Усиленный сигнал с наложенным шумом

Рисунок 8. Отфильтрованный сигнал

Данная схема может быть использована для обучения студентов медико-биотехнических специальностей ПензГТУ, а также для подготовки курсантов военно-медицинских учреждений.

Библиографический список

мышечный физиология скелетный

1. Гехт Б.М. Теоретическая и клиническая электромиография. - Л.: Наука, 2005. - 229 с.

2. Бабкин Л.С., Гехт Б.М., Полуказаков С.Я., Федотов В.Л. Автоматический анализ игольчатой ЭМГ в дифференциальной диагностике нервно-мышечных заболеваний// Журн. невропатол. и психиатр. - 2003. -Т. 86, Вып. II. - С. 1623-1628.

3. Сидорова М.А., Костенков С.Ю. Электрофизиологические сигналы и автоматизированные средства их воспроизведения// Пензенский Государственный Технологический Университет. - 2015. - С. 104.

Размещено на Allbest.ru