МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра биотехнических систем

отчет

по лабораторной работе № 1

по дисциплине «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий»

Тема: Электромиография

Студенты гр. 7501		Баева П.И.
		Бучнева А.А.
		Винограденко Ю.В
		Исаков А.О.
		Кирьянова А.М.
		Комарова П.П.
		Сачкова Н.Д.
Преподаватель		Семёнова Е.А.

Санкт-Петербург

2020

Основные теоретические положения

Электромиография — метод исследования нервно мышечной системы, основанный на регистрации и анализе биоэлектрических потенциалов.

Физиологической основой ЭМГ, как и многих других методов функциональной диагностики, является изменение электрического потенциала биологических мембран, в данном случае - мембран мышечных волокон (MB), аксонов, входящих в состав смешанных периферических нервов, а также структур нервно-мышечного синапса.

Порядок проведения биологического опыта

Порядок проведения биологического опыта представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Порядок проведения биологического опыта

Этапы работы	Осуществление
Постановка проблемы	Выработка четкой постановки проблемы
Предполагаемое решение, формулировки гипотезы	Формулирование ожидаемых результатов и их научного значения, опираясь на уже известные данные
Планирование	Мысленная разработка порядка проведения опыта (последовательность осуществления отдельных этапов исследования)
Проведение опыта	Подбор необходимых биологических объектов, приборов и реактивов. Проведение опыта. Сбор и запись наблюдений, измеряемых величин и результатов
Обсуждение	Сравнение полученных результатов с гипотезой; научное объяснение результатов

Форма сигналов и медико-биологические показатели

Электромиограмма изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Электромиограмма жевательных мышц

Показатели ЭМГ:

• усредненные максимальные и минимальные значения биоэлектрического сигнала за цикл того или иного движения;

• суммарную активность мышцы (интеграл активности);

• процентное соотношение периодов напряжения и расслабления мышцы;

• частотные характеристики мышцы;

• для групп мышц рассчитывают показатели синхронности работы мышц-агонистов и антагонистов, анализируют мышечные синергии.

Исказить результат могут:

• плохое качество подготовки кожи (может возникнуть потеря контакта с кожей);

• смещение электродов (или неправильное расположение);

• толстый жировой слой в месте крепления электродов;

• случайные колебания, вызванные движением мышц пациента;

• потливость кожи;

• утомляемость мышц;

• шумы;

• перекрестные помехи (помехи, обусловленные «затеканием» сигнала с соседней мышцы);

• внешние помехи.

Электромиографии распространена в различных областях, особенно в неврологии, травматологии, кинезиологии, ревматологии, реабилитации и спортивной медицине.

Перспективность совершенствования метода заключается в том, что ЭМГ – полностью безопасный метод диагностики и позволяет получить достаточно информации, чтобы установить правильный диагноз и спланировать эффективную схему лечения. Перспективы развития ЭМГ с целью биоуправления связаны с новыми техническими и математическими возможностями регистрации, преобразования и классификации биоэлектрических сигналов мышц и выделения паттернов мышечной активности.

Динамометрия – метод измерения силы сокращения различных мышечных групп. При проведении исследования определяется сила сокращения мышц сжатия с помощью ручного динамометра, который измеряет силу в кг и фиксирует полученные значения.

Оборудование и материалы

При проведении исследований было использовано:

• BIOPAC набор электродных проводов (SS2L);

• BIOPAC одноразовые виниловые электроды (EL503), 6 шт. на человека;

• спиртосодержащий препарат, который наносится на места накладывания электродов для улучшения контакта и уменьшения помех и наводных токов в местах наложения электродов;

• BIOPAC Наушники (OUT1 для MP3X);

• Biopac Student Lab System: Программное обеспечение BSL;

• компьютер: устройство для работы с ПО BSL;

BIOPAC Ручной динамометр (SS25LA).

Экспериментальные результаты

1. Студент: Бучнева А.А.

Сведения о пациенте

Имя Ангелина

Возраст 20

Рост 169

Вес 55

Пол: Мужской / Женский

Доминирующая рука: Правая / Левая

2. Измерения ЭМГ

№ Кластера	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
	Ср. арифм.	Ср. арифм.
1	0.04087	0.02529
2	0.06267	0.04671
3	0.09769	0.07238
4	0.27588	0.15238

Замечание: «Кластеры» - импульсы/всплески ЭМГ, связанные с каждым сжатием

3. Процентное возрастание ЭМГ активности, зарегистрированной между самым слабым и самым сильным сжатием в сегменте Предплечье 1.

Вычисления:

Ответ: 85 %

4. Измерения тонуса

Между кластерами №	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
	Ср. арифм, mV	Ср. арифм., mV
1-2	0.02303	0.01069
2-3	0.02933	0.01300
3-4	0.02231	0.01669

1. Студент: Исаков А.О.

Сведения о пациенте

Имя Артём

Возраст 20

Рост 177

Вес 57

Пол: Мужской / Женский

Доминирующая рука: Правая / Левая

2. Измерения ЭМГ

№ Кластера	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
	Ср. арифм.	Ср. арифм.
1	0.06994	0.05646
2	0.14281	0.10332
3	0.27963	0.17422
4	0.34759	0.33338

Замечание: «Кластеры» - импульсы/всплески ЭМГ, связанные с каждым сжатием

3. Процентное возрастание ЭМГ активности, зарегистрированной между самым слабым и самым сильным сжатием в сегменте Предплечье 1.

Вычисления:

Ответ: 80 %

4. Измерения тонуса

Между кластерами №	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
	Ср. арифм, mV	Ср. арифм., mV
1-2	0.02854	0.01757
2-3	0.02645	0.02576
3-4	0.03094	0.02944

1. Студент: Бучнева А.А.

Сведения о пациенте

Имя Ангелина

Возраст 20

Рост 169

Вес 55

Пол: Мужской / Женский

Доминирующая рука: Правая / Левая

2. Данные об увеличении силы сжатия

№ пика	Заданный прирост силы SS25L/LA=кг SS56L=кгс/м2	Сегмент 1 Предплечье 1 (доминирующее)			Сегмент 3 Предплечье 2
		Сила на пике	Интегр. ЭМГ (мВ)	Сила на пике		Интегр. ЭМГ (мВ)
1	2.5	2.287053	0.039727	2.052407		0.064550
2	5	4.183742	0.067767	3.762108		0.105417
3	7.5	5.866772	0.094833	6.750928		0.153739
4	10	9.027114	0.148086	8.300042		0.163026

Сегмент 2 Предплечье 1 (доминирующее)				Сегмент 4 Предплечье 2
Макс. сила сжатия, кг	50 % от макс. силы сжатия	Время утомления, с	Макс. сила сжатия, кг		50 % от макс. силы сжатия	Время утомления, с
10.012198	5.006099	4.973937	9.125627		4.562835	13.876000

3. Данные о максимальной силе сжатия

1. Студент: Исаков А.О.

Сведения о пациенте

Имя Артём

Возраст 20

Рост 177

Вес 57

Пол: Мужской / Женский

Доминирующая рука: Правая / Левая

2. Данные об увеличении силы сжатия

№ пика	Заданный прирост силы SS25L/LA=кг SS56L=кгс/м2	Сегмент 1 Предплечье 1 (доминирующее)			Сегмент 3 Предплечье 2
		Сила на пике	Интегр. ЭМГ (мВ)	Сила на пике		Интегр. ЭМГ (мВ)
1	5	5.533316	0.047410	5.449396		0.109056
2	10	8.751502	0.063159	9.358073		0.157267
3	15	12.566870	0.092119	12.392067		0.249317
4	20	18.442439	0.185448	17.916781		0.272413
5	25	23.012546	0.263991	23.006453		0.257893
6	30	29.647536	0.340774	28.984571		0.334678

3. Данные о максимальной силе сжатия

Сегмент 2 Предплечье 1 (доминирующее)				Сегмент 4 Предплечье 2
Макс. сила сжатия, кг	50 % от макс. силы сжатия	Время утомления, с	Макс. сила сжатия, кг		50 % от макс. силы сжатия	Время утомления, с
29.453789	14.726894	19.678000	28.564234		14.28217	8.090000

Обработка результатов эксперимента

1. Сравнение средних значений эмг максимального сжатия для правого и левого предплечья.

1.1. Одинаковые ли они или разные?

Они Разные

1.2. Какое из них демонстрирует большую силу сжатия?

Правое у Ангелины и левое у Артёма

1.3. Пояснение:

Так как у Ангелины правое предплечье является доминирующим, оно чаще используется в повседневной жизни, вследствие чего мускулатура развита сильнее и сила сжатия больше.

У Артёма левое предплечье является доминирующим. Хотя, стоит отметить, что разница не так уж велика. Вероятно, это связано с образом жизни, при котором нагрузка на обе руки оказывается практически одинаковой.

2. Факторы, влияющие на наблюдаемую разницу в силах сжатия:

1. Соотношение волокон (быстрых и медленных, которые отвечают за силу и выносливость соответственно);

2. Эластичность мускулов (растяжение и сжатие мышц);

3. Количество мышечных волокон;

4. Психоэмоциональный фактор;

5. Большая развитость доминирующей руки;

6. Возможно, различная степень утомлённости рук на момент проведения эксперимента;

7. Наличие травм одной из рук в прошлом;

8. Влияние погрешностей, таких как точность установки электродов, степень обработки кожи специальным гелем, наличие сетевых наводок и проч.

3. Сравнение тонусов между сжатиями мышц двух предплечий.

3.1. Есть ли какая-нибудь разница в тонусах между сжатиями мышц двух предплечий?

Да есть.

3.2. Ожидали ли Вы увидеть разницу? Поясните.

Предполагалось, что при расслаблении этот уровень примерно равен в мышцах обоих предплечий. Однако он получился различным, вероятно, это связано с тем, что руки между сжатиями расслаблялись не до конца, кроме того, вероятно, влияло положение рук при проведении эксперимента, а также неточность выбора расстояний между кластерами для оценки тонуса.

4. Остается ли неизменным число двигательных единиц, задействованных при удерживании какого-либо предмета в руке? Задействованы ли одни и те же двигательные единицы на протяжении всего процесса удерживания предмета?

Число двигательных единиц, задействованных при удерживании какого-либо предмета в руке, сохраняется одним и тем же, но мозг активизирует попеременно различные двигательные единицы.

5. При утомлении сила, осуществляемая мышцами, уменьшается. Какими физиологическими процессами объясняется уменьшение силы?

Утомление вызвано обратимым истощением источников энергии мышцы. При сокращении клетки скелетной мышцы преобразовывают химическую энергию в тепловую и механическую, при этом производя химические отходы, которые обычно удаляются сердечно-сосудистой системой. Так же накапливается молочная кислота, и заканчиваются запасы гликогена.

Выводы

В ходе выполнения лабораторной работы было произведено миографическое исследование скелетной мышцы. Полученные в ходе работы результаты соответствуют теоретическим данным (электрическая активность в доминирующем предплечье выше, чем в другом; тонус правого и левого предплечий примерно одинаков, так как это симметричные мышцы; максимальная сила, развиваемая правой (доминирующей) рукой выше силы, развиваемой левой рукой у одного испытуемого. У другого испытуемого максимальная сила, развиваемая левой (доминирующей) рукой выше силы,

развиваемой правой рукой.

Протокол

лабораторной работы № 1

по дисциплине «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий»

Тема: Электромиография

В ходе выполнения экспериментальной части лабораторной работы получены следующие результаты:

1. Измерения ЭМГ

№ Кластера	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
	Ср. арифм.	Ср. арифм.
1	0.04087	0.02529
2	0.06267	0.04671
3	0.09769	0.07238
4	0.27588	0.15238

№ Кластера	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
	Ср. арифм.	Ср. арифм.
1	0.06994	0.05646
2	0.14281	0.10332
3	0.27963	0.17422
4	0.34759	0.33338

Замечание: «Кластеры» импульсы/всплески ЭМГ, связанные с каждым сжатием

2. Измерения тонуса

Между кластерами №	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
	Ср. арифм, mV	Ср. арифм., mV
1-2	0.02303	0.01069
2-3	0.02933	0.01300
3-4	0.02231	0.01669

Между кластерами №	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
	Ср. арифм, mV	Ср. арифм., mV
1-2	0.02854	0.01757
2-3	0.02645	0.02576
3-4	0.03094	0.02944

2. Данные об увеличении силы сжатия

№ пика	Заданный прирост силы SS25L/LA=кг SS56L=кгс/м2	Сегмент 1 Предплечье 1 (доминирующее)			Сегмент 3 Предплечье 2
		Сила на пике	Интегр. ЭМГ (мВ)	Сила на пике		Интегр. ЭМГ (мВ)
1	2.5	2.287053	0.039727	2.052407		0.064550
2	5	4.183742	0.067767	3.762108		0.105417
3	7.5	5.866772	0.094833	6.750928		0.153739
4	10	9.027114	0.148086	8.300042		0.163026

3. Данные о максимальной силе сжатия

Сегмент 2 Предплечье 1 (доминирующее)				Сегмент 4 Предплечье 2
Макс. сила сжатия, кг	50 % от макс. силы сжатия	Время утомления, с	Макс. сила сжатия, кг		50 % от макс. силы сжатия	Время утомления, с
10.012198	5.006099	4.973937	9.125627		4.562835	13.876000

2. Данные об увеличении силы сжатия

№ пика	Заданный прирост силы SS25L/LA=кг SS56L=кгс/м2	Сегмент 1 Предплечье 1 (доминирующее)			Сегмент 3 Предплечье 2
		Сила на пике	Интегр. ЭМГ (мВ)	Сила на пике		Интегр. ЭМГ (мВ)
1	5	5.533316	0.047410	5.449396		0.109056
2	10	8.751502	0.063159	9.358073		0.157267
3	15	12.566870	0.092119	12.392067		0.249317
4	20	18.442439	0.185448	17.916781		0.272413
5	25	23.012546	0.263991	23.006453		0.257893
6	30	29.647536	0.340774	28.984571		0.334678

3. Данные о максимальной силе сжатия

Сегмент 2 Предплечье 1 (доминирующее)				Сегмент 4 Предплечье 2
Макс. сила сжатия, кг	50 % от макс. силы сжатия	Время утомления, с	Макс. сила сжатия, кг		50 % от макс. силы сжатия	Время утомления, с
29.453789	14.726894	19.678000	28.564234		14.28217	8.090000

Студенты гр. 7501		Баева П.И.
		Бучнева А.А.
		Винограденко Ю.В
		Исаков А.О.
		Кирьянова А.М.
		Комарова П.П.
		Сачкова Н.Д.
Преподаватель		Семёнова Е.А.

Санкт-Петербург

2020