ВВЕДЕНИЕ В ИНТЕРПРЕТАЦИЮ ПРОЦЕНТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
При анализе показателей силы, развиваемой при мышечном сокращении необходимо фокусировать внимание на противодействиях силе, которые для упрощения могут быть сведены к окклюзионному противодейтсвию (силе сжимания) и противодествию связи (сокращениям нагружающим височно-нижнечелюстной сустав). В нормальном состоянии действие и противодействие уравновешиваются, эргономика системы находится в компенсированном состоянии (аномальная нагрузка на периодонт, ерозии при стачивании зубов и т.д.).
Интуитивно понятно, что стачивание будет влиять на функцию со временем одинаково на все компоненты, но изменение даже компенсированное развиваемого усилия будет увеличивать нагрузку на систему, и вызывать при ухудшении ситуации нарушение динамического равновесия, усугубляя износ компонентов.
Например, возникновение торсионной нагрузки на нижней челюсти вызывает перегрузку суставных элементов и одновременно аномальную стимуляцию пародонтальных рецепторов, которые адпатируются к более высокому порогу и не реагируют, следовательно способствуют поддержанию аномальной нагрузки. Компенсаторные изменения афферетных окончаний изменяют центры двигательного равновесия. Такие функциональные изменения, сохраняющиеся длительное время, вызываю органические изменения (суставной хруст, пародонтальные боли, патологическая стачиваеомсть, миофасцииты и др.).
Для осуществления количественного анализа показателей активности исследуемых мышц посредством поверхностной электромиографии (пЭМГ) Ferrario и др. (1993) предлагают использовать безразмерные индексы (мкВ/мкВ выраженное в %), схожие с теми, которые были предложены Naejie и др. (1989) для выражения асимметрии двух одноименных мышц.
По ранее опубликованным данным, известно практически линейное соотношение между величиной электромиографического импульса, полученного с помощью поверхностной методики, и силой противодействия сжатию, измеряемого между зубами.
Не существует оснований для предположения существования в физиологическом аппарате макроскопически асимметричных функций.
Методика рассматривает среднее значение выраженное в мкВ в рассматриваемом временном интервале, искомые показатели рассчитываются по следующим формулам:
Astot = (MMR + TAR - MML - TAL) / (MMR + TAR + MML + TAL) %
ASMM = (MMR - MML) / (MMR + MML) %
ASTA = (TAR - TAL) / (TAR + TAL) %
Показатель асимметрии может находится в интервале от -100% до +100%, при этом отрицательный знак обзначает доминирование активности мышцы левой стороны, положительный – правой.
Согласно исследованию Ferrari и др. (1993), значения этого индекса у взрослых здоровых людей составляют Astot 9.39±7.43%.
Следуя этой же логике можно охарактеризовать активность мышц на основе их анатомического расположения. При этом височная мышца входит в передней части в жевательную и проявляет постуральную активность, то есть эта мышца предназначена для уравновешивания гравитационных сил, действующих на нижнюю челюсть. Кроме того, она отвечает за движение, которое перемещает нижнюю челюсть в положение покоя, близкое к положению окклюзии, для достижение которого необходимо участие жевательной мышцы в виде изометрического сокращения при сжатии.
Зная характеристики кривизны окклюзионной плоскости (кривая Шпея в сагиттальной плоскости и кривая Вилсона во фронтальной) можно предположить последовательное установление котактов до достижения полного смыкания.
Дентальные межбугорковые контакты в передних отделах незначительно опережают таковые в задних, расположенных в непосредственной близости двигательной линии жевательной мышцы.
Окклюзионный контакт, преобладающий в антеролатеральных отделах (на первом и втором премоляре) определяет передний центр тяжести окклюзии и связан с преобладанием мышечной активноти жевательной мышцы.
Таким образом, поскольку среднее значение выражено в мкВ за определенный временной интервал, оно может помочь охарактеризовать область преобладающих контактов и окклюзионный центр тяжести.
Эта методика учитывает среднее значение, выраженное в мкВ за определенный временой интервал и показатель, вычисляемый по формуле:
ACtot (MMR + MML - TAR - TAL) / (MMR + MML + TAR + TAL) %
Показатель активности находится в интервале от -100% до +100%, при этом отрицательное значение указывает на преобладание височных мышц, положительное – жевательных. Ferrario и др. (1993) указывают средние значения Аc +15±9% для преобладания жевательной активности, и Аc -15±9% для преобладания активности височных мышц.
Принимая во внимание двигательные линии передней порции височной и жевательной мышц, результирующий показатель активности височной мышцы противоположной стороны суммируемый с показателем силы контрлатеральной жевательной мышцы генерирует пару, момент силы которой стремится сместить нижнюю челюсть латерально в сторону, совпадающую с результирующим показателем передней порции височной мышцы.
В норме, моменты создаваемые мышечными парами нивелируются друг другом, но если равновесие нарушено, то выявляется тенденция ротационным движениям нижней челюсти в горизонтальной плоскости. Клинически, можно предположить наличие преждевременных контактов, которые влияют на точку опоры, вызывая мышечную работу, проявляющуюся в генерировании торсионных импульсов.
Методика учитывает среднее значение выраженное в мкВ за определенный временной интервал и показатель, расчитанный по формуле:
Totot (TAR + MML - MMR - TAL) / (TAR + MML + TAL + MMR) %
Показатель находится в интервале от -100% до +100%, при этом отрицательное значение указывает на возбуждение, которое стремиться отклонить нижнюю челюсть влево, а положительное – вправо.
Для торсионное показателя Ferrario и др. (1993) указывают средние значения Totot 9.47±7.19%.
Учитывая важность электромиографического исследования при клиническом осмотре, рекомендуется выравнивать электроды вдоль линий дейтсвия исследуемых мышц, которые идут в первом приближении как показано на рис. 4.1.
Для облегчения воспроизводимости импульсов у одного испытуемогов разных положениях, рекомендуется располагать электроды вдоль линий совпадающих с реперными анатомическими областями.
Например, жевательная мышца может исследоваться при расположении электродов вдоль линии соединяющей наружный угол глаза с биссектрисой гониального угла, с использованием двух металлических дисков, расположенных друг над другом под линией идущей к углу рта.
4.1 Биомеханические понятие в приложении челюстному аппарату
Для получения информации для правильной интерпретации пЭМГ исследования необходимо рассмотреть некоторые аспекты биомеханики жевания.
Нагрузки, действующие на ВНЧС (височно-нижнечелюстной сустав, Ferrario и Sforza, 1992) зависят от множества анатомических и физических фаторов (Ferrario и Sforza, 1999а), наиболее важными для рутинного клинического анализа из них являются:
• расположение окклюзионных контактов, которое определяет окклюзионное противодейтсвие при кусании (B bite) и среднее значение мышечных ортогональных сил в точке приложения (зубной компонент нагрузки) в окклюзионной плоскости
• мета прикрепления мышц, которые участвуют в сжатии или среднюю двигательную линию, определяющую силу, которую развивают мышцы-смыкатели T и M (височная и жевательная)
• суставные реакции, из которых принимаются во внимание только силы, действующие ортогонально (стабилизирующие) и тангенциально (стремящиеся сместить костные элементы сустава), называются суставные реакции R и F (рис. 4.2а)
Каждый компонент представляет собой плечо рычага, которое изменяется в зависимости от анатомических характеристик T и M и расстоянием от сустава до элемента, нагреженного R.
В связи с этим (ВНЧС), когда точка приложения мышечной силы мигрирует к передним элементам или при уменьшении взаимосвязи между активностью жевательной мышцы, отмечается возрастание реакции мыщелка.
Относительный наклон окклюзионной плоскости по отношению к суставному бугорку по всей видимости влияет среди всех только на тангенциальный компонент (при похожем сочленении в тележке это вызывает подвижность в передне-заднем направлении с увеличением нагрузки на мениск за счет плоскости бугорка или позадисуставных структур; этому как было отмечено противопоставляется сокращение верхней головки латеральной крыловидной мышцы).
Наклон суставной поверхности относительно точки приложения окклюзионного противодействия играет важную роль в развитии реакций, нагружающих ВНЧС.
Сила, действующая ортогонально в суставной плоскости вследствие развития окклюзионного противодействия, рассматриваемого в сагиттальной плоскости, увеличивается по мере смещения окклюзионного центра тяжести к передним областям.
Показатель активности (Ac) это мара активности окклюзионных сил жевательных мышц по отношению к височным с обеих сторон, он изменяется от -100% (только височные) до +100% (только жевательные) и локализуется в сагиттальной плоскости при первом приближении в центре тяжести прилагаемых сил и, следовательно, плеча рычага окллюзионной силы.
Нагрузка, передаваемая на мыщелок или суставное протиподействие R будет зависеть от значения показателя активации Ac; позитивное значение до +100% вызывает снижение нагрузки на мыщелок, отрицательно значение до -100% - увеличение.
При последующем совершенствовании модели Ferrario и Sforza, 1994 (рис. 4.2b и 4.3) анализируют биомезанику нижней челюсти в сагиттальной и фронтальной плоскостях.
Несмотря на сложность, эта модель может использоваться в первом приближении для получения представления о нагрузках, воздействующих на ВНЧС, которые являются результатом учета положения точки приложения (окклюзионный центр тяжести) и одностороннего преобладания электромиографической активности.
Зная смещения контактов вдоль зубных дуг (для получения окклюзограмм рекомендуется использовать суставные карты толщиной 8 мкм от Shinstock) и сторону преобладающей мышечной активности, найденную по показателям As и Ac, клиницист может определить рабочую и уравновешивающие стороны при сжатии.
Определение рабочей стороны в данном случае соответствует одноименной мышце (справа или слева) в которой проявляется преобладание активности при окклюзионных контактах, особое внимание нужно обращать на показатель симметрии.
Если учитывать мыщелковые противодействия рабочей стороны FcW (преобладание As) и уравновешивающей FcB, можно расчитать приблизительную нагрузку на мыщелки, противопоставляемую смещению точки приложения силы вдоль зубных дуг при сжатии (окклюзионная реакция B).
Мыщелковое противодействие во время нагрузки резцовых элементов
При кусании с использованием резцов при условии симметричной мышечной активности в двух одноименных мышцах As = 0, будет проявляться зависимость показателя активности Ac, который будет изменять от 30% до 120% окклюзионного противодействия B.
При преобладании активности жевательных мышц, мыщелковое противодействие, в процентном выражении от окклюзионного противодействия B будет низким (30%), при преобладании височных мышц будет возрастать до превышения значения окклюзионного противодействия B (120%).
В случае прообладания активности с одной стороны (As) мыщелковое противодействие будет преобладать с той же стороны и прогрессивно увеличиваться с увеличением As.
Для значения As ≥ 75% (например, при преобладании справа с наличием преждевременного контакта справа), нагрузка на мыщелок с той же стороны будет выше значения окклюзионного противодействия (300%).
Рабочий мыщелок будет следовательно нагружаться отрицательно, рассеянно.
Обратная ситуация проявляется при преобладании мышечной активности с уравновешивающей стороны (например, когда имеется преобладание справа с преждевременным контактом только с левой стороны, Ferrario и др., 1999 b,c).
Мыщелковое противодейтсвие во время нагрузки клыковых элементов
В этой ситуации относительный уровень с преобладающей стороны меньше по отношению к кусанию резцами (из-за наличия меньшего плеча рычага), наоборот, наличие большего плеча рычага на уравновешивающей стороне влечет увеличение противодействия.
При негативном значении As (преобладание височных мышц) противодействие усиливается гланым образом на уравновешивающей стороне. Показатель активности характеризует достоверно суставную нагрузку, учитывая симметричную электромиографическую активность, As = 0, FcW изменяется от 10% окклюзионного противодействия для Ac = 100% до 90% для Ac = -100%; FcB соответственно от 40% до 120 от B.
Мыщелковое противодействие во время нагрузки моляров
Учитывая плечи рычага при окклюзионном противодействии B, рабочая сторона будет всегда нагружена меньше уравновешивающей, но тем не менее с обеих сторон мыщелковое противодействие будет меньше, чем в двух предыдущих случаях.
При показателе As до 0.25% с преобладанием мышечной активности с рабочей стороны, суставная нагрузка будет распределяться равномерно с обеих сторон.
Как обычно индекс активности будет влиять на суставную нагрузку, для As = 0 рабочая сторона будет испытывать мыщелковое противодействие от 60% (Ac = -100%) до теоретического значения -10% от B, в то время как на уравновешивающей стороне нагрузка будет возрастать от 100% до 40% от окклюзионного противодействия B.
При исследовании важно знать окклюзионную точку приложения на окллюзионное противодействие, что подтверждает необходимость выяснения электромиографической активности (которая означает мышечную активность) для лучшего учета условий нагрузки, противопоставляемой ВНЧС.
Из этого краткого экскурса в биомеханику очевидно следует клиническая важность смещения окклюзионного противодействия в задние сегменты, что повышает уровень окклюзионной нагрузки, совместимой с суставным противодействием в рамках физиологических значений, или уменьшению при равных условиях нагрузки на мыщелки (например, при изготовлении шин при суставной патологии или ортодонтическом лечении).
4.2 Показатель асимметрии
В норме в покое, при фонации, глотании, максимальные бугорковые контакты, при условии здоровья структур рото-челюстного аппарата, находятся в нервно-мышечно равновесии, которое определяется при электромиографическом исследовании как симметричная мышечная активность.
На рисуноке 4.4a и b представлен пример симметричного сигнала как на уровне височных, так и жевательных мышц. Симметрия связана с равновесной активацией при отсутствии эффективного торсионного момента.
На рисунке 4.4с представлен пример асимметричного сигнала как на уровне височных, так и жевательных мышц.
На рисунке 4.4d представлена обработка исходного сигнала как RMS.
На рисунке 4.5 изображено противодействие нагрузке на мыщелки, учитывая распределение сил на нижней челюсти при условии симметричности сигнала пЭМГ, мыщелковое противодействие больше на стороне противоположной преобладаниею активности пЭМГ.
Окллюзионный центр тяжести расположен ближе к стороне больше активности сжатия, что влечет увелчение плеча рычага при окклюзионном противодействии с последующим мыщелковым противодействием с противоположной стороны.
4.3 Показатель активности
На рисунках 4.6 a и b представлен пример активации с преобладанием височных мышц, при отсутствии значительной асимметрии в сигнале мышц с разных сторон для обоих регистрируемых каналов.
На рисунке 4.7 изображено противодействие нагрузке на мыщелки, учитывая распределение сил на нижней челюсти при условии преобладания сигнала пЭМГ височных мышц.
В этом случае большая мышечная активность передней порции височной мышцы соответствует возможному наличию переднего окклюзионного центра тяжести, увеличенное плечо рычага мыщелкового противодействия приводит к перегрузке суставов с двух сторон.
4.4 Вращение
На рисунках 4.8 a и b представлен пример негативного вращения при наличии асимметрии и положительном показателе активности, на который влияет активность жевательной мышцы справа.
На рисунке 4.9 изображено противодейтсвие нагрузке на мыщелки учитывая распределение сил на нижней челюсти при условии торсионной активности сигнала пЭМГ.
При вращении с отклонением вправо нагружается главным образом мыщелок на одноименной стороне, который как было описано находится на стороне более активной височной мышцы.
4.5 Мышечная усталость
Понятие механической усталости связано с неспособностью мышцы поддерживать работоспособность в процессе сокращения, длящегося во времени.
Во время произвольного мышечного сокращения, поддерживаемого во времени, наблюдаются изменения миоэлектрического импульса, которые предшествуют уменьшению силы. Такие изменения имеют наименование миоэлектрических проявлений локализованной мышечной усталости.
Лучше их можно оценить во время изометрических субмаксимальных сокращений (50-75% от значений максимального произвольного сокращения).
При этом условии удается погасить нежелательные движения мышечных волокон, находящися под электродами. Изометрическое сокращения вызывает увеличение метаболической активности, накоплению продуктов катаболизма, которые изменяют pH внутри- и внеклеточной жидкости и как следствие электрические свойства мембраны волокон. Это в свою очередь вызывает изменения в велчине, морфологии, распространении и скорости развития ПД, которые связаны с изменением во времени параметров величины и частоты миоэлектрического импульса. Переменная RMS дополняет общие измерения энергетического компонента импульса, её значение начинает снижаться только в том случае, когда отмечается уменьшение механической усталости.
Спектр мощности импульса указывает каким образом энергетическое содержимое распределяется между синусоидальными компонентами различной частоты (гармоник). Анализируя спектр с музыкальной стороны, высоким звукам будут соответсовать высокие частоты, а низким низкие. Периоды высоких звуков определяют высокие MDF, периоды с преобладанием низких звуков – низкие MDF.
Смещение в сторону низких частот при поддерживаемом сокращении находит отражение в увеличении временной продолжительности волны импульса. Смещение спектра мощности и следовательно уменьшение MDF, находит отражение в уменьшении скорости распространения волны деполяризации (рис. 4.10-4.11).
Показатели усталости
Уменьшение спектральных переменных отражает физиологический феномен снижения механической эффективности мышцы.
Понятие усталости связано со скоростью изменения любой из этих переменных.
Среди показателей мышечной усталости можно выделить:
• показатели, основанные на линейном снижении данных (параметры кривой интерполирования значений): абсолютная или относительная тенденция прямой регрессии или постоянной времени, или начальная тенденция прямой регрессии (значение пересечения с исходной кривой регрессии)
• отношение среды, показатели назависмые от регрессии
Существует прямая зависимость между процентным соотношением различных типов волокон и изменением переменных значений сигнала по времени.
Начальная тенденция MDF и CV тем более выраженна, чем больше число быстрой фазических волокон, и область, которую они занимают на поперечном сечении мышцы.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Basmajian JV and DeLuca CJ.. Muscles alive. Ed. 5, Baltimora, Williams & Wilkins, 1985
2. DeLuca CJ and Knaflitz M.. Surface electromyography: what's new? CLUT Torino 1992
3. Fazio-Loeb. Neurologia II edizione, 1984
4. Ferrario VF., Sfroza C., D'Addona A. and Miani A. Jr.. Reproducibility of electromyographic measures: a statistical analysis. J Or al Rehabil 1991;18:513-21
5. Ferrario VF. and Sforza C. Biomechanical model of the human mandible: a hypothesis involving stabilizing activity of the superior belly of lateral pterygoid muscle. J Prosthet Dent 1992;68:829-35
6. Ferrario VF., Sfroza C., Miani A. Jr , D'Addona A. and Barbini E.. Electromyographic activity of human masticatory muscles in normal young people. Statistical evaluation of reference values for clinical applications. J Oral Rehabil 1993;20:271-80
7. Ferrario VF. and Sforza C.. Biomechanical model of the human mandible in unilateral clench: distribution of temporomandibular joint reaction forces between working and balancing sides. J Prosthet Dent 1994;72:69-76.)
8. Ferrario VF, Sforza C., Sartori M. and Ciusa V.. The mechanical advantage of the masseter muscle in subjects with different vertical and sagittal morphology. Clin Orthod Res 1999a;2:162-170
9. Ferrario VF., Sforza C., Serrao G., Colombo A. and Schmitz JH.. The effects of a single interference on electromyographic characteristics of human masticatory muscles during maximal voluntary teeth clenching. J Craniomandib Practice 1999b;17:184-88
10. Ferrario VF., Sforza C., Serrao G.. The influence of crossbite on the coordinated electromyographic activity of human masticatory muscles during mastication. J Oral Rehabi 1999c;26:575-81
11. Manzoni T. Fisiologia dell'apparato stomatognatico USES Firenze 1982
12. Mao J., Stein RB. and Osborn JW.. The size and distribution of fiber type in jaw nuscles: a review J Craniomandib Disord Facial Oral Pain 1992;6:192-201
13. Merletti R. Elettromiografia di superficie. CLUT Torino 1995
14. Mouncastle V.B. Trattato di fisiologia. 2a edizione italiana a cura di T. Gualtierotti. Piccin Editore Padova 1977
15. Naeije M., McCarroll RS., Weijs WA.. Electromyographic activity of the human masticatory muscles during submaximal clenching in the intercuspal position. J Oral Reabil 1989;16:63-70
16. Schwegler JS. Anatomia e fisiologia dell'uomo. Edizione a cura di Carlo E. Grossi. edi-ermes Milano 1999
17. Taylor A. Neurophysiology of the jaws and the teeth. Ed Macmillan Press Ltd, London 1990
18. Trulsson M. and Gunne HSJ.. Food-holding and biting behavior in human subjects lacking periodontal receptors. J Dent Res 1998;77:574-82
19. Turkawski S.J.J., van Eijden T.M.G.J. and Weijs W.A.. Force vectors of single motor units in a multipennate muscle J Dent Res 1998;10:1823-1831)
20. van Eijden T.M.G.J. and Raadsheer M.C. Heterogeneity of fiber and sarcomer length in the human masseter muscle. Anat Rec 1992;232:78-84 van Eijden T.M.G.J., Korfage J.A.M. and Brugman P. Architecture of the human jaw closing and jaw-opening muscles. Anat Rec 1997;248:464-474
21. Williams PL., Warwick R., Dyson M. and Bannister LH.. Gray’s Anatomy. 37º edition. Churchill Livingstone Edimburgh-London 1989
22. Yang J. and Türker KS. Jaw reflex evoked by mechanical stimulation of teeth in humans. J Neurophisiol1999:81:2156-63
Статья предоставлена компанией "Валлекс М"