Обзор и анализ устройств электростимуляции мышц

Конструкции электростимуляторов отличаются большим разнообразием. В зависимости от расположения относительно тела пациена различают экстракорпоральные (внешние), интракорпоральные (имплантированные) стимуляторы, а также стимуляторы смешанного типа.

Внешние стимуляторы могут настольными или носимыми. Настольные стимуляторы применяются в условиях медицинского учреждения для временной стимуляции с лечебной целью, или для установления необходимых параметров стимуляции перед имплантацией. Настольные стимуляторы допускают регулировку параметров в широких пределах, могут иметь как автономное, так и сетевое питание.

Носимые стимуляторы могут применяться как в медицинском учреждении, так и в обычных для больного условиях. Они имеют автономное питание и накожные электроды, не требующие для своего наложения оперативного вмешательства. Регулировка параметров стимуляции в ограниченных пределах осуществляется пользователем.

Имплантируемые стимуляторы предназначены для постоянного замещения или поддержания функции организма. Вместе с электродами и источником питания они укрепляются под одной из мышц и не имеют выступающих из тела частей.

Электростимуляторы смешанного типа состоят из двух самостоятельных частей – внешней и имплантируемой.

В зависимости от продолжительности воздействия выделяют постоянную (хроническую), курсовую и разовую (проводимую в виде отдельной процедуры) стимуляции.

Сила, скорость сокращения и работоспособность мышц характеризуют функциональное состояние нервно-мышечного аппарата. Сила зависит от толщины мышечных волокон и регуляции мышц, участвующих в движении или усилении, а также от взаимодействия мышц-синергистов и мышц-антагонистов. Прирост силы мышцы максимален при изометрической тренировке, то есть когда она напрягается, но движение в суставе не происходит, при этом увеличиваются поперечные размеры мышечных волокон. Прирост времени работоспособности (динамическая тренировка) связан с нарастающей двигательной деятельностью, он обусловлен в основном усиленным кровотоком. Здесь играет роль и обучение той или иной функционально-динамической системы двигательного анализатора.

В зависимости от амплитуды сигналов и порога возбуждения стимулируемой нервно-мышечной структуры различают подпороговый, пороговый, надпороговый режимы электростимуляции.

Подпороговый режим воздействия не вызывает сокращения мышцы, регистрируемого визуально или при помощи датчика.

Пороговый режим представляет собой такое воздействие, при котором происходит едва регистрируемое сокращение стимулируемой мышцы. Эффект воздействия заключается не только в афферентной электростимуляции, но и в непосредственном влиянии на нервно-мышечные структуры.

Надпороговый режим представляет собой такое воздействие, при котором сокращение стимулируемой мышцы больше порогового, при этом оно может иметь различную степень выраженности. Эффект воздействия сходен с достигаемым при пороговом режиме электростимуляции, однако непосредственное влияние на нервно-мышечные структуры оказывается более сильным, чётко выражено афферентное влияние на все уровни двигательного анализатора и целостный организм. Вызванное максимальное сокращение мышцы может поддерживаться дольше и повторяется большее число раз, чем при произвольных усилениях.

По функциональному назначению можно выделить два класса электростимуляторов:

· предназначенные для электрофизиологических исследований;

· предназначенные для профилактики заболеваний, тренировки и лечения.

Электростимуляторы электрофизиологического назначения могут быть подразделены на два подкласса: используемые для получения и регистрации биоэлектрического ответа на электрический стимул (стимуляционная электромиография). Для определения электровозбудимости нервно-мышечного аппарата наиболее часто применяют прямоугольные импульсы. Особенностью соответствующих электростимуляторов является возможность точной количественной оценки параметров стимулов.

Электростимуляторы, предназначенные для профилактики, тренировки и лечения, по своим техническим решениям делятся на

· одноканальные и многоканальные,

· имеющие ручное управление и биоуправляемые.

Наиболее распространены одноканальные аппараты с ручным управлением. Управление параметрами стимулов и режимами электростимуляции осуществляется врачом, медсестрой или самим пациентом. Стимулятор работает по жёстким программам или в полуавтоматическом режиме.

В клинической практике наиболее широко применяемыми приборами для электростимуляции являются: Миоритм-040, Стимул, Дельта, ЭТСН-100-2.

На примере аппарата «Сти­мул-1» рассмотрим основные конструктивные и принципиальные возможности устройств электростимуляции мышц.

Аппарат для электрической стимуляции мышц ЭМС-30-3 «Сти­мул-1» предназначен для комплексного лечения травм и заболеваний опорно-двигательного аппарата, парезов и параличей различного происхождения, используется при нарушениях осанки, сколиозах, плоскостопиях (как средство укрепления мышечного аппарата), для предупреждения гипокинезического синдрома, для укрепления мышц, уменьшения жирового слоя, а также во время тренировок спортсменов. Безболезненность и мягкость воздействия дает широкие возможности использовать электростимуляцию в детской практике.

Основные технические характеристики аппарата для электрической стимуляции мышц «Сти­мул-1» приведены в таблице 1 [6].

В аппарате имеется блокировочное устройство, исключающее возможность подачи выходного тока в случае включения сетевого питания при неустановленной в нулевое положение ручке ТОК ПАЦИЕНТА и сигнализирующее о неправильном включении частое мигание сигнальной лампочки.