Техническая система терапии на основе информационной обработки электромиографических сигналов

Прасол И.В., Ерошенко О.А.
Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Широкий спектр современных терапевтических аппаратов, построенных на основе различных физических принципов, повсеместно применяется в медицине, косметологии, спорте. Среди них достойное место занимают электромассажные аппараты, являющиеся альтернативой классического ручного массажа. Терапевтические электромассажные процедуры популярны, удобны и полезны для восстановления организма. Они находят широкое применение при лечении хронических заболеваний органов кровообращения, опорно-двигательного аппарата, внутренних органов и др. Особенно эффективно происходит восстановление поврежденных мышц, при условии, что параметры стимулирующих воздействий выбраны правильно. Поэтому в данной работе предлагается использовать информационный метод исследования нервно-мышечной системы на основе электромиографии.
Электромиография – метод электродиагностики, с помощью которого можно оценить функциональное состояние скелетной мускулатуры и биоэлектрическую активность поперечно-полосатых  мышц. Т.е., изучая биопотенциалы мускулатуры и реакцию мышечной ткани на электростимуляцию, можно сделать вывод о состоянии мышц. Электромиография используется не только для диагностики заболеваний, но и позволяет оценить стадию болезни, степень вызванных ей поражений, эффективность проводимого лечения. Электромиография позволяет диагностировать поражения нервно-мышечной системы человека на основе регистрации биопотенциалов скелетных мышц. Поверхностные электроды  накладывают на кожу в области исследуемой мышцы. Преимуществом поверхностной электромиограммы (ЭМГ) является атравматичность, отсутствие риска инфекции, простота обращения с электродами [1]. 
Для качественной и количественной оценки функционального состояния нервно-мышечного аппарата человека на основе электромиограмм может быть использован методы частотно-временного анализа на основе спектрограмм [2, 3]. На рисунке 1  [2] приведены миограммы и спектрограммы мышцы в норме и патологии, что после соответствующего количественного анализа позволяет подобрать наиболее подходящие параметры воздействия для проведения электромассажных процедур.
Такие методы качественной и количественной оценки суммарных ЭМГ-сигналов также целесообразно использовать для определения локализации поражения; прогнозирования сроков восстановления нарушенных двигательных функций; в качестве критерия при выборе средств и методов физической реабилитации; для контроля динамики нарушенных функций и объективной оценки эффективности применения лечебных мероприятий [2, 3].

а - тренированного испытуемого, б -  нетренированного испытуемого;                 в -  при патологии: интерференционная, г -  редуцированная, д -  атипичная

Рисунок 1 – Суммарная электромиограмма и соответствующая спектрограмма

При терапии длительность времени сокращений и интервалы между ними должны быть индивидуализированы для каждой мышцы так, чтобы не наступало выраженного утомления.
На основе полученных по ЭМГ данных подбираются конкретные параметры стимулирующих воздействий (электрические импульсы), такие как амплитуда, частота, скважность и др., что позволяет реализовать техническое устройство для проведения реабилитационных процедур. Поэтому предлагается электромассажный аппарат, построенный на основе современного микроконтроллера, позволяющего на основе данных ЭМГ изменять в достаточно широком диапазоне стимулирующие импульсы воздействия, тем самым реализуя индивидуальный подход к каждому пациенту  и повышая эффективность терапевтических процедур.

Список литературы:
1.	Санадзе А.Г. Клиническая электромиография для практических неврологов / А.Г. Санадзе, Л.Ф. Касаткина. – Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2015. – 64 с.
2.	 Меженная М.М. Метод частотно-временного анализа суммарной электромиограммы в оценке функционального состояния нервно-мышечного аппарата человека / М.М. Меженная, А.Н. Осипов // Проблемы физики, математики и техники. – 2012. –  № 1.  – С. 105-112.
3.	Меженная М.М. Частотно-временной анализ суммарной электромиограммы в качественной и количественной оценке функционального состояния нервно-мышечного аппарата человека / М.М. Меженная // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2012. - № 2. - С. 3-11.