Влияние различных режимов электровоздействия на скелетные мышцы удлиняемого сегмента при дистракции голени по Илизарову

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. При электростимуляции мышц в клинической практике важно подобрать оптимальный режим этого воздействия, поскольку мышцы во многом определяют движение конечности в периоде реабилитации. Цель. Исследование реакции передней большеберцовой мышцы кроликов при дистракции берцовой кости голени по Илизарову в сочетании с прямым воздействием постоянного электрического тока на зону регенерата в эксперименте.

Материал и методы исследования. Исследовали переднюю большеберцовую мышцу и биохимические показатели сыворотки крови (активность креатинкиназы, концентрацию лактата) 27 кроликов-самцов породы советская шиншилла в возрасте 12 мес, с массой тела 3,85±0,18 кг, длиной голени 11,2±0,13 см. Животные были разделены на три группы: контрольную (n=9), первую (n=9) и вторую (n=9) опытные. Фиксировали правую большеберцовую кость аппаратом Илизарова, осуществляли поперечную остеотомию в средней трети диафиза, c 5-х суток начинали дистракцию в ритме 0,125 мм за 4 приёма на величину 10% исходной длины в течение 26 сут. Фиксация длилась 40 сут, период без аппарата — 30 сут. Для электровоздействия в диафиз вводили спицы-электроды, выполняли электростимуляцию костного регенерата в течение 1 мин с силой тока 150 мА. В первой группе выполняли электростимуляцию, начиная со дня операции и на 2-е, 4-е, 6-е, 8-е и 10-е сутки опыта. В второй группе электровоздействие начинали с 10-х суток после операции и на 12-е, 14-е, 16-е, 18-е, 20-е сутки опыта. В контрольной группе электровоздействие не осуществляли. Методами стереометрического анализа оцифрованных изображений поперечных срезов большеберцовой мышцы определяли объёмную плотность миосимпластов, микрососудов, эндомизия и ядерного компонента, численную плотность миосимпластов и микрососудов, рассчитывали индекс васкуляризации. При статистической обработке данных использовали W-критерий Уилкоксона и Т-критерий Манна–Уитни, численные данные представлены в таблицах.

Результаты. Установлено положительное влияние электростимуляции на мышцы опытных групп по сравнению с контрольной, где фиброз мышечной ткани по окончании эксперимента 0,2777±0,0055 мм3/мм3, что составило 230% относительно параметра первой группы (0,1217±0,0121 мм3/мм3) и 370% относительно второй группы (0,0752±0,0062 мм3/мм3). Отмечено преимущество во второй группе, где электровоздействие осуществляли с 5-х суток дистракции, и по окончании опыта преобладала гистологическая структура мышцы, характерная для интактной нормы.

Вывод. Электровоздействие на костный регенерат с 5-х суток дистракции стимулирует репаративные процессы в передней большеберцовой мышце и служит органосберегающим методом.

Об авторах

Евгений Николаевич Овчинников

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Г.А. Илизарова

Email: Omu00@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-5595-1706
SPIN-код: 9560-3360
Scopus Author ID: 57194208169
ResearcherId: L-5439-2015

канд. биол. наук, зам. директора по научной работе

Россия, г. Курган, Россия

Галина Николаевна Филимонова

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Г.А. Илизарова

Автор, ответственный за переписку.
Email: galnik.kurgan@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0683-9758
SPIN-код: 3007-1309
ResearcherId: IRZ-7773-2023

канд. биол. наук, ст. научный сотрудник, лаборатория морфологии

Россия, г. Курган, Россия

Ольга Владимировна Дюрягина

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Г.А. Илизарова

Email: diuriagina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9974-2204
SPIN-код: 8301-1475
Scopus Author ID: 65105040400
ResearcherId: ABG-5719-2021

канд. вет. наук, зав. экспериментальной лабораторией

Россия, г. Курган, Россия

Наталия Владимировна Тушина

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Г.А. Илизарова

Email: ntushina76@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1322-608X
SPIN-код: 7554-9130
Scopus Author ID: 44062153800
ResearcherId: AAF-1375-2020

канд. биол. наук, научный сотрудник, отдел доклинических и лабораторных исследований

Россия, г. Курган, Россия

Елена Анатольевна Киреева

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Г.А. Илизарова

Email: ea_tkachuk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1006-5217
SPIN-код: 9598-0838

канд. биол. наук, ст. научный сотрудник, отдел доклинических и лабораторных исследований

Россия, г. Курган, Россия

Список литературы

  1. Akberdin IR, Kiselev IN, Pintus SS, Sharipov RN, Vertyshev AY, Vinogradova OL, Popov DV, Kolpakov FA. A modular mathematical model of exercise-induced changes in metabolism, signaling, and gene expression in human skeletal muscle. Int J Mol Sci. 2021;22(19):10353. doi: 10.3390/ijms221910353.
  2. Kazamel M, Warren PP. History of electromyography and nerve conduction studies: A tribute to the founding fathers. J Clin Neurosci. 2017;43:54–60. doi: 10.1016/j.jocn.2017.05.018.
  3. Azar J, Rao A, Oropallo A. Chronic venous insufficiency: A comprehensive review of management. J Wound Care. 20222;31(6):510–519. doi: 10.12968/jowc.2022.31.6.510.
  4. Богачев В.Ю., Васильев В.Е., Лобанов В.Н., Голованова О.В., Кузнецов А.Н., Ершов П.В. Электромышечная стимуляция в лечении венозных трофических язв. Флебология. 2014;8(3):18–24. EDN: TARINH.
  5. Решетнева А. Электростимуляция в физиотерапии. https://pandia.ru/text/rules.php (дата обращения: 14.08.2023).
  6. Электротерапия, электромагнитные поля (обзорный материал). https://physiotherapy.ru/factors/electro/electroteraphya.html?ysclid=ll2prdixj529844544 (дата обращения: 15.08.2023).
  7. Evans DR, Williams KJ, Strutton PH, Davies AH. The comparative hemodynamic efficacy of lower limb muscles using transcutaneous electrical stimulation. J Vasc Surg Venous Lymphat Disord. 2016;4(2):206–214. doi: 10.1016/j.jvsv.2015.10.009.
  8. Vena D, Rubianto J, Popovic MR, Fernie GR, Yadollahi A. The effect of electrical stimulation of the calf muscle on leg fluid accumulation over a long period of sitting. Sci Rep. 2017;7(1):6055. doi: 10.1038/s41598-017-06349-y.
  9. Leppik LP, Froemel D, Slavici A, Ovadia ZN, Hudak L, Henrich D, Marzi I, Barker JH. Effects of electrical stimulation on rat limb regeneration, a new look at an old model. Sci Rep. 2015;5:18353. doi: 10.1038/srep18353.
  10. Vepkhvadze TF, Vorotnikov AV, Popov DV. Electrical stimulation of cultured myotubes in vitro as a model of skeletal muscle activity: Current state and future prospects. Biochemistry (Mosc). 2021;86(5):597–610. doi: 10.1134/0006297921050084.
  11. Yi KH, Cong L, Bae JH, Park ES, Rha DW, Kim HJ. Neuromuscular structure of the tibialis anterior muscle for functional electrical stimulation. Surg Radiol Anat. 2017;39(1):77–83. doi: 10.1007/s00276-016-1698-6.
  12. Mi J, Xu JK, Yao Z, Yao H, Li Y, He X, Dai BY, Zou L, Tong WX, Zhang XT, Hu PJ, Ruan YC, Tang N, Guo X, Zhao J, He JF, Qin L. Implantable electrical stimulation at dorsal root ganglions accelerates osteoporotic fracture healing via calcitonin gene-related peptide. Adv Sci (Weinh). 2022;9(1):e2103005. doi: 10.1002/advs.202103005.
  13. Calbiyik M, Yılmaz S. Cureus. Role of neuromuscular electrical stimulation in increasing femoral venous blood flow after total hip prosthesis. Cureus. 2022;14(9):e29255. doi: 10.7759/cureus.29255.
  14. Atkins KD, Bickel CS. Effects of functional electrical stimulation on muscle health after spinal cord injury. Curr Opin Pharmacol. 2021;60:226–231. doi: 10.1016/j.coph.2021.07.025.
  15. Lucas RG, Rodríguez-Hurtado I, Álvarez CT, Ortiz G. Effectiveness of neuromuscular electrical stimulation and dynamic mobilization exercises on equine multifidus muscle cross-sectional area. J Equine Vet Sci. 2022;113:103934. doi: 10.1016/j.jevs.2022.103934.
  16. Hart RL, Bhadra N, Montague FW, Kilgore KL, Peckham PH. Design and testing of an advanced implantable neuroprosthesis with myoelectric control. IEEE Trans Neural Syst Rehabil. 2011;19(1):45–53. doi: 10.1109/TNSRE.2010.2079952.
  17. Овчинников Е.Н., Годовых Н.В., Дюрягина О.В., Стогов М.В., Овчинников Д.Н., Овчинников Н.В. Aнтимикробная эффективность постоянного электрического тока при протекании через металлические имплантируемые изделия. Медицинская техника. 2021;(5):16–19. EDN: GROOCS.
  18. Pettersen E, Shah FA, Ortiz-Catalan M. Enhancing osteoblast survival through pulsed electrical stimulation and implications for osseointegration. Sci Rep. 2021;11(1):22416. doi: 10.1038/s41598-021-01901-3.
  19. Pettersen E, Anderson J, Ortiz-Catalan M. Electrical stimulation to promote osseointegration of bone anchoring implants: A topical review. J Neuroeng Rehabil. 2022;19(1):31. doi: 10.1186/s12984-022-01005-7.
  20. Ovchinnikov EN, Godovykh NV, Dyuryagina OV, Stogov MV, Ovchinnikov DN, Ovchinnikov NV. Аntimicrobial efficacy of exposure of medical metal implants to direct electric current. Biomedical Engineering. 2022;55(5):323–327. doi: 10.1007/s10527-022-10128-z.
  21. Чурсин В.В. Внутривенная анестезия (методические рекомендации). Категория: КазМУНО (АГИУВ). Кафедра анестезиологии и реаниматологии. г. Алматы. 2008; 30 с. https://diseases.medelement.com>material>чурсин-вв (дата обращения: 01.06.2023).
  22. Ерохов А.И., Кущенко В.И., Барановский Ф.Ю., Челнаков В.Г. Направитель проволочной пилы для остеотомии трубчатых костей. Патент SU 1722475 A1 №4813972/14. Бюлл. №12 от 30.03.92.
  23. Попков А.В., Филимонова Г.Н., Кононович Н.А., Попков Д.А. Морфологическая характеристика передней большеберцовой мышцы при комбинированном автоматическом удлинении голени повышенным темпом. Новости хирургии. 2018;26(4):421–430. doi: 10.18484/2305-0047.2018.4.421.
  24. Гайдышев И.П. Моделирование стохастических и детерминированных систем. Руководство пользователя программы AtteStat. Версия от 16.02.2015. Курган; 2015; 484 с. http://биостатистика.рф/files/AtteStat_Manual_15.pdf (дата обращения: 01.06.2023).
  25. Karlsen A, Cullum CK, Norheim KL, Scheel FU, Zinglersen AH, Vahlgren J, Schjerling P, Kjaer M, Mackey AL. Neuromuscular electrical stimulation preserves leg lean mass in geriatric patients. Med Sci Sports Exerc. 2020;52(4):773–784. doi: 10.1249/MSS.0000000000002191.
  26. Segers J, Vanhorebeek I, Langer D, Charususin N, Wei W, Frickx B, Demeyere I, Clerckx B, Casaer M, Derese I, Derde S, Pauwels L, Van den Berghe G, Hermans G, Gosselink R. Early neuromuscular electrical stimulation reduces the loss of muscle mass in critically ill patients — within subject randomized controlled trial. J Crit Care. 2021;62:65–71. doi: 10.1016/j.jcrc.2020.11.018.
  27. Uwamahoro R, Sundaraj K, Subramaniam ID. Assessment of muscle activity using electrical stimulation and mechanomyography: A systematic review. Biomed Eng Online. 2021;20(1):1. doi: 10.1186/s12938-020-00840-w.
  28. Sun B, Baidillah MR, Darma PN, Shirai T, Narita K, Takei M. Evaluation of the effectiveness of electrical muscle stimulation on human calf muscles via frequency difference electrical impedance tomography. Physiol Meas. 2021;42(3). doi: 10.1088/1361-6579/abe9ff.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Этапы операции: а — линия остеотомии; б — спицы-электроды

Скачать (88KB)
3. Рис. 2. Рентгенограммы кролика после операции: а — прямая; б — боковая проекции

Скачать (41KB)
4. Рис. 3. Микрофотографии фрагментов парафиновых поперечных срезов передней большеберцовой мышцы опытной конечности на 26-е сутки дистракции: а, г — контрольная группа; б, д — первая опытная группа; в, е — вторая опытная группа. Окраска гематоксилином и эозином, а — по Массону. Увеличение ×500

Скачать (216KB)
5. Рис. 4. Микрофотографии фрагментов парафиновых срезов передней большеберцовой мышцы оперированной конечности через 40 сут фиксации: а, г — контрольная группа; б, д — первая опытная группа; в, е — вторая опытная группа. Окраска гематоксилином и эозином, г — по Массону. Увеличение ×500

Скачать (226KB)
6. Рис. 5. Микрофотографии фрагментов парафиновых срезов передней большеберцовой мышцы оперированной конечности на 30-е сутки без аппарата: а, г — контрольная группа; б, д — первая опытная группа; в, е — вторая опытная группа. Окраска гематоксилином и эозином. Увеличение ×500, г — ×1000

Скачать (198KB)

© 2024 Эко-Вектор





Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах