Fizjologiczne podstawy stymulacji mięśni
Włókno mięśniowe zostaje pobudzone przez płytkę motoryczną stanowiącą zakończenie neurytów neuronu ruchowego znajdującego się w rogach przednich rdzenia kręgowego. Impuls uwalnia z niej acetulocholinę, która po połączeniu z receptorami błony włókien m. powoduje jej depolaryzację.
Neuron ruchowy zaopatruje kolateralami neurytu od 3-5 (m. gałki ocznej) do więcej niż 1000 włókien mięśniowych ( np. m. brzuchaty łydki). Jednostka motoryczna mięśnia. Wszystkie jej włókna kurczą się jednocześnie w odpowiedzi na ponadprogowy impuls.
Impuls z OUN powoduje asynchroniczne pobudzenie jednostek motorycznych, które w różnym czasie są rekrutowane. W danym mięśniu w różnym czasie kurczą się i rozkurczają włókna mięśniowe należące do różnych jednostek motorycznych, co prowadzi do nierównomiernego skurczu i jednolitego rozdziału siły w pracującym mięśniu. Jeśli wziąć pod uwagę naprzemienność skurczów i rozkurczów to takie asynchroniczne pobudzenie ułatwia utrzymanie dowolnych skurczów mięśnia, ponieważ te same jednostki motoryczne nie muszą stale pracować- pozwala to na ich wypoczynek.
Wzrost siły skurczów mięśnia następuje przez rekrutację jednostek motorycznych. Duże rozwinięcie siły jakiegoś mięśnia może zgodnie z tym być utrzymane tylko w ciągu krótkiego okresu czasu. Nie można dowolnie pobudzić w jednym czasie wszystkich jednostek motorycznych danego mięśnia! Szacunkowo tylko ok. 60-70% wszystkich jednostek motorycznych danego mięśnia może równocześnie pracować.
Wzrost siły przez odpowiedni trening opiera się w dużej mierze o naukę optymalnej rekrutacji jednostek motorycznych poprzez usprawnienie współdziałania układu nerwowego i mięśnia oraz usprawnienie koordynacji wewnątrzmięśniowej. Siła skurczów mięśnia może wzrosnąć dzięki polepszenia rekrutacji jedn.mot. oraz zwiekszenia częstotliwości impulsów w nerwie.
Potencjały czynnościowe jednostek motorycznych posiadają normalnie częstotliwość 10-50 Hz. Przy niższych częstotliwościach impulsów powstają skurcze pojedyncze, przy częstotliwości 50 Hz skurcze tężcowe. Siła skurczów tężcowych jest większa niż pojedynczych. Zależy to od częstotliwości impulsów a nie od ich siły.
Jednostki motoryczne
Jednostki mototryczne szybkie i powolne. Powolne składają się z włókien mięśniowych typu I (kurczą się wolniej i słabiej, trudno się męczą)- włókien tonicznych. Pracują głównie aerobowo, Zaopatrujące je neurony są mniejsze a ich aksony cieńsze.
Szybkie jednostki motoryczne składaja się z włókien II typu (kurczą się szybciej i silniej, ale szybko się męczą)- włókien fazowych. Pracują głównie anerobowo. Ich neurony ruchowe są większe a aksony grubsze.
Neuron ruchowy i pewna częstotliwość jego potencjałów czynnościowych wywiera wpływ troficzny na mięsień i kształtuje rozwój w kierunku jednego lub drugiego typu.
Przy normalnej fizjologicznej pracy mięśnia rekrutacja włókien lub jednostek motorycznych zachodzi w ten sposób, że przy niższych i średnicch siłach bodźców najpierw pracują włókna typu I (codzienne czynności). Włokna typu II ulegają pobudzeniu przez silne bodźce czynności wymagające siły i wytrzymałości).
Elektrostymulacja mięśni odwraca te
stosunki.
10.Próg pobudliwości błony aksonu jest znamiennie niższy niż błony włókna mięśniowego. Powoduje to, że tolerowaną siłą prądu nie można pobudzić do skurczu mięśnie odnerwione całkowicie i po zniszczeniu płytki motorycznej. Pobudliwość grubych aksonów zaopatrujących włókna mieśniowe typu II jest niższy aniżeli próg pobudliwości cienkich aksonów zaopatrujących włókna typu I. Z tego wynika, że przy elektrostymulacji wg. powszechnie stosowanego modelu zawsze rekrutowane będą wszystkie włókna typu II, a przy wyższym natężeniu również wszystkie włókna typu I. Przy wystarczająco dużym natężeniu prądu stymulacyjnego i częstotliwości > 50 Hz to można liczyć, że rekrutacja wyniesie 100 % wszystkich stymulowanych włókien, kurczących się skurczem tężcowym.
Podczas elektrostymulacji pobudzone zostają włókna typu II, które w motoryce dnia codziennego biorą mniejszy udział. Włokna typu II związane są z właściwościami siłowymi mięśni.
10.Elektrotonus.
Przepływ prądu przez pobudliwą tkankę wywołuje charakterystyczne zmiany właściwości fizycznych i fizjologicznych pod obydwoma elektrodami ( Katodą i Anodą), które znane są pod nazwą Katelektotonus (KET) i Anelektotonus (AET). Zmiany te występują nawet przy podprogowej sile prądu!
KET = wzrost pobudliwości, co oznacza, że do pobudzenia tkanki potrzeba mniejszego natężenia bodźca. Uwaga: przy zbyt silnym lub zbyt długotrwałym KET ( jeśli zbyt długo utrzymuje się depolaryzacyjne działanie) zamiast ułatwienia pobudzenia powstaje jego blokada ( blokada depolaryzacji).
AET = zachodzą zmiany przecwine do KET, tzn. pobudliwość zostaje zmniejszona lub przy silniejszym elektrotonusie zostaje całkowicie zniesiona ( hiperpolaryzacja, blok anodowy).
Prawo biegunowości Pflugera
Z uwagi na to, że prąd stały doprowadzony do tkanki posiada pod katodą(-) biegun przeciwny aniżeli komórka w spoczynku (+) to po zamknięciu obwodu prądu depolaryzacja powstaje tylko pod katodą- mówi się o skuteczności prądu katodowego. Odwrotnie pod Anodą (+): zamknięcie obwodu prądu powoduje hiperpolaryzację, co powoduje jego nieskuteczność. Prąd zamknięcia jest w tym przypadku nieskuteczny. Natomiast skuteczny jest prąd otwarcia przy anodzie.
Prawo skurczów Du Bois Reymonda
Nagła zmiana natężenia prądu ( w chwili zamknięcia lub otwarcia) staje się bodźcem wyzwalającym skurcz mięśnia. Zamknięcie powoduje większe pobudzenie pod katodą, a otwarcie pod anodą.
Prawo skurczów Pflugera
Skurcz mięśnia powstaje przy drażnieniu prądem galwanicznym przy zamknięciu pod katodą, przy otwarciu pod anodą)
Przy takiej samej wartości natężenia prądu skurcz zamknięcia katody jest większy od skurczu otwarcia anody.
Stały przepływ prądu galwanicznego powoduje zwiększenie pobudliwości w okolicy katody (KET), a zmniejszenie w okolicy anody (AET).
14. Prawo skurczów Pflugera w opracowaniu Erba
Słabe natężenie, powyżej progu pobudliwości, powoduje skurcz przy zamknięciu na katodzie (KZS)
Nieco silniejse natężenie przy zamknięciu powoduje skuyrcz pod katodą i anodą, przy czym KZS> AZS
Prąd o średniej sile powoduje skurcz mięśnia przy zamknięciu katody, anody i skurcz otwarcia anody (KZS, AZS, AOS).
Silne prądy powodują KZS, AZS, AOS i KOS, przy czym AOS> KOS.
15. W warunkach fizjologicznych pobudliwość mięśnia zależy od jego rodzaju. Waha się w zakresie od 2 do 18 mA. Przy nadmiernej pobudliwości skurcz mięśnia może wystąpić przy dawce 0,5 mA. Obniżenie pobudliwości mieśnia i nerwów wymaga stosowania mocy do 20 mA.
16. Stan pobudliwości nerwu, a pośrednio mięśnia, zależy od stopnia uszkodzenia i od miejsca w układzie nerwowym w którym nastąpiło. Stwierdza się wtedy odczyn zwyrodnienia.
17. Przy powolnym narastaniu natężenia prądu skurcz mięśnia może nie wystąpić. Jeśli jednak natężenie prądu jest duże wystąpi wywołując przy tym ból. W tym przypadku wywołuje skurcz tężcowy.
18. Nagłe zmiany natężenia prądu ( przy zamknięciu lub otwarciu) praktycznie oprócz skurczu mięśnia nie powodują objawów czucio-wych.
19. Minimalna wartość natężenia prądu przy którym występuje zuważalne pobudzenie danego mięśnia zależy w zasadzie od biegunowości elektrody pobudzającej umocowanej na skórze ponad badanym mięśniem. Zgodnie z regułą Pflugera przy zamknięciu obwodu pobudzenie występuje najpierw pod katodą, a dopiero przy większym natężeniu również pod anodą. Po dalszym zwiększeniu natężenia prądu pobudzenie wystąpi również przy otwieraniu obwodu i to najpierw pod anodą, a w końu też pod katodą.
Czasem w tych warunkach zamknięcie obwodu prądu wywołuje skurcz tężcowy mięśnia. Jednak dla pobudzenia katodowego przy otwieraniu obwodu prądu i skurczu tężcowego przy zamykaniu natężenie prądu musi być tak duże, że jednocześnie powstaje silmny ból.
20. W przypadku uszkodzenia nerwów wszystkie wartości progowe zwiększają się, przede wszystkim jednak wartość progowa pobudzenia katodowego przy zamykaniu obwodu tak się podwyższa, że jako pierwsze przy zamknięciu obwodu powstaje pobudzenie pod anodą. Dochodzi więc do odwrócenia reguły pobudzania.
21. Akomodacja
Siła prądu pobudzającego mięśnia musi wzrastać lub maleć nagle. Zdrowe mięśnie posiadają zdolność akomodacji do powoli narastającej siły prądu. Uszkodzone mięśnie, podobnie jak mięśnie gładkie w stanie fizjologicznym, tracą zdolność akomodacji, reagując skurczem na powoli narastającą siłę bodźca. Niezbędne jest jednak odpowiednio duże natężenie prądu. Powstają przy tym niewielkie efekty czuciowe.