Физиология функциональной жевательной системы

 В физиологических условиях никогда не бывает так, чтобы возбуждалось только одно мышечное волокно, т. к. отросток каждого мотонейрона ветвится, иннервируя сразу несколько мышечных волокон. Группа мышечных волокон, иннервируемых одним и тем же мотонейроном, составляет двигательную единицу скелетной мышцы. Мышцы состоят из нескольких двигательных единиц. Таким образом, если одновременно возбуждается много мотонейронов, в сокращение вовлекается большое количество двигательных единиц, и мышца сокращается сильнее. Электрические поля, возникающие при возбуждении отдельных мышечных волокон, суммируются. Следовательно, чем больше мышечных волокон возбуждено, тем выше будет амплитуда электромиограммы.

Так как потенциал действия распространяется вдоль мышечного волокна, максимальная разность потенциалов будет зарегистрирована, если установить электроды вдоль мышечного водокна один за другим. Чем дальше от источника электрического поля происходит регистрация, тем слабее электричесоке поле, следовательно, тем меньше будет амплитуда ЭМГ. Поэтому электроды следует располагать вблизи исследуемой мышцы. Тело человека — неоднородый проводник. Так, кровь и другие биологические жидкости являются хорошими проводниками электричества, в то время как кости и жировая ткань обладают высоким электрическим сопротивлением. Это приводит к значительным искажением электрических сигналов, возникающих в возбудимых тканях человека. Для того, чтобы можно было количественно сопоставлять результаты, полученные у одного и того же пациента на протяжении всего периода лечения, электроды всегда располагают стандартным образом, для чего наносят на тело человека специальные метки.

Электромиограмма описывается  двумя характеристками: амплитудой и частотой.

Амплитуда ЭМГ — разность потенциалов между двумя точками поверхности тела, связанная с электрической активностью скелетных мышц (измеряется в мВ). Ее можно измерить как расстояние между двумя крайними точками на записи ЭМГ по вертикали. Амплитуда ЭМГ тем больше, чем меньше электрическое сопротивление тканей, расстояние до исследуемой мышцы и чем больше количество одновременно возбуждаемых мышечных волокон.

Частота ЭМГ — количество колебаний электрических потенциалов в секунду (Гц). Для того, чтобы измерить этот параметр, надо на записи ЭКГ отложить по горизонтали фрагмент, соответствующий одной секунде, и посчитать количество колебаний, зарегистрированных на этом фрагменте. Высокая частота может говорить как о том, что одна и та же двигательная единица возбуждается часто, так и о том, что возбуждение по очереди возникает в различных мышечных волокнах.

Совокупность процессов, происходящих с момента генерации потенциала действия до начала сокращения называется электромеханическим сопряжением. С точки зрения физиологии мышцы это наиболее сложный и уязвимый процесс, который часто нарушается при патологии. Нарушение электромеханического сопряжения называется электромеханической диссоциацией. В этом случае потенциалы действия в мышечных волокнах возникают, а сокращение — нет. При этом во время попытки произвольного движения ЭМГ будет регистрироваться, но самого движения не будет.

Функциональное состояние жевательных мышц исследуют в период функционального покоя нижней челюсти, при смыкании зубов в передней, боковой и центральной окклюзиях, при глотании и во время жевания. Анализ полученной ЭМГ заключается в изменении амплитуды биопотенциалов, их частоты, изучении формы кривой, отношения периода активности ритма к периоду покоя. Величина амплитуды колебаний позволяет судить о силе сокращений мышц.

Различают три основных вида электромиографии:

Поверхностная ЭМГ (синонимы – интерференционная, суммарная, глобальная) проводится посредством отведения биопотенциалов мышц от электродов с большой площадью поверхности, которые накладываются на кожу.

Локальная ЭМГ – регистрация активности отдельных двигательных единиц с помощью игольчатых электродов.

Стимуляционная ЭМГ. Производится регистрация электрического ответа мышцы на стимуляцию нерва, иннервирующего эту мышцу.

Электромиограмма при жевании  у людей с нормальными зубными  рядами имеет  характерную форму (рис.). Наблюдается четкая смена активного ритма и покоя, а залпы биопотенциалов имеют веретенообразные очертания. Между сокращением мышц рабочей и балансирующей сторон имеется координация, выражающаяся в том, что на рабочей стороне амплитуда ЭМГ высокая, а на балансирующей – примерно в 2.5 раза меньше.

одностороннем правом жевании.

1 – левая височная мышца; 2 –  левая собственно жевательная  мышца; 3- правая собственно жевательная  мышца; 4- правая височная мышца.

В терапевтической стоматологии электромиографию проводят при пародонтите и пародонтозе для регистрации изменений силы сокращений жевательной мускулатуры, так как при этих заболеваниях возникают функциональные и динамические расстройства жевательного аппарата. ЭМГ проводят в комплексе с гнатодинамометрическими пробами, которые позволяют сопоставить интенсивность возбуждения мышц с их силовым эффектом.

В хирургической стоматологии поверхностную  ЭМГ применяют при переломах  челюстей, воспалительных процессах  челюстно-лицевой области (флегмоны, абсцессы, периостит, остеомиелит), при миопластических операциях по поводу стойких параличей мимической мускулатуры, языка. При травмах челюстей ЭМГ служит для объективной оценки степени нарушения функций жевательной мускулатуры, а также для контроля сроков реабилитации больных. Переломы челюстей приводят к значительному снижению биоэлектрической активности жевательных мышц и появлению тонической активности в покое в височных мышцах, сохраняющейся длительное время.

При воспалительных процессах челюстно-лицевой  области отмечается значительное снижение биоэлектрической активности на стороне поражения. Причинами этого является рефлекторное (болевое) ограничение сокращения мышц и нарушение проведения нервных импульсов из-за отека тканей.

При миопластических операциях  по поводу стойкого паралича мимических мышц и языка с помощью ЭМГ до операции определяют полноценность иннервации пересаживаемой мышцы, а после операции - восстановление ее функции.

В  стоматоневрологии при травматических и инфекционных повреждениях нервов челюстно-лицевой области, содержащих двигательные волокна, локальную ЭМГ применяют для объективного выявления признаков денервации мышц и ранних признаков регенерации мышц и нервов.

В ортопедической стоматологии ЭМГ  используется для изучения биоэлектрической активности жевательных мышц при полном отсутствии зубов и в процессе адаптации к съемным протезам. Ортопедическое лечение полными съемными протезами приводит к увеличению биоэлектрической активности жевательных мышц во время жевания  и уменьшению биоэлектрической активности после их снятия. В процессе адаптации к полным съемным протезам укорачивается время всего жевательного периода за счет уменьшения количества жевательных движений и времени одного жевательного движения.

В стоматологии детского возраста поверхностную ЭМГ применяют для контроля за ходом перестройки взаимной координации функций височных и жевательных мышц при лечении аномалий прикуса, выявляют участие мышц в некоторых естественных актах (например, глотании). Локальную ЭМГ проводят для изучения биоэлектрической активности мышц мягкого неба у детей в норме и при врожденных аномалиях развития. После операционного устранения расщелин мягкого неба ЭМГ применяют для определения прогноза возможности восстановления речи и для контроля за процессом тренировки мышц с помощью специального комплекса миогимнастических упражнений.

Методика регистрации  поверхностной ЭМГ. Для регистрации поверхностной ЭМГ жевательной мышцы на запястье испытуемого накладывают экранирующий электрод (под него подкладывают марлю, смоченную физиологическим раствором), биполярные электроды помещают на область брюшка жевательной мышцы, предварительно обезжирив кожу в зоне наложения и смазав электроды электропроводной пастой. Электроды подключают к усилителю биопотенциалов, связанному с регистрирующим устройством (осциллографом или самописцем).

Запись ЭМГ ведут при трех состояниях исследуемой мышцы:

1) Полное произвольное расслабление мышцы (состояние покоя);

2) Активное произвольное сокращение  мышцы низкой интенсивности;

3) Максимальное произвольное сокращение мышцы.

Гнатодинамометрия

Абсолютная сила жевательных  мышц. Под абсолютной силой жевательных мышц понимают напряжение, которое они развивают при максимальном сокращении. Ее величина вычисляется путем умножения площади физиологического поперечного сечения мышцы на ее удельную силу. Поперечное сечение височной мышцы составляет 8 см², основной жевательной – 7,5 см², суммарное поперечное сечение всех других жевательных мышц – около 19 см².  Приняв, что удельная сила мышцы оставляет 10 кг/см², Вебер рассчитал, что общая  сила мышц, поднимающих нижнюю челюсть, на одной стороне равна 195 кг, для всех мышц – 390 кг. Наибольшее усилие развивает собственно жевательная мышца. Это объясняется более вертикальным расположением ее равнодействующей. Однако по мнению других исследователей, коэффициент удельной силы мышц следует принять равным 2-2,5 кг/см² физиологического поперечного сечения мышцы. Исходя из этого, Толук считает, что абсолютная сила жевательных мышц равна 80-100 кг.

Мышцы, обладая большой абсолютной силой, развивают ее до возможных пределов чрезвычайно редко, лишь в минуту опасности или крайнего психического напряжения. Поэтому значение абсолютной силы жевательных мышц заключается в возможности выполнения значительной мышечной работы при разжевывании пищи без заметного их утомления. Если усилие, которое необходимо для осуществления акта жевания, в среднем составляет 9-15 кг, то практически используется лишь 10% абсолютной жевательной силы. Оставшиеся силы можно назвать резервными. Именно эти усилия могут использоваться человеком, например, для раскалывания ореха, косточек слив или абрикосов (40-102 кг).

Абсолютная сила жевательных мышц так же индивидуальна, как резервные  силы пародонта. Несмотря на то, что  они унаследованы от наших предков, питавшихся грубой пищей, требующей больших усилий для размельчения, и полностью не используются современным человеком, они также необходимы ему для поддержания нормальной функции жевательного аппарата как фактор, обеспечивающий определенный запас здоровья.

Жевательное давление. Кроме абсолютной силы мышц, поднимающих нижнюю челюсть, показателем жевательной функции является еще жевательное давление, ЖД.  Термином «жевательное давление» обозначают силу, развиваемую мышцами для разжевывания пищи и действующую на определенную поверхность. Жевательное давление при одном и том же усилии мышц будет различным на коренных и передних зубах. Это объясняется тем, что нижняя челюсть представляет собой рычаг второго рода с центром вращения в суставе.

Измерение жевательной силы производят приборами гнатодинамометрами. В последнее время широко используются электронные приборы с датчиками.

Используя динамометр, ученые установили, что полученные данные не полностью  характеризуют всю мышечную силу, а отражают лишь предел выносливости пародонта. Известно что для резцов он составляет 5-10 кг, для клыков – 15 кг, для премоляров – 13-18 кг для моляров – 20-30 кг. Показано, что жевательная ценность зубов прямо пропорциональна площади корней, а болевая реакция пародонта зависит от величины и продолжительности давления. Если выключить чувствительность пародонта с помощью анестезии, то после обезболивания жевательное давление поднимается до 60 кг.

Гнатодинамометрия – измерение жевательного давления  с помощью специальных приборов – гнатодинамометров.

Гнатодинамометрия — метод  определения силы жевательных мышц и выносливости опорных тканей зубов  к восприятию давления при сжатии челюстей с помощью специального аппарата — гнатодинамометра. При  сильном сжатии гнатодинамометра зубами появляется ощущение боли, этот момент и фиксируют как показатель гнатодинамометрии. 
Показатели гнатодинамометрии в зависимости от пола, возраста и индивидуальных особенностей колеблются от 15 до 35 кг в области передних и 45—75 кг в области коренных зубов.  Индивидуальная выносливость пародонта к давлению меняется при различных заболеваниях (пародонтоз, периодонтит, авитаминоз), а также при частичной потере зубов. Данные гнатодинамометрии имеют значение при протезировании зубов и ортодонтии. Ощущение боли прекращает дальнейшее сокращение мышц. В опытах с выключением чувствительности периодонта жевательное давление увеличивается почти в 2 раза. По данным Дениса, в норме жевательное давление на резцах составляет 7-12 кг, на премолярах 11-18 кг., на молярах 14-22 кг.  По Эккерлеану, у женщин на резцах жевательное давление составляет 20-30 кг,  на зубах подростка – 4-6 кг. У мужчин на резцах 10-23 кг, на зубах мудрости – 50-60 кг.  Жевательное давление  для моляров не является показателем всей мышечной силы, а ограничено пределом выносливости периодонта.

Жевательные пробы

Жевательная проба это динамический метод  оценки жевательной функции.

В  стоматологической практике применяются следующие жевательные пробы:

– Пробы, проводимые путем просеивания тестового материала через сито (одно или несколько).  Обследуемого просят разжевывать силиконовую заготовку двадцатью движениями нижней челюсти, так как применение именно этого количества движений не вызывает напряжения жевательной мускулатуры у большинства обследуемых. После разжевывания содержимое полости рта необходимо сплюнуть в пластиковую чашку и прополоскать рот для полного вымывания частиц, после чего врач визуально проверяет, все ли кусочки удалены изо рта. На следующем этапе разжеванный материал тщательно высушивают и взвешивают для определения процента утерянного материала. Если утерянный материал составляет более 6%, тест повторяют. Затем измельченный материал просеивают через сито с диаметром ячеек 5,6; 4,0; 2,8; 2,0; 0,85; 0,425; 0,22 мм, помещая сито на механический вибратор на 2 минуты. После всех манипуляций данные анализируют.