肌電觸發電刺激對偏癱上肢運動功能恢復的研究進展

吳瓊,叢芳,桑德春 ,侯勇倫

肌電生物反饋(electromygraphic biofeedback)是生物反饋療法的重要種類之一,是治療神經肌肉疾病常用的輔助手段[1-2]。近年來單純的肌電生物反饋療法逐漸被肌電生物反饋與神經肌肉電刺激的聯合療法所取代,后者又稱為肌電信號觸發的神經肌肉電刺激(electromyography-triggered neuromuscular electrical stimulation,EMG-stim)或肌電觸發電刺激(electromyography-triggered stimulation,EMG-stim),是普通肌電生物反饋與神經肌肉電刺激療法的有機結合。據文獻報道,腦卒中患者中約有85%伴有上肢功能障礙,其中55%～75%在發病3～6個月時仍有上肢功能障礙[3-4]。上肢功能尤其是手的精細動作在日常生活活動中至關重要,且恢復難度大,所需時間長,給社會和家庭帶來沉重負擔。EMG-stim治療從促進單塊肌肉功能的恢復,到肢體、器官水平的功能恢復以及個體整體功能的康復都有明顯的作用。本文對EMG-stim在改善偏癱患者上肢運動功能恢復方面進行綜述。

1 治療原理

EMG-stim療法是將普通肌電生物反饋與神經肌肉電刺激相結合,它可以檢測出腦卒中患者癱瘓肢體殘存的微弱肌電信號,當患者努力使其癱瘓肌群自身的肌電信號達到特設閾值時,儀器將自動輸出一組電流刺激,促使患肌收縮,強化其想做而又難以完成的動作,并可引起明顯的關節運動,此時由于輸出電流引起的被動運動將有機地融于患者的主動運動之中。當患者的自發肌電信號值不斷升高時,儀器將調高閾值,促使患者加大肌肉收縮力度,努力達到更大的肌肉運動幅度,最終使患者脫離儀器,達到功能獨立水平。EMG-stim療法不僅具有普通肌電生物反饋與神經肌肉電刺激的單獨作用,而且在意識支配下,通過電刺激產生的肌群或肢體的運動,會對中樞神經系統產生本體感覺或運動覺的刺激,促使主動肌與拮抗肌之間形成協調性動作,后者以接近正常的運動模式反饋給受損的中樞神經系統,有助于激活中樞神經系統中的潛在性突觸,或形成新的突觸聯系,以建立新的感覺興奮痕跡,重建神經環路,因而此療法具有單純被動治療方式不可比擬的作用[5]。

2 對偏癱患者上肢運動功能恢復的作用

2.1 誘發肌肉運動 EMG-stim療法對患肌肌電信號的改善有促進作用。李雪芹等選擇發病在4周內的腦卒中患者,分為兩組,各30例,治療組在常規治療基礎上對偏癱上肢進行每天20 min的EMG-stim治療,平均治療16.8次,發現治療后兩組伸腕時肌肉最大收縮的肌電值均有提高(P＜0.05);且治療組肌電值的改善明顯高于對照組(P＜0.01)[6]。

對初始肌電信號為0的患者可采取患肢完全被動的電刺激,或由健肢肌電信號觸發,使輸出電流刺激于患肌,以誘發出癱瘓肌的隨意運動。謝光柏等對38例腦卒中后偏癱患者進行治療,對患肌肌力0級、肌電信號為0者,先采用被動循環電刺激法治療,經3～5次被動電刺激治療后,多數情況下可檢測出患肌微弱的肌電信號,再改用肌電生物反饋與電刺激療法治療,取得較好的療效[7]。

但也有學者認為,EMG-stim是由來自靶肌肉(患肌)的肌電信號所啟動的,是一種閉環刺激,而不是由刺激機器給予的被動性開環刺激,故其治療的前提條件是患肌能夠自發地產生肌電信號,一般認為EMG值至少大于5 μ V,因此EMG-stim 對于癱瘓肢體本身尚無可測的自主性肌電信號或不能主動積極配合治療的認知障礙患者效果不理想[8-9]。

2.2 增強肌力 近年來的研究提示,偏癱患者患肢的肌肉除了收縮時控制能力減弱外,本身肌力也減弱,特別是收縮速度減慢,對肢體活動有著重要的影響。患者肢體活動能力減弱是肌力減弱與肌肉隨意控制力減弱綜合作用的結果。EMG-stim治療可以幫助患者和治療師了解某一特殊肌肉或肌群的活動狀況,促進力弱或控制障礙的患肌康復,通過訓練可提高肌肉的緊張度和活動性[10]。

姜穩妮等在常規神經內科藥物治療和運動療法基礎上對治療組偏癱患者進行EMG-stim,治療前后按改良的Lovett肌力測定法評定肌力,結果治療組肌力改善明顯優于對照組[11]。

2.3 緩解痙攣,擴大關節活動度 腦卒中患者除了有隨意運動的減弱或喪失外,還可出現腱反射亢進、肌張力增強等牽張反射亢進表現,上肢以屈肌更為明顯。EMG-stim治療可以降低肌張力,緩解痙攣,減輕異常的協同運動。

Wolf等應用EMG-stim對病程1年以上的痙攣性偏癱患者進行放松性訓練,結果治療組的功能明顯改善,上肢主要活動范圍增大[12]。對于已經出現嚴重痙攣的患者,痙攣肌與拮抗肌重復性的主動鍛煉在過多強調關節活動度的同時有時會適得其反,使痙攣加重。EMG-stim治療在主動的運動階段和休息階段之間加以輔助的電刺激階段,通過刺激痙攣肌的拮抗肌可反射性地抑制痙攣,幫助患者降低肌張力,使其更好地參與主動運動。

朱琳選取18例恢復期痙攣性偏癱患者,隨機分為非康復訓練組、傳統訓練加抗痙攣藥物組以及EMG-stim組,治療6個月后,手指近端關節運動功能評價(knee-mouth test)顯示,傳統訓練加抗痙攣藥物組以及EMG-stim組能夠協調地完成觸到對側膝蓋再回到碰嘴的動作;手指遠端關節運動功能評價(finger test)顯示,EMG-stim組患者手指功能由僅能屈曲改善至屈伸基本協調,而其余兩組無明顯變化;腕關節背伸ROM評定顯示,EMG-stim組患者腕關節背伸角度由原來的 10°增至60°,而傳統訓練加抗痙攣藥物組平均只增加10°左右[13]。

2.4 改善腕背伸功能 偏癱患者常出現腕背伸困難,這一功能的喪失是影響手功能恢復的首要障礙。通常在訓練手抓握功能之前也要先訓練腕的背伸功能。通過EMG-stim治療可緩解手部屈肌痙攣,誘發手指的集團伸展和分指的隨意運動,促進腕指背伸功能的恢復。

Cauraugh等選取11例腦卒中1年以上的患者,隨機分組,治療組7例,進行EMG-stim治療12次;對照組4例,進行腕關節主動背伸練習。分別在治療前、后進行拾小木塊等簡易手功能檢測和肌肉持續收縮時間的測量,結果治療組的療效優于對照組,研究表明ETMS可促進中風1年以上的患者恢復腕指伸展功能[14];此外,研究發現主動性肌電刺激結合重復性運動訓練[15]、偏癱側上肢進行腕伸肌的EMG-stim同時結合健側腕伸肌主動運動[16]均可更好地促進偏癱患者上肢功能的恢復。Fritz[17]、Page[18]和Gabr[19]的研究認為,EMG-stim可誘發或促進腦卒中后偏癱患者腕部的主動伸展,從而促使患者參與強制性運動訓練(constraint-induced movement therapy)。

韓瑞等將79例腦卒中偏癱患者隨機分成治療組(藥物+運動療法+EMG-stim)40例和對照組(藥物+運動療法)39例。入組時和病程3個月時分別測定腕背伸的主動關節活動范圍(AROM)、腕背伸時肌肉最大收縮的肌電值。結果顯示治療前后組內及組間比較均有顯著性差異(P＜0.05);病程3個月時治療組AROM、EMG幅值積分的恢復明顯優于對照組(P＜0.01)[20]。

Bolton等搜索PubMed和Cochrane上關于 EMG-stim對上肢、手的運動功能恢復的文章共7篇,選擇避免傾向性、雙盲及分析了遺漏患者的文章共5篇,共有86例患者參與,其中治療組47例,對照組39例,經 Meta分析發現兩組差別有顯著性意義,表明EMG-stim療法是促進腦卒中后患肢腕背伸功能恢復的有效手段[21]。

Shin等探討EMG-stim對慢性期腦卒中后偏癱患者患腕背伸功能恢復及相關皮層興奮模式變化的影響。將14例偏癱患者隨機分為EMG-stim組和對照組,每組各7例,EMG-stim組進行每天2次、30 min/次、5次/周、共10周的 EMG-stim 治療,治療前后分別進行木塊(box and block)測試、肌力測試、精準度(the accuracy index)測試、肌肉收縮的啟動/停止時間(the on/offset time of muscle contraction)測試以及手指屈伸時的功能性核磁(functional MRI,fMRI)檢查等。結果顯示,EMG-stim組的各項測試評估結果均較對照組有顯著性改善,主要皮層興奮區域變化由同側的感覺運動皮質區移行至對側的感覺運動皮質區[22],表明為期10周的EMG-stim治療可促進偏癱上肢的功能恢復,并可誘發皮質興奮模式變化。

2.5 促進分離運動 EMG-stim治療不僅能降低肌張力和緩解痙攣,而且能減輕異常的協同運動模式,有助于增加分離運動的成分。李韶輝選擇腦卒中偏癱患者 56例,均為Brunnstrom分期Ⅰ～Ⅲ期的患者,隨機分為治療組和對照組,治療組在常規康復治療基礎上進行 EMG-stim治療,20～30 min/次,2次/d,4周后進行上田敏功能分級評定。結果治療組的療效明顯優于對照組(P＜0.01)[23],提示在常規康復治療的基礎上運用EMG-stim治療可誘發偏癱患者癱瘓肢體的分離運動,進一步提高患者的運動功能。

2.6 改善整體功能 李志賢等將122例首次發病的急性期腦梗死患者分為治療組(運動療法+EMG-stim)和對照組(常規康復訓練),每組各61例。治療前、治療后1周和治療后2周時分別應用美國國立衛生研究院卒中量表(NIHSS)和Fugl-Meyer評定量表(FMA)評價神經殘損程度和運動功能,應用Barthel指數(BI)評價日常生活能力(ADL)。結果顯示,治療組NIHSS評分、FMA評分和BI評分的改善明顯好于對照組(P＜0.01)[24],說明EMG-stim能有效促進腦梗死偏癱患者肢體運動功能的恢復及日常生活能力的提高。

張華等將139例發病2周內的腦梗死患者分為研究組(71例)和對照組(68例),研究組在常規藥物及康復治療基礎上增加EMG-stim治療。治療前后采用改良的Rankin量表、中國腦卒中臨床神經功能缺損程度評分量表(CSS)、ADL量表、老年認知篩查量表(ECAQ)、修訂的長谷川簡易智能量表(HDS-R)、簡易精神狀態檢查法(MMSE)和臨床記憶量表(MQ)檢測。結果:經過平均1個月的治療,與治療前及對照組比較,研究組Rankin和CSS評分明顯降低,ADL、ECAQ、HDS-R、MMSE和MQ評分均明顯提高(P＜0.05)[25]。結論:EMG-stim療法結合常規康復訓練能明顯改善腦梗死患者的神經功能缺損,提高認知功能。EMG-stim療法對腦梗死患者認知功能障礙的有效性可能與儀器的反復機械刺激,促進腦內側支循環建立和全身血液循環加快,調節腦缺血區神經遞質水平,抑制其過量引起的神經毒性作用等有關[26]。在治療中將康復訓練和心理治療融為一體,在臨床醫生言語強化、心理疏導及鼓勵下,使患者的心理狀態調整至最佳水平,并積極主動配合訓練,從而對肢體的康復及認知障礙的恢復起到事半功倍的效果。EMG-stim治療可使臨床神經功能缺損程度明顯減輕,與有關報道結論相一致[27]。

2.7 治療繼發性運動障礙 肩關節半脫位、肩痛、肩手綜合征是偏癱患者常見的并發癥。在偏癱的弛緩期由于上肢肌無力易導致肩關節半脫位的發生,Basmajian認為,EMG-stim治療可使岡上肌和三角肌的協同作用加強,并可增加斜方肌和前后三角肌的肌力和控制力,不僅能減輕肩關節的半脫位,還能增加肩關節的活動范圍,同時縮短肌力恢復所需的時間,從而對抗患者因臥床而產生的廢用性肌萎縮;還可通過對痙攣肌和拮抗肌的控制訓練,達到生物力學上的平衡[28-29]。

王橋根等選取急性期腦出血患者140例,分為治療組和對照組,治療組在采用常規藥物治療基礎上外加肢體康復訓練及EMG-stim治療,電極置于上肢肩部的岡上肌、三角肌、前臂背側肌群和上臂伸肌群。治療后兩組繼發性運動障礙的發生率分別為:治療組肩痛15%、肩關節半脫位12%、肩手綜合征6%;對照組肩痛 34%、肩關節半脫位22%、肩手綜合征 39%,兩組間比較具有顯著性差異[30]。

衛其華對32例腦卒中后肩手綜合征患者采用手法、遠紅外線及 EMG-stim治療(使腕關節作背伸活動,每次20 min,每日1次),結果9例肩手疼痛、水腫、皮溫、皮膚顏色及關節活動度基本正常,14例明顯改善,6例改善,3例無效,總有效率為91%[31],認為EMG-stim等有助于早期肩手綜合征的恢復。

3 現存問題及研究方向

綜上所述,EMG-stim治療可應用于腦卒中后偏癱上肢功能康復的各個階段。但目前文獻報道中有關此類技術的命名五花八門、尚未統一,如肌電觸發電刺激[34]、肌電生物反饋[6-7,11,13,20,23-25]、肌電誘發的神經肌肉電刺激[10]、閉環肌電反饋電刺激[8]、操作性肌電生物反饋[14]、神經康復重建儀治療[35]、神經功能重建康復儀治療[36]、神經功能重建儀治療[37]、神經網絡重建儀治療[38]等,不利于各項研究之間的比較及專業技術的發展。此外,針對腦卒中偏癱上肢功能恢復方面,各文獻中所用的方法及參數也不盡相同,EMG-stim治療與單純的肌電生物反饋治療或與神經肌肉電刺激治療的對比研究報道尚少,EMG-stim治療與強制性運動訓練和/或運動想象療法等聯合治療[39]的療效方面亦有待于進一步的研究和探討。

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