帕金森病患者前臂肌群負重前后表面肌電特征①

蔡奇芳，譚炎全，劉結梅

帕金森病患者前臂肌群負重前后表面肌電特征①

蔡奇芳，譚炎全，劉結梅

目的探討負重前后帕金森病患者前臂表面肌電(sEMG)的變化特征。方法26例帕金森病患者和28例正常對照參加本研究。于坐位上肢屈肘無負重或負重1.5 kg靜態負荷下采用表面電極引導，記錄sEMG信號，并進行線性時、頻分析。結果無負重時，帕金森病患者屈腕屈肌的中位頻率(MF)和平均功率頻率(MPF)均大于正常對照(P＜0.05)，兩組平均肌電值(AEMG)相比無顯著性差異(P＞0.05)；負重1.5 kg時，帕金森病患者AEMG顯著小于正常對照(P＜0.001)，兩組MF和MPF相比無顯著性差異(P＞0.05)。帕金森病患者無負重時MF和MPF均顯著大于負重時(P＜0.001)，AEMG顯著小于負重時(P＜0.001)；而正常對照MF和MPF在負重前后均無顯著性差異(P＞0.05)，只有無負重時AEMG顯著小于負重時(P＜0.001)。結論帕金森病患者靜止性震顫在sEMG上主要表現為頻域參數的變化，而肢體乏力主要表現為時域參數的變化。

帕金森病；表面肌電信號；前臂肌群；負重；靜止性震顫

[本文著錄格式] 蔡奇芳，譚炎全，劉結梅.帕金森病患者前臂肌群負重前后表面肌電特征[J].中國康復理論與實踐,2014,20 (4):356-358.

帕金森病是由于黑質和腦內其他多巴胺能及非多巴胺能區域的多巴胺神經元缺失所致的一種慢性進行性神經變性疾病，其臨床表現以運動障礙為主，主要表現為靜止性震顫、肌強直、運動遲緩和姿勢不穩[1]。表面肌電(surface electromyogram,sEMG)是神經肌肉系統在進行隨意性和非隨意性活動時生物電變化經表面電極引導、放大、顯示和記錄所獲得的一維電壓時間序列信號[2]，可用于評價帕金森病患者的神經肌肉狀態和運動功能[3]。

本研究旨在觀察無負重和負重1.5 kg時帕金森病患者前臂sEMG的變化特征。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2010年8月～2013年10月入本院治療的26例帕金森病患者，其中男性12例，女性14例；年齡49～75歲，平均(63.19±7.49)歲。診斷標準符合原發性帕金森病。納入標準：①運動減少伴有肌肉僵直，或靜止性震顫4～6 Hz，或姿勢不穩；②良好的左旋多巴試驗反應；③可以獨立保持坐位姿勢；④能配合完成本研究。排除標準：①心肺嚴重并發癥；②失語；③認知功能障礙。

28名健康志愿者作為健康對照，其中男性14名，女性14名；年齡50～73歲，平均(63.82±8.26)歲；無神經系統疾病史。兩組年齡和性別相比均無顯著性差異(P＞0.05)。

所有納入者均簽署知情同意書。

1.2 方法

安靜房間里，坐位，屈肘90°中立位，無負重或負重1.5 kg靜態運動模式，同時檢測雙側屈腕肌群的sEMG。

肌電記錄儀采用Muscle Tester(MEGA Electronics Ltd.，Kuopio，芬蘭，型號：ME3000P8)。設置為通頻帶8～500 Hz，輸出阻抗10 G?，共模抑制比＞130 dB，增益為1000，噪聲＜1 μV，A/D轉換12 Bit，采樣頻率1000 Hz，通道數8。

表面探測電極為Ag-AgCl心電監護電極(德國健柏醫療器械香港有限公司)，電極粘附區直徑35 mm，導電區直徑10 mm。采樣部位為雙側前臂屈腕肌群。電極放置部位按照系統軟件提供的解剖位置放置，記錄電極的方向順著肌纖維的縱軸方向，參考電極和記錄電極形成正三角形，兩電極間的距離約為20 mm。

皮膚處理：75%醫用酒精反復擦拭表面電極安放點，去除皮膚表面的油垢、壞死的角質層。

信號處理和分析采用MegaWin 700046 version 2.2軟件，通過快速傅立葉變換(fast Fourier transform, FFT)方法進行線性功率譜分析，包括中位頻率(median frequency,MF)、平均功率頻率(mean power frequency,MPF)和平均肌電值(average EMG,AEMG)。

1.3 統計學分析

應用SPSS 13.0軟件進行統計分析。先進行數據的正態性和方差齊性檢驗，組間對比采用獨立樣本t檢驗，組內對比采用配對樣本t檢驗。設P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

數據為正態分布，方差齊。

無負重時，帕金森病患者屈腕屈肌的MF與MPF均大于正常對照(P＜0.05)，而兩組間AEMG無顯著性差異(P＞0.05)；負重時，帕金森病患者屈腕屈肌的AEMG顯著小于正常對照(P＜0.001)，兩組間MF和MPF相比均無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

帕金森病患者無負重時MF和MPF均顯著大于負重時MF和MPF(P＜0.001)，AEMG顯著小于負重時AEMG(P＜0.001)。正常對照無負重時AEMG顯著小于負重時AEMG(P＜0.001)，而MF和MPF有無負重相比均無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組屈腕屈肌的MF、MPF和AEMG比較

3 討論

目前，sEMG技術已開始應用于帕金森病神經肌肉狀態和運動功能的評估。有研究表明，sEMG技術是客觀評估帕金森病癥狀的一個敏感工具[4]。sEMG是從肌肉表面通過電極引導、被記錄下來的神經肌肉系統活動時的生物電信號。它源于大腦皮質區，與肌肉的活動狀態和功能狀態之間存在著不同程度的關聯性，在一定程度上反映神經肌肉的活動[5]。

sEMG線性分析主要包括時域和頻域分析。時域指標是反映sEMG振幅變化的特征指標，常用參數有AEMG；頻域參數是反映信號頻域特征的生物物理指標，MF和MPF為頻域參數[6]。頻域參數高低與外周運動單位動作電位的傳導速度、募集的運動單位類型及其同步化程度相關，時域參數變化主要反映肌肉活動時運動單位的募集數量、放電大小、參與活動的運動單位類型及其同步化程度[7]。

本研究中，靜態無負重時，帕金森病患者屈腕屈肌的MF與MPF均大于正常對照，而兩組AEMG沒有顯著性差異，表明靜息時帕金森病患者的肌電信號增強，前臂肌群肌電募集過度，肌群的同步化程度降低，間接表明帕金森病患者前臂肌群力量較正常人降低。這與前人研究的結果一致，即靜息狀態下sEMG活動增強是帕金森病患者的一個共性特征[8]。這可能是由于帕金森病患者前臂肌群的震顫與強直引起。由此可見，帕金森病患者的肌電活動增強，但并不帶來肌力的增加，反而出現肌力下降，臨床表現為肌張力的增加和震顫，而肢體乏力。

負重(1.5 kg)后，帕金森病患者前臂屈腕屈肌的頻域參數MF和MPF與正常對照無顯著性差異，而AEMG顯著小于正常對照，表明帕金森病患者負重后前臂肌群肌電募集相對正常，前臂肌群力量較正常對照顯著降低，這與臨床上帕金森病患者安靜時靜止性震顫明顯，負重后靜止性震顫減輕或消失相符，帕金森病患者無負重和負重時前臂肌群力量均有下降。

帕金森病是錐體外系的進行性變性疾病[9]，震顫為其突出的臨床癥狀之一。帕金森病患者震顫在靜止時出現，情緒激動時加重，主動運動時減輕[10]，典型震顫頻率為4～6 Hz，以肘關節為中心屈伸和前臂旋轉時明顯[11]。有研究表明，帕金森病患者靜止性震顫是由兩種類型的抑制受損引起的，第一是運動神經元之間的抑制受損，使得這些運動神經元在沒有刺激時就震蕩放電，第二是運動神經元震蕩式放電之間的相互抑制受損[12]。本研究中帕金森病患者前臂負重1.5 kg負荷后靜止性震顫減輕，頻域參數MF和MPF在前臂負重后也明顯降低，所以震顫與頻域參數在一定條件下是有關系的。這有待于我們做更深入的研究。

以往研究顯示，頻域降低，時域增高，表明募集活動增加，同步化程度增加，肌力增加[13-14]。本研究中，帕金森病患者負重后sEMG變化規律也是頻域降低，時域增高，負重后肌力增加。所以，對帕金森病患者進行肢體訓練時，可以利用負重來減輕震顫，提高肢體協調性，進而幫助其提高運動功能。

綜上所述，帕金森病患者與正常人前臂無負重時，頻域參數MF和MPF較正常人高，靜止性震顫明顯；負重1.5 kg時，頻域參數MF和MPF與正常人無差異，靜止性震顫減弱。帕金森病患者靜止性震顫在sEMG上主要表現為頻域參數的變化，而肢體乏力主要表現為時域參數的變化。

[1]陳彪,丁暉.應重視帕金森病的診斷與治療[J].中國現代神經疾病雜志,2011,11(1):1-3.

[2]王健,金德聞.康復醫學領域的表面肌電應用研究[J].中國康復醫學雜志,2006,21(1):6-7.

[3]王榮麗,王寧華,謝斌.表面肌電圖在帕金森病中的應用[J].中國康復理論與實踐,2012,18(2):144-148.

[4]Lukhanina EP,Kapoustina MT,Karaban IN.A quantitative surface electromyogram analysis for diagnosis and therapy control in Parkinson's disease[J].Parkinsonism Relat Disord,2000,6 (2):77-86.

[5]吳鑾,黃鵬程,鮑官軍,等.表面肌電信號分析及其在康復醫學中的應用[J].機電工程,2011,28(11):1368-1373.

[6]王健,金小剛.表面肌電信號分析及其應用研究[J].中國體育科技,2000,36(8):26-28.

房門就在這一刻被撞開了，警察沖了進來。法醫拿著鼻吸在羅恬面前晃了晃，不一會兒她便清醒過來。原來陳洋用了催眠藥水讓羅恬失去了自控的意志。

[7]潘文平,范建中.表面肌電圖在康復醫學中的一些應用[J].中國康復,2011,26(1):59-60.

[8]田丹丹,王健.帕金森病的表面肌電研究[J].中國康復醫學雜志,2008,23(1):84-86.

[9]蔡海鷗.帕金森病肢體震顫和運動障礙的康復[J].現代康復, 2000,4(2):184-186.

[10]信宏,冷靜,孫啟東.肌電圖震顫分析對帕金森病診治的臨床價值[J].中風與神經疾病雜志,2012,29(6):555-556.

[11]孫麗君,顧平,王銘維.不同類型震顫的臨床特點、發生機制及影響因素[J].中國臨床康復,2006,10(46):226-228.

[12]Schalow G.Tremor in Parkinson's disease patients can be induced by uncontrolled activation and uninhibited synchronization of alpha 2-motoneuron firing to which alpha-motoneuron firing synchronizes[J].Electromyogr Clin Neurophysiol,2005, 45(7-8):393-406.

[13]李青青,吳宗耀.股內側肌疲勞時表面肌電信號特征研究[J].中國運動醫學雜志,2006,25(5):547-555.

[14]譚炎全,戴慧寒,蔡奇芳,等.腦卒中患者下肢不同運動時大腿肌群表面肌電信號特征及其中樞機制探討[J].中國運動醫學雜志,2009,28(5):498-501.

[15]安子薇,李建民,吳慶文,等.帕金森病康復治療研究新進展[J].中國煤炭工業醫學雜志,2013,16(5):851-853.

Characteristics of Surface Electromyogram of Forearm Muscles of Parkinson's Disease Patients with or without Load

CAI Qi-fang, TAN Yan-quan,LIU Jie-mei.Department of Rehabilitation Medicine,the First People's Hospital of Shunde,Foshan 528300,Guangdong, China

ObjectiveTo explore the characteristics of surface electromyogram(sEMG)of the forearm muscles of Parkinson's disease patients with or without load.Methods26 Parkinson's disease patients and 28 healthy individuals participated in this study.All the subjects performed isometric contraction for elbow flexion without load or with a load of 1.5 kg.The sEMG signals were collected by surface electrodes and processed by linear time and frequency domain method.ResultsThe values of median frequency(MF)and mean power frequency(MPF)were higher in the patients than in the healthy controls without load(P＜0.05).The value of average EMG(AEMG)was lower in the patients than in the healthy controls with a load of 1.5 kg(P＜0.001).For the patients,the values of MF and MPF were higher without load than with a load of 1.5 kg(P＜0.001),and the value of AEMG was lower without load than with a load of 1.5 kg(P＜0.001).For the healthy controls,only the value of AEMG was lower without load than with a load of 1.5 kg(P＜0.001).ConclusionThe values of MF and MPF are higher in Parkinson's disease patients than in the healthy controls without load while the value ofAEMG is lower in Parkinson's disease patients than in the healthy controls with load.

Parkinson's disease;surface electromyogram signals;forearm muscles;loading;static tremors

10.3969/j.issn.1006-9771.2014.04.013

R742.5

A

1006-9771(2014)04-0356-03

2013-12-06

2014-01-17)

廣東省佛山市科技發展專項資金資助項目(No.佛科[2011]103號201108193)。

佛山市順德區第一人民醫院康復醫學科，廣東佛山市528300。作者簡介：蔡奇芳(1981-)，女，漢族，福建莆田市人，康復主管技師，主要從事神經疾病康復、表面肌電信號分析。通訊作者：譚炎全。