基于表面肌電信號評價膝關節控制訓練對腦卒中后下肢痙攣的干預效果

樊留博 劉素芝 劉瑩瑩 盧戰 劉寶華 唐艷 金歡歡

基于表面肌電信號評價膝關節控制訓練對腦卒中后下肢痙攣的干預效果

樊留博 劉素芝 劉瑩瑩 盧戰 劉寶華 唐艷 金歡歡

目的鉬觀察應用表面肌電信號（sEMG）評價膝關節控制訓練對腦卒中后下肢痙攣患者功能恢復的干預效果。 方法選取腦卒中痙攣性偏癱患者74例，分為對照組和治療組各37例。對照組采用常規康復治療方法，治療組在常規康復治療方法的基礎上進行膝關節控制訓練。分別于治療前以及治療4周后對兩組患者行簡化Fugl-Meyer下肢運動量表（FMA）、臨床痙攣指數（CSI）、臨床神經功能缺損程度評分（NDS）、Barthel指數評定，監測患側大腿主動肌、拮抗肌的sEMG變化。 結果 兩組患者治療4周后FMA、Barthel指數評分較治療前提高，CSI和NDS評分較治療前降低（均P＜0.05），且治療組各指標均優于對照組(均P＜0.05)。兩組患者治療后膝關節拮抗肌群中位頻率（MF）、平均功率頻率（MPF）協同收縮率明顯增高，膝關節拮抗肌群平均肌電值（AEMG）協同收縮率明顯降低（均P＜0.05）,且治療組協同收縮率治療后與對照組比較均有統計學差異（均P＜0.05）。 結論 膝關節控制訓練能降低痙攣性偏癱患者患側下肢肌張力，提高下肢協調性，促進正常運動模式的建立，從而改善下肢運動功能及日常生活活動能力。

膝關節控制訓練 sEMG 痙攣 腦卒中 神經功能

腦卒中又稱腦血管意外，是危害人類健康的最主要疾病之一，致殘率達80%以上[1]，其后遺癥不僅降低患者生活質量，還給家庭及社會帶來沉重負擔。在腦卒中患者的康復訓練中，膝關節功能的恢復易被忽視，患者膝關節、大腿主動肌與拮抗肌受到不同程度的損害，殘留的膝關節肌張力高、肌力不足、軟組織攣縮、屈伸功能障礙、運動欠協調及運動控制差是導致腦卒中后步行困難的主要因素[2]。當下肢處于痙攣狀態時，膝關節在擺動相屈伸無力，患者容易出現步行啟動緩慢，平衡功能低下；甚至由于伸肌及外展肌張力高、拮抗肌肌力不足，患者步行前的準備工作未做好，難以進入下一階段的步行功能訓練[3]。近年來，筆者在腦卒中患者康復治療過程中采用膝關節控制訓練緩解患肢痙攣，提高痙攣性偏癱患者步行能力取得了較滿意的療效，現報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2012年1月至2014年1月在浙江省臺州醫院康復醫學科住院治療的腦卒中后痙攣性偏癱患者。納入標準：（1）患者符合中華醫學會神經病學分會制定的《中國急性缺血性腦卒中診治指南2010》[4]，經頭顱CT或MRI檢查確診；（2）經改良Ashworth評定均存在不同程度下肢肌張力增高；（3）病情穩定，不伴有意識障礙、癡呆、失語、嚴重心肺疾病等；（4）患者或家屬簽署知情同意書。共納入患者74例，按其入院單雙號順序分為對照組和治療組各37例。對照組男23例，女14例；年齡37～76（58.7±12.6）歲；腦梗死 28例，腦出血9例；平均病程（27.6±6.3）d。觀察組男20例，女17例；年齡35～80（62.6±10.4）歲；腦梗死27例，腦出血10例；平均病程（29.1±3.7）d。兩組患者性別、年齡、病變性質、病程等比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法 兩組患者均采用常規康復運動療法，包括軀干活動訓練、雙橋及單橋訓練、協助完成由仰臥位至床邊坐位的訓練、平衡訓練、獨立完成坐位至站位訓練、患側下肢負重及日常生活活動能力的康復訓練等。治療組在此基礎上加用膝關節控制訓練：（1）患者取仰臥位，康復治療師不斷擠壓、牽張患側膝關節，促進膝關節深感覺的恢復，同時進行軀干在體軸下回旋運動，促進骨盆的控制能力；（2）患者取坐位，以雙手扶持膝關節，治療師指導患者從側屈位坐起至中立位訓練，雙側交替練習；向患側旋轉和向健側旋轉；坐位中立位，仰望，復原，仰望時保持軀干最大限度的伸展；（3）患腿踏在高約8～15cm的臺階上且身體前傾，重心慢慢移到患腿后，健腿跟上臺階，站穩后，健腿再移到臺階下返回原位，重心再逐漸后移到健腿上；（4）患者取站位，治療師位于患者患側，治療師牽制患側上肢處于外展、外旋、伸肘的位置，使體重轉移到患腿上，同時用雙膝關節夾持患側膝關節，防止患者膝關節過伸位；（5）患者扶持下站立，治療師位于患者患側，囑患者抬起患側下肢，同時治療師托起患側足底將其腿托離地面，高度恰與正常邁步時相同，待由于伸肌痙攣而出現的阻力消退之后，再讓患者練習提起小腿而不使骨盆上抬，足下放時輕柔和緩地控制。每次訓練以不疲勞為度，并且訓練后及時監測血壓和脈搏。每天1次，每次45min，每周訓練6次，連續治療4周。

1.3 評定指標 兩組患者康復治療前、康復治療4周后均進行以下指標的評定。

1.3.1 下肢運動功能的評定 采用簡式Fugl-Meyer下肢運動量表（FMA）[5]，共17項，總分34分，每項分3級評定。0分：不能做某一動作；1分：部分能做；2分：能充分完成。

1.3.2 肌張力評定 采用臨床痙攣指數（CSI）[5]，包括腱反射、肌張力及陣攣3個方面，總分16分。0～6分：無痙攣；7～9分：輕度痙攣；10～12分：中度痙攣；13～16分：重度痙攣。

1.3.3 神經功能缺損程度評定 采用臨床神經功能缺損程度評分（NDS）量表[5]，總分45分，0～15分為輕型，16～30分為中型，31～45分為重型。

1.3.4 日常生活活動能力評定 采用Barthel指數[5]，總分100分。評分越低代表生活活動能力越低。

1.3.5 表面肌電信號（sEMG）采集與分析 使用表面肌電圖儀（芬蘭，ME3000P8）測試患者痙攣下肢治療前后膝關節拮抗肌群協同收縮率的變化，包括中位頻率（MF）、平均功率頻率（MPF）、平均肌電值（AEMG）協同收縮率。測試時患者端坐于床沿，下肢中立位并暴露雙側股四頭肌肌群和股二頭肌；使用去脂酒精棉球對電極放置部位皮膚進行處理，將表面電極置于所測股四頭肌各個肌腹部分最隆起處，其中主動肌為股直肌，拮抗肌為股二頭肌，協同肌為股內側肌以及股外側肌，兩電極中心相距2cm，參考電極貼于同側踝關節外側上方骨隆起處，記錄電極與參考電極兩電極中心連線方向與采樣肌肉纖維的長軸方向平行；患者在數據采集時做屈伸膝動作，每個動作連續做3次，采集時間10s。

1.4 統計學處理 采用SPSS 11.5統計軟件；計量資料以表示，組間及治療前后的比較采用t檢驗。

2 結果

2.1 兩組患者治療前后FMA、CSI、NDS評分和Barthel指數比較 見表1。

表1 兩組患者治療前后FMA、CSI、NDS評分和Barthel指數比較（分）

由表1可見，治療前兩組患者各項指標比較均無統計學差異（均P＞0.05）。治療4周后兩組患者的FMA評分、Barthel指數均較治療前提高，CSI、NDS評分較治療前降低（均P＜0.05）；且治療組各指標均優于對照組（均P＜0.05）。

2.2 兩組患者治療前后膝關節拮抗肌群協同收縮率比較 見表2。

表2 兩組患者治療前后膝關節拮抗肌群MF、MPF、AEMG協同收縮率比較（%）

由表2可見，兩組患者治療前膝關節拮抗肌群MF、MPF、AEMG協同收縮率比較均無統計學差異（均P＞0.05）。兩組患者治療后膝關節拮抗肌群MF、MPF協同收縮率明顯增高，AEMG協同收縮率明顯降低（均P＜0.05）,且治療組協同收縮率治療后與對照組比較均有統計學差異（均P＜0.05）。

腦卒中后肢體痙攣是由于腦廉旁、額葉、大腦基底核、視丘、內囊等不可逆轉的中樞運動神經損傷，及病灶和水腫帶來上運動神經元不完全損傷，運動系統失去了高位中樞的調控，從而使原始的、被抑制的皮質下中樞的運動釋放出來，導致患側肢體肌張力異常、肌力下降，肌群間協調紊亂，產生運動控制障礙[6-7]。偏癱后的肌痙攣干擾患者主動運動，尤其下肢的痙攣還導致步行困難及安全性降低、疼痛和患肢不適，是影響患者膝關節控制能力和步行功能恢復的重要原因[8]。步行功能的恢復與步行安全性的提高，可以極大提升患者的生活自理能力。步行能力的恢復也是多數腦卒中患者最主要的康復需求。因此下肢功能重建是對腦卒中患者進行康復治療時關注的一個重點與難點，這關系到提高其日常生活活動能力和提高其生活質量的問題。

目前在痙攣性偏癱患者行走能力恢復方面，膝關節控制訓練被普遍認為是一種比較有效的臨床康復方法。有研究認為腦卒中偏癱患者早期建立正常步行運動模式，有利于中樞神經系統實現功能重組[9]。而能否有效地改善膝關節的控制能力，是提高步行能力的關鍵。因此強調加強對膝關節周圍肌肉的協調性控制訓練,通過對患肢肌肉感覺的剌激，提高感覺信息與大腦的接觸聯系，改善患側下肢的運動感知，從而改善患肢控制能力。

采用sEMG技術評定神經系統疾病的客觀指標，已逐漸應用于腦源性痙攣的康復醫學研究領域之中。肌電圖MF、MPF是反映信號頻率特征性的生物物理指標,其高低與外周運動單位動作電位的傳導速度、參與活動的運動單位類型以及同步化程度有關，AEMG是反映IEMG（肌電積分值）信號振幅變化的特征性指標，其變化主要反映肌肉活動時運動單位激活的數量、參與活動的運動單位類型以及同步化程度，與不同肌肉負荷強度條件下的中樞控制功能有關[10]。拮抗肌群的協同收縮率反映的是拮抗肌群在肌肉收縮過程中所占的比例，因此MF、MPF和AEMG協同收縮率也能反映肌肉的功能狀況[11]。國外的研究也證實拮抗肌的AEMG協同收縮率增加是腦卒中患者普遍存在的現象，sEMG被認為是評定協同收縮率的理想方法[12]。

本研究結果顯示兩組患者治療前下肢運動功能和步行能力無統計學差異，經過4周強化膝關節控制訓練后兩組的下肢運動功能及日常生活活動能力比治療前提高，肌張力和神經功能缺損程度較治療前明顯下降，治療組與對照組比較其膝關節拮抗肌群MF、MPF協同收縮率明顯增高，AEMG協同收縮率降低。本研究表明增強膝部周圍肌肉的控制訓練，通過同側肌肉的刺激，引起患者的注意，使運動與視覺、觸覺、本體感覺相結合，調節主動肌與拮抗肌的張力平衡，促進共同運動向分離運動轉化，抑制及控制痙攣模式，建立正常運動模式，最終達到提高下肢功能、改善步行能力的效果。膝關節控制訓練值得在臨床康復治療中推廣應用。

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Efficacy evaluation of knee joint control training in rehabilitation of spastic hemiplegic patients by surface electromyography

FAN Liubo,LIU Suzhi,LIU Yingying,et al.Department of Rehabilitation,Taizhou Hospital of Zhejiang Province,Linhai 317000,China

【 Abstract】 Objective To evaluate the efficacy of knee joint control training in rehabilitation of spastic hemiplegic patients by surface electromyography. Methods Seventy four patients with spastic hemiplegia were divided into two groups:37 patients received traditional rehabilitation therapy and knee joint control training(study group),and 37 patients received traditional rehabilitation therapy only(control group).Holden functional ambulation classification,Modified Ashworth Scale,Fugl-Meyer assessment of lower extremity(FMA-LE),clinic spasticity index(CSI),neurological functional deficit scale(NDS),barthel index(BI) and Berg balance scale(BBS)were used for evaluation before and 4 weeks after treatment.The electromyography signals were collected by surface electrode and then processed by linear time-and frequency-domain method. Results After treatment for 4 week,the FAM-LE and BI scores in both groups were significantly increased,and the lower extremity CSI,NDS and the sEMG signals in the co-contraction scores in both groups were decreased significantly as compared with those before treatment(P＜0.05),which was more marked in study group(P＜0.05). Conclusion The knee joint control training can relieve the muscle tonus of patients with cerebral infarction,and promote the establishment of normal movement patterns,so as to effectively improve lower limb function and the daily living of hemiplegic patients.

Knee joint control training sEMG Spasm Stroke Neurological function

2015-04-09）

（本文編輯：李媚）

浙江省醫藥衛生科技計劃項目（2014KYA224）；浙江省醫藥衛生科技計劃項目（2012KYB238）；臺州市科技計劃項目（14SF03）

317000 溫州醫科大學附屬臺州醫院康復醫學科（樊留博、劉素芝、劉瑩瑩、盧戰、唐艷、金歡歡）；溫州醫科大學附屬第二醫院康復醫學科（劉寶華）

樊留博，E-mail：flb0072002@163.com