腦卒中患者足內(nèi)翻的表面肌電研究進展

徐　華, 唐　巍, 周思琪, 付周婷, 閔　婕

(安徽中醫(yī)藥大學針灸骨傷臨床學院,合肥　230031； *通訊作者，E-mail：tangwei2633@163.com)

腦卒中患者足內(nèi)翻的表面肌電研究進展

徐華, 唐巍*, 周思琪, 付周婷, 閔婕

(安徽中醫(yī)藥大學針灸骨傷臨床學院,合肥230031；*通訊作者，E-mail：tangwei2633@163.com)

關鍵詞：足內(nèi)翻;腦卒中;表面肌電

卒中常導致患者運動障礙，是所有神經(jīng)疾病中導致住院人數(shù)最多的疾病[1]。卒中患者會出現(xiàn)不同程度的運動功能障礙,步行功能障礙被認為是對日常生活影響最大的運動功能障礙。改善患者步行能力，能提高患者的獨立性、參與度和生活質(zhì)量[2]。研究發(fā)現(xiàn)通過6個月的正規(guī)康復訓練，大多數(shù)患者能夠重新獲得獨立的步行能力[3]。在這個過程中，足內(nèi)翻是患者與治療人員最常遇見的問題[4,5]。

表面肌電圖以其無創(chuàng)性和可重復等優(yōu)點，為步態(tài)分析提供了很大幫助。通過表面肌電，我們了解到不同狀態(tài)下足內(nèi)翻時各肌群的肌電情況。表面肌電被廣泛運用于腦卒中的各種研究，而不只是肌肉功能。國外有學者利用肌電圖對卒中患者軀干位置覺進行研究，發(fā)現(xiàn)肌肉功能與位置覺有相關性，且二者在腦卒中后均有不同程度的減弱[6]。本文是從表面肌電的角度對腦卒中足內(nèi)翻的研究進行綜述，通過對足內(nèi)翻表面肌電以往研究的梳理來說明表面肌電技術在此領域應用的價值及待進一步研究的問題。

1正常的踝關節(jié)的特點

踝關節(jié)是人體負重最大的屈戍關節(jié)。踝關節(jié)的穩(wěn)定性和靈活性在日常運動中起著十分重要的作用。通過對踝足的結構解剖、動靜力學、運動學及生物力學等廣泛的研究，發(fā)現(xiàn)踝足有著比手更精細的結構。憑借復雜的結構，其能夠完成非常復雜的動作。由于解剖結構和韌帶的原因，踝足更易于做屈伸運動。內(nèi)外翻運動使踝關節(jié)運動變得復雜，同時使踝關節(jié)在平穩(wěn)的狀態(tài)下適應復雜的路面[7,8]。

踝關節(jié)是保證步行穩(wěn)定的一個重要環(huán)節(jié)。在一個步態(tài)周期中，踝關節(jié)有著復雜的運動。踝關節(jié)在支撐初期時保持中立位；在支撐早期時，為了保證足底可以平緩觸地，踝關節(jié)處于背伸位；踝關節(jié)支撐中后期時，通過跖屈使足離地面。研究發(fā)現(xiàn)在整個支撐相，脛前肌群在支撐初期肌電活動最強，其他時間處于電靜息狀態(tài)，踝關節(jié)在擺動早期，脛前肌群活動再次輕度增強，在擺動終末期，活動減弱或消失。而在整個步行周期中，多數(shù)脛后肌群肌電活動強烈僅在支撐終末期。在平地行走時，踝關節(jié)整個步行周期中處在冠狀面的中立位[9]。

2足內(nèi)翻原因及其表面肌電特點

按照傳統(tǒng)的認識，脛后肌群是卒中內(nèi)翻足畸形主要原因。目前研究發(fā)現(xiàn)卒中后脛骨前肌群功能障礙發(fā)病率很高，而無論是脛骨前肌群功能障礙還是與脛后肌群功能障礙并存，都是導致足內(nèi)翻的原因[10]。國外研究發(fā)現(xiàn)擺動期趾長伸肌收縮是維持足冠狀位平衡的重要條件，而卒中患者脛骨前肌與趾長伸肌不能同步收縮，引起擺動期內(nèi)翻[5]。在臨床上，足下垂患者以往都是通過強化脛前肌群改善。這種做法導致卒中患者在步行擺動期出現(xiàn)脛骨前肌的強力收縮。而卒中后趾長伸肌的收縮不能與脛骨前肌同步，可能是導致擺動期足內(nèi)翻加重的原因。下面我們將從不同的Brunnstrom分期、步行周期和佩戴矯形器的角度來介紹腦卒中患者足內(nèi)翻的肌電情況。

2.1不同Brunnstrom分級腦卒中足內(nèi)翻的表面肌電情況

Brunnstrom分級是較為常用的一種腦卒中后功能障礙的評定方法，由瑞典物理治療師Brunnstrom提出[11]，其在腦卒中后評定和治療中起到重要的作用。臨床上發(fā)現(xiàn)患者出現(xiàn)足內(nèi)翻時，其Brunnstrom運動功能分級常在Ⅴ級以下。吳運景等[12]通過表面肌電研究記錄BrunnstromⅣ級、Ⅴ級和正常人脛骨前肌和腓腸肌內(nèi)側頭的肌電情況，發(fā)現(xiàn)隨著功能改善，上述兩塊肌肉的平均肌電值在增加，Brunnstrom Ⅳ級時腓腸肌內(nèi)側頭平均肌電值高于脛骨前肌，當功能評級在Ⅴ級以上時上述兩條肌肉的平均肌電大小開始扭轉(zhuǎn)且其健側和患側脛骨前肌與腓腸肌平均肌電差值盡管存在差異，但差異不具有統(tǒng)計學意義。BrunnstromⅤ級以下的腦卒中患者分離運動不充分，肢體協(xié)調(diào)性不足。這從側面說明了足內(nèi)翻的產(chǎn)生與患者運動模式的異常有關。腦卒中后肢體肌肉的不協(xié)調(diào)也被國外的研究證實[13]。國內(nèi)學者對不協(xié)調(diào)肢體的肌電表現(xiàn)進行了研究，郭京偉等[14]采用表面肌電對BrunnstromⅣ級及Ⅴ級的脛骨前肌和腓腸肌外側頭進行了研究，發(fā)現(xiàn)Ⅴ級患者患側脛骨前肌的表面肌電值明顯高于Ⅳ級，而脛骨前肌和腓腸肌間的協(xié)同收縮率則明顯低于Ⅳ級組，患者Ⅴ級之前踝背伸的主動肌收縮功能及與拮抗肌交互抑制均較差。提示Brunnstrom Ⅴ級是腦卒中患者踝背伸主動肌收縮功能及與拮抗肌間交互抑制恢復的一個界限。主動收縮功能提高表明中樞控制能力的增強，而協(xié)同收縮的下降說明肢體協(xié)調(diào)性(交互抑制)的增強。Busse等[15]研究發(fā)現(xiàn)主動肌與拮抗肌之間的交互抑制為主動肌控制的運動提供穩(wěn)定，同時這種交互抑制作用也為關節(jié)提供最佳的穩(wěn)定性。每個腦卒中患者的恢復都有一個極限，盡管對這還是存在爭議。腦卒中患者患值的恢復達到極限值時，其步行改善可能與健側肢體強大代償有關，而與患側肢體的足內(nèi)翻和功能的改善無關。Buurke等[16]的研究證明了上述觀點，其對腦卒中后期步行功能恢復與肢體協(xié)調(diào)模式相關性進行研究，發(fā)現(xiàn)隨著時間的推移，盡管患側肢體表面肌電信號并沒有發(fā)生重大改變，但其步行功能卻有所改善，與患側肢體的協(xié)調(diào)無關，可能與健腿肌肉激活相關。

2.2步行周期內(nèi)腦卒中患者足內(nèi)翻的表面肌電情況

足內(nèi)翻可以高度干擾正常的步態(tài)模式。腓骨長短肌無力引起的足內(nèi)翻，導致患者在步行支撐期不穩(wěn)；而擺動期出現(xiàn)足內(nèi)翻，可以導致患肢無法順利過渡到下一個步行周期。足在擺動末期的位置是非常重要的，它會影響穩(wěn)定性和下肢的向前運動[5]。下面將從支撐期和擺動期介紹足內(nèi)翻患者的肌電情況。

2.2.1支撐期表面肌電情況在踝關節(jié)周圍肌肉中，起到外翻作用的肌肉有腓骨長短肌以及趾長伸肌。通過對正常人步行中下肢各肌肉表面肌電的研究，發(fā)現(xiàn)維持支撐期足外翻的肌肉是腓骨長短肌肉。表面肌電研究發(fā)現(xiàn)足內(nèi)翻與脛骨前肌的異常收縮和缺乏腓骨收縮有一定的關系[17]。腦卒中患者在站立時，其腿部肌電圖顯示放電最頻繁肌肉為比目魚。此時足內(nèi)翻畸形出現(xiàn)與缺乏腓骨短肌的電活動密切相關。Iwaya[17]對脛后肌腱前轉(zhuǎn)移的患者進行表面肌電研究，在患側下肢屈伸和站立時，脛后肌肌電活動相當活躍。分析內(nèi)翻畸形矯正手術取得效果的原因，是前移脛骨前肌加強外翻和弱化踝關節(jié)的內(nèi)翻作用。Curvale等[18]采用將腓骨短肌腱遠端固定于脛骨前肌、跟腱延長術、對曲趾切斷的方法治療痙攣性足內(nèi)翻，術后患者步態(tài)得到一定的改善。國外有學者進行了一項回顧性研究，認為手術矯正內(nèi)翻畸形是一種安全有效的方法。矯形手術使得足重新取得平衡，同時有效提高行走能力[19]。

2.2.2擺動期表面肌電情況步行能力影響腦卒中患者的生活質(zhì)量，如何改善患者步行能力是治療師需要解決的問題。在整個步行周期中，擺動期出現(xiàn)問題的發(fā)生率最高，這體現(xiàn)擺動期在步行周期中的重要作用。有國外學者[17]通過肌電研究患者抬高患肢時肌電情況，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)患者脛前肌常出現(xiàn)異常活動，且伴有趾長屈肌、腓腸肌肌電同步活動，異常活動的脛前肌活動可能是足內(nèi)翻的另一個原因。國內(nèi)學者也在此方面進行了相關的研究，李青青等[20]采集了2例有劃圈步態(tài)的偏癱患者步行時脛前后肌群表面肌電，發(fā)現(xiàn)腦卒中患側腓腸肌與脛骨前肌同步收縮，正常的腓腸肌擺動期靜息狀態(tài)消失。表面肌電顯示患側脛骨前肌為近乎連續(xù)的小波，其兩個肌電活動高峰均不明顯。提示患側腓腸肌與脛前肌的正常拮抗收縮節(jié)律減弱或喪失。這也就解釋了為什么劃圈步態(tài)時會出現(xiàn)足內(nèi)翻。為了減輕患者的劃圈步態(tài)，治療師常在患者分離運動不充分時利用下肢屈曲共同運動來誘發(fā)下肢的屈曲邁步，該種做法盡管改善了劃圈步態(tài)，但不可避免誘發(fā)足內(nèi)翻。國外早前也觀察到了這一現(xiàn)象，并提出了足內(nèi)翻幾乎總是與踝關節(jié)過度跖屈相關[21]。Reynard等[5]研究說明了其中的原因，其運用表面肌電對2例卒中后僅存有足內(nèi)翻的患者進行研究，發(fā)現(xiàn)1例足內(nèi)翻患者脛骨前肌肌電值與健康受試者相比下降10%，而趾長伸肌減少27%，另1例患者脛骨前肌表面肌電顯示肌電值增加17%，而趾長伸肌與正常人相比卻較少7%。卒中患者脛骨前肌表面肌電的變化不能與趾長伸肌同步，這可能是導致擺動期足內(nèi)翻的一個原因。

2.3佩戴踝足矯形器腦卒中患者足內(nèi)翻的表面肌電情況

踝足矯形器可從矢狀面和冠狀面來控制踝關節(jié)的運動，減輕痙攣，預防和矯正畸形、保持下肢生物力學對線的作用[22]。踝足矯形器一直是改善足內(nèi)翻患者步行能力最常用的一種方法。踝足矯形器對于足內(nèi)翻的是否有利，一直存在爭議。踝足矯形器能夠改善偏癱患者步行能力，提高日常生活活動能力。顏婷婷等[23]觀察腦卒中患者自然步態(tài)及佩戴踝足矯形器后下肢相關肌群的表面肌電信號，發(fā)現(xiàn)患者佩戴踝足矯形器步行時的健患側下肢各肌群的肌電值較未佩戴時均有減小。說明佩戴踝足矯形器后步行時下肢各肌群功能改善,疲勞程度減輕。黃美玲等[22]采用表面肌電對早期腦卒中患者佩戴踝足矯形器后各肌群進行研究。使用踝足矯形器的患者與未使用的患者進行比較，盡管脛前肌肌電值兩組比較無差異，但兩組的腓腸肌表面肌電值比較有顯著性差異。佩戴踝足矯形器可有效降低腓腸肌張力的增高。國外的資料也證實佩戴踝足矯形器對腦卒中的步態(tài)有著很大的改善[24-26]。盡管表面肌電研究已經(jīng)運用于腦卒中患者足內(nèi)翻佩戴矯形器的研究，但是還缺乏一個系統(tǒng)的研究，進一步證實踝足矯形器在糾正足內(nèi)翻的作用。

3總結

步行是一個復雜的過程，涉及到很多關節(jié)。踝關節(jié)在腦卒中患者步態(tài)穩(wěn)定上扮演著重要的角色，這一點已經(jīng)被認識到。在康復治療中，改善踝關節(jié)控制是提高患者步行能力的重要環(huán)節(jié)。足內(nèi)翻使得這個環(huán)節(jié)變得很難。臨床上采用很多手段來解決足內(nèi)翻，總是收效甚微。探索足內(nèi)翻的原因和各種狀態(tài)下足內(nèi)翻時小腿肌肉狀況，可能為我們解決這個問題提供一絲曙光。表面肌電介入為足內(nèi)翻相關研究提供了較為完美的支撐。腦卒中后分離運動不充分是足內(nèi)翻產(chǎn)生的原因。通過對足內(nèi)翻患者不同狀態(tài)的肌電進行研究，發(fā)現(xiàn)支撐期足內(nèi)翻與脛前肌的異常收縮和缺乏腓骨收縮存在一定的關系。腦卒中患者擺動期產(chǎn)生足內(nèi)翻有二種情況：一種是下肢的伸肌痙攣引起的足內(nèi)翻，其會帶來的一種步態(tài)形式，被我們稱之為劃圈步態(tài)；另一種是通過康復訓練，利用共同運動誘導下肢在擺動期產(chǎn)生屈曲，避免劃圈步態(tài)的內(nèi)翻。前者表面肌電顯示患側腓腸肌與脛前肌同步收縮，后者趾長伸肌表面肌電變化與脛骨前肌不同步。足內(nèi)翻既是一種狀態(tài)，也是一個過程。部分腦卒中患者運動功能常停留在Brunnstrom Ⅴ級以下，踝足矯形器成為解決足內(nèi)翻最便捷的做法。盡管對佩戴矯形器的患者進行了肌電研究，但長期使用矯形器對于肢體影響的肌電研究目前還沒有，未來表面肌電與踝足矯形器結合可能在解決足內(nèi)翻問題上有所斬獲，給腦卒中后足內(nèi)翻的治療帶來一次飛躍。

參考文獻：

[1]Pin-Barre C,Laurin J.Physical exercise as a diagnostic,rehabilitation,and preventive tool:influence on neuroplasticity and motor recovery after stroke[J].Neural Plast,2015,2015:608581.

[2]Steele KM,Rozumalski A,Schwartz MH.Muscle synergies and complexity of neuromusc-ular control duringgait in cerebral palsy[J].Dev Med Child Neurol,2015,57(12):1176-1182.

[3]Cho DY,Park SW,Lee MJ,etal.Effects of robot-assisted gait training on the balance and gait of chronic stroke patients:focus on dependent ambulators[J].J Phys Ther Sci,2015,27(10):3053-3057.

[4]Keenan MA,Esquenazi A,Mayer NH.Surgical treatment of common patterns of lower limb deformities resulting from upper motoneuron syndrome[J].Adv Neurol,2001,87:333-346.

[5]Reynard F,Dériaz O,Bergeau J.Foot varus in stroke patients:muscular activity of extensor digitorum longus during the swing phase of gait[J].Foot(Edinb),2009,9(2):69-74.

[6]Liao CF,Liaw LJ,Wang RY，etal.Electromyography of symmetrical trunk movements and trunk position sense in chronic stroke patients[J].J Phys Ther Sci,2015,27(9):2675-2681.

[7]趙勇,王鋼.踝關節(jié)扭傷的生物力學與運動學研究進展[J].中國骨傷,2015,28(4):374-377.

[8]戴紅.人體運動學[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2008:159-169.

[9]王靜,吳效明.基于表面肌電的步態(tài)分析[J].中國組織工程研究,2012,16(26):4834-4840.

[10]Michlitsch MG,Rethlefsen SA,Kay RM.The contributions of anterior and posterior tibialis dysfunction to varus foot deformity in patients with cerebral palsy[J].J Bone Joint Surg Am, 2006,88(8):1764-1768.

[11]黃佳,陳洪沛,郭敏,等.腦卒中患者運動功能評定的方法及其研究進展與問題[J].中國臨床康復,2006,10(28):120-122.

[12]吳運景,朱江,劉曉霞,等.腦卒中偏癱患者恢復期康復訓練脛骨前肌和腓腸肌表面肌電信號的變化[J].心腦血管病防治,2015,15(3):202-203.

[13]Rosa MC,Marques A,Demain S，etal.Lower limb co-contraction during walking in subjects with stroke:A systematic review[J].J Electromyogr Kinesiol,2014,24(1):1-10.

[14]郭京偉,謝欲曉,黃學英,等.不同恢復期腦卒中患者脛骨前肌和腓腸肌表面肌電信號的研究[J].中國康復醫(yī)學雜志,2007,22(9):802-804.

[15]Busse ME,Wiles CM,Van Deursen RW.Muscle co-activation in neurological conditions[J].Phys Ther Rev,2005,10(4):247-253.

[16]Buurke,JH,Nene AV,Kwakkel G,etal.Recovery of gait after stroke:what changes[J].Neurorehab Neural Repair,2008,22(6):676-683.

[17]Iwaya T.Electromyographic analysis of the leg muscles in the hemiplegic patients with equinovarus deformity of the foot[J].Nihon Seikeigeka Gakkai Zasshi,1984,58(10):961-973.

[18]Curvale G,Rochwerger A,de Belenet H,etal.Treatment of spastic equinovarus foot in the hemiplegic adult by retrograde fixation of the peroneus brevis tendon onto the anterior tibialis tendon[J].Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot,1999,85(3):286-292.

[19]Renzenbrink GJ,Buurke JH,Nene AV,etal.Improving walking capacity by surgical correction of equinovarus foot deformity in adult patients with stroke or traumatic brain injury:a systematic review[J].J Rehabil Med,2012,44(8):614-623.

[20]李青青,吳宗耀.10 m自由步行偏癱步態(tài)脛前后肌群的表面肌電圖研究[J].臨床神經(jīng)電生理學雜志,2006,15(4):208-212.

[21]hiavi R,Bugle HJ,Limbird T.Electromyographic gait assessment.Part 2:Preliminary asses-sment of hemiparetic synergy patterns[J].J Rehabil Res Dev,1987,24(2):24-30.

[22]黃美玲,楊萬章,范佳進,等.早期使用踝足矯形器對腦卒中偏癱患者步行功能影響的表面肌電信號研究[J].中國康復醫(yī)學雜志,2014,29(5):446-450.

[23]顏婷婷,李建華.腦卒中患者佩戴踝足矯形器前后下肢表面肌電信號變化特征的研究[C]//中國康復醫(yī)學會腦血管病康復專業(yè)委員會.長春：華中醫(yī)藥學會第九次養(yǎng)生康復學術會議論文匯編，2011:10.

[24]Gatti M,Freixes O,Fernández SA，etal.Effects of ankle foot orthosis in stiff knee gait in adults with hemiplegia[J].J Biomech,2012,45(15):2658-2661.

[25]Nolan KJ,Yarossi M.Preservation of the first rocker is related to increases in gait speed in individuals with hemiplegia and AFO[J].Clin Biomech (Bristol, Avon),2011,26(6):655-660.

[26]Mulroy SJ,Eberly VJ,Gronely JK,etal.Effect of AFO design on walking after stroke:impact of ankle plantar flexion contracture[J].Prosthet Orthot Int,2010,34(3):277-292.

基金項目：國家自然科學基金資助項目(30873293，81373711，81102547);安徽高校科研創(chuàng)新平臺建設項目(2015TD033)

作者簡介：徐華，女，1988-05生，在讀碩士，E-mail:xuhua19880502@gmail.com

收稿日期：2016-03-07

中圖分類號：R741

文獻標志碼：A

文章編號：1007-6611(2016)06-0577-04

DOI：10.13753/j.issn.1007-6611.2016.06.022