基于肌電、肌動信號評估不同頻率電針對腦卒中病人上肢痙攣的干預作用

向 云，王 輝，倪俊杰，李光林，楊萬章，張良清，許 娜

基于肌電、肌動信號評估不同頻率電針對腦卒中病人上肢痙攣的干預作用

向 云1，2，王 輝3，倪俊杰4，李光林3，楊萬章5，張良清1，2，許 娜1

目的 觀察不同頻率電針對腦卒中后上肢痙攣性癱瘓的治療效果。方法 將30例腦卒中上肢痙攣性癱瘓病人隨機分為兩組，即低頻電針組(2 Hz)與高頻電針組(100 Hz)，每組15例。針對病人痙攣性癱瘓上肢進行電針治療，治療前后利用表面肌電圖(sEMG)、肌動圖(MMG)記錄肘關節屈曲最大等長收縮時肱二頭肌與肱三頭肌表面肌電、肌動活動，采用改良Ashworth量表、Fugl-Meyer量表、改良Barthel指數作為療效觀察指標。結果 治療前，兩組病人肌肉表面肌電積分值(IEMG)比較，差異無統計學意義(P>0.05)；治療后，兩組病人在肘關節屈曲最大等長收縮時，肱二頭肌的IEMG均下降，肱三頭肌IEMG均提高，且差異有統計學意義(P<0.05)；與低頻組比較，高頻組病人在肘關節屈曲最大等長收縮時，肱二頭肌IEMG低于低頻組，肱三頭肌IEMG高于低頻組，差異有統計學意義(P<0.05)。治療前，兩組病人肱二頭肌表面肌動信號均方根值(RMS)比較，差異無統計學意義(P>0.05)；治療后，兩組病人肘關節屈曲最大等長收縮時，肱二頭肌的RMS均下降，差異有統計學意義(P<0.05)；與低頻組比較，高頻組病人肘關節屈曲最大等長收縮時，肱二頭肌RMS低于低頻組，差異有統計學意義(P<0.05)。治療前，兩組病人改良Ashworth量表評分、Fugl-Meyer量表評分(上肢)、改良Barthel指數評分比較，差異無統計學意義(P>0.05)；治療后，兩組病人改良Ashworth量表評分均下降，Fugl-Meyer量表(上肢)與改良Barthel指數評分均提高，且差異有統計學意義(P<0.05)。治療后，高頻組與低頻組比較，改良Ashworth量表評分明顯下降，Fugl-Meyer量表評分(上肢)、改良Barthel指數評分均明顯提高，且差異有統計學意義(P<0.05)。結論 不同頻率電針均能有效改善腦卒中病人上肢痙攣程度、運動功能及提高病人日常生活活動能力；高頻電針組作用療效明顯優于低頻電針組。

腦卒中；上肢痙攣；電針；頻率；生物信號；改良Ashworth量表；Fugl-Meyer量表；改良Barthel指數

腦卒中對人民健康危害很大，WHO報道2005年—2015年我國為心腦血管病所支付經費居世界之首[1]。腦卒中目前已成為我國居民死亡的首要原因，而在腦卒中幸存病人中，約25%病人失去勞動能力，15%患有嚴重殘疾。殘疾的腦卒中病人幾乎均有肢體肌張力增高或痙攣，且上肢程度較下肢重，嚴重影響病人回歸家庭與社會[2]。由于人類在日常生活中應用最多的是上肢，且上肢比下肢更能完成精細動作，在康復訓練過程中，上肢運動功能恢復更能反映康復治療作用的效果。因此，尋找出改善卒中后病人上肢肌肉痙攣的有效方法已成為當今醫學界的重要課題之一。

目前現代醫學對中風后痙攣性癱瘓治療主要包括藥物治療、外科手術、康復訓練、肉毒素注射、矯形器應用等。雖然臨床治療肌張力增高方法很多，但存在許多弊端，如藥物療法產生的不良反應較多；因康復治療所需周期較長，費用較高，病人不能堅持；外科手術因技術難度大、風險高、費用貴等原因在臨床上難以推廣。

針灸是我國傳統醫學治療中風及中風后遺癥的常用方法，歷代醫家治療中風偏癱，絕大多數遵從“治痿獨取陽明”的原則。針灸對中風痙攣性癱瘓的療效已得到國內外普遍認可，但以不同頻率電針治療中風痙攣性癱瘓效果有不同觀點，尚缺乏足夠的循證醫學證據及科學而統一的療效評定標準。

表面肌電圖(surface electromyogram，sEMG)、肌動圖(mechanomyography，MMG)分別代表肌肉收縮時生物電學特性與力學特性，可為研究肌肉運動提供互補信息。MMG為近年來康復醫學界出現的研究肌肉運動收縮特性的新指標。本課題結合現代康復醫學先進的檢測手段，對不同頻率的電針治療中風后上肢痙攣性癱瘓效果進行臨床評估，以期為臨床有效應用電針治療中風后肢體癱瘓提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇符合納入標準2015年5月—2016年1月在深圳市南山區人民醫院康復醫學科進行治療的腦卒中(包括腦出血、腦梗死)后有上肢痙攣性癱瘓病人30例作為研究對象。年齡42歲～69歲；男25例，女5例；病程最短2周，最長6個月；腦梗死18例，腦出血12例。

1.1.1 診斷標準 西醫診斷標準：根據2003年第六屆全國腦血管病學術會議通過的《各類腦血管病診斷標準》，經顱腦CT或MRI證實，明確診斷的新發腦卒中病人。中醫診斷標準：符合1996年1月國家中醫藥管理局腦病急癥協作組公布的《中風病診斷和療效評定標準》。

1.1.2 納入標準 符合診斷標準的40歲～70歲腦卒中病人(發病6個月之內)，具有典型單側肢體偏癱，偏癱上肢Brunnstrom功能分期3期～4期，能完成肘關節屈曲動作，肌張力為改良的Ashworth評定量表Ⅰ+級或Ⅱ級；卒中病情平穩，無嚴重循環系統、呼吸系統及消化系統等疾病；意識清楚，無認知及言語功能障礙，愿意配合試驗；適合做康復訓練，無其他骨關節肌肉疾病影響康復訓練；未接受肌張力增高治療的藥物和肉毒毒素注射等療法。

1.1.3 排除標準 嚴重意識、運動、認知、情感、言語障礙，無法進行積極康復治療者；嚴重心、肺、肝、腎等重要臟器疾病，肢體運動功能明顯受限者；既往有癡呆病史；四肢癱或交叉癱病人、聾啞人、有顱骨缺損或已行顱骨修補術者、有單側忽略；不愿意進行該研究者；有針灸禁忌證者。

1.1.4 剔除標準 誤診；符合排除標準；無任何檢測記錄者；由于采用某種禁用療法，以致無法評估。

1.1.5 脫落標準 未按照規定治療無法判斷療效；資料不全等影響療效或安全性判定者；發生嚴重的不良事件、并發癥和特殊生理變化不宜接受繼續治療；使用影響療效的藥物；不能完成整個療程者。

1.2 研究方法

1.2.1 研究分組 病例來源于深圳市南山區人民醫院康復醫學科病房，依據隨機數字表隨機分成兩組，分為低頻組與高頻組，低頻組(15例)采用電針2 Hz治療，高頻組(15例)采用電針100 Hz治療。

1.2.2 研究設備 肌電、肌動信號采集系統：DELSYS16通道無線肌電、肌動采集系統(德國)，通過內置三軸加速度傳感器，16個肌電、肌動通道，48個加速度記錄通道，每個傳感器大小37 mm×26 mm×15 mm，重約2 g，采集肌電、肌動信息；由中科院深圳先進技術研究院醫工所提供，見圖1。

圖1 肌電、肌動信號采集系統

等速肌力測試訓練儀：型號：Isomed；產地：德國。見圖2。

圖2 等速肌力測試訓練儀

分析系統軟件若干；華佗牌30號針灸針若干；韓式電針儀。

1.2.3 針刺方法 低頻組：選穴：患側臂臑、肩髃、手三里、曲池、合谷、外關穴。操作：病人呈仰臥位，用75%醫用酒精進行常規穴位皮膚消毒，選用由華佗牌醫療器械廠生產的30號1.5寸針灸針進行針刺。肩髃、臂臑、曲池、手三里、外關、合谷穴直刺0.8寸～1.5寸，針刺得氣后，采用韓氏穴位電針儀，選擇連續波2 Hz接于針柄進行電針治療，正極分別接于肩髃和曲池兩穴，負極分別接于手三里和外關兩穴，電流強度以病人能承受為度，留針30 min。高頻組：選穴與操作同2 Hz組。

1.2.4 治療時間 每天治療1次，5 d為一療程，連續治療3個療程，病人在治療前進行第一次康復評定及雙模生物信號檢測，3個療程治療結束后進行第2次康復評定及雙模生物信號檢測。康復評定與雙模生物信號檢測分別由兩名醫師進行，且不知病人分組。

1.2.5 常規治療 治療期間，病人均由康復醫師根據病人需要進行內科常規藥物治療如控制血壓、控制血糖、抗血小板聚集、降脂、改善循環、營養神經等對癥支持處理，但不予抗痙攣藥物，配合常規康復訓練，如上肢關節活動度訓練、作業療法、運動療法等相關康復訓練。

1.3 檢測指標

1.3.1 電針治療前后sEMG、MMG同步檢測 試驗在等速肌力訓練室進行，試驗前被試者做好準備工作，各設備操作人員除去一切通信設備、手表等，以免產生干擾，設定同步操作指令，并調好同步指令器和倒計時鐘表，專人指揮，專人記錄。

最大等長收縮(MIVC)測試：病人平臥于等速肌力測試訓練儀座椅上，將肘關節屈曲固定于支架上，使腕關節保持中立位，手指握住等速肌力儀上肢測試桿把手。測試時囑病人用最大力量屈曲患側上肢，每次堅持10 s，測試3次，中間休息10 s。

sEMG、MMG檢測同步：試驗對象進行上肢MIVC時，使用DELSYS16通道無線肌電、肌動信號采集電極貼附于肱二頭肌與肱三頭肌表面采集肌電、肌動信息。詳見圖3。

圖3 sEMG、MMG檢測同步

數據分析處理，sEMG：肘關節屈曲等長收縮時，記錄肱二頭肌和肱三頭肌的肌電積分值(IEMG)；MMG：肘關節屈曲等長收縮時，記錄肱二頭肌的均方根值(RMS)。

1.3.2 康復量表評價 改良Ashworth痙攣評定量表，總共分為6級，級別越高，痙攣程度越重。Fugl-Meyer量表，上肢總分36分，分數越少，說明上肢運動功能障礙越嚴重。改良Barthel指數評定量表，該量表包括10項指標：穿衣、修飾、洗澡、吃飯、如廁、控制二便、平地行走、轉移、上下樓等。

2 結 果

2.1 兩組病人一般資料比較 兩組各項目經χ2檢驗差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。詳見表1。

表1 兩組病人一般資料比較

2.2 兩組病人sEMG比較 治療前兩組病人肱二頭肌、肱三頭肌IEMG比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。兩組治療前后比較，差異有統計學意義(P<0.05)；治療后兩組間比較，高頻組較低頻組明顯增高，差異有統計學意義(P<0.05)。詳見表2。

表2 兩組病人各肌肉表面肌電積分值比較(±s) 分

2.3 兩組表面肌動信號比較 治療前兩組病人肱二頭肌RMS值比較，差異無統計學意義(P>0.05)。治療前后兩組組內比較，高頻組較低頻組明顯降低，差異有統計學意義(P<0.05)；治療后兩組間比較，高頻組較低頻組明顯增高，差異有統計學意義(P<0.05)。詳見表3。

表3 兩組病人肱二頭肌表面均方根值比較(±s)

2.4 兩組病人改良Ashworth痙攣量表評分、Fugl-Meyer運動功能評分、改良Barthel指數評分比較 治療前兩組間病人改良Ashworth痙攣評定量表評分、Fugl-Meyer量表評分和改良Barthel指數比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性.治療前后兩組組內比較，差異有統計學意義(P<0.05)；治療后兩組間比較，高頻組較低頻組明顯增高，差異有統計學意義(P<0.05)。詳見表4。

表4 兩組病人Ashworth痙攣量表評分、Fugl-Meyer運動功能評分、改良Barthel指數評分比較(±s) 分

3 討 論

現代神經生理學認為[3]，針刺拮抗腧穴，興奮拮抗肌肌梭，沖動經Ⅰα纖維傳至脊髓，興奮支配同一肌肉的α運動神經，經α運動神經纖維，拮抗肌興奮收縮，通過交互抑制原，可使患側肌張力降低。針刺通過神經-體液途徑，調節腦內代謝情況，激發抑制性氨基酸(GABA)分泌，使突觸前膜得到抑制，從而緩解痙攣[4]。近年來有研究認為，針刺可緩解腦血管痙攣，降低血管阻力，增加腦血流量及改善腦的氧代謝[5]。鮑春齡等[6]報道，針刺可調節神經元線粒體功能，減少乳酸蓄積，推遲葡萄糖轉運蛋白病變的發生，從能量代謝角度證明針刺具有改善循環、擴張血管等作用。王克鍵等[7]證明針刺對腦梗死病人顱內動脈血流有雙向調節作用。王國祥等[8]研究發現，針刺對中風后處于異常活動狀態的脊髓運動神經元具有抑制功能，能降低脊髓中樞對骨骼肌的下行性興奮作用，從而降低肌肉緊張。

針刺療效不僅與穴位選取有關，還與刺激強度、頻率有關，有人認為當電針頻率≤3 Hz時能引起肌肉緩慢同步收縮，具有興奮作用，≥13 Hz具有解痙、止痛和鎮靜作用，50 Hz具有雙向調節作用[9]。潘秋蘭等[10]通過使用高頻電針治療腦卒中痙攣性癱瘓病人，結果發現100 Hz高頻電針緩解痙攣狀態、改善患側肢體運動功能的療效顯著，而2 Hz低頻電針未見明顯效果。有學者[11]認為在緩解肌肉痙攣時，低頻電針作用效果優于高頻電針。目前針灸對中風痙攣性癱瘓的療效已得到國內外普遍認可，但以不同頻率電針對治療中風痙攣性癱瘓效果有不同觀點，尚未形成統一的評定標準。故本課題使用2 Hz與100 Hz作為刺激參數。

肌電信號用于研究運動功能由來已久。MMG是Mechanomyogram簡稱，中文譯為肌動圖，是一種機械信號。當肌肉收縮時，置于肌肉表面的傳感器將采集記錄這種信號，通過放大便于觀察。當神經元激活運動單元后，肌肉收縮時，肌肉總體形態改變將引起MMG信號最大峰值改變。這種變化主要是在共振頻率下肌肉纖維震顫引起。MMG也稱聲肌圖，這一名字由來主要是Grimaldi偶然發現自己的手指在耳邊快速收縮時，能聽到一個聲音[12]。有研究指出這種反復收縮肌肉纖維所發出聲音的音調決定于收縮的頻率[13]。Orizio[12]發現肌肉內部壓力可導致肌肉輕微振動之后，提出改名Mechanomyography。

肌電信號觀察指標主要是振幅、積分值，肌動圖信號是一種低頻信號在10 Hz～100 Hz，大部分在10 Hz～50 Hz，安放在假肢中可有一定距離，不需要緊貼在肌肉表面，不受皮膚阻抗影響，與肌電圖、腦電圖、超聲圖等聯合應用時，干擾較小，觀察指標主要是平均功率頻率(MPF)、中位頻率(MF)、均方根值(RMS)[12]。

肌電積分值是指一定時間內，所有參與活動的肌肉放電總量大小，實時反映肌肉活動狀態，體現肌肉在單位時間內收縮特性。Onishi等[13]在研究肌電積分值與肌力、肌張力之間關系時發現，肌肉隨意靜力收縮時，利用表面肌電測定的肌電積分值與肌力、肌張力呈正相關。因此肌電積分值測定已成為研究神經肌肉功能的一個重要指標。楊堅等[14]研究表明，治療前，患側痙攣性偏癱肢體IEMG值明顯高于健側，用中頻電刺激治療后患側IEMG值較治療前明顯下降。故本試驗以肌電圖IEMG作為主要檢測指標。

均方根值是Root Mean Square簡稱，平常應用在工程方面，如直流電方面，目前既可在肌電圖信號上使用，也可應用于肌動圖信號上。它是N個項平方后平均再開平方結果。肌肉收縮是通過神經放電產生的，肌電圖儀的電極置于肌肉表面時，其所采集的是一瞬間產生肌肉電位幅值的平方平均再開平方的結果，可間接提示有多少運動單位被激活[14]；有研究表明，RMS可對肌張力進行評估[15]。肌動圖儀是通過把肌肉橫向振動的頻率生成并記錄下來，將傳感器置于皮膚上，RMS反映傳感器深部肌肉的振動情況，間接反映被激活的運動單元數量，同時反映肌肉收縮的強度，即肌張力大小。故本試驗以肌動圖RMS為主要檢測指標。

鑒于MMG和EMG均是局部肌肉疲勞研究所采集的兩種主要信號，許多研究對sEMG和MMG進行比較，有文獻[16]提出單獨使用MMG研究肌肉動態收縮是不妥當的。Alves等[17]認為MMG檢測健康肢體肌群疲勞非常適合，但在神經疾患肌群中(尤其是帕金森病、肌震顫等)，信號容易被干擾，可能不適合單獨用MMG檢測。有研究指出單獨使用sEMG、MMG檢查和預測肌肉疲勞狀態時各有利弊，將兩者結合起來，可能更全面[18]。Malek等[19]研究提示聯合sEMG和MMG測定肌疲勞是穩健和可靠的，但需進一步大樣本臨床研究以確定EMG和/或MMG評定肌肉功能何為最佳選擇。Tian等[20]比較年輕人和老年人肌肉萎縮的sEMG和MMG信號，發現MMG較EMG更為敏感，但兩者結合更能反映病人的肌肉變化。

本研究發現，兩組病人治療前后各肌肉表面肌電積分值比較：治療前，兩組病人肌肉IEMG比較，差異無統計學意義(P>0.05)；治療后，兩組病人肘關節屈曲最大等長收縮時，肱二頭肌IEMG均下降，肱三頭肌IEMG均提高，且差異有統計學意義(P<0.05)；與低頻組比較，高頻組病人肘關節屈曲最大等長收縮時，肱二頭肌IEMG低于低頻組，肱三頭肌IEMG高于低頻組，差異有統計學意義(P<0.05)，提示低頻電針與高頻電針均能降低病人肱二頭肌肌張力，提高病人肱三頭肌肌張力，且高頻電針療效優于低頻電針，以上肢屈曲痙攣為主的卒中病人作用更大，更適合臨床治療。

兩組病人治療前后肱二頭肌表面均方根值(RMS)比較：治療前，兩組病人肱二頭肌RMS比較，差異無統計學意義(P>0.05)；治療后，兩組病人肘關節屈曲最大等長收縮時，肱二頭肌RMS均下降，且差異有統計學意義(P<0.05)；與低頻組比較，高頻組病人肘關節屈曲最大等長收縮時，肱二頭肌RMS低于低頻組，差異有統計學意義(P<0.05)。兩組病人改良Ashworth痙攣量表評分、Fugl-Meyer運動功能評分和改良Barthel指數評分比較結果一致：治療前，兩組間病人改良Ashworth痙攣評定量表評分比較，差異無統計學意義(P>0.05)；治療前后兩組組內比較，差異有統計學意義(P<0.05)，治療后兩組組間比較，差異有統計學意義(P<0.05)。上述結果提示低頻電針與高頻電針均能降低肱二頭肌肌張力，改善運動模式，提高運動功能，說明電針可改善腦卒中后肢體運動功能，印證臨床廣泛使用電針作為偏癱病人治療的必要性；且電針改善運動功能、降低肌張力的這種作用，在高頻電針上更明顯，考慮頻率較高電針，對肌肉刺激通過頻繁感覺反饋等神經回路促進運動功能改善，進一步具體機制研究有待開展。

由于受時間及臨床條件限制，尚存在一些問題：本課題屬小樣本研究，樣本含量數偏低，應擴大臨床范圍，進一步驗證研究結論；電針頻率選擇是影響臨床療效的重要因素之一，但不是影響其療效的唯一因素。目前實驗與臨床多集中研究某一種參數對療效的影響，今后研究應考慮多種參數交互作用，以便尋找最佳參數組合，指導臨床，提高療效。

低頻電針與高頻電針均能有效緩解卒中后上肢痙攣性癱瘓，降低病人肌張力，改善病人上肢運動功能以及日常生活活動能力，降低病人肱二頭肌IEMG、RMS，提高病人肱三頭肌IEMG，即兩組均能降低病人肱二頭肌肌張力及提高病人肱三頭肌肌張力，且高頻電針療效優于低頻電針。

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(本文編輯 薛妮)

Effects of Different Frequency Electroacupuncture on Upperlimb Spasticity in Patients with Stroke Based on EMG and MMG Signal Evaluation

Xiang Yun，Wang Hui，Ni Junjie，Li Guanglin，Yang Wanzhang，Zhang Liangqing，Xu Na

The Sixth People’s Hospital of Shenzhen，Shenzhen 518052，Guangdong，China；Nanshan Hospital，Shenzhen University，Shenzhen，Guangdong，China

Objective To observe the therapeutic effects of different frequency electroacupuncture on upperlimb spasticity in patients with stroke based on EMG and MMG signal evaluation.Methods Thirty patients with upper limb spastic paralysis after stroke were randomly divided into two groups: group A (n=15) treated with low frequency electroacupuncture (2 Hz)，group B (n=15) treated with high frequency electroacupuncture (100 Hz).Before and after treatment，we used surface electromyography，mechanomyography to record，the biceps and triceps methods of electricity and motor activity when elbow flexion maximum isometric contraction.Ashworth Scales，Fugl-Meyer Scales，Barthel Index number and the overall clinical perimeters were used to evaluate therapeutic effect.Results Before the treatment，there was no significant difference in IEMG between two groups (P>0.05).After the treatment，during maximum isometric voluntary contraction of elbow flexion，the IEMG of biceps was decreased，the IEMG of triceps was increased in two groups，and there was a difference between two groups (P<0.05).Compared with group A，during maximum isometric voluntary contraction of elbow flexion，the IEMG of biceps in group B was lower than that in group A，the IEMG of triceps in group B was higher than that in group A (P<0.05).Before the treatment，there was no difference in RMS between two groups (P>0.05).After the treatment，during maximum isometric voluntary contraction of elbow flexion，the RMS of biceps was decreased in two groups，and there was a difference between two groups (P<0.05).Compared with group A，the high frequency group during maximum isometric voluntary contraction of elbow flexion，the RMS of biceps was lower than that in group A (P<0.05).Before the treatment，there no significant difference in the scores of Ashworth Scales，Fugl-Meyer Scales and Barthel Index between two groups (P>0.05).After the treatment，the scores of Ashworth scales were decreased in two groups while the scores of Fugl-Meyer Scales and Barthel Index were increased in two groups (P<0.05).After the treatment，the scores of Ashworth Scales，the Fugl-Meyer Scales and Barthel Index in group B was better than that in group A (P<0.05).Conclusion Different frequency of electroacupuncture can effectively improve the degree of the upper limb spasm，motor function and the patients’ daily life activities ability.The therapeutic effects of high frequency electroacupuncture is better than that of low frequency electric acupuncture.

stroke；upper limb spasticity；electroacupuncture；frequency；biological signals；Ashworth Scales；Fugl-Meyer Scales；Barthel Index

廣東省科技計劃項目(No.2014A020212383)；廣東省醫學科研基金項目(No.A2016287)；廣東省深圳市科技研發資金知識創新計劃項目(No.JCYJ20140411094009911)；廣東省深圳市南山區科技計劃重點項目(No.南科研衛2014-001)

1.廣東省深圳市第六人民醫院(南山區人民醫院)(廣東深圳 518052)E-mail：littlexiang20000@foxmail.com；2.深圳大學附屬南山醫院(廣東深圳 518052)；3.中國科學院深圳先進 技術研究院；4.廣東省工傷康復中心；5.南方醫科大學附屬深圳醫院

引用信息：向云，王輝，倪俊杰，等.基于肌電、肌動信號評估不同頻率電針對腦卒中病人上肢痙攣的干預作用[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2017，15(5)：541-546.

R743 R255.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2017.05.008

1672-1349(2017)05-0541-06

2016-10-22)