水中步行訓練對脊髓損傷患者下肢表面肌電和神經功能的效果①

劉曉廣，楊學民，龔 雷，周珠琪，孫盛杰

水中步行訓練對脊髓損傷患者下肢表面肌電和神經功能的效果①

劉曉廣1a，楊學民1a，龔 雷1b，周珠琪1c，孫盛杰1a

目的探討水中步行訓練對不完全性脊髓損傷患者下肢肌肉表面肌電(sEMG)和神經功能的效果。方法2014年6月至2016年5月，42例胸腰段不完全性脊髓損傷患者隨機分成對照組(n=21)和實驗組(n=21)。兩組均采用常規康復訓練，實驗組另加水中步行訓練，共6周。訓練前后測量股四頭肌及脛前肌平均肌電值(AEMG)，采用美國脊柱損傷學會(ASIA)下肢運動功能、感覺指數評分進行評定。結果治療后，兩組ASIA下肢運動、感覺功能評分顯著改善(t＞10.871,P＜0.001)，股四頭肌及脛前肌AEMG明顯改善(t＞5.763,P＜0.01)；實驗組均明顯優于對照組(t＞4.036,P＜0.01)。結論水中步行訓練能進一步改善不完全性胸腰段脊髓損傷患者下肢肌力和神經功能。

不完全性脊髓損傷；水中步行訓練；表面肌電圖；神經功能

脊髓損傷是一種嚴重的創傷，可致不同程度殘疾，使患者喪失部分或全部活動能力、生活自理能力和工作能力。胸腰段不完全性脊髓損傷患者，損傷平面以下主要運動、感覺和自主神經功能障礙，嚴重阻礙患者下肢功能恢復，嚴重影響患者的生活質量[1]。水中步行訓練具有浮力、壓力、熱容量及阻力等特性；氣泡加渦流作用于皮膚表面，是一種微細按摩和刺激，可改善血液循環，促使訓練者肌肉松弛并減輕痙攣和疼痛，增加無痛的活動范圍，改善平衡及協調功能；靜水壓力可以改善肺活量和消除肢體腫脹，并具有提高肌耐力等作用[2]。

近年相關研究表明[3-4]，表面肌電圖(surface electromyography,sEMG)在康復醫學中應用廣泛。作為一種客觀量化的評估手段，sEMG可以很好地評估脊髓損傷患者的肌肉功能，同時能有針對性指導康復目標的制定和康復效果的評價，可以量化肌肉功能的變化[5]。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2014年6月至2016年5月，在本院骨關節與脊髓損傷康復科住院治療的胸腰段脊髓損傷患者42例，均有外傷及手術史，符合2011年美國脊柱損傷學會(American Spinal Injury Association,ASIA)國際標準[6]不完全性脊髓損傷(損傷平面T10-L1)。

納入標準：①ASIA分級C級；②病情穩定；③病程2周～6個月，存在下肢中樞性癱瘓，肌力＜Ⅲ級，水療前排便后二便控制時間≥0.5 h，乳頭下皮膚無破損、無皮炎、無皮膚傳染病；④自愿參加并簽訂康復治療知情同意書。

排除標準：①無骨折脫位胸腰段脊髓損傷；②脊髓空洞、腫瘤、急性脊髓炎、吉蘭-巴雷綜合征；③伴意識障礙、認知障礙及抑郁狀態，不能理解并配合治療。

采用隨機數字表法隨機分為對照組和實驗組，每組21例。兩組性別、年齡、病程、脊髓損傷平面等方面無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 方法

兩組均采用常規康復治療。肌肉注射鼠神經生長因子(北京舒泰神)30 μg，每天1次，共3周；靜脈滴注單唾液酸四己糖神經節苷脂(北京四環)60 mg，每天1次，共3周。

在生命體征平穩后即開始常規康復訓練。①肌力訓練：肌力Ⅰ級時采用功能性電刺激、被動運動，肌力Ⅱ級時采用助力運動、主動運動；每次各項30 min，每天2次。②治療墊上訓練：如翻身訓練、牽伸訓練、墊上移動訓練、手膝位負重及移行訓練等；每次各項15 min，每天2次。③坐位訓練，每次30 min，每天3次。④轉移訓練，每次30 min，每天2次。⑤適時進行直立床、站立架站立訓練，適時過渡到平衡桿內站立、支具下輔助行走訓練等；根據病情選擇，每次各項30 min，每天1次。⑥物理因子治療：如神經肌肉電刺激、功能性電刺激、中頻電療、超短波等，減輕損傷部位的炎癥反應，改善神經功能；根據病情選擇，每次各項30 min，每天1次。⑦中醫療法，如針灸、推拿、蠟療、熏蒸等，根據病情選擇，每次各項30 min，每天1次。⑧心理治療，根據心理評估情況及病情選擇，每次60 min，每周1次。

以上康復項目按病情及康復進展，訓練2～6周。

實驗組在此基礎上增加水中步行訓練。采用Frem-Aquaclscr型水中運動池(FERNO公司)，具有自動消毒過濾、保持水溫、渦流增壓功能，透明觀察壁；水中設步行器，可進行步行功能訓練，由步行浴槽、減重設備組成。水深130～140 cm，水溫37～38℃，室溫25～26℃。通過透明觀察壁可對患者進行觀察評價，指導患者矯正步態，進行強化肌力等訓練。

根據患者胸腰段脊柱術后時間、復查影像學資料，了解患者目前脊柱愈合情況；再結合患者自身承受能力，設計完全減重、部分減重以及部分負重、完全負重下各種水中訓練動作。①雙下肢肌力訓練：雙手扶握保護杠，屈髖屈膝，下蹲時水位達下頜，然后恢復站立位。②平衡、協調、姿勢控制訓練：雙手扶握保護杠，一條腿站立，另一條腿屈髖屈膝，兩腿交替完成原地踏步動作。③步行功能訓練：雙手扶握保護杠進行水下跑步訓練，治療師隨時糾正步態，訓練速度由慢到快。

水中步行訓練每次30 min，每天1次，共6周。

1.3 評定方法

由同一專業治療評估師分別于治療前與治療后6周，評估患者股四頭肌、脛前肌sEMG的平均肌電值(average electromyography,AEMG)[7]，同時評定患者ASIA下肢運動、感覺評分[8]。

1.3.1 sEMG

采用FIEXCOMP型表面肌電分析反饋儀(南京偉思醫療科技有限責任公司)。測試前患者局部皮膚酒精脫脂；采用Ag/AgCl電極，導電區直徑10 mm，記錄電極放置在股四頭肌及脛前肌肌腹處，沿肌纖維走行，兩記錄電極間距2 cm；參考電極置于髕骨上。sEMG信號經帶通濾過器(15～1000 Hz)濾過，全波整流，采樣頻率3000 Hz，共模抑制比＞110 dB，增益1000，噪聲＜1 μV，A/D轉換12 bit，通道數2。受試者仰臥于評估床上，囑患者做膝關節屈伸、踝關節背屈跖屈，最大范圍內主動等張收縮動作，記錄AEMG。

1.3.2 ASIA運動功能評分

徒手肌力測試法測定人體10組關鍵肌肌力，分左、右兩側進行，每組肌肉所評分與肌力級別相同，總分100分。評分越高表示肌力越好。

1.3.3 ASIA感覺功能評分

檢查軀干及四肢兩側各28個皮區關鍵點的痛覺和輕觸覺，每個關鍵點檢查輕觸覺和針刺覺(銳/鈍區分)，感覺正常(與面頰部感覺一致)為2分，異常(減退或過敏)為1分，消失為0分，總分224分。評分越高，感覺越接近正常。

1.4 統計學分析

采用SPSS 17.0統計軟件處理。所有數據均以(xˉ±s)表示，組內、組間比較采用t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

治療前，兩組股四頭肌、脛前肌AEMG，ASIA下肢運動、感覺評分無顯著性差異(P＞0.05)；治療6周后，兩組股四頭肌及脛前肌AEMG，ASIA下肢運動、感覺評分均較治療前明顯改善(P＜0.01)，實驗組明顯優于對照組(P＜0.01)。見表2～表5。

表2 兩組治療前后股四頭肌AEMG比較

表3 兩組治療前后脛前肌AEMG比較

表4 兩組治療前后ASIA下肢運動評分比較

表5 兩組治療前后ASIA下肢感覺評分比較

3 討論

胸腰段不完全性脊髓損傷常造成雙下肢運動功能障礙，使患者站立、行走功能及日常生活活動能力喪失；損傷平面以下神經輸入減少，引起骨骼肌萎縮，進一步減弱患者運動功能。恢復下肢肌力及運動功能是這類患者的首要康復目標[9-10]。

水中運動療法已被廣泛應用在神經肌肉康復中。水的浮力作用可以減少自身重力對關節的影響。水中步行訓練在改善運動和步行能力的同時，還能改善脊髓損傷患者的心血管功能，血脂、血糖調節功能，減輕痛覺過敏癥狀。對部分不能負重或部分負重的患者，可利用懸吊裝置減少下肢負荷，利于患者早期進行各種步行訓練[11-12]，從而增強站立期伸膝肌和踝背屈肌的肌力。故本研究sEMG記錄股四頭肌及脛前肌AEMG，反映上述肌肉活動時，運動單位激活的數量、參與活動的運動單位類型，以及其同步化程度與不同肌肉負荷強度條件下的中樞控制功能。

相關研究發現[13-15]，通過合適的水中步行訓練，可促使不完全性脊髓損傷患者神經中樞與靶肌肉間殘留神經通路啟用并發揮功能，從而彌補受損神經傳導通路及突觸功能缺失；主動運動可使支配肌肉的自主神經信號出現或加強，對肌肉自主收縮及關節活動度具有顯著的意義。

近年來國內外相關研究表明[16-19]，在脊髓損傷患者中，sEMG可對下肢肌肉運動輸出的肌電活動進行分析，為康復目標的制定及評價提供客觀量化數據，彌補ASIA客觀量化的局限，所得數據可以為臨床康復治療方案的制定提供有效依據。

不完全性脊髓損傷患者的康復預期普遍較高，多數患者希望恢復獨立行走能力，而屈髖肌、伸膝肌、踝背屈肌是獨立行走的軸力線，胸腰段不完全性脊髓損傷早期康復訓練應以增強股四頭肌、脛前肌肌肉控制為重點[20-21]。在水中康復時，當運動肢體與水流方向相反時會產生額外的阻力[22]；在肢體運動范圍開始階段，肢體運動會增加水的阻力，需要克服較大阻力；而在運動結束階段，由于肢體周圍的水繼續流動，會幫助肢體繼續運動[23]。

國內研究顯示[24-25]，傳統康復訓練盡管能有效改善患者雙下肢的感覺、運動功能，但與水中步行相結合，可最大限度地恢復和重建癱瘓肢體的功能，提高患者的下肢運動能力[26-27]。本研究顯示，水中步行訓練能有效提高胸腰段不完全性脊髓損傷患者雙下肢運動功能，與之一致。

目前sEMG已經可以評估肌肉激活時間和肌肉協調性[28-29]，更直觀量化地表現出肌肉功能的變化情況。今后將進一步拓展基于sEMG技術脊髓損傷患者肌肉功能研究，更好地指導脊髓損傷的臨床康復工作。

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Effects of Walking in Water on Surface Electromyography of Lower Limbs and Neural Function in Spinal Cord Injury Patients

LIU Xiao-guang1a,YANG Xue-min1a,GONG Lei1b,ZHOU Zhu-qi1c,SUN Sheng-jie1a
1.a.Department of Rehabilitation for Bone,Joint and Spinal Cord Injury;b.Department of Water Therapy;c.Department of Rehabilitation Evaluation,Ningbo Rehabilitation Hospital,Ningbo,Zhejiang 315040,China

LIU Xiao-guang.E-mail:42689630@qq.com

Objective To explore the effects of walking in water on surface electromyography(sEMG)of lower limbs and neural function in spinal cord injury(SCI)patients.Methods From June,2014 to May,2016,42 patients with incomplete thoracolumbar SCI were divided into control group(n=21)and experimental group(n=21)randomly.All the patients accepted routine rehabilitation,while the experimental group accepted extra walking in water.Average electromyography(AEMG)of quadriceps femoris and tibialis anterior muscles was measured,and the motor and sense function was assessed with American Spinal Injury Association(ASIA)Classification before and six weeks after treatment.Results The AEMG(t＞5.763,P＜0.01)and the scores of motor and sense(t＞10.871,P＜0.001)increased in both groups after treatment,and increased more in the experimental group than in the control group(t＞4.036,P＜0.01).Conclusion Walking in water could further improve lower limbs muscle strength and neural function in patients with incomplete thoracolumbar SCI.

incomplete spinal cord injury;walking in water;surface electromyography;neural function

R651.2

A

1006-9771(2017)05-0599-04

2016-11-07

2017-02-21)

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.05.024

[本文著錄格式]劉曉廣，楊學民，龔雷，等.水中步行訓練對脊髓損傷患者下肢表面肌電和神經功能的效果[J].中國康復理論與實踐,2017,23(5):599-602.

CITED AS:Liu XG,Yang XM,Gong L,et al.Effects of walking in water on surface electromyography of lower limbs and neural function in spinal cord injury patients[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(5):599-602.

1.寧波市康復醫院，a.骨、關節與脊髓損傷康復科；b.水療室；c.康復評定科，浙江寧波市315040。作者簡介：劉曉廣(1978-)，男，漢族，河北遷安市人，主治醫師，主要研究方向：骨、關節與脊髓損傷康復，骨肌疾病的慢性疼痛。E-mail:42689630@qq.com。