肌肉振動對肢體制動引起的神經傳導功能改變的影響*

趙雪紅,李芳萍,宋新愛△,劉倩蓉,林元喜,樊小力

1.湖北文理學院醫學院(襄陽 441053),2.西安交通大學醫學部(西安 710061)

肌肉振動對肢體制動引起的神經傳導功能改變的影響*

趙雪紅1,李芳萍2,宋新愛2△,劉倩蓉1,林元喜2,樊小力2

1.湖北文理學院醫學院(襄陽 441053),2.西安交通大學醫學部(西安 710061)

目的： 觀察制動及制動期間施加肌肉振動對肢體神經傳導功能的影響。方法：選擇骨折后石膏固定的一側肢體制動患者24例，檢測其制動前后脛神經傳導速度、M波和H反射的潛伏期。結果： 制動2周后，脛神經傳導速度無明顯改變(P>0.05)，M波潛伏期和H反射潛伏期明顯延長(P<0.05)；制動期間給予肌肉振動，M波潛伏期和H反射潛伏期無明顯改變(P>0.05)。結論： 制動引起外周神經傳導功能減慢，制動期間給予肌肉振動，能夠對抗制動引起的外周神經功能的改變。

制動是臨床治療肌肉和骨關節疾病的一種常用手段，但長期制動會導致骨骼肌萎縮等一系列不良后果，進而延緩原發疾病的恢復和患者的日常生活。雖然廢用性肌萎縮的發生發展受多種因素的影響，但來自中樞神經的激活作用的減弱在肌萎縮，尤其是制動早期的肌萎縮發生、發展中起著及其重要的作用[1-2]。研究表明，肌肉振動訓練能夠使與運動控制有關的神經環路興奮性增加，已經成為康復醫學中用來對抗神經-肌肉激活功能障礙的一種重要手段[3]。我們的人體研究也證實，每日短時、間歇性的肌肉振動能夠減輕制動引起的中樞神經功能的損害[4]。近來研究資料表明，制動不但影響中樞神經的功能活動，外周神經的結構和功能也發生障礙[5]。但是有關振動訓練對外周神經系統，尤其是患者外周神經功能的影響國內外鮮有報道。為此，本研究擬觀察100Hz正弦波振動對骨折患者制動前后神經傳導功能的影響，為進一步制定有效的防治肌萎縮的措施提供研究資料,現報告如下。

資料與方法

1 一般資料 選取2012年9月至2013年7月間在西安交通大學第二附屬醫院骨科的一側下肢制動的臥床患者24例，男13例，女11例，年齡18～45歲(平均28.7歲)。其中，股骨干骨折患者10例，股骨頸骨折患者8例，轉子間骨折患者6例，制動時間為12～14d。采用隨機數字表法分為制動組和制動+振動組，每組12例。另由40例不限制肢體活動者作為正常對照組，男女各20例，年齡18～45歲(平均30.4歲)。在臥床病人的選擇中，凡是患有神經性、肌源性疾病以及有肌電禁忌者均不列入本研究范圍。所有受試者及家屬均對研究內容知情，并簽署知情同意書。

2 振動方法 采用本室自制的強肌儀給制動+振動組受試者制動側比目魚肌施加正弦波振動，頻率為100Hz，振幅為300 μm[4]。探頭置于比目魚肌肌腹部位，采取多點、短時、間歇式振動法進行振動。具體振動過程如下：每振動1 min后間歇1 min，重復4次后間歇2 min，此為一個振動回合，一個振動點每回合振動時間總計4 min(不包括間歇時間)。以同樣的振動回合重復進行3次。每天進行4次振動(上午8時，中午12時，下午4時，晚上8時)，直到觀察結束。

3 神經傳導的檢測方法 采用丹迪(Dantec) 公司的Lead PointTM4 肌電圖/ 誘發電位儀對患者進行單側脛神經傳導、M波和H反射潛伏期檢測。

3.1 脛神經傳導速度檢測:采用表面刺激電極，刺激部位為內踝上后方及腘窩，記錄位置為姆展肌，用骨盆尺測量兩個刺激點之間的距離作為s，兩個潛伏期之差為t，用s/t計算脛神經傳導速度。

3.2 M波和H反射潛伏期：受試者取仰臥位，膝關節微曲，肌肉放松，小腿部皮膚溫度保持在34℃以上，位于深部的脛神經的溫度維持在35～37℃。用雙極表面電極在腘窩處刺激脛后神經，陽極端位于近側，記錄電極置于比目魚肌。刺激用單脈沖方波，頻率1Hz，波寬0.5ms。受試者在制動前(固定前或剛固定結束)和制動后(觀察結束時)各檢查一次，所有病例均同一醫師操作。

結 果

1 制動及肌肉振動對脛神經傳導速度的影響 正常對照組脛神經感覺傳導速度為(55.68±5.85)m/s，運動傳導速度為(43.32±4.12)m/s。制動組和制動+振動組的受試者在制動前其脛神經傳導速度與正常對照組相比均無統計學差異(P>0.05)。因此我們將每個受試者制動前的脛神經傳導速度作為制動后的參照。

與制動前相比，制動組患者制動后感覺(P=0.256)和運動傳導速度(P=0.194)均無明顯改變；制動+振動組，制動前后感覺(P=0.287；P=0.287)和運動傳導的速度(P=0.645)與制動前也均無明顯改變，見表1。

表1 肌肉振動對制動肢體脛神經傳導速度的影響

2 制動及肌肉振動對M波和H反射潛伏期的影響 正常對照組M波潛伏期為3.42±0.25ms(n=40)，在制動前，制動組和制動+振動組受試者的M波潛伏期為與正常對照組相比均無統計學差異(P>0.05)。

肌肉振動對肢體制動患者比目魚肌M波和H反射潛伏期的影響，見表2。從表2中可以看出，制動組制動后M波潛伏期明顯延長(t=-12.81,P=0.000)；H反射潛伏期也明顯延長(t=-11.21,P=0.000)；但H-M無明顯改變(t=-1.19,P=0.256)。制動+振動組，制動前后M波潛伏期(t=-1.86,P=0.09)、H反射潛伏期(t=-1.394,P=0.191)和H-M(t=-0.959,P=0.358)均無明顯改變。

制動前，制動組和制動+振動組M波潛伏期無明顯差異(P=0.668)；制動后， 制動組M波潛伏期明顯要長于制動+振動組(P<0.05)。但H反射潛伏期和H-M兩組間比較無統計學差異(P>0.05)。

表2 肌肉振動對制動肢體比目魚肌M波和H反射潛伏期的影響

注：組內制動前后相比，*P<0.05；與制動組相比，△P<0.05

討 論

制動條件下有關中樞神經改變的研究頗多[1-2]，但對人體外周神經的研究卻鮮有報道。本次選擇骨折后石膏固定的一側肢體制動患者24例，通過對制動前后脛神經傳導速度、M波和H反射的潛伏期觀察，試圖揭示短期制動對肢體外周神經傳導功能的影響。

刺激周圍神經后，直接誘發的復合肌肉動作電位(CMAP)稱為M波。M波的潛伏期通常作為研究神經肌肉傳遞功能的指標。H反射是電刺激遠端周圍神經后，興奮Ia 類感覺傳入纖維，經脊髓后角至前角傳遞后再由運動神經傳出引發的復合肌肉動作電位。H反射傳導通路包含了神經全長，包括了Ia 類感覺傳入和運動神經軸突的傳出，既包括了外周神經-肌接頭處的興奮傳遞，又包括了脊髓中樞的突觸傳遞過程。本研究結果表明，制動2周左右，M波和H反射的潛伏期延長。本研究結果還發現，制動前后脛神經的感覺和運動傳導速度無明顯改變，H-M的值也無明顯改變，表明M波和H潛伏期的延長主要是由于動作電位在神經-肌接頭及其之后部分的傳導減慢引起的。Alves[5]等研究證實，廢用條件下大鼠有髓神經纖維末梢髓鞘厚度降低；制動后神經-肌接頭的結構發生改變[6]；這些變化必然會影響神經-肌接頭處動作電位的擴布，導致M波潛伏期的延長；Cescon等[7]的人體研究也證實，短期制動后僅單個運動單位傳導速度降低，肌肉力量和其他電生理特性并無明顯改變，這均與本研究的結果相一致。制動患者，尤其是骨關節疾病的患者，不適當的訓練不但起不到防治作用，反而影響關節的恢復。肌肉振動不但能夠增強肌肉力量，同時對骨骼系統也有明顯的促進作用[8]。因此振動訓練已成為近年來康復醫學研究領域增強肌肉功能的一種重要手段。本研究結果發現，制動期間給予間歇性的肌肉振動能夠有效地對抗M波潛伏期的延長。

大量的研究結果表明[9]，制動條件下肌梭的傳入放電活動減少可能是廢用性肌萎縮發生、發展的始動因素之一；增加肌梭的傳入放電能夠對抗、延緩廢用性肌萎縮的發生。高頻正弦波振動的主要作用是能夠選擇性地興奮肌梭，增加肌梭的傳入放電活動。我們以往的研究結果表明，正弦波振動能夠明顯改善廢用條件下骨骼肌的形態結構、免疫組化等的改變，對抗肌萎縮的發生。研究資料還發現[10]，高頻振動還能夠促進生長激素的分泌，這也有助于骨骼肌正常功能的維持。因此我們認為，制動期間間歇性的肌肉振動對M波潛伏期的影響，可能是因高頻正弦波振動興奮了肌梭，繼而抑制了在制動狀態下由于肌梭傳入沖動減少而引起的中樞神經功能改變，改善了神經-肌接頭處動作電位的擴布，保證了興奮-收縮耦聯的正常進行，從而改善了肌肉結構、功能。

綜上，制動后外周神經傳導功能減慢，制動期間給予肌肉振動，能夠對抗制動引起的外周神經功能改變。

[1] Lundbye-Jensen J, Nielsen JB. Central nervous adaptations following 1 wk of wrist and hand immobilization[J]. J Appl Physiol, 2008, 105(1):139-151.

[2] Kühn S, Werner A, Lindenberger U,etal.Acute immobilisation facilitates premotor preparatory activity for the non-restrained hand when facing grasp affordances[J]. Neuroimage, 2014, 92:69-73.

[3] Imtiyaz S, Veqar Z, Shareef MY.To compare the effect of vibration therapy and massage in prevention of delayed onset muscle soreness (DOMS)[J]. J Clin Diagn Res, 2014, 8(1):133-136.

[4] Zhao X, Fan X, Song X,etal. Daily muscle vibration amelioration of neural impairments of the soleus muscle during 2 weeks of immobilization[J]. J Electromyogr Kinesiol, 2011, 21(6):1017-1022.

[5] Alves JS, Leal-Cardoso JH, Santos-Júnior FF,etal. Limb immobilization alters functional electrophysiological parameters of sciatic nerve[J]. Braz J Med Biol Res, 2013, 46(8):715-721.

[6] Salanova M, Bortoloso E, Schiffl G,etal.Expression and regulation of Homer in human skeletal muscle during neuromuscular junction adaptation to disuse and exercise[J]. FASEB J, 2011, 25(12):4312-4325.

[7] Cescon C, Gazzoni M. Short term bed-rest reduces conduction velocity of individual motor units in leg muscles[J]. J Electromyogr Kinesiol, 2010, 20(5):860-867.

[8] Tirkkonen L, Halonen H, Hyttinen J,etal. The effects of vibration loading on adipose stem cell number, viability and differentiation towards bone-forming cells[J]. J R Soc Interface, 2011, 8(65):1736-1747.

[9] 趙雪紅，樊小力. 失重模擬失重條件下肌梭的改變與肌肉萎縮關系的研究進展[J]. 生理學報, 2013, 65(1):96-100.

[10] Gosselink KL, Roy RR.Vibration-induced activation of muscle afferents modulates bioassayable growth hormone release[J]. J Appl Physiol, 2004, 96(6):2097-2102.

(收稿：2016-06-28)

Daily muscle vibration prevented the decrease in peripheral neural conduction following immobilization

Zhao Xuehong,Li Fangping,Song Xin’ai, et al.

Medical College of Hubei University of Arts and Science(Xiangyang 441053)

Objective：To determine peripheral neural adaptations to 2-week immobilization and whether muscle vibration intervention during immobilization would attenuate the negative adaptations induced by immobilization. Methods：Twenty-four subjects with one hind limb immobilized by plaster were divided into the immobilization group and the immobilization with muscle vibration group. Mechanical vibrations with constant low amplitude (0.3 mm) were applied with a constant frequency of 100 Hz on the soleus muscle of the subjects in vibration group during the immobilization period. The conduction velocity of tibial nerve and the latencies of M wave and H-reflex of soleus were observed before and after 2-week immobilization.Results：After 2 weeks of immobilization, conduction velocity of tibial nerve did not change with immobilization in either group (P>0.05). Significant increases in latency of M wave (P=0.000) and H wave (P=0.000) were found in the immobilization group, but no changes were observed in conduction through the spinal reflex loop (H minus M-wave latencies) (P=0.256). No significant changes occurred in the immobilization with muscle vibration group. Conclusion：These findings suggest that limb immobilization induces plastic changes in peripheral neural function, as evidenced by the increases in M-wave and H reflex latency and that such alterations was prevented by the intervention of muscle vibration during the immobilization period.

Muscular atrophy/physiopathology Neural conduction Vibration Electromyography

*國家自然科學基金資助青年項目(31300981)

肌萎縮/病理生理學 神經傳導 振動 肌電描記術

R338

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.07.008

△通訊作者