腦卒中偏癱患者直立坐位及坐位屈伸運動時軀干淺表肌群表面肌電信號特征研究

樂 琳 關(guān)晨霞△ 郭鋼花 李 哲 郭小偉 郭 君 李曉麗 王國勝 郝道劍

1)鄭州大學第五附屬醫(yī)院康復醫(yī)學科，河南 鄭州 450052 2)鄭州市骨科醫(yī)院脊柱二科，河南 鄭州 450003

軀干肌是維持機體平衡的主動穩(wěn)定系統(tǒng)，當身體受到外力作用或姿勢發(fā)生改變時，機體往往通過軀干腹直肌、腹內(nèi)、外斜肌、斜方肌等快速反應(yīng)性收縮以重新達到新的平衡[1-2]。但在偏癱患者的康復過程中常可以看到軀干的控制能力受到損害[3]，對步行能力、平衡以及運動控制等產(chǎn)生不利影響[4-5]，嚴重影響患者的功能恢復，但目前缺乏系統(tǒng)的針對提高軀干穩(wěn)定性的訓練方法[6]。表面肌電圖作為一種無創(chuàng)性的檢查技術(shù)，已成為神經(jīng)肌肉功能障礙檢測與評價的一種新的重要手段，目前已應(yīng)用于腦卒中患者四肢功能的分析、痙攣、步態(tài)分析及吞咽功能障礙機制研究[7-8]，但對于軀干肌群的表面肌電信號特征報道不多，我們前期研究發(fā)現(xiàn)正常人在軀干旋轉(zhuǎn)時胸段豎脊肌、腹外斜肌呈現(xiàn)明顯的交叉性，轉(zhuǎn)向側(cè)的胸段豎脊肌的肌電活動明顯增加，對側(cè)的腹外斜肌肌電活動明顯增加，而腦卒中偏癱患者則沒有這種交叉性[9]。本研究將繼續(xù)對腦卒中偏癱患者在靜息坐位、坐位下軀干前屈、后伸過程中軀干肌群的表面肌電信號特征進行分析，以進一步探討腦卒中患者軀干肌群的控制機制，為軀干控制評估及訓練提供電生理依據(jù)。

1 對象與方法

1．1研究對象及分組選擇2018-01-2018-05在鄭州大學第五附屬醫(yī)院住院的腦卒中偏癱患者17例作為研究對象。納入標準：(1)腦卒中符合全國第四屆腦血管疾病會議修訂的診斷標準，經(jīng)顱腦CT或MRI證實，遺留左側(cè)肢體癱瘓；(2)初次發(fā)病，病程≤3個月；(3)無認知功能障礙，簡易精神狀態(tài)檢查(mini mental state examination，MMSE)[10]評分20分以上者，能夠配合指令，完成動作；(4)坐位平衡Ⅱ級，能保持獨立坐位20 min 以上[11]；(5)改良Ashworth分級肌張力1～2級；(6)簽署知情同意書，愿意參加實驗。排除標準：(1)依從性差，不能按要求完成指令；(2)腰椎間盤突出癥、急性腰扭傷等影響腰部肌群肌肉功能患者；(3)胸腰椎活動受限的患者。另選擇16例健康志愿者作為正常對照組。17例腦卒中患者中腦出血7例，腦梗死10例，病程(35.91±8.62)d。2組一般資料比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

1．2方法

1．2．1 測試體位及動作：端坐于可調(diào)節(jié)高度的凳子上，沒有背部支撐，屈髖屈膝90°，雙足平放于地面，雙手置于腿上，操作者幫助擺放偏癱側(cè)上肢[12]。腦卒中患者需做好防護，避免在體位變化過程中摔倒，背朝肌電儀屏幕。共需做3組動作：①從放松坐位到直立坐位；②從直立坐位至身體前屈45°處；③從直立坐位至后伸30°處[7]。每個動作記錄3次，取其平均值。

1．2．2 表面肌電圖電極放置方法及部位：在肌電圖室內(nèi)，室溫控制在25 ℃左右，空氣濕度70%～80%，先用75%酒精棉球擦拭并清潔電極放置部位皮膚，

表1 2組一般資料

然后在電極片上涂導電膏，目的是將干擾降到最低。表面電極選用一次性心電電極，導電區(qū)直徑6 mm，放置在肌腹最隆起處，兩片電極圓心連線與肌束走向平行。腹直肌的信號收集點為臍旁左右2 cm；胸段豎脊肌的收集點為T10棘突左右2 cm；腰段豎脊肌的收集點為L3棘突左右2 cm；腹外斜肌收集點是臍旁10 cm[13]。采用加拿大的Flex Comp表面肌電分析系統(tǒng)，分別記錄在直立坐位、前屈45°位、后伸30°位時的肌電信號值。先觀察肌電信號基線平穩(wěn)3～5 s后，囑執(zhí)行相應(yīng)動作，到達受試體位后保持3 s，各個動作重復3次，并持續(xù)記錄表面肌電信號至動作測試完成，基線回歸平穩(wěn)時為止。利用BioNeuro Infiniti信號處理軟件進行信號頻譜分析處理，截取表面肌電信號，提取時域指標——均方根振幅(rootmean square，RMS)作為觀察指標。

2 結(jié)果

2．12組直立坐位時腹直肌、腹外斜肌、胸段豎脊肌、腰段豎脊肌RMS值比較在直立坐位時正常組胸段豎脊肌、腰段豎脊肌、腹直肌、腹外斜肌的RMS值左、右側(cè)差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，腦卒中組各肌群癱瘓側(cè)和非癱瘓側(cè)RMS值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；腦卒中患者偏癱瘓側(cè)上述各肌群的RMS值與正常對照組左側(cè)各肌群的RMS值比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；腦卒中患者非癱瘓側(cè)上述各肌群的RMS值與正常對照組右側(cè)上述各肌群的RMS值比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

2．22組坐位軀干前屈45°時腹直肌、腹外斜肌、胸段豎脊肌、腰段豎脊肌RMS值比較在坐位軀干前屈45°時正常組胸段豎脊肌、腰段豎脊肌、腹直肌和腹外斜肌左、右側(cè)RMS值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，腦卒中患者癱瘓側(cè)腹直肌、腹外斜肌的RMS值和非癱瘓側(cè)比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，而癱瘓側(cè)胸段豎脊肌和腰段豎脊肌的RMS值低于非癱瘓側(cè)，差異有顯著性差異(P<0.05)；腦卒中患者癱瘓側(cè)腹直肌、腹外斜肌RMS值與正常對照組左側(cè)比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，腦卒中患者癱瘓側(cè)胸段豎脊肌和腰段豎脊肌RMS值低于正常對照組左側(cè)，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，腦卒中患者非癱瘓側(cè)胸段豎脊肌、腰段豎脊肌RMS值低于正常對照組右側(cè)，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，腦卒中患者非癱瘓側(cè)腹直肌、腹外斜肌的RMS值與正常對照組右側(cè)比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。

2．32組坐位軀干后伸30°時腹直肌、腹外斜肌、胸段豎脊肌、腰段豎脊肌RMS值比較在坐位軀干后伸30°時正常組胸段豎脊肌、腰段豎脊肌、腹直肌和腹外斜肌左、右側(cè)RMS值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，腦卒中患者癱瘓側(cè)腹直肌、胸段豎脊肌、腰段豎脊肌RMS值和非癱瘓側(cè)比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，而癱瘓側(cè)腹外斜肌的RMS值低于非癱瘓側(cè)，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；腦卒中患者癱瘓側(cè)腹直肌、腹外斜肌、胸段豎脊肌、腰段豎脊肌的RMS值低于正常對照組左側(cè)，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，腦卒中患者非癱瘓側(cè)腹直肌、腹外斜肌、胸段豎脊肌、腰段豎脊肌的RMS值低于正常對照組右側(cè)，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表4。

表2 2組直立坐位時腹直肌、腹外斜肌、胸段豎脊肌、腰段豎脊肌RMS值比較

2．4軀干淺表肌群在直立坐位、前屈、后伸動作中的的肌電表現(xiàn)從圖1A中可以看出，正常組和腦卒中患者的腹直肌在坐位軀干后伸動作時肌電活動較為活躍，圖1B顯示正常人雙側(cè)腹外斜肌在后伸時肌電活動達到峰值，而腦卒中偏癱患者雙側(cè)腹外斜肌在后伸時信號有增強，但折線較緩和，峰值出現(xiàn)不明顯，圖1C、D顯示正常人豎脊肌在前屈位時出現(xiàn)峰值，而腦卒中偏癱患者雙峰值均不如正常人充分。

3 討論

軀干作為身體的中心，是肢體活動和重心調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，從軀干屈伸肌的生物力學特征及參與運動分析，軀干肌是維持腰椎生理性前凸和平衡的主動穩(wěn)定系統(tǒng)[14-15]，軀干的控制能力與人體的平衡能力密切相關(guān)[16-17]。但在偏癱患者的康復過程中常常可以看到其軀干的控制能力受到損害，肌肉激活的時間、比例、順序以及他們之間的協(xié)調(diào)性均發(fā)生變化[18-22]，許多患者坐位平衡、站位平衡不足[23]，有些在行走中采取骨盆后傾、軀干彎曲等異常姿勢，甚至在轉(zhuǎn)移過程中摔倒，嚴重影響患者的功能恢復。因此，關(guān)注腦卒中患者軀干肌的控制能力訓練、正確的功能評估對于提高腦卒中患者的安全性及加快康復進程意義重大[24-26]。

表3 2組前屈45°時腹直肌、腹外斜肌、胸段豎脊肌、腰段豎脊肌RMS值比較

表4 2組后伸30°時腹直肌、腹外斜肌、胸段豎脊肌、腰段豎脊肌RMS值比較

圖1 A：腹直肌在不同動作中的RMS值；B：腹外斜肌在不同動作中的RMS值；C：胸段豎脊肌在不同運動中的RMS值；D：腰段豎脊肌在不同運動中RMS值Figure 1 A：RMS values of rectus abdominis in different actions；B：RMS values of external oblique abdominis in different actions；C：RMS values of thoracic erectorspinae in different actions；D：RMS values of lumbar erector spinae in different actions

表面肌電圖目前用于評價腦卒中患者神經(jīng)肌肉系統(tǒng)功能已成為康復醫(yī)學研究中的一個熱點領(lǐng)域，主要從人體生物特征角度研究肢體肌肉功能而進行康復評估。均方根振幅是表面肌電圖中時域分析特征指標，均方根值大小反應(yīng)肌電幅值變化[27-28]，一般認為其大小與運動單位募集的多少有關(guān)。既往研究提示通過該指標不但可以預測肌力的大小[29-30]，還可用于運動功能測試及康復的評價[31-32]。均方根值較常用于表面肌電圖的定量分析，較少假象干擾[33]。故本研究選用均方根值作為反映軀干肌肌電活動的指標。

表面肌電圖對于表層肌群的信號采集較為可靠，軀干表層運動肌主要為整體肌肉，包括腹直肌、腹外斜肌、豎脊肌等，這些肌肉主要起到控制脊柱運動方向的作用，產(chǎn)生較大力矩、較大幅度的運動[34]，當軀干由屈曲狀態(tài)變?yōu)橹绷顟B(tài)時，腹肌可產(chǎn)生拮抗作用[35]。本研究顯示，正常人腹直肌和雙側(cè)腹外斜肌在坐位軀干后伸時肌電活動達到峰值，偏癱患者雙側(cè)腹外斜肌在后伸時信號雖有增強，但折線較緩和，峰值出現(xiàn)不明顯，雙側(cè)腹直肌在后伸動作時肌電活動雖較為活躍，但RMS值明顯低于正常人，說明在后伸過程中，腹直肌和腹外斜肌作為運動的拮抗肌進行離心收縮以控制軀干后伸的速度和幅度，保持軀干穩(wěn)定。而腦卒中患者發(fā)病后不僅癱瘓側(cè)受到影響，非癱瘓側(cè)也出現(xiàn)了明顯的功能下降。這可能是臨床中經(jīng)常見到的腦卒中患者在軀干向后運動時容易失平衡摔倒的原因。軀干前屈的動力來自于軀干自身體質(zhì)量的重力，在前屈的初始階段，豎脊肌作為運動的拮抗肌會進行離心收縮以控制軀干前屈的速度和幅度[36]，本研究也印證了這一結(jié)果，圖3和圖4顯示正常人胸段豎脊肌和腰段豎脊肌在坐位軀干前屈時出現(xiàn)峰值，而腦卒中偏癱患者雙側(cè)峰值均不如正常人充分。

本研究顯示，腦卒中患者在坐位前屈和后伸時軀干肌均受到損害，其中癱瘓側(cè)受損更為嚴重，導致腦卒中患者在進行前屈和后伸動作時會出現(xiàn)明顯的雙側(cè)不對稱，表現(xiàn)為癱瘓側(cè)軀干肌力相對降低，非癱瘓側(cè)肌力相對增強，使一些與重力相關(guān)的姿勢出現(xiàn)左右不對稱現(xiàn)象，造成身體兩側(cè)失去平衡，重心向一側(cè)偏移，致使身體穩(wěn)定極限改變，無法維持正常姿勢控制和重心的合理分布，進而影響機體平衡功能。腦卒中后偏癱患者不僅癱瘓側(cè)軀干功能受損，非癱瘓側(cè)在不同動作中也出現(xiàn)不同程度的肌力減退，其減退的可能原因：腦卒中患者運動功能發(fā)生障礙的同時，感覺系統(tǒng)也發(fā)生障礙，存在于肌梭中的本體感覺器感受牽張刺激的能力降低[37]，由于癱瘓側(cè)軀干屈肌或伸肌傳人信號的減少，也可影響非癱瘓側(cè)協(xié)同肌的激活，產(chǎn)生雙側(cè)都受損害的現(xiàn)象[38-39]；廢用性萎縮也是造成軀干肌損傷的主要原因，偏癱患者長期臥床會導致軀干橫紋肌體積縮小，肌纖維變細甚至消失[40-41]。

腦卒中偏癱患者在屈伸動作中雙側(cè)腹直肌、腹外斜肌、豎脊肌功能均受損，尤其腹外斜肌、豎脊肌離心收縮功能受損更為明顯，為提高軀干穩(wěn)定性，提示我們在今后的康復訓練中重視腦卒中患者軀干淺表肌群的離心收縮訓練，與國外研究結(jié)果一致[42]。本文樣本量較少，今后將增大樣本量、擴大研究肌群對腦卒中患者軀干運動的肌電信號特征進一步探討。