基于超聲影像對不同頻率、時間電針治療中風后足下垂病人的效應分析

足下垂是常見的腦卒中后遺癥之一，主要表現為足背曲時困難，行走時拖曳患側，落地時足尖先觸及地面。目前認為該功能障礙的發生主要是由于小腿的前肌群和外側肌群麻痹，而小腿后肌群痙攣牽拉所引起[1]。中樞神經系統損傷所致的偏癱肢體功能障礙在現階段有許多康復治療方法，而傳統中醫通過“循經取穴”刺激相應的穴位對偏癱肢體功能障礙的改善已取得共識[2]。電針是在傳統針刺基礎上結合電脈沖刺激，實現持續穴位刺激，并引起穴位周邊肌肉被動收縮，加強機體的肌肉張力，從而改善肢體局部肌肉功能狀態[3]。但現有研究對于電針頻率、時間等參數的選擇缺乏規范標準。超聲影像分析可定量評估肌肉功能狀態[4]。相比于表面肌電信號(sEMG)和磁共振成像(MRI)，超聲影像有易分析、簡便等優勢，并且可同步實時采集。超聲檢查可清晰顯示肌肉的形態和結構，其參數(羽狀角、肌肉厚度和肌纖維長度等)能夠反映肌肉肌腱的生物力學變化[5]。本研究以中風后足下垂病人為研究對象，給予為期2周的不同頻率、時間的電針治療，記錄治療前后臨床評估及超聲檢查技術中脛骨前肌的肌肉形態結構參數，探討臨床評估及肌肉參數改變與不同頻率、時間電針治療的關系，評估不同頻率、時間電針的治療效果，為電針治療中參數選擇提供客觀、科學依據。

1 資料與方法

1.1 納入標準 ①年齡30～75歲；②病情：初次、單側中風(2周到半年)或雖既往有發作但未遺留神經功能障礙；③偏癱側下肢背屈受限或明顯足跖屈畸形；④偏癱側下肢運動功能評定Brunnstrom分期 3～4期；⑤病人生命體征平穩，意識清楚。排除標準：①小腦或雙側腦損害；②偏癱側下肢踝關節顯著攣縮(改良Ashworth分級≥3級)；③嚴重偏側忽略、失用或明顯認知功能障礙及意識水平下降致不能配合治療者；④嚴重并發癥，包括神經性、心血管性及精神性問題等，及其他因素致生命體征不平穩；⑤支架植入、起搏器植入或體內有其他金屬異物植入者；⑥既往有下肢外傷或其他疾病致下肢神經受損或肌力下降者。若受試者出現以下情況則脫落：①治療過程中發生不良反應等不適而不能完成整個治療過程者；②采集過程中因病人主觀原因不能聽從指令導致超聲影像模糊無法進行數據統計者。按照上述標準進行篩選，選取2015年6月—2016年12月廣東醫學院附屬南山醫院康復醫學科收治的腦卒中恢復期足下垂住院病人34例(入組受試者中1例因試驗治療周期中出現新發不適、1例因超聲影像不清晰致數據混亂無法分析均脫落，最終共32例完成試驗)。將入選病人隨機分為A組、B組、C組、D組，每組8例。4組病人年齡、性別、病變性質、病程等一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。詳見表1。

表1 4組病人一般資料比較

注：4組各項比較，P>0.05

1.2 治療方法 病人均接受常規藥物治療及其他康復治療(主要包括物理訓練、作業治療訓練、理療等)等基礎治療。電針治療時病人取仰臥位，選用2寸不銹鋼毫針針刺患肢的足三里、陽陵泉兩個穴位，足三里、陽陵泉直刺1.5～2.0寸，得氣后使用G6805-B型電針儀連接足三里-陽陵泉一組穴位電極，以足三里為刺激電極，陽陵泉為參考電極。A組：2 Hz、10 min；B組：2 Hz、20 min；C組：10 Hz、10 min；D組：10 Hz、20 min。波形：連續脈沖矩形波；標準刺激強度：根據病人不同的耐受情況，選擇病人達到感覺閾及痛閾之間4/5刺激強度為實驗用強度[6]。例如：某受試者感覺到電流刺激時的強度為1.2 mA，感覺到疼痛的刺激強度為2.2 mA，則選取的強度為1.2+(2.2-1.2)×4/5=2.0 mA。針刺治療2周。

1.3 評估方法 將研究對象隨機分組，首先由評估者進行臨床評估[Fugl-Meyer評分、主動關節活動度(AROM)]和B型超聲檢查。評估結束后受試者開始按上述隨機分組方案接受治療。治療結束后再次由評關估者進行臨床評估和超聲檢查。其中超聲檢查在2周治療期間每隔1 d進行1次。超聲檢查時受試者踝節保持中立位(病人取仰臥位，膝關節屈曲，大、小腿及小腿與足之間均呈90°)，選取脛前肌肌腹中點，約平腓骨小頭至外踝尖連線之間中點處。踝關節中立位時脛前肌中點的超聲矢狀位圖像見圖1。使用超聲探頭(頻率8.5 MHz)垂直于肌表，輕觸皮膚表面，不能下壓皮膚以免影響肌肉形態。基于超聲影像分析，測出踝關節中立位時靜息狀態下的羽狀角(α)、肌纖維長度(Fl)和最大等長收縮時羽狀角(α)、肌纖維長度(Fl)(其中羽狀角依據Revoting Hough變換從超聲圖像序列中自動計算，肌纖維長度依據公式計算得出[7])、脛前肌肌肉橫截面積(S)。其中α表示羽狀角，Fl代表肌纖維長度。肌纖維長度(FI)=y1+y2+n1(見圖2)[8-9]。脛前肌橫截面積計算方法：使用photoshop可知選取位置所占像素(X像素)；圖片總像素為640×480=307 200；圖片所選位置的面積占總面積的比例為X/307 200；圖片的總面積為S=3.7×3.7 cm2；所選區域面積S1=XS/307 200。超聲橫斷位圖象見圖3。

圖1 踝關節中立位時脛前肌中點的超聲矢狀位圖像

圖2 超聲分析指標示意圖

圖3 踝關節中立位時脛前肌中點超聲橫斷位圖像

1.4 統計學處理 所有試驗數據采用統計軟件SPSS 20.0進行統計學處理。計量資料用散點圖表示，經過曲線擬合建立各病人患側脛前肌橫截面積y值隨時間變化的曲線回歸方程，計算各曲線回歸方程達到平臺期時對應時間點xt；計算患側xt的95%可信區間，各組病人治療前后比較選用配對樣本t檢驗；組間均數比較選用方差分析。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 4組病人肌纖維長度變化情況比較 4組病人最大等長收縮時的肌纖維長度在治療2周后與治療前比較均存在不同程度的縮短，且與治療前相比差異均有統計學意義(P<0.05)，證明電針能提高中風后足下垂病人的脛骨前肌肌肉收縮能力；且治療效果與時間有關，10 min優于20 min，但與頻率關系不大，2 Hz與10 Hz之間比較差異無統計學意義(P>0.05)。靜息狀態下的肌纖維長度在治療2周后與治療前比較差異無統計學意義(P>0.05)。詳見表2。

表2 4組治療前后肌纖維長度比較(±s)

與B組治療后最大等長收縮時比較，1)P<0.05；與D組治療后最大等長收縮時比較，2)P<0.05

2.2 4組羽狀角變化比較 4組病人治療后最大等長收縮時的羽狀角與治療前比較均有不同程度增加，差異均有統計學意義(P<0.05)，證明電針能提高中風后足下垂病人的肌肉收縮能力；且治療效果與時間有關，10 min優于20 min，與頻率關系不大，2 Hz與10 Hz之間比較差異無統計學意義。治療后靜息狀態下的羽狀角與治療前比較差異無統計學意義(P>0.05)。詳見表3。

表3 4組羽狀角變化結果比較(±s)

與B組治療后最大等長收縮時比較，1)P<0.05；與D組治療后最大等長收縮時比較，2)P<0.05

2.3 4組橫截面積隨時間變化結果 對y(橫截面積)隨x(時間)的改變描記散點圖，通過曲線擬合，建立回歸方程。可以得出在2周內患側肢體脛前肌最大等長收縮時橫截面積隨時間變化趨勢呈現出先上升、后下降或者趨于水平的規律，且最終的橫截面積水平較治療初始時有所升高(P<0.05)。計算得出其出現下降或趨于水平位時對應時間點xt(d)。同樣方法分別計算出各病人xt值：可計算出其95%可信區間分別為：A組(8.22，10.01)d，B組(9.40，11.90)d，C組(8.10，9.77)d，D組(9.96，11.88)d。

2.4 4組臨床評估結果比較 4組Fugl-Meyer評分及AROM在治療后均較治療前存在不同程度的增加，差異均有統計學意義(P<0.05)，證明電針可有效提高中風后足下垂病人運動能力及主動關節活動度，且治療效果與時間有關，10 min優于20 min，但與頻率關系不大，2 Hz與10 Hz之間比較差異無統計學意義(P>0.05)。詳見表4、表5。

表4 4組Fugl-Meyer評分比較(±s) 分

與本組治療前比較，1)P<0.05；與B組比較，2)P<0.05；與D組比較，3)P<0.05

表5 4組AROM比較(±s)

與本組治療前比較，1)P<0.05；與B組比較，2)P<0.05；與D組比較，3)P<0.05

3 討 論

足下垂是腦卒中后常見的下肢功能障礙，主要由于小腿前肌群麻痹和小腿后肌群痙攣牽拉引起[10]，而小腿前屈肌群主要在于脛骨前肌。電針是傳統針刺療法與現代物理醫學中電刺激相結合產生的一種新的治療方法，其在針刺穴位治療的同時，對部分針刺穴位進

行脈沖電刺激，從而起到持續刺激作用的一種方法。已有大量實驗證明，電針對偏癱病人下肢運動功能的恢復有明顯的作用，且優于單純的針刺療法，既有穴位刺激的作用，又兼具電刺激治療的優點，具有簡單、實用、療效好的特點[11]，符合電刺激治療的范圍。有研究發現，利用功能性電刺激療法刺激腓總神經和脛前肌運動點可引起踝關節背屈，加快步行周期[12]。最新研究表明，低頻電子脈沖刺激患側腓總神經、脛前肌并同步進行步行訓練后，病人足下垂癥狀可得到改善，步行能力顯著提高[13-14]。結合中醫學的針刺經絡理論，

認為電針刺激腓總神經、脛前肌可改善足下垂癥狀。本研究中，刺激的穴位陽陵泉、足三里分別是腓總神經在腓骨小頭旁經過位置和脛前肌肌腹附近位置，可以視為對腓總神經及脛前肌進行電刺激的治療方法。

電針是在傳統針灸治療的基礎上結合電脈沖而來的有效治療手段，但在現代康復學里并不被認可，其認為電針在操作中涉及的多項參數無明確統一標準，存在一定缺陷[15]。國家標準對電針參數的定義為：電針儀輸出的脈沖波形、脈沖幅度、脈沖寬度、頻率、脈沖輸出模式的數字描述，而目前大多文獻只包含了少數以上內容，因此導致治療全面性較差，明確性不強。因此，明確電針治療的量效關系對實現電針治療的國際化有重要的意義。電針的治療效果主要與取穴、留針時間、波形、頻率等因素有關。首先，關于取穴，本研究選取足三里與陽陵泉作為特定穴符合“辨證取穴”，其解剖部位緊鄰脛前肌和腓總神經，可對脛前肌起直接刺激作用，因此是中風后足下垂的優勢治療穴位。其次，關于留針時間，有研究人員統計我國1999年—2009年相關報道，對其進行研究整理后發現，留針時間在1～60 min，其中最普遍的留針時間為30 min，其后依次為60 min、5 min、20 min、10 min、1 min、45 min、15 min[16]。侯良芹等[17]通過觀察隔區一氧化氮合酶(NOS)陽性神經元的變化，認為電針留針時間延長至15 min才引起隔區NOS表達增強，不同電針時程機體的反應性不同。但不同的病癥對于刺激時間有著不同的應答要求。本研究通過超聲評估脛骨前肌的肌肉結構參數以明確中風后足下垂病人持續電刺激的治療周期。現階段臨床中最常用的波形主要有3種：疏密波、斷續波，連續波。研究發現不同的波形也會對病人的刺激強度和作用產生不同的影響[18]。有研究指出，疏密波能夠達到興奮骨骼肌的作用，使肌肉不斷收縮，而連續波則與疏密波相反，連續波能夠緩解肌肉的緊張狀態，達到舒緩肌肉痙攣的目的。而在其他研究中則發現低頻連續波能夠提升病人肌肉組織的興奮能力，短時興奮肌肉，長時抑制感覺神經和運動神經。本研究選用低頻連續波，延續前期臨床研究試驗，旨在興奮中風后麻痹的脛骨前肌，亦為臨床中風偏癱病人針灸治療常規選擇。關于電針頻率，有許多文獻認為中風后痙攣的病人在肌肉痙攣期間肌張力增高、肌肉高度收縮時期不可進行過分刺激，應該采用低頻率進行治療。如金榮疆等[19]研究發現，電針陽陵泉時選用的頻率為100 Hz，波形為連續波，結果發現，小鼠的運動神經元存在過度興奮，且會出現對抗作用。王薌斌等[20]研究發現，對于中風后肌痙攣病人電針100 Hz與50 Hz的頻率下，腓腸肌和股直肌的控制率要明顯好于2 Hz，且療效非常顯著。可知采用高頻率電針治療在中風后偏癱病人肢體痙攣的緩解中具有非常顯著的效果，反之，對于中風后肌張力不高的病人，高頻會抑制肌肉的興奮，因此，本研究選用低頻率電刺激，以提高周圍神經的興奮性，加強脛骨前肌的收縮力。但在文獻檢索中未發現低頻之間是否有治療差異，因此選取2 Hz和10 Hz組以探討頻率間的治療差異。

骨骼肌的收縮是人體功能運動的基礎，對其結構參數的評估對指導康復治療有著重要的作用。肌電圖技術(EMG)是最早出現的肌肉評估技術，其作用是在肌肉靜止和收縮時采集生物電信號，但其易受外環境的影響，如肌肉類型、電極位置等[21]。相較于肌電圖，二維超聲可采集更加豐富的功能結構參數，如橫截面積、肌纖維長度、羽狀角[22]，并且可同步實時采集肌肉收縮過程中的參數，因此是當前應用最佳的評估工具。羽狀角是肌束與深層筋膜之間所形成的角度，決定了肌肉發力收縮組織的啟動數目，當肌肉發力能力越大，收縮組織啟動越多，羽狀角角度也越大[23]。并且隨著年齡的增長，羽狀角也會增加，然后在一定年齡后保持穩定不再發生顯著變化[24]。對于肌肉肌力而言，橫截面積是評價其最有意義的參數，并且其不受年齡和訓練的限制，在發力時每單位的橫截面積產生的力量基本相同，肌肉的橫截面積越大，肌力也越大[25-26]。肌肉橫截面積還與肌纖維長度和羽狀角相關，有學者采集腓腸肌從靜止到收縮的過程，發現當腓腸肌完全收縮

時，橫截面積增加了35%，同時肌纖維長度也縮短了35%，而羽狀角是原來的2倍[27]。肌纖維長度是肌纖維與深層筋膜和淺層筋膜之間交點的連線，在肌肉活動過程肌纖維可縮短，同時將深層筋膜拉向運動中心，產生肌肉收縮，因此是重要的肌肉結構參數。既往已有實驗證明，隨著肌肉收縮的過程，肌肉的羽狀角和肌纖維長度出現統計學意義上的變化[28]。因此，通過測量肌肉不同狀態下的橫截面積、肌纖維長度、羽狀角，可以很好地反映肌肉的功能狀態。由于肌肉收縮過程中會有關節角度的改變，這會影響肌肉結構參數的分析，而在等長收縮時，肌肉長度不變，只出現張力的變化，可以排除關節角度變化對其的影響[29]，因此，本研究在病人等長收縮的狀態下進行超聲影像采集。

本研究基于超聲影像分析中風后足下垂病人脛骨前肌的結構功能參數，發現4組病人的羽狀角及肌纖維長度在靜息狀態時并未隨著天數的改變而出現統計學意義上的改變，與部分研究結果[30]一致。也就是說中風后病人背屈肌力的降低主要由于中樞性損害，不能激活大量運動單位，導致肌肉收縮困難，而背屈肌肉的結構并無過多的變化，因此加用電刺激對中風后足下垂病人的功能恢復有著重要的臨床意義。在最大等長收縮時，各組病人的羽狀角、肌纖維長度均較靜息狀態有顯著的改變，并且羽狀角角度較治療前變大(P<0.05)，肌纖維長度較治療前變短(P<0.05)，這說明電針治療可提高病人的脛骨前肌肌肉背屈能力，改善下肢的運動能力。同時結合臨床評估(踝背伸AROM測量、下肢簡化Fugl-Meyer評分量表)結果發現，電針治療效果與時間有關，與頻率關系不大，且10 min優于20 min。這主要考慮與肌肉疲勞有關，本課題組在前期研究中發現，單次治療最優時間在開始治療后5.25～6.67 min內，超過這個時間后肌纖維對外界刺激敏感性下降，肌肉內部三磷酸腺苷(ATP)濃度下降，導致肌肉的反應速度降低，肌纖維收縮速度減慢，所以屬于無效刺激，甚至加重疲勞而不利于功能恢復。在本研究中，采集最大等長收縮時脛骨前肌的橫截面積，通過曲線擬合，發現隨著電針治療天數改變，肌肉橫截面積呈現先升高再降低，或者先升高后水平的一種趨勢。通過計算得出各拐點時間點(xt)。在xt之前，肌肉橫截面積隨著治療天數的增加而增加，表示肌肉的電刺激治療效應呈治療效果；在xt之后，肌肉橫截面積出現下降或者趨于水平，表示此后肌肉的電刺激治療效應無治療作用。這可能是因為治療的累積效應，在持續治療一定天數后由于肌肉疲勞等原因，病人的肌肉功能暫時到達一個平臺期，此后的治療不再對功能恢復有所增益，甚至可能加重肌肉疲勞，并且由于患側因失神經支配及長期制動，組織液回流受阻，肌肉廢用，導致肌纖維化學物質成分改變，肌纖維反應性降低，活動能力下降，相對更容易產生肌疲勞[31]，從而影響治療效果。說明電針治療可提高中風后足下垂病人的運動功能，改善關節活動能力，治療效果與電針治療的時間有關，10 min優于20 min。最大等長收縮時脛骨前肌的肌肉結構參數(羽狀角、肌纖維長度、橫截面積)均較靜息時改變。為臨床治療中風后足下垂電針參數的選擇提供了超聲影像學的證據，也為今后對電針治療中風后足下垂的臨床應用提供了新的理論基礎和研究思路。

由于受研究條件所限，本研究亦存在一些問題。因研究時間受限，納入的病例數偏少，在進行曲線擬合過程及容許區間計算過程中，對結果的準確性有一定影響，需進一步進行大樣本的臨床研究。