慢性頸痛患者頸肩肌的表面肌電信號特征分析*

宋娟，徐茂婷，朱博涵，胡子木，卞心怡

（安徽醫科大學第一附屬醫院，安徽合肥 230022）

頸痛是當今社會人群的常見病與多發病，其發病率、復發率非常高，是全球致殘的第四大因素[1]。根據頸痛癥狀的持續時間可分為三種：急性頸痛（≤6周）、亞急性頸痛（6周～3月）和慢性頸痛（≥6月）[2]，在臨床上以慢性頸痛患者最常見。目前臨床上針對慢性頸痛研究主要集中在頸痛的康復評定和康復治療上，且多為頸部局部區域，鮮少有涉及肩周肌肉功能的研究。鑒于肩關節為上肢和軀干連接的唯一關節，其穩定性不僅依賴于骨性因素，還依賴于周圍軟組織的力量、張力協調性等，故慢性頸痛患者因頸背部肌肉力量、協調性等變化，可能會引起肩周肌肉特征變化。因此，本研究采用表面肌電圖（surface electromyography,sEMG）技術分析慢性頸痛患者頸背部及肩周肌肉的肌電信號特征，旨在探討慢性頸痛與肩關節功能紊亂之間的關系及其可能的機制，為慢性頸痛患者的臨床精準治療提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年6月～2021年12月在安徽醫科大學第一附屬醫院康復醫學科門診治療的20例慢性頸痛患者為試驗組，其中男13例、女7例，年齡43～70（58.75±10.71）歲，病程6～24（13.25±5.63）個月；左側頸痛8例，右側頸痛12例。選取10例正常人為對照組，其中男5例、女5例，年齡41～67（55.40±9.13）歲。兩組受試者均為右利手，且在性別、年齡、身高、體重等一般資料方面差異無統計學差異（P＞0.05），見表1。

表1 兩組受試者一般資料比較（f

表1 兩組受試者一般資料比較（f

注：性別、年齡、身高、體重等組間比較，P＞0.05

組別試驗組對照組例數20 10性別男13 5女7 5年齡（歲）58.75±10.71 55.40±9.13病程（月）13.25±5.63/身高（cm）168.10±6.33 166.40±6.27體重（kg）64.56±6.89 68.52±6.22疼痛側左側8/右側12/

1.2 納入與排除標準

1.2.1 納入標準①單側頸痛；（2）病程≥6個月；（3）視覺模擬評分（visual analogue scale,VAS）[3]1～5分；（4）對照組為無頸痛病史的正常健康參與者；（5）自愿參與本研究，并簽署知情同意書者。

1.2.2 排除標準（1）頸椎外傷、感染、腫瘤、骨折或有頸部手術史；（2）各種類型的腫瘤；（3）纖維肌痛綜合征；（4）肩關節功能障礙；（5）近期使用任何止痛藥；（6）妊娠；（7）有定期鍛煉和體育活動的歷史；（8）過去1個月內曾接受任何形式的康復治療。

1.3 方法

1.3.1 表面肌電信號的采集 采用上海諾誠電氣公司16通道表面肌電采集與分析系統（MyoMove-EOW），采集設定體位下（具體見采集方法）對應的上斜方肌、三角肌中束的表面肌電信號并給予記錄[3]。

1.3.2 采集方法①皮膚準備：用70%酒精棉球擦拭并清潔被測試部位，以減小皮膚與電極間的阻抗。②電極放置方法：表面電極為一次性Ag-AgCl柔性心電監護電極，導電區直徑1cm。上斜方肌的電極貼放于肩峰連線至第7頸椎棘突中點下2cm處；三角肌中束的電極貼放于在肩峰到尺骨鷹嘴連線上1/4處[5]。用于測量的兩片電極放置在肌腹最隆起處，兩圓心間距1.5cm。③具體采集步驟：評估前需向受試者詳細說明評估過程和方案，所有受試者要在腰部無任何支撐的情況下在椅子上坐直，治療師指導受試者以“空罐試驗”的姿勢抬高上肢，即肩關節外展90°，向前約30°，肘部完全伸展，前臂旋前（拇指朝下，猶如將空罐翻轉朝下）[6]。在受試者前臂遠端施加向下的壓力，囑受試者對抗，使三角肌達到最大等長收縮（maximum isometric voluntary contraction,MIVC）狀態，記錄上斜方肌（Upper trapezius,UT）和三角肌中束（Middle part of deltoid）的肌電活動活動持續3～5s，重復3次，每次間隔10s。

1.3.3 信號處理分析 從所采集的sEMG信號中截相對穩定收縮的信號段（信號幅度最大且能保持2s左右的穩定），利用軟件自帶的標準表面肌電報告標準模式和頻率/疲勞度模式分析斜方肌和三角肌的平均振幅（root mean square,RMS）值、中值頻率（median frequency,MF）。標準表面肌電報告分析按每組測試數據中每次肌肉活動為一節段進行手動打標對表面肌電圖信號進行分析，頻譜/疲勞報告分析按每1s為一節段進行標記分析，最后分析比較兩組受試者MIVC時上斜方肌和三角肌中束的RMS、MF值。1.4統計方法 采用SPSS 20.0軟件進行數據分析。計量資料以均值加減標準差（xˉ±s）表示，兩組間均值比較采用兩獨立樣本t/t＇檢驗。無序計數資料以頻數（f）、構成比（P）表示，采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

正常對照組雙側上斜方肌、三角肌中束的RMS值差異無統計學意義（P＞0.05）。試驗組雙側上斜方肌、三角肌中束的RMS均小于正常對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。試驗組疼痛側上斜方肌、三角肌中束的RMS值小于非疼痛側，差異有統計學意義（P＜0.05），詳見表2。

表2 兩組受試者上斜方肌、三角肌中束RMS比較

表2 兩組受試者上斜方肌、三角肌中束RMS比較

注：與正常對照組比較，①P＜0.05；與非疼痛側比較，②P＜0.05

組別試驗組正常對照組例數20 10部位疼痛側非疼痛側左側右側上斜方肌（μV）6.15±3.92①②8.66±3.66①13.14±6.10 14.13±4.61三角肌中束（μV）7.91±3.40①②10.26±3.32①20.93±4.83 19.78±4.66

正常對照組雙側上斜方肌、三角肌中束的MF值差異無統計學意義（P＞0.05）。試驗組雙側上斜方肌、三角肌中束的MF均小于正常對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05）；試驗組疼痛側上斜方肌的MF與非疼痛側差異無統計學意義（P＞0.05），疼痛側三角肌中束的MF值小于非疼痛側，差異有統計學意義（P＜0.05），詳見表3。

表3 兩組受試者時上斜方肌、三角肌中束MF比較（

表3 兩組受試者時上斜方肌、三角肌中束MF比較（

注：與正常對照組比較，①P＜0.05；與非疼痛側比較，②P＜0.05

組別試驗組正常對照組例數20 10部位疼痛側非疼痛側左側右側上斜方肌（Hz）78.54±15.13①82.80±12.74①95.70±15.64 97.59±14.31三角肌中束（Hz）76.14±11.73①②90.52±21.15①106.58±11.89 107.30±10.65

3 討論

慢性頸痛是一種常見的慢性肌肉骨骼系統疾病，臨床癥狀除有頸部疼痛外，有時還會伴有頭部、軀干及上肢區域疼痛。因慢性頸痛患者疼痛的癥狀可波及肩背部及上肢等部位，故認為長時間頸部疼痛的患者可能對肩周相關肌肉的力量、肌肉疲勞度等造成影響。鄧思敏等[7]研究發現，因頸部相關肌肉組織參與維持肩胛骨正常功能（如上斜方肌、肩胛提肌等），當頸部存在疼痛癥狀時可刺激周圍一些相關的軟組織出現肌緊張或僵硬，肌力變化導致肩胛骨動力障礙。de Camargo VM等[8]研究發現C5/C6水平手法治療可增加機械性頸痛患者由同一神經節段支配的三角肌的肌電圖振幅信號和疲勞抵抗，提高壓力痛閾值。因此，對慢性頸痛患者進行全面充分的評估，制定合理的康復治療計劃，是減少疼痛和臨床癥狀、防止復發的關鍵。

表面肌電圖作為一種無創的檢查技術，目前已被建議作為一種工具來加強神經肌肉的康復評估和康復治療，其可以獲得其他評估技術無法提供的神經肌肉功能信息，動態監測肌肉活動變化、評估肌肉康復治療的效果等[9]。表面肌電圖的分析指標主要包括時域指標和頻域指標：RMS為時域指標，是一段時間內瞬間肌電圖振幅平方的平均平方根，與肌肉負荷性因素、肌肉本身的生化、生理過程等有密切聯系，是放電的有效值[10]；MF是反映信號頻率特征的指標，其高低與動作電位的傳導速度、參與活動的運動單位類型及其同步化程度有關。有學者研究發現，RMS和MF這兩個指標可用于檢查和監測病變肌肉恢復的情況，明確神經肌肉的狀態，為康復治療計劃的制定、提高康復效果提供有力的臨床證據[11]。本研究選擇的是時域指標RMS評估患者肌肉募集運動單位能力的情況，頻域指標MF評估患者的肌肉疲勞狀態，探討慢性頸痛患者頸背部肌肉和肩周肌肉的功能狀態，從而進一步探討慢性頸痛患者影響肩關節活動的可能機制，以此作為臨床上更精準的評估方法和作為制定個體化康復計劃的依據。

Korhonen T等[12]提出疼痛可以抑制肌肉活動并改變其運動的方式，因此患者會因疼痛導致肌肉出現不同的募集方式。肌肉招募的改變往往導致肌筋膜結構的病理改變，并加重癥狀。在存在頸部疼痛及功能障礙的情況下，頸部運動、感覺和肌肉活動能力會顯著下降，因此本研究通過選擇VAS評分低于5分的患者來控制疼痛對運動控制的影響。

試驗組在上肢“空罐試驗”姿勢下，三角肌做最大等長收縮狀態時上斜方肌和三角肌中束的RMS值和MF值均低于正常對照組（P＜0.05），說明慢性頸痛患者在上肢外展90°、三角肌中束做最大等長收縮的狀態下，疼痛側和非疼痛側斜方肌的肌肉收縮能力下降，同時雙側三角肌中束的收縮能力也下降。這可能是由于患者局部肌肉的疼痛和不適使中樞對肌肉抑制作用增加，功能活動下降，肌電活動相應減少，導致肌電信號的波幅降低。解剖和行為學的研究表明，人體上肢肌肉具有雙側神經支配的中樞控制功能[13]，故運動腦區在抑制同側肌肉活動的同時，也會抑制對側上肢運動控制。試驗組疼痛側RMS值顯著低于非疼痛側（P＜0.05），是由于疼痛的影響，導致疼痛側肌肉的活動較非疼痛側活動能力進一步下降，從而導致肌肉收縮能力下降更明顯。在臨床工作中也發現，與工作有關的頸痛患者常因疼痛而減少活動，甚至制動不活動，久而久之會引起相應肌肉的功能減退。

肌肉耐力是指肌肉維持使用某一程度肌力時，所能持續用力的時間或反復次數，MF是反映肌肉疲勞度常用的指標[9]。在正常情況下，人體不同部位骨骼肌之間的MF值差異較大，這主要與肌肉組織中快、慢肌纖維的組成比例有關[14]，慢肌纖維比例越高，肌耐力越好，MF值越高，反之亦然。另外，試驗結果中還顯示試驗組疼痛側上斜方肌MF值與非疼痛側無顯著性差異（P＞0.05），而三角肌的MF值低于非疼痛側（P＜0.05）。其可能的原因有：①選擇的慢性頸痛患者VAS評分小于5分，疼痛程度為中度疼痛，患者可以忍受，疼痛為非持續性、休息能稍緩解，其頸肩部肌肉勞損程度及肌肉疲勞不嚴重。②在肩關節外展90°、肌肉做最大等長收縮的條件下行sEMG檢查，主要受力的肌肉為三角肌中束，上斜方肌并未達到最大等長收縮狀態，故上斜方肌的MF值兩側無差異，而三角肌中束MF值，疼痛側低于非疼痛側。③對人體骨骼肌纖維活動特點研究發現，小于20%最大自主收縮狀態下是以慢肌纖維活動為主，隨著運動強度的增加，募集形式才會逐漸過渡到以快肌纖維活動為主[14]。雙側斜方肌在整個試驗動作過程中，因未做最大強度的收縮，故參與的肌肉纖維均以慢活動為主，而肌肉是以一個相對固定的頻率進行電活動，理論上平均頻率可能不會產生任何變化。三角肌在肩關節外展做最大等長收縮的狀態下，因運動強度較大，有快肌纖維活動參與較多，顯示出肌肉耐力下降，易疲勞，疼痛側易疲勞的程度高于非疼痛側。

慢性頸痛患者會導致頸部肌肉厚度、肌肉橫截面積及肌肉活動度等指標變化，且肌肉的這些變化不會自行恢復[15]。在本研究中發現慢性頸痛患者不僅出現頸背部肌肉活動水平的下降，還會出現肩周肌肉活動水平的下降，患者的肌肉活動改變可能是導致肩關節活動障礙的一個誘發因素，即慢性頸痛也是導致肩關節功能紊亂的一個重要因素。故在臨床治療慢性頸痛患者的過程中，不能忽視對肩周肌肉及肩關節功能的訓練。

本研究所有受試者只分析了一種靜態的肌肉收縮模式，不能動態評估肌肉激活程序的變化。另一方面，因考慮更大的疼痛可以改變運動控制，低程度的疼痛不會明顯影響肌肉功能，本研究選擇的是VAS評分小于5分的受試者，因此在本研究中VAS是有限的，未來的研究中會考慮動態肌肉運動模式和疼痛限制。