表面肌电用于脊髓损伤患者躯干肌康复效果的研究

黄静 杨宁

(南京师范大学体育科学学院 江苏南京 210097)

脊髓损伤（spinal cord injury, SCI）是指由于多种不同致病因素引起的脊髓结构功能的损害，造成损伤平面以下运动、感觉、自主神经功能的障碍。在我国，据不完全统计，现有脊髓损伤患者约40万，每年新增病例约1万[1]。有研究表明：对脊髓损伤患者进行残存肌力训练可以改善患者的功能能力[2]。而坐位平衡是脊髓损伤患者实现站立和行走的前提，因此对脊髓损伤患者进行躯干肌残存肌力的训练是最基本的训练。

表面肌电(sEMG)图是采用皮肤电极放置在目标肌肉表面，通过对单块或一组、多组肌肉集合性肌电活动的同时记录，采集肌肉活动／动作(等张、等长、等速)时的肌电信号对神经肌肉功能作定量和定性分析，并推测神经肌肉的病变特性，主要适用于康复医学功能及疗效的评价与治疗[3]和体育运动中与疲劳相关的肌肉力学分析。康复治疗需要不断进行评价，表面肌电安全、无创和便于操作的特性可起到辅助治疗的作用。

1 对象和方法

(1)对象：研究对象是1例18岁的高中男生，在2010年被诊断为C7-T2的先天性椎管内硬脊膜外血管畸形。

(2)功能检查：患者上肢功能较好，双下肢瘫痪，躯干肌无力，控制能力较弱。

(3)干预:经患者及其家属同意并签署知情协议书，2014年1月至2014年5月对其进行躯干康复训练，由父母帮助完成。训练12周，每天训练时间80～100min，每次进行时间和内容的记录。

(4)干预内容：将患者的胸大肌、腹内外斜肌、腹直肌、三角肌、背阔肌、斜方肌、腰方肌、竖脊肌作为训练对象，其中以背阔肌、斜方肌、三角肌、竖脊肌作为重点训练肌设计出不同的练习项目，主要有床上的被动练习和辅助练习；椅上的辅助练习、主动练习和抗阻练习。

(5)测试仪器：美国NORAXON公司的MYOSISTEM-1200型表面肌电图仪。

(6)方法：sEMG测试在防电磁干扰肌电图室内进行，测试三组肌肉（第一组：胸大肌、腹直肌、腹内外斜肌和腰方肌；第二组：三角肌、背阔肌、竖脊肌和多裂肌；第三组：斜方肌上、中、下三束和臀大肌；）在最大收缩力下的肌电指标。测试前向患者介绍测试过程。正式测试前让患者尽量放松，以示波器上肌电信号平稳为标准。每个测试动作做3次，当患者最大用力时保持8～10s，每次测试间隔2min左右。

(7)主要观察指标：sEMG的主要观察指标有时域指标的积分肌电值（IEMG）、均值、峰值和频域指标的中位频率(MF)、平均频率（MPF）。

2 结果

2.1 时域指标测试结果

躯干肌各肌肉经运动干预后其积分肌电（IEMG）、均值和峰值这三个时域指标的数值均有增大，增加幅度不等，表现为：（1）躯干肌背部肌群增加幅度较前侧肌群大。（2）上躯干肌肌群增加幅度较下躯干肌肌群增加幅度大。

2.2 频域指标测试结果

躯干肌各肌肉经运动干预后其中位频率（MF）和平均频率（MPF）这两个频域指标的数值改善幅度不明显，有些肌肉的频域指标数值出现下滑；躯干肌左右两侧变化差异不大。

3 讨论

大部分脊髓损伤患者都有中等到严重的运动损害，60%的患者在日常生活上需要功能性的帮助，少数患者有恢复行走的可能，估计恢复的范围在7%～38%之间[4]。对于截瘫患者，要想恢复其行走功能，就必须改善其坐位平衡功能，坐位平衡是指人体在运动或受到外力作用时，能自动调整并维持坐位姿势的能力[5]。它是患者完成直立行走的前提，同时也能直接或间接地影响患者日后的生活自理能力。因此，该研究将患者的躯干肌作为重点训练肌，同时用sEMG评定训练的效果。

sEMG是近年来备受关注的一种无创的神经肌肉功能的检测方法，可以较客观的反应所测肌肉的功能，被广泛用于临床[6]。目前，对于脊髓损伤的康复效果评定大都采用美国ASIA神经功能评定、肌痉挛评定、日常生活活动能力评定(ADL)、FMA评定运动功能等。这些肌力分级评定和肌肉痉挛度评定由于检测效度的主观性和检测结果难以精确定量而受到限制。

多年来，对sEMG信号的分析主要集中在时域和频域两个方面[7]，时域分析的主要指标包括平均振幅、肌电积分（IEMG）等；频域分析常用指标为平均频率(MPF)和中位频率(MF)等[8]。该研究将肌电积分值和中位频率作为主要观察值。

3.1 时域指标评定

肌电积分值（iEMG）是指在一定时间内肌肉中参与活动的运动单位的放电总量[9]。国外专家Onishi[10]等对肌电积分值与肌力和肌张力之间的关系进行了研究并指出：肌肉随静力收缩时，表面电极测定的肌电积分值与肌力及肌张力之间呈正相关。因此，肌电积分值(IEMG)可作为评估肌力和肌张力的理想指标。由结果：（1）患者躯干肌时域指标的肌电积分值均增加，说明患者经过三个月的训练，肌力和肌张力均有明显的改善；（2）患者背部肌群IEMG增加较前侧肌群大，可能原因是对患者背部肌群设计的训练动作较前侧肌群多；（3）患者上躯干肌的增加幅度较下躯干肌大,可能原因是我们对上躯干肌设计的练习动作较下躯干肌多。

3.2 频域指标评定

MPF和MF是临床判别肌肉活动时的疲劳度的最常用指标[11]。相关研究中发现，不论是静态还是动态的情况下，随着肌肉疲劳的发生，都会出现肌电频谱左移的现象，即频谱的MPF和MF值下降[12]。故MF可作为评定肌耐力的客观参数指标。由结果：患者躯干肌频域指标的中位频率无明显变化，说明患者的肌耐力没有改善。可能原因有：（1）动作设计中忽略了做动作的时间要求；(2)耐力训练的项目设计不多；(3)每个测试动作只持续8～10s，该时间不能真正反应患者的耐力水平。

由以上结果分析可知：患者经过三个月的康复训练，躯干肌肌力和肌耐力有明显的增强；由肌电积分结果分析可知：患者瘫痪肌肌力康复效果是正常肌康复效果的一半。

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