等速测试指标与改良Ashworth量表用于踝痉挛评定的相关性研究①

邓思宇，卢茜，郄淑燕，刘畅，毕胜



等速测试指标与改良Ashworth量表用于踝痉挛评定的相关性研究①

邓思宇1，卢茜2，郄淑燕3，刘畅3，毕胜2

[摘要]目的研究等速被动测试指标与改良Ashworth量表(MAS)评定的相关性。方法2014年8月～2015年3月，本院接收康复治疗慢性脑卒中患者18例作为痉挛组，16名健康对照者作为对照组。MAS评定痉挛组踝关节肌张力，BIODEX等速运动测试系统评定两组踝关节被动运动，角速度分别为10°/s、60°/s、120°/s、180°/s、240°/s。测试峰力矩(PT)、峰力矩体重比(PT/ BW)、平均力矩(AT)、峰力矩-角速度线性斜率(SLOPE)。运用Spearman法对上述两组结果进行相关分析。结果痉挛组不同角速度PT、PT/BW、AT均大于对照组(P<0.05)，等速指标随角速度增大而增大，120°/s后上升缓慢。痉挛组4个等速指标与MAS相关系数为0.3043～0.7632(P<0.01)，SLOPE的数值最大。结论等速指标与MAS具有相关性，符合痉挛中速度依赖的定义。120°/s敏感性最高，SLOPE与MAS相关性最显著。

[关键词]脑卒中；等速测试指标；痉挛；改良Ashworth量表；相关性

[本文著录格式]邓思宇，卢茜，郄淑燕，等.等速测试指标与改良Ashworth量表用于踝痉挛评定的相关性研究[J].中国康复理论与实践, 2016, 22(2): 178-183.

CITED AS: Deng SY, Lu X, Qie SY, et al. Correlation of isokinetic parameter and modified ashworth scale applied in evaluation of ankle spasticity [J]. Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian, 2016, 22(2): 178-183.

作者单位：1.解放军医学院，北京市100853；2.中国人民解放军总医院康复医学科，北京市100853；3.首都医科大学附属北京康复医院康复诊疗中心，北京市100144。作者简介：邓思宇(1987-)，女，汉族，北京市人，硕士研究生，主要研究方向：康复治疗学。通讯作者：毕胜，主任医师，教授。E-mail: bisheng301@gmail.com。

痉挛是以肌肉的不自主收缩反应和速度依赖性的牵张反射亢进为特征的运动障碍，是上运动神经元综合征的组成部分，是神经系统损伤后患者最重要的损害[1]。其表现主要包括肌张力升高、肌肉僵硬、抽搐性痉挛等症状。痉挛限制大多数患者肢体活动，影响患者的运动功能，延迟康复训练的进程；如不积极治疗可导致患肢永久性的高肌张力，关节挛缩、僵硬和运动模式异常，严重影响患者的生活质量[2]。目前，临床上比较广泛认可的评价指标是改良Ashworth量表(modified Ashworth Scale, MAS)[3]，其分级标准是通过手工测试，主观感觉来评定痉挛级别，该方法简便易行，但分级比较粗糙，可靠性不是很高[4]。

由于等速肌力测试可以用恒定的角速度对肢体进行被动运动，在一定程度上可模拟人工测试的条件，故可用于痉挛评价的研究[5]。Annaswamy等对创伤性脑损伤患者进行小腿三头肌痉挛的等速测试阻力矩与MAS的相关性研究，证明二者具有相关性[6]。宋凡等对脑损伤痉挛患者在不同角速度(30°/s、120°/s、180°/s)下测试膝关节被动屈伸峰力矩(peak torque, PT)及峰力矩体重比(peak torque/body weight, PT/BW)，与MAS做相关性研究，得出MAS与这两个等速指标高度相关，在反映肌痉挛方面具有一致性[7]。Starsky等对脑卒中痉挛患者上肢肘关节进行等速测试阻力矩，证明与MAS具有良好的相关性[8]。Pierce等运用等速装置对18例脊髓损伤儿童进行不同角速度(15°/s、90°/s、180°/s)下膝关节屈伸肌群的痉挛测量，在证明峰力矩、MAS、痉挛频率量表(Spasm Frequency Scale, SFS)呈相关性的基础上，指出角速度为90°/s时最为显著[9]。

以上研究均对不同患者的不同肌肉进行测量，证明其相关性，但还没有实验找到与MAS评定最相关的恒定角速度。鉴于以上问题，我们利用使用较为普遍的等速肌力测试训练仪，在控制不同角速度的基础上，以被动牵张方式完成类似MAS评估的痉挛量化评定，建立相应的量化评定指标[10]，并把这些测试指标与MAS评定进行具体相关性分析，进行速度依赖性研究，找到与MAS评估最相关的恒定角速度和等速测试最敏感的指标。

1　资料与方法

1.1一般资料

2014年8月～2015年3月，在解放军总医院康复医学中心及北京康复医院接受康复治疗的慢性脑卒中患者18例(痉挛组)，其中男性16例，女性2例；年龄48～75岁，平均(56.22±6.58)岁；病程3～28个月；肢体受累右侧8例，左侧10例。所有患者均符合全国第四届脑血管病会议修订的诊断标准[11]，并经头颅CT或MRI确诊。

纳入标准：①意识清楚，病情稳定，生命体征稳定；②具有一定的认知能力，能够服从指令；③受累侧明确有下肢痉挛且MAS分级≥Ⅰ；④签署知情同意书，同意配合测试。

排除标准：①伴有其他周围神经或中枢神经系统疾患；②伴下肢关节活动性炎症或病理改变或足畸形；③伴有严重的视空间障碍；④伴有急性病。

同期选取与北京康复医院痉挛组年龄相匹配的正常人16名(对照组)，其中男性14名，女性2名；年龄46～65岁，平均(55.56±5.46)岁。均签署知情同意书，同意配合测试。

1.2仪器

采用美国Biodex System-4型等速运动测试训练系统，包括等速动力装置、速度选择器(速度范围0～ 300°/s)、计算机、双频道记录仪、坐椅、卧位检查台和附件7个部分。

1.3测试方法

受试者半卧位，用尼龙带将躯干和大腿固定，痉挛组进行患侧踝关节MAS评分，记录评定结果。然后将踝关节固定在脚踏板上，调整装置的连动臂，使轴心与踝关节外踝中心相对，髋屈曲，膝关节屈曲120°。正式测试前，让受试者熟悉整个测试过程。测试时，尽可能让受试者处于放松状态。

测试关节为踝关节，活动范围为受试者踝关节被动背屈-跖屈最大活动范围。采用等速被动运动模式。设定10°/s、60°/s、120°/s、180°/s、240°/s 5种角速度，每种角速度下重复5次，组间休息120 s，为避免未料及的痉挛所致过高阻力造成损伤，预定最高允许力矩为50 N⋅m，超过该值，装置自动关机予以保护。

记录获得踝关节跖-背屈重复运动5次曲线示意图。

1.4测试指标

1.4.1 MAS分级

采用MAS对痉挛组进行小腿三头肌痉挛评估，MAS分级反映徒手检查的肌张力。

1.4.2等速测试指标

PT：每种角速度下获得的最大力矩值。

PT/BW：单位体重的峰力矩。

平均力矩(average torque,AT)：每种角速度下力矩的平均值。

峰力矩-角速度线性斜率(SLOPE)：峰力矩与角速度的变化比值。

1.5统计学分析

应用SPSS 11.0软件进行统计学分析。两组间PT、PT/BW、AT的比较采用两独立样本t检验。采用Spearman相关分析法计算PT、PT/BW、AT、SLOPE 与MAS间的相关性。显著性水平α=0.05。

2　结果

2.1 MAS

痉挛组中，MAS分级主要集中在Ⅰ～Ⅱ级，Ⅲ～Ⅳ级的例数相对较少。见表1。

表1　MAS评估

2.2等速测试指标

图1为运动时间与力矩的关系，每运动1次，PT会比上一次减小。图2为某患者小腿三头肌在角速度120°/s时位置与力矩的关系，MAS评分为2级。踝关节由跖屈(+)至背屈(-)运动时，其力矩开始时上升较缓慢，随后逐渐增大较快，到背屈末端时，力矩达到高峰。

图1　踝关节跖-背屈重复运动5次示意图

图2　某患者小腿三头肌在角速度120°/s时位置与力矩的关系

痉挛组和对照组的踝关节背屈PT值均随等速系统牵伸角速度的增大而增加，直线回归斜率分别为0.0292、0.0049。见图3、图4。

图3　痉挛组踝关节跖-背屈角速度与峰力矩相关分析

图4　对照组踝关节跖-背屈角速度与峰力矩相关分析

痉挛组PT、PT/BW、AT均大于对照组。见表2～ 表4。

痉挛组踝关节背屈PT、PT/BW、AT、SLOPE与MAS具有相关性(P<0.01)。PT、PT/BW、AT在角速度10～120°/s之间有明显上升趋势；在120°/s之后，随角速度的增大，3个指标均上升缓慢；120°/s时的等速测量可能为角速度最低阈值，等速指标数值随角速度的增大而增加均符合痉挛的定义。120°/s时的等速测量指标与MAS的相关系数最大。SLOPE与MAS相关系数最大。见表5～表8。

表2　两组不同角速度间踝关节峰力矩比较(N⋅m)

表3　两组不同角速度间踝关节PT/BW比较(N⋅m/kg)

表4　两组不同角速度间AT比较(N⋅m)

表5　痉挛组踝关节PT与MAS相关系数

表6　痉挛组踝关节PT/BW与MAS相关系数

表7　痉挛组踝关节AT与MAS相关系数

表8　SLOPE与MAS相关系数

3　讨论

目前，痉挛的定量评估尚缺乏统一的方法，影响对病情的准确判断，定义尚不统一。自1980年Lance[1]提出痉挛的概念后，2005年Burridge等重新定义了痉挛的概念，即上运动神经元病变导致感觉运动控制失调，肌肉表现出间歇性或持续性的不自主激活[12]。痉挛的机理也主要分为两方面：①速度依赖性牵张反射(H反射)增强为特征的肌张力亢进，最终导致牵张反射过敏和反应过强；②中枢神经损伤的同时，更多地认为是痉挛肌肉机械特性的改变，它与肌纤维的数量、类型、温度和组织构成(肌肉、胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖、积水)有关[13]。现阶段，这两方面的研究都具有重要意义，神经生理学和生物力学这两种测量方法均不适合单独描述痉挛[14]。

临床上常用的等速测试痉挛方法主要包括等速摆动试验方法和等速被动测试方法。已有研究表明，应用这两种生物力学方法测量肌痉挛，均具有较好的信度和效度[8,15-16]，且与MAS具有良好的相关性[7]。有实验证明，痉挛组总力矩幅度和力矩-速度曲线的斜率高于正常组[10]。Perell等评估肌张力正常人与脊髓损伤患者，得出应用等速装置可有效观察分离正常人和患者[17]。Lee等在不同角速度下(40°/s、80°/s、120°/s、160°/s)对偏瘫、帕金森病患者及正常人的肘关节被动屈曲力矩进行比较，做出直线回归斜率，发现偏瘫/正常之间、帕金森病/正常之间均具有显著性差异，但偏瘫/帕金森病之间无显著性差异(P>0.05)，说明偏瘫和帕金森患者的速度依赖性肌张力增加大致相等[18]。

本研究对痉挛组和对照组进行等速测试指标的对比，符合之前的研究。为了消除测试体位可能的影响，MAS同样采用等速被动测试体位进行评估。应用等速被动测试时，测试者在恒定速度条件下产生被动牵张，在此基础上对运动过程中的力矩、角度以及相应位置等给出定量的描述，同时得出PT、PT/BW、AT指标，这些指标随角速度的增大而增加，也较好地体现了痉挛速度依赖的特征。

本研究主要针对脑卒中患者受累侧小腿三头肌引起的踝痉挛进行评估，设定10°/s、60°/s、120°/s、180°/s、240°/s 5种速度进行测试。PT为等速被动运动时最大的阻力力矩输出，即力矩曲线上最高一点的力矩值，具有较高的准确性和可重复性。已有研究证明，PT是一个公平量化与MAS相关的评估痉挛指标，被视为等速测试中的黄金参照值[6]，其值随角速度的增大而增大。PT/BW指单位体重的峰力矩，代表相对的峰力矩值，可进行不同体重个体之间的被动阻力力矩的比较。AT为踝关节每个角速度下5次被动运动的力矩平均值，由于重复牵伸易出现应力松弛导致痉挛缓解先前已被证明[19]，因此踝关节的被动运动在每个角速度下只进行5次。一般来说，第1次阻力力距较大，可能与肌肉的触变性相关，其机械运动后黏滞性变小[20]。有研究认为，虽有第1次较高力矩存在，但采用5次平均阻力力矩值和剔除第1次后其余4次阻力力矩平均值所获重测信度并无明显差异[21]。

根据Spearman相关性分析结果(表5～表7)，5种不同角速度下的测试指标均与MAS呈正相关(P< 0.01)，即MAS评定等级越高，测试值越大，相关系数为0.3043～0.7233。Pierce等运用等速装置对18例脊髓损伤儿童进行膝关节屈伸肌群的痉挛测量，在证明PT、MAS、SFS呈相关性的基础上指出角速度为90°/ s时最为显著[9]。本研究以同样方法发现3种指标值在角速度120°/s时，与MAS的r值最大，分别为0.6425、0.7233、0.6197。这可能是因为踝关节活动范围(正常踝关节可背屈30°/跖屈45°)一般为75°，MAS评估时要求1 s内完成全关节活动范围[22]，因此应用等速装置完成类似MAS评定时踝关节全范围被动运动时间不得超过1 s，角速度不得小于75°/s，本测试中大于且最接近75°/s的角速度为120°/s。从而说明在测量脑卒中患者小腿三头肌痉挛时，120°/s的速度为最佳角速度，与之前认为踝痉挛阻力矩在较高速度的测试中其相关性较好的结论相吻合[23]。

本研究除了对以上3种等速指标进行相关分析外，还特别研究了SLOPE与MAS的相关性。对18例脑卒中患者进行峰力矩-角速度的变化比值计算，得出个体间不同的上升斜率，计算与MAS相关性，其相关系数为0.7632，相比PT、PT/BW、AT表现出更高的相关性。SLOPE越高，表明痉挛依赖速度的程度越高，MAS分级越大。以往研究也曾应用该指标作为量化痉挛的依据，认为其敏感性较好[10]。

本实验证实了在不同角速度下等速被动方法测试小腿三头肌痉挛均与MAS评分呈相关性，符合痉挛中速度依赖的定义；并且得出，采用120°/s角速度进行测试敏感性最高，SLOPE与MAS相关性最显著。在之后的临床及科研工作中，可用于康复训练前后的痉挛测试及注射肉毒素治疗痉挛时剂量的调整等痉挛评估，能够反映痉挛变化的程度，更好地指导康复治疗。但本测试中MAS为Ⅲ、Ⅳ级的病例数量相对较少，有研究者认为等速装置对于区分痉挛张力过高的个体意义更大[24]，还需进一步扩大MAS评分较高的样本量来研究。

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Correlation of Isokinetic Parameter and Modified Ashworth Scale Applied in Evaluation of Ankle Spasticity

DENG Si-yu1, LU Xi2, QIE Shu-yan3, LIU Chang3, BI Sheng1
1.Chinese PLA Medical School, Beijing 100853, China; 2. Department of Rehabilitation Medicine, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China; 3. Beijing Rehabilitation Hospital, Capital Medical University, Beijing 100144, China

Correspondence to BI Sheng. E-mail: bisheng301@gmail.com

Abstract:Objective To study the correlation between isokinetic parameters and modified Ashworth Scale (MAS) in ankle spasticity assessment. Methods 18 stroke patients (spasticity group) and 16 healthy subjects (control group) in our hospitals from August 2014 to March 2015 were included. MAS was used to assess the ankle muscular tension. The ankle passive movement of both groups was measured with BIODEX isokinetic motor assessment system under 10°/s, 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s. The peak torque (PT), peak torque/body weight (PT/BW), average torque (AT), and slopes of the linear regression curve of torque-velocity (SLOPE) were recorded. The correlation of the isokinetic paramenters and the MAS were tested with Spearman correlation analysis. Results The PT, PT/BW and AT were higher in the spasticity group than in the control group (P<0.05).And they increased as the angular velocity increased, and slowed after 120°/s. The correlation coefficient of MAS and PT, PT/BW, AT, SLOPE were from 0.3043 to 0.7632 (P<0.01). Conclusion The isokinetic parameters were speed-dependent and closely related to MAS. 120°/s was of the highest sensitivity, and the SLOPE under this anglular velocity was highly correlated with MAS.

Key words:stroke; isokinetic parameter; spasticity; modified Ashworth Scale; correlation

(收稿日期：2015-04-10修回日期：2015-09-06)

DOI:10.3969/j.issn.1006-9771.2016.02.012

[中图分类号]R743.3

[文献标识码]A

[文章编号]1006-9771(2016)02-0178-06