脑卒中患者足内翻的表面肌电研究进展

徐　华, 唐　巍, 周思琪, 付周婷, 闵　婕

(安徽中医药大学针灸骨伤临床学院,合肥　230031； *通讯作者，E-mail：tangwei2633@163.com)

脑卒中患者足内翻的表面肌电研究进展

徐华, 唐巍*, 周思琪, 付周婷, 闵婕

(安徽中医药大学针灸骨伤临床学院,合肥230031；*通讯作者，E-mail：tangwei2633@163.com)

关键词：足内翻;脑卒中;表面肌电

卒中常导致患者运动障碍，是所有神经疾病中导致住院人数最多的疾病[1]。卒中患者会出现不同程度的运动功能障碍,步行功能障碍被认为是对日常生活影响最大的运动功能障碍。改善患者步行能力，能提高患者的独立性、参与度和生活质量[2]。研究发现通过6个月的正规康复训练，大多数患者能够重新获得独立的步行能力[3]。在这个过程中，足内翻是患者与治疗人员最常遇见的问题[4,5]。

表面肌电图以其无创性和可重复等优点，为步态分析提供了很大帮助。通过表面肌电，我们了解到不同状态下足内翻时各肌群的肌电情况。表面肌电被广泛运用于脑卒中的各种研究，而不只是肌肉功能。国外有学者利用肌电图对卒中患者躯干位置觉进行研究，发现肌肉功能与位置觉有相关性，且二者在脑卒中后均有不同程度的减弱[6]。本文是从表面肌电的角度对脑卒中足内翻的研究进行综述，通过对足内翻表面肌电以往研究的梳理来说明表面肌电技术在此领域应用的价值及待进一步研究的问题。

1正常的踝关节的特点

踝关节是人体负重最大的屈戍关节。踝关节的稳定性和灵活性在日常运动中起着十分重要的作用。通过对踝足的结构解剖、动静力学、运动学及生物力学等广泛的研究，发现踝足有着比手更精细的结构。凭借复杂的结构，其能够完成非常复杂的动作。由于解剖结构和韧带的原因，踝足更易于做屈伸运动。内外翻运动使踝关节运动变得复杂，同时使踝关节在平稳的状态下适应复杂的路面[7,8]。

踝关节是保证步行稳定的一个重要环节。在一个步态周期中，踝关节有着复杂的运动。踝关节在支撑初期时保持中立位；在支撑早期时，为了保证足底可以平缓触地，踝关节处于背伸位；踝关节支撑中后期时，通过跖屈使足离地面。研究发现在整个支撑相，胫前肌群在支撑初期肌电活动最强，其他时间处于电静息状态，踝关节在摆动早期，胫前肌群活动再次轻度增强，在摆动终末期，活动减弱或消失。而在整个步行周期中，多数胫后肌群肌电活动强烈仅在支撑终末期。在平地行走时，踝关节整个步行周期中处在冠状面的中立位[9]。

2足内翻原因及其表面肌电特点

按照传统的认识，胫后肌群是卒中内翻足畸形主要原因。目前研究发现卒中后胫骨前肌群功能障碍发病率很高，而无论是胫骨前肌群功能障碍还是与胫后肌群功能障碍并存，都是导致足内翻的原因[10]。国外研究发现摆动期趾长伸肌收缩是维持足冠状位平衡的重要条件，而卒中患者胫骨前肌与趾长伸肌不能同步收缩，引起摆动期内翻[5]。在临床上，足下垂患者以往都是通过强化胫前肌群改善。这种做法导致卒中患者在步行摆动期出现胫骨前肌的强力收缩。而卒中后趾长伸肌的收缩不能与胫骨前肌同步，可能是导致摆动期足内翻加重的原因。下面我们将从不同的Brunnstrom分期、步行周期和佩戴矫形器的角度来介绍脑卒中患者足内翻的肌电情况。

2.1不同Brunnstrom分级脑卒中足内翻的表面肌电情况

Brunnstrom分级是较为常用的一种脑卒中后功能障碍的评定方法，由瑞典物理治疗师Brunnstrom提出[11]，其在脑卒中后评定和治疗中起到重要的作用。临床上发现患者出现足内翻时，其Brunnstrom运动功能分级常在Ⅴ级以下。吴运景等[12]通过表面肌电研究记录BrunnstromⅣ级、Ⅴ级和正常人胫骨前肌和腓肠肌内侧头的肌电情况，发现随着功能改善，上述两块肌肉的平均肌电值在增加，Brunnstrom Ⅳ级时腓肠肌内侧头平均肌电值高于胫骨前肌，当功能评级在Ⅴ级以上时上述两条肌肉的平均肌电大小开始扭转且其健侧和患侧胫骨前肌与腓肠肌平均肌电差值尽管存在差异，但差异不具有统计学意义。BrunnstromⅤ级以下的脑卒中患者分离运动不充分，肢体协调性不足。这从侧面说明了足内翻的产生与患者运动模式的异常有关。脑卒中后肢体肌肉的不协调也被国外的研究证实[13]。国内学者对不协调肢体的肌电表现进行了研究，郭京伟等[14]采用表面肌电对BrunnstromⅣ级及Ⅴ级的胫骨前肌和腓肠肌外侧头进行了研究，发现Ⅴ级患者患侧胫骨前肌的表面肌电值明显高于Ⅳ级，而胫骨前肌和腓肠肌间的协同收缩率则明显低于Ⅳ级组，患者Ⅴ级之前踝背伸的主动肌收缩功能及与拮抗肌交互抑制均较差。提示Brunnstrom Ⅴ级是脑卒中患者踝背伸主动肌收缩功能及与拮抗肌间交互抑制恢复的一个界限。主动收缩功能提高表明中枢控制能力的增强，而协同收缩的下降说明肢体协调性(交互抑制)的增强。Busse等[15]研究发现主动肌与拮抗肌之间的交互抑制为主动肌控制的运动提供稳定，同时这种交互抑制作用也为关节提供最佳的稳定性。每个脑卒中患者的恢复都有一个极限，尽管对这还是存在争议。脑卒中患者患值的恢复达到极限值时，其步行改善可能与健侧肢体强大代偿有关，而与患侧肢体的足内翻和功能的改善无关。Buurke等[16]的研究证明了上述观点，其对脑卒中后期步行功能恢复与肢体协调模式相关性进行研究，发现随着时间的推移，尽管患侧肢体表面肌电信号并没有发生重大改变，但其步行功能却有所改善，与患侧肢体的协调无关，可能与健腿肌肉激活相关。

2.2步行周期内脑卒中患者足内翻的表面肌电情况

足内翻可以高度干扰正常的步态模式。腓骨长短肌无力引起的足内翻，导致患者在步行支撑期不稳；而摆动期出现足内翻，可以导致患肢无法顺利过渡到下一个步行周期。足在摆动末期的位置是非常重要的，它会影响稳定性和下肢的向前运动[5]。下面将从支撑期和摆动期介绍足内翻患者的肌电情况。

2.2.1支撑期表面肌电情况在踝关节周围肌肉中，起到外翻作用的肌肉有腓骨长短肌以及趾长伸肌。通过对正常人步行中下肢各肌肉表面肌电的研究，发现维持支撑期足外翻的肌肉是腓骨长短肌肉。表面肌电研究发现足内翻与胫骨前肌的异常收缩和缺乏腓骨收缩有一定的关系[17]。脑卒中患者在站立时，其腿部肌电图显示放电最频繁肌肉为比目鱼。此时足内翻畸形出现与缺乏腓骨短肌的电活动密切相关。Iwaya[17]对胫后肌腱前转移的患者进行表面肌电研究，在患侧下肢屈伸和站立时，胫后肌肌电活动相当活跃。分析内翻畸形矫正手术取得效果的原因，是前移胫骨前肌加强外翻和弱化踝关节的内翻作用。Curvale等[18]采用将腓骨短肌腱远端固定于胫骨前肌、跟腱延长术、对曲趾切断的方法治疗痉挛性足内翻，术后患者步态得到一定的改善。国外有学者进行了一项回顾性研究，认为手术矫正内翻畸形是一种安全有效的方法。矫形手术使得足重新取得平衡，同时有效提高行走能力[19]。

2.2.2摆动期表面肌电情况步行能力影响脑卒中患者的生活质量，如何改善患者步行能力是治疗师需要解决的问题。在整个步行周期中，摆动期出现问题的发生率最高，这体现摆动期在步行周期中的重要作用。有国外学者[17]通过肌电研究患者抬高患肢时肌电情况，发现大多数患者胫前肌常出现异常活动，且伴有趾长屈肌、腓肠肌肌电同步活动，异常活动的胫前肌活动可能是足内翻的另一个原因。国内学者也在此方面进行了相关的研究，李青青等[20]采集了2例有划圈步态的偏瘫患者步行时胫前后肌群表面肌电，发现脑卒中患侧腓肠肌与胫骨前肌同步收缩，正常的腓肠肌摆动期静息状态消失。表面肌电显示患侧胫骨前肌为近乎连续的小波，其两个肌电活动高峰均不明显。提示患侧腓肠肌与胫前肌的正常拮抗收缩节律减弱或丧失。这也就解释了为什么划圈步态时会出现足内翻。为了减轻患者的划圈步态，治疗师常在患者分离运动不充分时利用下肢屈曲共同运动来诱发下肢的屈曲迈步，该种做法尽管改善了划圈步态，但不可避免诱发足内翻。国外早前也观察到了这一现象，并提出了足内翻几乎总是与踝关节过度跖屈相关[21]。Reynard等[5]研究说明了其中的原因，其运用表面肌电对2例卒中后仅存有足内翻的患者进行研究，发现1例足内翻患者胫骨前肌肌电值与健康受试者相比下降10%，而趾长伸肌减少27%，另1例患者胫骨前肌表面肌电显示肌电值增加17%，而趾长伸肌与正常人相比却较少7%。卒中患者胫骨前肌表面肌电的变化不能与趾长伸肌同步，这可能是导致摆动期足内翻的一个原因。

2.3佩戴踝足矫形器脑卒中患者足内翻的表面肌电情况

踝足矫形器可从矢状面和冠状面来控制踝关节的运动，减轻痉挛，预防和矫正畸形、保持下肢生物力学对线的作用[22]。踝足矫形器一直是改善足内翻患者步行能力最常用的一种方法。踝足矫形器对于足内翻的是否有利，一直存在争议。踝足矫形器能够改善偏瘫患者步行能力，提高日常生活活动能力。颜婷婷等[23]观察脑卒中患者自然步态及佩戴踝足矫形器后下肢相关肌群的表面肌电信号，发现患者佩戴踝足矫形器步行时的健患侧下肢各肌群的肌电值较未佩戴时均有减小。说明佩戴踝足矫形器后步行时下肢各肌群功能改善,疲劳程度减轻。黄美玲等[22]采用表面肌电对早期脑卒中患者佩戴踝足矫形器后各肌群进行研究。使用踝足矫形器的患者与未使用的患者进行比较，尽管胫前肌肌电值两组比较无差异，但两组的腓肠肌表面肌电值比较有显著性差异。佩戴踝足矫形器可有效降低腓肠肌张力的增高。国外的资料也证实佩戴踝足矫形器对脑卒中的步态有着很大的改善[24-26]。尽管表面肌电研究已经运用于脑卒中患者足内翻佩戴矫形器的研究，但是还缺乏一个系统的研究，进一步证实踝足矫形器在纠正足内翻的作用。

3总结

步行是一个复杂的过程，涉及到很多关节。踝关节在脑卒中患者步态稳定上扮演着重要的角色，这一点已经被认识到。在康复治疗中，改善踝关节控制是提高患者步行能力的重要环节。足内翻使得这个环节变得很难。临床上采用很多手段来解决足内翻，总是收效甚微。探索足内翻的原因和各种状态下足内翻时小腿肌肉状况，可能为我们解决这个问题提供一丝曙光。表面肌电介入为足内翻相关研究提供了较为完美的支撑。脑卒中后分离运动不充分是足内翻产生的原因。通过对足内翻患者不同状态的肌电进行研究，发现支撑期足内翻与胫前肌的异常收缩和缺乏腓骨收缩存在一定的关系。脑卒中患者摆动期产生足内翻有二种情况：一种是下肢的伸肌痉挛引起的足内翻，其会带来的一种步态形式，被我们称之为划圈步态；另一种是通过康复训练，利用共同运动诱导下肢在摆动期产生屈曲，避免划圈步态的内翻。前者表面肌电显示患侧腓肠肌与胫前肌同步收缩，后者趾长伸肌表面肌电变化与胫骨前肌不同步。足内翻既是一种状态，也是一个过程。部分脑卒中患者运动功能常停留在Brunnstrom Ⅴ级以下，踝足矫形器成为解决足内翻最便捷的做法。尽管对佩戴矫形器的患者进行了肌电研究，但长期使用矫形器对于肢体影响的肌电研究目前还没有，未来表面肌电与踝足矫形器结合可能在解决足内翻问题上有所斩获，给脑卒中后足内翻的治疗带来一次飞跃。

参考文献：

[1]Pin-Barre C,Laurin J.Physical exercise as a diagnostic,rehabilitation,and preventive tool:influence on neuroplasticity and motor recovery after stroke[J].Neural Plast,2015,2015:608581.

[2]Steele KM,Rozumalski A,Schwartz MH.Muscle synergies and complexity of neuromusc-ular control duringgait in cerebral palsy[J].Dev Med Child Neurol,2015,57(12):1176-1182.

[3]Cho DY,Park SW,Lee MJ,etal.Effects of robot-assisted gait training on the balance and gait of chronic stroke patients:focus on dependent ambulators[J].J Phys Ther Sci,2015,27(10):3053-3057.

[4]Keenan MA,Esquenazi A,Mayer NH.Surgical treatment of common patterns of lower limb deformities resulting from upper motoneuron syndrome[J].Adv Neurol,2001,87:333-346.

[5]Reynard F,Dériaz O,Bergeau J.Foot varus in stroke patients:muscular activity of extensor digitorum longus during the swing phase of gait[J].Foot(Edinb),2009,9(2):69-74.

[6]Liao CF,Liaw LJ,Wang RY，etal.Electromyography of symmetrical trunk movements and trunk position sense in chronic stroke patients[J].J Phys Ther Sci,2015,27(9):2675-2681.

[7]赵勇,王钢.踝关节扭伤的生物力学与运动学研究进展[J].中国骨伤,2015,28(4):374-377.

[8]戴红.人体运动学[M].北京:人民卫生出版社,2008:159-169.

[9]王静,吴效明.基于表面肌电的步态分析[J].中国组织工程研究,2012,16(26):4834-4840.

[10]Michlitsch MG,Rethlefsen SA,Kay RM.The contributions of anterior and posterior tibialis dysfunction to varus foot deformity in patients with cerebral palsy[J].J Bone Joint Surg Am, 2006,88(8):1764-1768.

[11]黄佳,陈洪沛,郭敏,等.脑卒中患者运动功能评定的方法及其研究进展与问题[J].中国临床康复,2006,10(28):120-122.

[12]吴运景,朱江,刘晓霞,等.脑卒中偏瘫患者恢复期康复训练胫骨前肌和腓肠肌表面肌电信号的变化[J].心脑血管病防治,2015,15(3):202-203.

[13]Rosa MC,Marques A,Demain S，etal.Lower limb co-contraction during walking in subjects with stroke:A systematic review[J].J Electromyogr Kinesiol,2014,24(1):1-10.

[14]郭京伟,谢欲晓,黄学英,等.不同恢复期脑卒中患者胫骨前肌和腓肠肌表面肌电信号的研究[J].中国康复医学杂志,2007,22(9):802-804.

[15]Busse ME,Wiles CM,Van Deursen RW.Muscle co-activation in neurological conditions[J].Phys Ther Rev,2005,10(4):247-253.

[16]Buurke,JH,Nene AV,Kwakkel G,etal.Recovery of gait after stroke:what changes[J].Neurorehab Neural Repair,2008,22(6):676-683.

[17]Iwaya T.Electromyographic analysis of the leg muscles in the hemiplegic patients with equinovarus deformity of the foot[J].Nihon Seikeigeka Gakkai Zasshi,1984,58(10):961-973.

[18]Curvale G,Rochwerger A,de Belenet H,etal.Treatment of spastic equinovarus foot in the hemiplegic adult by retrograde fixation of the peroneus brevis tendon onto the anterior tibialis tendon[J].Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot,1999,85(3):286-292.

[19]Renzenbrink GJ,Buurke JH,Nene AV,etal.Improving walking capacity by surgical correction of equinovarus foot deformity in adult patients with stroke or traumatic brain injury:a systematic review[J].J Rehabil Med,2012,44(8):614-623.

[20]李青青,吴宗耀.10 m自由步行偏瘫步态胫前后肌群的表面肌电图研究[J].临床神经电生理学杂志,2006,15(4):208-212.

[21]hiavi R,Bugle HJ,Limbird T.Electromyographic gait assessment.Part 2:Preliminary asses-sment of hemiparetic synergy patterns[J].J Rehabil Res Dev,1987,24(2):24-30.

[22]黄美玲,杨万章,范佳进,等.早期使用踝足矫形器对脑卒中偏瘫患者步行功能影响的表面肌电信号研究[J].中国康复医学杂志,2014,29(5):446-450.

[23]颜婷婷,李建华.脑卒中患者佩戴踝足矫形器前后下肢表面肌电信号变化特征的研究[C]//中国康复医学会脑血管病康复专业委员会.长春：华中医药学会第九次养生康复学术会议论文汇编，2011:10.

[24]Gatti M,Freixes O,Fernández SA，etal.Effects of ankle foot orthosis in stiff knee gait in adults with hemiplegia[J].J Biomech,2012,45(15):2658-2661.

[25]Nolan KJ,Yarossi M.Preservation of the first rocker is related to increases in gait speed in individuals with hemiplegia and AFO[J].Clin Biomech (Bristol, Avon),2011,26(6):655-660.

[26]Mulroy SJ,Eberly VJ,Gronely JK,etal.Effect of AFO design on walking after stroke:impact of ankle plantar flexion contracture[J].Prosthet Orthot Int,2010,34(3):277-292.

基金项目：国家自然科学基金资助项目(30873293，81373711，81102547);安徽高校科研创新平台建设项目(2015TD033)

作者简介：徐华，女，1988-05生，在读硕士，E-mail:xuhua19880502@gmail.com

收稿日期：2016-03-07

中图分类号：R741

文献标志码：A

文章编号：1007-6611(2016)06-0577-04

DOI：10.13753/j.issn.1007-6611.2016.06.022