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水中步行训练对脊髓损伤患者下肢表面肌电和神经功能的效果①

2017-05-25刘晓广杨学民周珠琪孙盛杰

中国康复理论与实践 2017年5期
关键词:肌力步行脊髓

刘晓广,杨学民,龚 雷,周珠琪,孙盛杰

水中步行训练对脊髓损伤患者下肢表面肌电和神经功能的效果①

刘晓广1a,杨学民1a,龚 雷1b,周珠琪1c,孙盛杰1a

目的探讨水中步行训练对不完全性脊髓损伤患者下肢肌肉表面肌电(sEMG)和神经功能的效果。方法2014年6月至2016年5月,42例胸腰段不完全性脊髓损伤患者随机分成对照组(n=21)和实验组(n=21)。两组均采用常规康复训练,实验组另加水中步行训练,共6周。训练前后测量股四头肌及胫前肌平均肌电值(AEMG),采用美国脊柱损伤学会(ASIA)下肢运动功能、感觉指数评分进行评定。结果治疗后,两组ASIA下肢运动、感觉功能评分显著改善(t>10.871,P<0.001),股四头肌及胫前肌AEMG明显改善(t>5.763,P<0.01);实验组均明显优于对照组(t>4.036,P<0.01)。结论水中步行训练能进一步改善不完全性胸腰段脊髓损伤患者下肢肌力和神经功能。

不完全性脊髓损伤;水中步行训练;表面肌电图;神经功能

脊髓损伤是一种严重的创伤,可致不同程度残疾,使患者丧失部分或全部活动能力、生活自理能力和工作能力。胸腰段不完全性脊髓损伤患者,损伤平面以下主要运动、感觉和自主神经功能障碍,严重阻碍患者下肢功能恢复,严重影响患者的生活质量[1]。水中步行训练具有浮力、压力、热容量及阻力等特性;气泡加涡流作用于皮肤表面,是一种微细按摩和刺激,可改善血液循环,促使训练者肌肉松弛并减轻痉挛和疼痛,增加无痛的活动范围,改善平衡及协调功能;静水压力可以改善肺活量和消除肢体肿胀,并具有提高肌耐力等作用[2]。

近年相关研究表明[3-4],表面肌电图(surface electromyography,sEMG)在康复医学中应用广泛。作为一种客观量化的评估手段,sEMG可以很好地评估脊髓损伤患者的肌肉功能,同时能有针对性指导康复目标的制定和康复效果的评价,可以量化肌肉功能的变化[5]。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2014年6月至2016年5月,在本院骨关节与脊髓损伤康复科住院治疗的胸腰段脊髓损伤患者42例,均有外伤及手术史,符合2011年美国脊柱损伤学会(American Spinal Injury Association,ASIA)国际标准[6]不完全性脊髓损伤(损伤平面T10-L1)。

纳入标准:①ASIA分级C级;②病情稳定;③病程2周~6个月,存在下肢中枢性瘫痪,肌力<Ⅲ级,水疗前排便后二便控制时间≥0.5 h,乳头下皮肤无破损、无皮炎、无皮肤传染病;④自愿参加并签订康复治疗知情同意书。

排除标准:①无骨折脱位胸腰段脊髓损伤;②脊髓空洞、肿瘤、急性脊髓炎、吉兰-巴雷综合征;③伴意识障碍、认知障碍及抑郁状态,不能理解并配合治疗。

采用随机数字表法随机分为对照组和实验组,每组21例。两组性别、年龄、病程、脊髓损伤平面等方面无显著性差异(P>0.05)。见表1。

表1 两组患者一般资料比较

1.2 方法

两组均采用常规康复治疗。肌肉注射鼠神经生长因子(北京舒泰神)30 μg,每天1次,共3周;静脉滴注单唾液酸四己糖神经节苷脂(北京四环)60 mg,每天1次,共3周。

在生命体征平稳后即开始常规康复训练。①肌力训练:肌力Ⅰ级时采用功能性电刺激、被动运动,肌力Ⅱ级时采用助力运动、主动运动;每次各项30 min,每天2次。②治疗垫上训练:如翻身训练、牵伸训练、垫上移动训练、手膝位负重及移行训练等;每次各项15 min,每天2次。③坐位训练,每次30 min,每天3次。④转移训练,每次30 min,每天2次。⑤适时进行直立床、站立架站立训练,适时过渡到平衡杆内站立、支具下辅助行走训练等;根据病情选择,每次各项30 min,每天1次。⑥物理因子治疗:如神经肌肉电刺激、功能性电刺激、中频电疗、超短波等,减轻损伤部位的炎症反应,改善神经功能;根据病情选择,每次各项30 min,每天1次。⑦中医疗法,如针灸、推拿、蜡疗、熏蒸等,根据病情选择,每次各项30 min,每天1次。⑧心理治疗,根据心理评估情况及病情选择,每次60 min,每周1次。

以上康复项目按病情及康复进展,训练2~6周。

实验组在此基础上增加水中步行训练。采用Frem-Aquaclscr型水中运动池(FERNO公司),具有自动消毒过滤、保持水温、涡流增压功能,透明观察壁;水中设步行器,可进行步行功能训练,由步行浴槽、减重设备组成。水深130~140 cm,水温37~38℃,室温25~26℃。通过透明观察壁可对患者进行观察评价,指导患者矫正步态,进行强化肌力等训练。

根据患者胸腰段脊柱术后时间、复查影像学资料,了解患者目前脊柱愈合情况;再结合患者自身承受能力,设计完全减重、部分减重以及部分负重、完全负重下各种水中训练动作。①双下肢肌力训练:双手扶握保护杠,屈髋屈膝,下蹲时水位达下颌,然后恢复站立位。②平衡、协调、姿势控制训练:双手扶握保护杠,一条腿站立,另一条腿屈髋屈膝,两腿交替完成原地踏步动作。③步行功能训练:双手扶握保护杠进行水下跑步训练,治疗师随时纠正步态,训练速度由慢到快。

水中步行训练每次30 min,每天1次,共6周。

1.3 评定方法

由同一专业治疗评估师分别于治疗前与治疗后6周,评估患者股四头肌、胫前肌sEMG的平均肌电值(average electromyography,AEMG)[7],同时评定患者ASIA下肢运动、感觉评分[8]。

1.3.1 sEMG

采用FIEXCOMP型表面肌电分析反馈仪(南京伟思医疗科技有限责任公司)。测试前患者局部皮肤酒精脱脂;采用Ag/AgCl电极,导电区直径10 mm,记录电极放置在股四头肌及胫前肌肌腹处,沿肌纤维走行,两记录电极间距2 cm;参考电极置于髌骨上。sEMG信号经带通滤过器(15~1000 Hz)滤过,全波整流,采样频率3000 Hz,共模抑制比>110 dB,增益1000,噪声<1 μV,A/D转换12 bit,通道数2。受试者仰卧于评估床上,嘱患者做膝关节屈伸、踝关节背屈跖屈,最大范围内主动等张收缩动作,记录AEMG。

1.3.2 ASIA运动功能评分

徒手肌力测试法测定人体10组关键肌肌力,分左、右两侧进行,每组肌肉所评分与肌力级别相同,总分100分。评分越高表示肌力越好。

1.3.3 ASIA感觉功能评分

检查躯干及四肢两侧各28个皮区关键点的痛觉和轻触觉,每个关键点检查轻触觉和针刺觉(锐/钝区分),感觉正常(与面颊部感觉一致)为2分,异常(减退或过敏)为1分,消失为0分,总分224分。评分越高,感觉越接近正常。

1.4 统计学分析

采用SPSS 17.0统计软件处理。所有数据均以(xˉ±s)表示,组内、组间比较采用t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

治疗前,两组股四头肌、胫前肌AEMG,ASIA下肢运动、感觉评分无显著性差异(P>0.05);治疗6周后,两组股四头肌及胫前肌AEMG,ASIA下肢运动、感觉评分均较治疗前明显改善(P<0.01),实验组明显优于对照组(P<0.01)。见表2~表5。

表2 两组治疗前后股四头肌AEMG比较

表3 两组治疗前后胫前肌AEMG比较

表4 两组治疗前后ASIA下肢运动评分比较

表5 两组治疗前后ASIA下肢感觉评分比较

3 讨论

胸腰段不完全性脊髓损伤常造成双下肢运动功能障碍,使患者站立、行走功能及日常生活活动能力丧失;损伤平面以下神经输入减少,引起骨骼肌萎缩,进一步减弱患者运动功能。恢复下肢肌力及运动功能是这类患者的首要康复目标[9-10]。

水中运动疗法已被广泛应用在神经肌肉康复中。水的浮力作用可以减少自身重力对关节的影响。水中步行训练在改善运动和步行能力的同时,还能改善脊髓损伤患者的心血管功能,血脂、血糖调节功能,减轻痛觉过敏症状。对部分不能负重或部分负重的患者,可利用悬吊装置减少下肢负荷,利于患者早期进行各种步行训练[11-12],从而增强站立期伸膝肌和踝背屈肌的肌力。故本研究sEMG记录股四头肌及胫前肌AEMG,反映上述肌肉活动时,运动单位激活的数量、参与活动的运动单位类型,以及其同步化程度与不同肌肉负荷强度条件下的中枢控制功能。

相关研究发现[13-15],通过合适的水中步行训练,可促使不完全性脊髓损伤患者神经中枢与靶肌肉间残留神经通路启用并发挥功能,从而弥补受损神经传导通路及突触功能缺失;主动运动可使支配肌肉的自主神经信号出现或加强,对肌肉自主收缩及关节活动度具有显著的意义。

近年来国内外相关研究表明[16-19],在脊髓损伤患者中,sEMG可对下肢肌肉运动输出的肌电活动进行分析,为康复目标的制定及评价提供客观量化数据,弥补ASIA客观量化的局限,所得数据可以为临床康复治疗方案的制定提供有效依据。

不完全性脊髓损伤患者的康复预期普遍较高,多数患者希望恢复独立行走能力,而屈髋肌、伸膝肌、踝背屈肌是独立行走的轴力线,胸腰段不完全性脊髓损伤早期康复训练应以增强股四头肌、胫前肌肌肉控制为重点[20-21]。在水中康复时,当运动肢体与水流方向相反时会产生额外的阻力[22];在肢体运动范围开始阶段,肢体运动会增加水的阻力,需要克服较大阻力;而在运动结束阶段,由于肢体周围的水继续流动,会帮助肢体继续运动[23]。

国内研究显示[24-25],传统康复训练尽管能有效改善患者双下肢的感觉、运动功能,但与水中步行相结合,可最大限度地恢复和重建瘫痪肢体的功能,提高患者的下肢运动能力[26-27]。本研究显示,水中步行训练能有效提高胸腰段不完全性脊髓损伤患者双下肢运动功能,与之一致。

目前sEMG已经可以评估肌肉激活时间和肌肉协调性[28-29],更直观量化地表现出肌肉功能的变化情况。今后将进一步拓展基于sEMG技术脊髓损伤患者肌肉功能研究,更好地指导脊髓损伤的临床康复工作。

[1]Wang HF,Yin ZS,Chen Y,et al.Epidemiological features of traumatic spinal cord injury in Anhui Province,China[J].Spinal Cord,2013,51 (1):20-22.

[2]Lemay JF,Duclos C,Nadeau S,et al.Postural and dynamic balance while walking in adults with incomplete spinal cord injury[J].J Electromyogr Kinesiol,2014,24(5):739-746.

[3]吴琼,王欣欣,王颖鹏,等.表面肌电图在水中运动研究中的应用进展[J].中国康复理论与实践,2015,21(4):445-448.

[4]陈汉青,唐光旭,杨松.表面肌电在体育运动中的运用[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2014,14(3):95-97.

[5]李建民,郝正玮,赵雅宁.不同步态训练方法对慢性不完全性脊髓损伤患者步行功能效果的Meta分析[J].中国康复理论与实践,2013,19 (2):183-188.

[6]Kirshblum SC,Burns SP,Biering-Sorensen F,et al.International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury(revised 2011)[J].J Spinal Cord Med,2011,34(6):535-546.

[7]De Biase ME,Politti F,Palomari ET,et al.Increased EMG response following electromyographic biofeedback treatment of rectus femoris muscle after spinal cord injury[J].Physiotherapy,2011,97(2):175-179.

[8]Tsutsumi S,Ueta T,Shiba K,et al.Effects of the Second National Acute Spinal Cord Injury Study of high-dose methylprednisolone therapy on acute cervical spinal cord injury-results in spinal injuries center[J]. Spine,2006,31(26):2992-2996.

[9]Brucker BS,Bulaeva NV.Biofeedback effect on electromyography responses in patients with spinal cord injury[J].Arch Phys Med Rehabil, 1996,77(2):133-137.

[10]高宁,曹维宁.脊髓不完全性损伤患者早期康复训练疗效观察[J].中国伤残医学,2013,21(6):313-314.

[11]Iucksch DD,Israel VL,Ribas DI,et al.Gait characteristics of persons with incomplete spinal cord injury in shallow water[J].J Rehabil Med, 2013,45(9):860-865.

[12]崔玉鹏,洪峰.表面肌电图在人体运动研究中的应用[J].首都体育学院学报,2005,17(1):102-104.

[13]Querry RG,Pacheco F,Annaswamy T,et al.Synchronous stimulation and monitoring of soleus H reflex during robotic body weight-supported ambulation in subjects with spinal cord injury[J].J Rehabil Res Dev,2008,45(1):175-186.

[14]Liu J,Liu Q.Use of the integrated profile for voluntary muscle activity detection using EMG signals with spurious background spikes:A study with incomplete spinal cord injury[J].Biomed Signal Proces, 2016,24(Suppl 2):19-24.

[15]Yen SC,Landry JM,Wu M.Augmented multisensory feedback enhances locomotor adaptation in humans with incomplete spinal cord injury[J].Hum Mov Sci,2014,35:80-93.

[16]Tamburella F,Scivoletto G,Cosentino E,et al.Walking in water and on land after an incomplete spinal cord injury[J].Am J Phys Med Rehabil,2013,92(10 Suppl 2):e4-e15.

[17]郑洁皎,胡佑红,俞卓伟.表面肌电图在神经肌肉功能评定中的应用[J].中国康复理论与实践,2007,13(8):741-742.

[18]Saito H,Yamanaka M,Kasahara S,et al.Relationship between improvements in motor performance and changes in anticipatory postural adjustments during whole-body reaching training[J].Hum Mov Sci, 2014,37:69-86.

[19]胡可慧,常有军,杨廷彦,等.肌电生物反馈疗法联合康复训练对胸腰段不完全性脊髓损伤患者下肢运动功能及表面肌电信号的影响[J].按摩与康复医学,2015,6(23):37-39.

[20]Anwer S,Equebal A,Palekar TJ,et al.Effect of locomotor training on motor recovery and walking ability in patients with incomplete spinal cord injury:a case series[J].J Phys Ther Sci,2014,26(6):951-953.

[21]Giannantoni NM,Minisci M,Brunetti V,et al.Evaluation of pharyngeal muscle activity through nasopharyngeal surface electromyography in a cohort of dysphagic patients with acute ischaemic stroke[J].Acta Otorhinolaryngol Ital,2016,36(4):295-299.

[22]Lovecchio N,Sciumè L,Zago M,et al.Lower limbs kinematic assessment of the effect of a gym and hydrotherapy rehabilitation protocol after knee megaprosthesis:a case report[J].J Phys Ther Sci,2016,28(3): 1064-1070.

[23]Labruyère R,van Hedel HJ.Strength training versus robot-assisted gait training after incomplete spinal cord injury:a randomized pilot study in patients depending on walking assistance[J].J Neuroeng Rehabil,2014,11:4.

[24]丁葆丽,麻淑清,朱迎九,等.水疗在脊髓损伤患者康复治疗中的应用[J].中国康复理论与实践,2005,11(10):862-863.

[25]张志杰,刘春龙,冯亚男,等.温泉水疗对改善胸段不完全性脊髓损伤患者肌痉挛的疗效观察[J].中国康复理论与实践,2009,15(5): 472-473.

[26]Milner PI,Smith HC,Robinson R,et al.Growth factor regulation of intracellular pH homeostasis under hypoxic conditions in isolated equine articular chondrocytes[J].J Orthop Res,2013,31(2):197-203.

[27]Pinto S,Carvalho Md.Breathing new life into treatment advances for respiratory failure in amyotrophic lateral sclerosis patients[J].Neurodegener Dis Manag,2014,4(1):83-102.

[28]Lu TW,Chien HL,Chang LY,et al.Enhancing the examiner's resisting force improves the validity of manual muscle strength measurements: application to knee extensors and flexors[J].J Strength Cond Res, 2012,26(9):2364-2371.

[29]Choi K,Bak J,Cho M,et al.The effects of performing a one-legged bridge with hip abduction and use of a sling on trunk and lower extremity muscle activation in healthy adults[J].J Phys Ther Sci,2016,28(9): 2625-2628.

Effects of Walking in Water on Surface Electromyography of Lower Limbs and Neural Function in Spinal Cord Injury Patients

LIU Xiao-guang1a,YANG Xue-min1a,GONG Lei1b,ZHOU Zhu-qi1c,SUN Sheng-jie1a
1.a.Department of Rehabilitation for Bone,Joint and Spinal Cord Injury;b.Department of Water Therapy;c.Department of Rehabilitation Evaluation,Ningbo Rehabilitation Hospital,Ningbo,Zhejiang 315040,China

LIU Xiao-guang.E-mail:42689630@qq.com

Objective To explore the effects of walking in water on surface electromyography(sEMG)of lower limbs and neural function in spinal cord injury(SCI)patients.Methods From June,2014 to May,2016,42 patients with incomplete thoracolumbar SCI were divided into control group(n=21)and experimental group(n=21)randomly.All the patients accepted routine rehabilitation,while the experimental group accepted extra walking in water.Average electromyography(AEMG)of quadriceps femoris and tibialis anterior muscles was measured,and the motor and sense function was assessed with American Spinal Injury Association(ASIA)Classification before and six weeks after treatment.Results The AEMG(t>5.763,P<0.01)and the scores of motor and sense(t>10.871,P<0.001)increased in both groups after treatment,and increased more in the experimental group than in the control group(t>4.036,P<0.01).Conclusion Walking in water could further improve lower limbs muscle strength and neural function in patients with incomplete thoracolumbar SCI.

incomplete spinal cord injury;walking in water;surface electromyography;neural function

R651.2

A

1006-9771(2017)05-0599-04

2016-11-07

2017-02-21)

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.05.024

[本文著录格式]刘晓广,杨学民,龚雷,等.水中步行训练对脊髓损伤患者下肢表面肌电和神经功能的效果[J].中国康复理论与实践,2017,23(5):599-602.

CITED AS:Liu XG,Yang XM,Gong L,et al.Effects of walking in water on surface electromyography of lower limbs and neural function in spinal cord injury patients[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(5):599-602.

1.宁波市康复医院,a.骨、关节与脊髓损伤康复科;b.水疗室;c.康复评定科,浙江宁波市315040。作者简介:刘晓广(1978-),男,汉族,河北迁安市人,主治医师,主要研究方向:骨、关节与脊髓损伤康复,骨肌疾病的慢性疼痛。E-mail:42689630@qq.com。

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