肌肉振动对肢体制动引起的神经传导功能改变的影响*

赵雪红,李芳萍,宋新爱△,刘倩蓉,林元喜,樊小力

1.湖北文理学院医学院(襄阳 441053),2.西安交通大学医学部(西安 710061)

肌肉振动对肢体制动引起的神经传导功能改变的影响*

赵雪红1,李芳萍2,宋新爱2△,刘倩蓉1,林元喜2,樊小力2

1.湖北文理学院医学院(襄阳 441053),2.西安交通大学医学部(西安 710061)

目的： 观察制动及制动期间施加肌肉振动对肢体神经传导功能的影响。方法：选择骨折后石膏固定的一侧肢体制动患者24例，检测其制动前后胫神经传导速度、M波和H反射的潜伏期。结果： 制动2周后，胫神经传导速度无明显改变(P>0.05)，M波潜伏期和H反射潜伏期明显延长(P<0.05)；制动期间给予肌肉振动，M波潜伏期和H反射潜伏期无明显改变(P>0.05)。结论： 制动引起外周神经传导功能减慢，制动期间给予肌肉振动，能够对抗制动引起的外周神经功能的改变。

制动是临床治疗肌肉和骨关节疾病的一种常用手段，但长期制动会导致骨骼肌萎缩等一系列不良后果，进而延缓原发疾病的恢复和患者的日常生活。虽然废用性肌萎缩的发生发展受多种因素的影响，但来自中枢神经的激活作用的减弱在肌萎缩，尤其是制动早期的肌萎缩发生、发展中起着及其重要的作用[1-2]。研究表明，肌肉振动训练能够使与运动控制有关的神经环路兴奋性增加，已经成为康复医学中用来对抗神经-肌肉激活功能障碍的一种重要手段[3]。我们的人体研究也证实，每日短时、间歇性的肌肉振动能够减轻制动引起的中枢神经功能的损害[4]。近来研究资料表明，制动不但影响中枢神经的功能活动，外周神经的结构和功能也发生障碍[5]。但是有关振动训练对外周神经系统，尤其是患者外周神经功能的影响国内外鲜有报道。为此，本研究拟观察100Hz正弦波振动对骨折患者制动前后神经传导功能的影响，为进一步制定有效的防治肌萎缩的措施提供研究资料,现报告如下。

资料与方法

1 一般资料 选取2012年9月至2013年7月间在西安交通大学第二附属医院骨科的一侧下肢制动的卧床患者24例，男13例，女11例，年龄18～45岁(平均28.7岁)。其中，股骨干骨折患者10例，股骨颈骨折患者8例，转子间骨折患者6例，制动时间为12～14d。采用随机数字表法分为制动组和制动+振动组，每组12例。另由40例不限制肢体活动者作为正常对照组，男女各20例，年龄18～45岁(平均30.4岁)。在卧床病人的选择中，凡是患有神经性、肌源性疾病以及有肌电禁忌者均不列入本研究范围。所有受试者及家属均对研究内容知情，并签署知情同意书。

2 振动方法 采用本室自制的强肌仪给制动+振动组受试者制动侧比目鱼肌施加正弦波振动，频率为100Hz，振幅为300 μm[4]。探头置于比目鱼肌肌腹部位，采取多点、短时、间歇式振动法进行振动。具体振动过程如下：每振动1 min后间歇1 min，重复4次后间歇2 min，此为一个振动回合，一个振动点每回合振动时间总计4 min(不包括间歇时间)。以同样的振动回合重复进行3次。每天进行4次振动(上午8时，中午12时，下午4时，晚上8时)，直到观察结束。

3 神经传导的检测方法 采用丹迪(Dantec) 公司的Lead PointTM4 肌电图/ 诱发电位仪对患者进行单侧胫神经传导、M波和H反射潜伏期检测。

3.1 胫神经传导速度检测:采用表面刺激电极，刺激部位为内踝上后方及腘窝，记录位置为姆展肌，用骨盆尺测量两个刺激点之间的距离作为s，两个潜伏期之差为t，用s/t计算胫神经传导速度。

3.2 M波和H反射潜伏期：受试者取仰卧位，膝关节微曲，肌肉放松，小腿部皮肤温度保持在34℃以上，位于深部的胫神经的温度维持在35～37℃。用双极表面电极在腘窝处刺激胫后神经，阳极端位于近侧，记录电极置于比目鱼肌。刺激用单脉冲方波，频率1Hz，波宽0.5ms。受试者在制动前(固定前或刚固定结束)和制动后(观察结束时)各检查一次，所有病例均同一医师操作。

结 果

1 制动及肌肉振动对胫神经传导速度的影响 正常对照组胫神经感觉传导速度为(55.68±5.85)m/s，运动传导速度为(43.32±4.12)m/s。制动组和制动+振动组的受试者在制动前其胫神经传导速度与正常对照组相比均无统计学差异(P>0.05)。因此我们将每个受试者制动前的胫神经传导速度作为制动后的参照。

与制动前相比，制动组患者制动后感觉(P=0.256)和运动传导速度(P=0.194)均无明显改变；制动+振动组，制动前后感觉(P=0.287；P=0.287)和运动传导的速度(P=0.645)与制动前也均无明显改变，见表1。

表1 肌肉振动对制动肢体胫神经传导速度的影响

2 制动及肌肉振动对M波和H反射潜伏期的影响 正常对照组M波潜伏期为3.42±0.25ms(n=40)，在制动前，制动组和制动+振动组受试者的M波潜伏期为与正常对照组相比均无统计学差异(P>0.05)。

肌肉振动对肢体制动患者比目鱼肌M波和H反射潜伏期的影响，见表2。从表2中可以看出，制动组制动后M波潜伏期明显延长(t=-12.81,P=0.000)；H反射潜伏期也明显延长(t=-11.21,P=0.000)；但H-M无明显改变(t=-1.19,P=0.256)。制动+振动组，制动前后M波潜伏期(t=-1.86,P=0.09)、H反射潜伏期(t=-1.394,P=0.191)和H-M(t=-0.959,P=0.358)均无明显改变。

制动前，制动组和制动+振动组M波潜伏期无明显差异(P=0.668)；制动后， 制动组M波潜伏期明显要长于制动+振动组(P<0.05)。但H反射潜伏期和H-M两组间比较无统计学差异(P>0.05)。

表2 肌肉振动对制动肢体比目鱼肌M波和H反射潜伏期的影响

注：组内制动前后相比，*P<0.05；与制动组相比，△P<0.05

讨 论

制动条件下有关中枢神经改变的研究颇多[1-2]，但对人体外周神经的研究却鲜有报道。本次选择骨折后石膏固定的一侧肢体制动患者24例，通过对制动前后胫神经传导速度、M波和H反射的潜伏期观察，试图揭示短期制动对肢体外周神经传导功能的影响。

刺激周围神经后，直接诱发的复合肌肉动作电位(CMAP)称为M波。M波的潜伏期通常作为研究神经肌肉传递功能的指标。H反射是电刺激远端周围神经后，兴奋Ia 类感觉传入纤维，经脊髓后角至前角传递后再由运动神经传出引发的复合肌肉动作电位。H反射传导通路包含了神经全长，包括了Ia 类感觉传入和运动神经轴突的传出，既包括了外周神经-肌接头处的兴奋传递，又包括了脊髓中枢的突触传递过程。本研究结果表明，制动2周左右，M波和H反射的潜伏期延长。本研究结果还发现，制动前后胫神经的感觉和运动传导速度无明显改变，H-M的值也无明显改变，表明M波和H潜伏期的延长主要是由于动作电位在神经-肌接头及其之后部分的传导减慢引起的。Alves[5]等研究证实，废用条件下大鼠有髓神经纤维末梢髓鞘厚度降低；制动后神经-肌接头的结构发生改变[6]；这些变化必然会影响神经-肌接头处动作电位的扩布，导致M波潜伏期的延长；Cescon等[7]的人体研究也证实，短期制动后仅单个运动单位传导速度降低，肌肉力量和其他电生理特性并无明显改变，这均与本研究的结果相一致。制动患者，尤其是骨关节疾病的患者，不适当的训练不但起不到防治作用，反而影响关节的恢复。肌肉振动不但能够增强肌肉力量，同时对骨骼系统也有明显的促进作用[8]。因此振动训练已成为近年来康复医学研究领域增强肌肉功能的一种重要手段。本研究结果发现，制动期间给予间歇性的肌肉振动能够有效地对抗M波潜伏期的延长。

大量的研究结果表明[9]，制动条件下肌梭的传入放电活动减少可能是废用性肌萎缩发生、发展的始动因素之一；增加肌梭的传入放电能够对抗、延缓废用性肌萎缩的发生。高频正弦波振动的主要作用是能够选择性地兴奋肌梭，增加肌梭的传入放电活动。我们以往的研究结果表明，正弦波振动能够明显改善废用条件下骨骼肌的形态结构、免疫组化等的改变，对抗肌萎缩的发生。研究资料还发现[10]，高频振动还能够促进生长激素的分泌，这也有助于骨骼肌正常功能的维持。因此我们认为，制动期间间歇性的肌肉振动对M波潜伏期的影响，可能是因高频正弦波振动兴奋了肌梭，继而抑制了在制动状态下由于肌梭传入冲动减少而引起的中枢神经功能改变，改善了神经-肌接头处动作电位的扩布，保证了兴奋-收缩耦联的正常进行，从而改善了肌肉结构、功能。

综上，制动后外周神经传导功能减慢，制动期间给予肌肉振动，能够对抗制动引起的外周神经功能改变。

[1] Lundbye-Jensen J, Nielsen JB. Central nervous adaptations following 1 wk of wrist and hand immobilization[J]. J Appl Physiol, 2008, 105(1):139-151.

[2] Kühn S, Werner A, Lindenberger U,etal.Acute immobilisation facilitates premotor preparatory activity for the non-restrained hand when facing grasp affordances[J]. Neuroimage, 2014, 92:69-73.

[3] Imtiyaz S, Veqar Z, Shareef MY.To compare the effect of vibration therapy and massage in prevention of delayed onset muscle soreness (DOMS)[J]. J Clin Diagn Res, 2014, 8(1):133-136.

[4] Zhao X, Fan X, Song X,etal. Daily muscle vibration amelioration of neural impairments of the soleus muscle during 2 weeks of immobilization[J]. J Electromyogr Kinesiol, 2011, 21(6):1017-1022.

[5] Alves JS, Leal-Cardoso JH, Santos-Júnior FF,etal. Limb immobilization alters functional electrophysiological parameters of sciatic nerve[J]. Braz J Med Biol Res, 2013, 46(8):715-721.

[6] Salanova M, Bortoloso E, Schiffl G,etal.Expression and regulation of Homer in human skeletal muscle during neuromuscular junction adaptation to disuse and exercise[J]. FASEB J, 2011, 25(12):4312-4325.

[7] Cescon C, Gazzoni M. Short term bed-rest reduces conduction velocity of individual motor units in leg muscles[J]. J Electromyogr Kinesiol, 2010, 20(5):860-867.

[8] Tirkkonen L, Halonen H, Hyttinen J,etal. The effects of vibration loading on adipose stem cell number, viability and differentiation towards bone-forming cells[J]. J R Soc Interface, 2011, 8(65):1736-1747.

[9] 赵雪红，樊小力. 失重模拟失重条件下肌梭的改变与肌肉萎缩关系的研究进展[J]. 生理学报, 2013, 65(1):96-100.

[10] Gosselink KL, Roy RR.Vibration-induced activation of muscle afferents modulates bioassayable growth hormone release[J]. J Appl Physiol, 2004, 96(6):2097-2102.

(收稿：2016-06-28)

Daily muscle vibration prevented the decrease in peripheral neural conduction following immobilization

Zhao Xuehong,Li Fangping,Song Xin’ai, et al.

Medical College of Hubei University of Arts and Science(Xiangyang 441053)

Objective：To determine peripheral neural adaptations to 2-week immobilization and whether muscle vibration intervention during immobilization would attenuate the negative adaptations induced by immobilization. Methods：Twenty-four subjects with one hind limb immobilized by plaster were divided into the immobilization group and the immobilization with muscle vibration group. Mechanical vibrations with constant low amplitude (0.3 mm) were applied with a constant frequency of 100 Hz on the soleus muscle of the subjects in vibration group during the immobilization period. The conduction velocity of tibial nerve and the latencies of M wave and H-reflex of soleus were observed before and after 2-week immobilization.Results：After 2 weeks of immobilization, conduction velocity of tibial nerve did not change with immobilization in either group (P>0.05). Significant increases in latency of M wave (P=0.000) and H wave (P=0.000) were found in the immobilization group, but no changes were observed in conduction through the spinal reflex loop (H minus M-wave latencies) (P=0.256). No significant changes occurred in the immobilization with muscle vibration group. Conclusion：These findings suggest that limb immobilization induces plastic changes in peripheral neural function, as evidenced by the increases in M-wave and H reflex latency and that such alterations was prevented by the intervention of muscle vibration during the immobilization period.

Muscular atrophy/physiopathology Neural conduction Vibration Electromyography

*国家自然科学基金资助青年项目(31300981)

肌萎缩/病理生理学 神经传导 振动 肌电描记术

R338

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2017.07.008

△通讯作者