基于步态分析和sEMG评价的合谷刺法治疗中风后踝背屈障碍:随机对照研究

杨杭,张海峰



基于步态分析和sEMG评价的合谷刺法治疗中风后踝背屈障碍:随机对照研究

杨杭,张海峰

(浙江省中医院,杭州 310002)

观察合谷刺法对中风后踝背屈障碍患者的步态和表面肌电(surface electromyography,sEMG)的影响。选择符合纳入标准的脑卒中患者40例,采用随机数字表法随机分为两组,对照组20例,采用常规针刺法,治疗组20例,采用合谷刺法。在治疗前,采集并提取两组患者双侧下肢的步长、踝关节最大主动背屈角度、腓肠肌和胫前肌在踝关节屈伸最大等长收缩(MIVC)状态下的sEMG,评价中风后患者双侧下肢步行能力及肌肉功能状态。治疗后,应用三维步态参数、踝关节最大主动背屈角度、腓肠肌和胫前肌在MIVC状态下的sEMG特征值来评价两组中风患者患侧下肢步行能力和肌肉状态。两组患者治疗前双侧下肢参数比较,患侧下肢步长和踝关节最大主动背屈角度均小于健侧,患侧腓肠肌和胫前肌在MIVC状态下的IEMG和RMS均低于健侧,患侧CR大于健侧,差异均具有统计学意义(＜0.05)。治疗后,两组患者患侧下肢的步速、步频、步长、支撑相、双支撑相、踝关节最大主动背屈角度、腓肠肌和胫前肌在MIVC状态下的IEMG、RMS和CR均较同组治疗前有明显改善(＜0.05),且治疗组的参数明显优于对照组(＜0.05)。合谷刺法对中风后踝背屈障碍患者步行能力恢复具有促进作用。

针刺疗法;电针;合谷刺;中风后遗症;踝损伤;步态分析;表面肌电信号

中风患者常遗留多种功能障碍,其中踝背屈障碍是常见的下肢运动功能障碍。踝关节是人体起步、负重、平衡等功能的重要微调枢纽关节[1],踝背屈障碍患者在步态周期中,步行耗能增大,步行时肢体承重力和稳定性下降,跌倒风险增加,故改善中风患者踝背屈障碍,提高患者步行能力,是临床亟需解决的难题之一。本研究基于步态分析系统及sEMG评价,观察合谷刺法对中风患者踝背屈障碍改善及步行功能恢复的疗效。

1 临床资料

1.1 一般资料

本临床研究方案已通过浙江中医药大学附属第一医院医学伦理委员会批准,伦理批件号为2017-k- 036。40例中风患者均为2016年10月至2017年5月在浙江省中医院城东分院康复三病区住院的脑梗死或脑出血患者。采用随机数字表法,随机将患者分为两组,对照组20例,其中男12例,女8例;平均年龄(55±10)岁;平均病程为(7.33±2.53)周。治疗组20例,其中男9例,女11例;平均年龄(51±10)岁;平均病程为(8.34±1.97)周。经检验,两组患者年龄、病程比较,差异无统计学意义(＞0.05),经c2检验,两组性别比较差异无统计学意义(＞0.05),两组具有可比性。

1.2 诊断标准

参照中华神经科学会1995年全国第4届脑血管病学术会议通过的《各类脑血管疾病诊断要点》[2],经头颅CT和MRI确诊为脑出血或脑梗死。

1.3 纳入标准

①符合上述诊断标准;②年龄30～65周岁,病程2～12周;③神志清楚,无沟通障碍,能执行动作指令;④确为中风所致踝背屈障碍,且无严重关节挛缩与变形;⑤偏瘫侧下肢肌力≥4级,踝关节改良Ashworth分级＜2级;⑥功能性步行量表能力分级≥3级,能独立步行10 m以上,步速＞0.1 m/s;⑦签署知情同意书,同意参加本试验者。

1.4 排除标准

①伴有严重智力障碍、失语,存在沟通障碍者;②伴严重心、肺、肾功能损害;③既往有类风湿关节炎、脊髓损伤、截肢等影响步行能力的情况;④其他原因导致的踝背屈障碍;⑤双侧肢体瘫痪患者。

2 治疗方法

两组患者均给予康复科常规内科治疗,改善循环、营养神经、脑保护等药物治疗。给予常规康复训练,运动疗法、作业疗法、大（小）关节松动训练、平衡训练等。

2.1 对照组

采用传统针刺方法。参照《针灸治疗学》[3],下肢选取环跳、足三里、风市、阳陵泉、悬钟和太冲。选用0.25 mm×40 mm一次性无菌针灸针,在所取腧穴位置上垂直刺入,针刺得气,深度适宜。选用G6805电针仪,采用断续波,频率50 Hz,电极阴-阳极连接于足三里-悬钟,刺激强度为肉眼可见肌肉颤动为度。每次治疗30 min,每日1次,治疗6 d休息1 d,共治疗60 d。

2.2 治疗组

采用合谷刺法。针刺穴位同对照组。选用0.25 mm×40 mm一次性无菌针灸针,在所选足三里、悬钟穴中心垂直刺入1针,提拉至浅层,沿足三阳经方向在上述各穴的上下各向外侧斜刺2针,与第1针约成45°角,行平补平泻,足三里、悬钟穴处各有3针。电针参数同对照组,于针刺得气后分别接三组电极,第一组阴-阳极分别连接足三里、悬钟,第二、三组阴-阳极分别连接足三里、悬钟处的上下两针,经电刺激诱导出踝背屈及足外翻动作。疗程同对照组。

3 治疗效果

3.1 观察指标

3.1.1 步态分析时空参数

患者于治疗前、后分别采集三维步态时空参数(步速、步频和步长),时相参数(支撑相和双支撑相),采集前,嘱患者在一段10 m长的特定区域内自然前行2～3次,再行正式采集,以能取4个完整的步态周期为有效行走,以4个周期的平均值作为该次检测数据。

3.1.2 表面肌电信号

采集患者治疗前、后患侧腓肠肌和胫前肌的表面肌电信号(sEMG),取特征值积分肌电值(IEMG)和均方根值(RMS)。采集时,保持患肢踝关节在屈伸最大等长收缩(maximal isometric voluntary contraction, MIVC)的状态。同时计算协同收缩率(CR),CR(%)=拮抗肌IEMG/(主动肌IEMG＋拮抗肌IEMG)×100%。

3.1.3 踝关节最大主动背屈角度

用角度尺测量踝关节最大主动背屈角度。

3.2 统计学方法

应用SPSS17.0统计软件进行统计分析,对符合正态分布的数据采用均数±标准差表示,计量资料用检验,计数资料采用卡方检验。以＜0.05为差异有统计学意义。

3.3 治疗结果

3.3.1 治疗前双侧下肢步长、踝关节最大主动背屈角度的比较两组患者患侧下肢时空参数步长和踝关节最大主动背屈角度小于健侧,双侧比较差异具有统计学意义(＜0.05)。详见表1。

表1 治疗前双侧下肢步长、踝关节最大主动背屈角度的比较 (±s)

注:与患侧比较1)＜0.05

3.3.2 两组治疗前双侧下肢MIVC状态下sEMG特征值和CR比较

40例患者患侧下肢在MIVC状态下的腓肠肌和胫前肌的IEMG和RMS均低于健侧,患侧足背伸的CR明显高于健侧,双侧比较差异均具有统计学意义(＜0.05)。详见表2。

表2 两组治疗前双侧下肢MIVC状态下sEMG特征值和CR的比较 (±s)

注:与患侧比较1)＜0.05

3.3.3 两组患者治疗前后患侧下肢步态时空参数及时相参数的比较

两组患者治疗前患侧下肢的步速、步频、步长、支撑相和双支撑相比较,差异均无统计学意义(＞0.05)。治疗后,两组患者时空参数(步速、步频、步长)均较治疗前明显提高,时相参数(支撑相、双支撑相)较治疗前有明显下降,与治疗前比较差异具有统计学意义(＜0.05)。且治疗组患者的时空参数与时相参数均优于对照组,两组比较差异具有统计学意义(＜0.05)。详见表3。

表3 两组治疗前后患侧下肢步态时空参数及时相参数的比较 (±s)

注:与同组治疗前比较1)＜0.05;与对照组比较2)＜0.05

3.3.4 两组患者治疗前后患侧下肢MIVC状态下sEMG特征值的比较

两组患者治疗前患侧下肢在MIVC状态下腓肠肌与胫前肌的IEMG、RMS比较,差异均无统计学意义(＞0.05)。治疗后,两组患侧下肢MIVC状态下腓肠肌与胫前肌的IEMG和RMS较治疗前有明显提高,足背伸时CR较治疗前明显减低,与治疗前相比,差异均具有统计学意义(＜0.05)。且治疗组患侧下肢的腓肠肌与胫前肌的IEMG、RMS和足背伸CR均优于对照组,差异均具有统计学意义(＜0.05)。详见表4。

表4 两组治疗前后患侧下肢MIVC状态下sEMG特征值的比较 (±s)

注:与同组治疗前比较1)＜0.05;与对照组比较2)＜0.05

3.3.5 两组治疗前后踝关节最大主动背屈角度比较

两组患者治疗前患侧下肢踝背屈角度比较,差异均无统计学意义(＞0.05)。治疗后,两组患者患肢踝关节最大主动背屈角度较治疗前明显提高,差异具有统计学意义(＜0.05)。且治疗组优于对照组,差异具有统计学意义(＜0.05)。详见表5。

表5 两组治疗前后踝关节最大主动背屈角度的比较 (±s,°)

注:与同组治疗前比较1)＜0.05;与对照组比较2)＜0.05

4 讨论

4.1 合谷刺法对下肢步行功能重建的影响

合谷刺,又名“合刺”,属于《内经》五刺之一。合谷刺主治四肢痿弱、皮肤麻木不仁的肌痹与中风后偏瘫、感觉障碍等不谋而合[4-5]。常见刺法为一针多向刺或多针刺[6],一般常在选定腧穴正中刺一针,左右各傍刺一针。

本研究采用多针刺的合谷刺法,一穴3针,并接3组电针,施以断续波50 Hz。通过合谷刺的针刺手法,增强腧穴的针刺强度,扩大针刺面积,同时施以50 Hz的断续波引起踝背屈及足外翻动作,改善了常规针刺接电后,刺激量及刺激强度不足不能引起踝背屈动作的缺陷。研究者认为,针刺的有效刺激量是针刺疗效的关键,与刺激的强度、刺激手法和针刺时间等密切相关[7-8],合谷刺电针则充分提高了针刺的有效刺激量。断续波避免了机体对连续刺激的疲劳性,同时能提高横纹肌的兴奋性,改善血液循环,为神经细胞的再生提供充足的氧供,促进神经的修复[9]。不同刺激频率对刺激靶点有不同治疗作用,50 Hz能引起血管扩张,增强感觉输入并能引起肌肉强直收缩[10]。

患侧下肢踝关节的反复不断被动活动,不仅增强踝关节活动度,且通过不断向中枢发出冲动,有效刺激大脑损伤区域残留组织及未损伤组织的再生,活化休眠突触,由被动变为主动向患侧发出冲动,形成新的感觉运动通路,也称之为“使用依赖性功能重建”[11-12],这与卒中后脑的可塑性密切相关,与康复训练中运动再学习的理论基础相关,通过重复刺激增强突触传递性[13]。通过这一新模式的建立,促进患者下肢功能恢复。

4.2 步态分析和sEMG评价在双侧下肢步行能力中的意义

中风患者因其偏瘫侧肌力下降、肌张力的改变和平衡协调能力下降,常导致行走时步态异常,临床上常使用Berg平衡量表[14]、Fugl-Meyer量表[15]下肢部分、徒手肌力测试(MMT)[16]等量表评定来评价患侧下肢步行能力和肌力。但此类评定为定性分析法,较为主观、粗略,无法做到客观、精确、量化。故本研究选用步态分析检查系统捕捉更细微的步行变化,选用时间-距离参数和肌电参数等作为评价患者下肢步行能力的定量指标[17-19]。

双下肢对比试验中发现,患侧下肢步长较健侧明显缩短。步长是下肢不对称性比较中能有效反映肢体障碍程度和偏瘫步行能力的敏感指标[20-22],且毛玉瑢等[23]提出,在脑卒中患者临床步态检测中,无需正常对照,步长即可作为评价偏瘫步态有效指标。在踝关节背屈肌肉功能的研究中,胫前肌为主动肌,腓肠肌则为拮抗肌。患侧腓肠肌与胫前肌的IEMG和RMS均明显小于健侧,IEMG可反映肌肉在单位时间内的收缩特性,RMS反映神经放电的有效值。中风后患者胫前肌与腓肠肌的肌肉功能与健侧相比均下降,且胫前肌下降更为明显,同时,患侧踝背屈的协同收缩率(CR)明显高于健侧,而CR表示拮抗肌在主动肌运动中所占比例,本研究显示,患者患侧踝背屈的CR约是健侧的2倍,这与燕铁斌等[24]的研究结果吻合,进一步提示了患者早期腓肠肌不仅肌力下降,也极易出现痉挛,导致踝背屈障碍[25]。

由此可认为,中风患者胫前肌与腓肠肌的肌肉收缩能力均下降,以胫前肌下降为主,且患侧踝背屈时肌肉运动模式异常,协调性差,结合步长的结果,可认为,中风后踝背屈障碍患者的步行能力下降,步行周期改变,早期肌肉收缩性下降,肌肉协调能力降低。

4.3 步态分析和sEMG评价在两组对比研究中的意义

本课题对照组选用常规针刺法,治疗组选用合谷刺法,为对比两组方法的有效性,选用了步态分析的时空(步长、步频和步速)和时相参数(支撑相和双支撑相),sEMG(IEMG、RMS和CR)。步长、步频和步速是步态分析最常用的3大要素,是行走的生物力学分析所涉及的最基本要素。步长有效反映了步行能力,步频是基本的步态时间描述符,步速是度量步行能力的最实用的指标,支撑相反映患肢承重能力,同时双支撑相与步速成反比,反映步行的稳定性[26]。sEMG则动态监测行走过程中肌肉运动状态。

中风后踝背屈障碍患者由于下肢肌力、平衡及协调能力的下降,肌张力和下肢各关节活动度的改变,常需代偿性地增加支撑相与双支撑相的时间,缩短摆动期以支持肢体承重和跨步行走,行走落地一般足尖与足外侧着地,导致足廓清障碍[27],故行走时步速减慢、步频减少、步长缩短,支撑相和双支撑相时间延长等一系列步态时空时相参数的改变和表面肌电信号的改变[28-30]。

两组患者在治疗后,均提高了步速、步频、患侧步长,缩短了支撑相和双支撑相的百分比,提高了踝关节最大主动屈曲角度,且合谷刺法治疗疗效明显优于常规刺法治疗(＜0.05)。提示了患者下肢肌力的恢复,关节活动的提高,步态周期的改善,持重的稳定性和下肢步行能力的提高。患侧在腓肠肌与胫前肌的IEMG、RMS和CR方面,两组治疗均能不同程度提高相应肌肉功能的IEMG和RMS,降低踝背屈的协同收缩率。虽然作为拮抗肌的腓肠肌IEMG也有所提高,但两组治疗仍以胫前肌IEMG提高为主,故作为踝背屈的协同收缩率得以降低,且合谷刺法治疗明显优于常规刺法治疗。由此也提示,中风后踝背屈障碍患者的康复,可通过胫前肌与腓肠肌相互作用的肌电参数来进一步引导控制训练而达到更加精确的恢复[31],以提高胫前肌肌力为主,同时抑制腓肠肌的异常收缩,以降低协同收缩率为有效训练。

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Evaluation of Triple Directional Needling in Treating Ankle Dorsiflexion Disorder After Stroke by Gait Analysis and Surface Electromyography: A Randomized Controlled Trial

,-.

,310002,

To observe the effect of triple directional needling on gait and surface electromyography (sEMG) in patients with ankle dorsiflexion disorder after stroke.Forty eligible patients were randomized into two groups. Twenty patients in the control group were intervened by conventional acupuncture; 20 patients in the treatment group were intervened by triple directional needling. Before the treatment, the bilateral step length, maximum angle of active ankle dorsiflexion, and sEMG of gastrocnemius muscle and anterior tibial muscle under the maximum isometric voluntary contraction (MIVC) during ankle flexion and extension were collected from the two groups, to evaluate the walking ability and muscle function of bilateral limbs in stroke patients. After the treatment, three- dimensional gait parameters, the maximum angle of active ankle dorsiflexion, the sEMG eigenvalues of gastrocnemius muscle and anterior tibial muscle under MIVC were used to evaluate the stroke patients’ walking ability and muscle state of the lower limbs on the affected side in the two groups.Before the treatment, the parameters of the bilateral lower limbs of the two groups were compared, showing that the step length and the maximum angle of active ankle dorsiflexion of the affected limb were smaller than those of the healthy side, the integrated electromyogram (IEMG) and root mean square (RMS) of gastrocnemius muscle and anterior tibial muscle under MIVC of the affected side were lower than those of the healthy side, and the co-contraction ratio (CR) of the affected side was larger than that of the healthy side, with significant differences (＜0.05). After the treatment, the walking speed, cadence, step length, stance phase, double stance phase, the maximum angle of active ankle dorsiflexion, the IEMG, RMS and CR of gastrocnemius muscle and anterior tibial muscle under MIVC of the affected side were significantly improved in the two groups (＜0.05); the parameters in the treatment group were significantly superior to those in the control group (＜0.05).Triple directional needling can promote the recovery of walking ability in patients with ankle dorsiflexion disorder after stroke.

Acupuncture therapy; Electroacupuncture; Triple directional needling; Post-stroke syndrome; Ankle injury Gait analysis; sEMG

R246.6

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2018.13.0031

1005-0957(2018)13-0031-06

2017-10-09

浙江省中医药科学研究基金项目(2017ZB033)

杨杭(1989—),女,住院医师,硕士,Email:yanghangchangzhou@126.com