运用表面肌电分析悬吊治疗老年腰椎间盘突出症患者双侧肌肉失衡的疗效

李珂珂 李艳 汤莉 杨杨 罗会照 高放

(上海交通大学医学院附属同仁医院康复医学科，上海 200335)

慢性腰痛在肌肉骨骼疾病中最常见〔1〕，是指位于后腰部的慢性疼痛综合征(持续≥3个月)〔2〕。它是一个主要的健康和社会经济问题，与旷工、残疾和社会的高成本有关〔3〕。表面肌电图(sEMG)通过电极片采集肌肉在运动或收缩过程中产生的生物电，再经过放大器放大、记录后得到图形，因此sEMG可以在无损伤条件下有针对性地采集肌肉实时动态物理信号，更细致地反映出肌肉功能变化。本研究运用sEMG分析悬吊治疗老年腰椎间盘突出症患者双侧肌肉失衡的疗效。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2017年12月至2019年2月就诊于上海市同仁医院的老年腰椎间盘突出症腰痛患者28例(28个左侧腰痛)，女17例，男11例；年龄平均(67.57±4.69)岁。参照《慢性腰痛的临床研究指导原则》指定诊断标准 ：①发病部位疼痛，多为酸痛不适，肌肉僵硬板滞，或有重压感、下坠感，腰部发沉。常反复发作，弯腰稍久则疼痛加重。②查体：腰部外形多无异常，少数患者腰部活动稍受限并有压痛，压痛部位多在骶棘肌处、骶骨后面骶棘肌止点处或髂骨嵴后部、腰椎横突部、棘突间隙或棘上韧带处。③持续性或间歇性腰痛时间>3个月〔4〕。 ④磁共振成像(MRI)证实腰椎间盘突出。纳入标准：①符合慢性腰痛上述诊断标准，MRI证实腰椎间盘突出；②性别不限，年龄60～75岁；③治疗前自愿接受sEMG检查者。排除标准：①安装心脏起搏器、金属性心导管者；②开放性骨折或创伤伤口未愈合者，有外固定支架者；③血友病、血小板减少等有明显出血倾向者；④精神病患者；⑤认知障碍，无法合作者；⑥近6个月内接受过激素、关节腔内注射等治疗；⑦腰椎复合性损伤。

1.2设备 上海诺诚NTGMX-216-10401-1.0.0表面肌电图仪。

1.3研究方法

1.3.1电极贴放位置及肌电测量 多裂肌的贴片位于骶骨靠近椎体处，竖脊肌腰段及胸段分别位于胸10、11椎体棘突和腰3、4椎体棘突旁开2 cm处、臀中肌贴片位于髂后上棘附近的肌束处、臀大肌位于臀部中间部分采集各部平均振幅(AEMG)肌电信号。

1.3.2具体治疗过程 ①悬吊治疗技术(SET)。仰卧位，骨盆放置宽带，两侧各选用10 kg、20 kg弹力绳，患侧膝关节处放置窄带固定绳健侧踝关节，给予踝带10 kg弹力绳。②降床高度。使床面离膝关节约30 cm，让患者双手叠加交错放置胸前。③让患者通过膝关节与窄带肩部与床面作为支撑，让患者臀部抬离床面并且躯干与腿成直线，另一侧腿与悬挂腿高度一致，并保持30 s观察患者骨盆是否有倾斜及完成动作的时间与质量。做3组每次30 s，每做1组休息10 s，根据完成动作质量从小剂量弹性绳逐渐减腰部弹性辅助带。整个过程不能有疼痛并保持动作质量。相应侧卧与俯卧也采用相同方法。

1.3.3观察指标 观察并比较治疗前后患健侧肌肉的AEMG值及Oswestry功能障碍指数和焦虑自评量表(SAS)评分。

1.4统计学方法 采用SPSS20.0软件进行t检验。

2 结 果

2.1治疗前后健、患侧AEMG值比较 治疗前健、患侧竖脊肌胸段、竖脊肌腰段、多裂肌、臀大肌AEMG值比较差异无统计学意义(P>0.05)，患侧臀中肌AEMG值明显低于健侧(P<0.01)。治疗后健、患侧竖脊肌胸段、竖脊肌腰段、多裂肌、臀大肌AEMG值比较差异无统计学意义(P>0.05)，患侧臀中肌AEMG值明显低于健侧(P<0.01)。见表1。患侧治疗前后竖脊肌胸段、竖脊肌腰段、多裂肌、臀中肌、AEMG值比较差异无统计学意义(P>0.05)。治疗后患侧臀大肌的AEMG值明显上升(t=-2.27,P=0.04)，竖脊肌胸段(t=0.14,P=0.89)、竖脊肌腰段(t=-1.58,P=0.13)、多裂肌(t=-1.60,P=0.13)、臀中肌(t=-0.02,P=0.98)无明显变化。

表1 治疗前后健患侧的AEMG值比较

2.2治疗前后Oswestry功能障碍指数和SAS评分比较 治疗后Oswestry功能障碍指数和SAS评分均较治疗前明显下降，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 治疗前后Oswestry功能障碍指数和SAS评分比较

3 讨 论

肌肉、骨骼及神经组成人体运动系统，腰椎是重要的运动兼负重关节，临床中慢性腰椎间盘突出症腰痛病人较难治愈，大部分病人需要保守治疗。了解腰部肌群功能障碍可为康复治疗方案的制定提供指导。sEMG信号是将单个、多个肌细胞或者部分肌肉组织活动时所产生的生物电变化，经电极引导、放大、记录和显示所获得的电压变化的一维时间序列信号，它将神经肌肉系统活动时所产生的原始生物电信号和干扰噪声信号组成。其中，干扰噪声信号主要来自检测仪器、环境电磁的干扰及界面运动干扰等，主要的干扰频率介于0～60 Hz低频部分。一般的sEMG信号峰值介于0～6 000 μV,信号频率为0～500 Hz，主频介于50～150 Hz。sEMG 时域指标 AEMG 可以反映运动单位募集数量的大小、放电频率同步化的高低〔5〕。数值变化取决于肌肉负荷因素和肌肉本身的生理、生化过程之间的内在联系〔6〕，能动态、无损伤地反映肌肉活动状态和水平。肌电信号源自中枢神经系统控制的肌肉活动，是肌肉生物电活动在时间和空间上总和的结果，具有良好的实时性、局部性和功能性，因而常被用于人体神经肌肉活动系统分析、动作识别与外部辅助运动系统的驱动与控制。人体活动时驱动肌群与动作之间的协调关系，即“时间-动作关系”，可以通过检测、记录和比较不同被检肌群参与活动的同步化程度及收缩水平等量化检测与评价〔7，8〕。sEMG的信号分析和特征提取主要集中在线性时域和频域两个方面。近年来，随着人们对sEMG信号非线性性质认识的深入，美国学者Webber等〔9〕开始尝试将非线性数学方法引入sEMG信号分析从而将sEMG信号分析手段和方法发展到一个崭新的阶段。sEMG信号的时域分析是将其视为一种随机信号，相应的分析指标包括积分肌电值(iEMG)、均方根指(RMS)、方差值等，这些参数的变化主要反映外周运动单位参与活动的数值和同步化等。sEMG非线性信号分析是一种新进建立和发展起来的信号分析方法，其特点在于依靠变量的非线性耦合在少数变量的单一时间序列中构建动力学模型，以提取其内在特征信息。常见的非线性特征参数主要包括sEMG信号关系维度、肌电复杂度、Lyapunov指数、确定性线段百分比等。以上各种线性和非线性信号分析手段和方法在定量刻画神经肌肉系统生理和病理活动得 研究中发挥了重要的作用。此外，姿势控制是大脑维持身体重心稳定、保持身体平衡和维系肢体空间定位的基本身体能力，在脑卒中、帕金森、慢性腰痛等神经肌肉系统功能障碍性疾病的诊断和评价中具有重要的应用价值。在姿势控制研究领域，sEMG一方面能够客观反映被检肌肉激活与关闭的时间序列，从而为计算非意识性预期姿势调节(APAs)和补偿姿势调节(CPAs)提供关键参数；另一方面也能够提供被检肌肉的激活水平，从而为综合性评判中枢运动控制能力提供科学依据。目前，采用sEMG信号分析技术进行的慢性腰痛评价研究发现，慢性腰痛患者腰椎稳定肌腹横肌和腰部多裂肌的APAs明显不及健康受试者，这一研究为建立慢性非特异性腰痛的临床诊断方法和标准提供了重要的科学依据。

腰椎间盘突出症患者常常做小燕飞的动作，确实帮助很多人缓解了腰痛的症状，因为这个动作可以训练脊柱周边的肌肉，尤其是多裂肌的训练可以使椎体变得更加的稳定，使腰痛症状减轻，进而可以减少腰痛发作的频率。但老年患者常年发病，习以为常只有急性发作疼痛时就诊看病，由于脊柱周边的肌肉和椎间盘都会存在明显的无菌性炎症，那么此时做小燕飞很有可能会刺激到有炎症的部位，导致疼痛加重。老年患者存在脊柱滑脱的可能性较大，本身由于脊柱的不稳定，椎体与椎体之间已经发生了滑动，此时再进行过度的挤压训练，很有可能导致滑脱的加重。老年腰椎间盘突出症伴有椎管狭窄，此时再做小燕飞动作，脊柱过度向后伸展的，头向上抬，脚向上抬，腰椎的压力比较大，使本身就已经狭窄的椎管变得更加狭窄，会诱发症状进一步加重。腰椎间盘脱出症是比较严重的一种腰间盘突出的情况。老年患者多伴有骨盆前倾，相当于脊柱的曲度明显的变大。如果骨盆前倾的患者产生了腰痛，做小燕飞康复的话，整个椎体是向背侧伸展，那么这种动作会加大骨盆前倾，对患者极为不利。因此，安全有效的自我训练尤为必要。

悬吊治疗技术(SET)是近年来新兴的一种力量训练、肌肉功能性康复方法。不仅应用在体育领域，而且也广泛应用于康复医学界。SET让身体处在高度不稳定状态下进行各种力量练习，通过增强核心力量和核心稳定性来提高体能水平及运动能力的训练方法。SET解决的问题：①感觉运动控制；②稳定性(协调)；③肌力问题。SET是一种运动感觉的综合训练系统，是基于现代康复理论最新成果的训练技术，突出运动-感觉综合训练，强调在不稳定状态下进行开、闭链运动以达到对感觉运动器官的最佳诱发效果(神经-肌肉激活)，加强核心稳定性和控制、协调。不稳定状态下的力量训练更加突出肌肉的收缩和放松，身体平衡与不平衡的快速转化，可有效提高神经肌肉的能力、神经肌肉-本体感受性功能。SET包括诊断和治疗系统，强调在不平稳状态下进行闭链运动以达到对感觉运动器官的最佳诱发效果。SET可加强中央躯干、骨盆和髋部深层肌肉力量，这种在不稳定状态下进行的力量训练能够激发躯干肌肉和身体各大肌群之间的神经肌肉协调收缩能力，从而达到康复的目的。SET通过强化躯干肌肉及非主导侧肢体的运动能力，加强神经和肌群之间的反馈、统合功能来提高身体在运动中的平衡、控制能力和稳定状态。

较多研究提示慢性腰痛病人腰部双侧肌肉存在不同程度的差异。主要集中在肌肉力量、肌肉爆发力、疲劳度、反射潜伏期方面〔10～13〕，本研究发现慢性腰椎间盘突出症腰痛患者疼痛侧臀中肌肌力减弱，竖脊肌、多裂肌、臀大肌双侧未见明显差异。有研究表明在躯干屈伸活动过程中，慢性腰痛患者髋部肌群激活时间会有所减少〔14〕。本研究发现患侧臀中肌AEMG较健侧降低，在未与健康人对比情况下即证实了慢性腰痛患者部分髋部肌群激活减弱。臀中肌起点为髂骨外面,呈扇形向外下,止点为大转子尖的上面及外侧,作用为使髋关节外展和外旋,对站立位时保持骨盆的平衡和稳定起重要作用。臀中肌无力会导致骨盆在支撑期向对侧倾斜，出现臀中肌步态，增加髋关节作用力，骨盆长期受力不均衡，导致骨盆、股骨上端发育障碍,造成骨性改变，患者行走时会出现疼痛等〔15，16〕。骶髂关节的活动度虽小，但作用却不小。骶髂关节需要支撑体重，并把力往下传导，活动度的存在加强了力的传递效率，也让它变成一个更好的减震器，降低了骨盆和脊柱受到的冲击。如腰椎间盘突出症导致疼痛，一边骶髂关节出现紊乱，髂骨发生不当的前后旋，就会导致受力不均，而且髂骨相对位置一变，导致髋关节关节窝的位置发生改变，直接造成了下肢功能性长短腿，下肢受力更加不均，造成腰部失稳。SET可以改善骨盆的前后旋的问题。

研究表明慢性腰痛患者臀大肌也存在肌力下降、易疲劳等问题〔14〕，在此次研究中虽然臀大肌在健患侧对比中未发现差异，但是因我们没有进行健康老年人数据收集，未进行与健康人臀大肌数据对比，不能排除老年人慢性腰椎间盘突出症腰痛患者激活减弱。本研究证明SET能较好地改善了臀大肌功能，髋部及下肢稳定性得到改善。

本研究结果表明患者在治疗前后主观感觉及心理状况得到明显改善。有研究表明老年人慢性腰椎间盘突出症腰痛患者常常表现出一种恐惧和抑郁的行为，伴有社交退缩和身体活动减少。焦虑和抑郁值显著的患者，其内在控制信念和肌肉能力水平较低。在门诊治疗中，建议进行早期焦虑和抑郁筛查，并评估其对腰背痛患者的影响，以确定慢性疾病的风险，并得出最佳治疗方案〔17〕。慢性腰痛患者的心理健康会影响针对疼痛的多种保守及介入治疗的应答。研究表明〔18〕，焦虑和抑郁是慢性腰痛患者的独立症状。患者在接受治疗前应对两种症状进行筛查，以便制定更适合且更有效的多学科治疗方案。同时有研究证实慢性下腰痛(CLBP)患者中，运动恐惧会影响前屈过程中椎旁肌肉活动，进一步影响脊柱运动控制，并导致疼痛的持续〔19〕。Oliveira等〔20〕认为运动控制功能障碍已被普遍报道并达成共识。并且深层肌肉收缩(DMC)量表具有足够心理测量特性的工具在临床实践中评估此类患者。从患者主观感受角度出发，SET可以明显改善慢性腰痛患者的生活质量、心理焦虑、运动恐惧等，比较适合老年患者的治疗。