表面肌电生物反馈技术对脑卒中偏瘫患者踝关节运动功能的影响

李硕　闫成龙

【摘要】 目的：分析表面肌電生物反馈（sEMG-BFB）技术对脑卒中偏瘫患者踝关节运动功能的影响，并提供康复治疗依据。方法：选取2018年6月-2020年3月在武汉大学中南医院住院治疗的脑卒中偏瘫患者40例，按随机数字表法将其分为对照组和sEMG-BFB组，每组20例。两组均进行常规康复运动训练，sEMG-BFB组在常规康复运动训练基础上增加sEMG-BFB技术。两组分别于治疗前及治疗6、12后周评定踝背伸主动关节活动度（ROM）、下肢运动功能[采用简易Fugl-Meyer测评法（FMA）评估]、胫骨前肌徒手肌力（MMT）、小腿三头肌痉挛程度[采用改良的Ashworth（MAS）量表评定]、胫骨前肌积分肌电值（iEMG）、最大收缩时肌电（EMGmax）幅值[采用表面肌电测试仪ME6000（荷兰Mega Win）]。结果：治疗6周后，sEMG-BFB组小腿三头肌MAS和胫骨前肌MMT均优于治疗前（P<0.05）;治疗12周后，两组小腿三头肌MAS和胫骨前肌MMT均优于治疗前，且sEMG-BFB组均优于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。治疗6、12周后，两组下肢FMA和踝关节ROM度均优于治疗前，但sEMG-BFB组仅治疗12周后均优于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。治疗6、12周后，两组胫股前肌iEMG和EMGmax均高于治疗前（P<0.01），且sEMG-BFB组均高于对照组（P<0.05）。结论：sEMG-BFB技术能更快地改善脑卒中偏瘫患者踝背屈功能，且在一定的治疗时间，治疗时间越长治疗效果越明显。

【关键词】 脑卒中偏瘫 表面肌电生物反馈 踝关节

Effect of Surface Electromyogram Biofeedback Technology on Ankle Motor Function in Patients with Hemiplegia after Stroke/LI Shuo， YAN Chenglong. //Medical Innovation of China， 2022， 19（15）： -135

[Abstract] Objective： To analyze the effect of surface electromyography biofeedback （sEMG-BFB） therapy technique on ankle motor function rehabilitation in stroke patients with hemiplegia， and to provide evidence for rehabilitationtherapy. Method： A total of 40 stroke patients with hemiplegia treated in Zhongnan Hospital of Wuhan University from June 2018 to March 2020 were selected， and they were randomly divided into the control group and sEMG-BFB group， 20 cases in each group. Two groups were given routine rehabilitation exercise training， sEMG-BFB group was given sEMG-BFB therapy on the basis of routine rehabilitation exercise. The range of motion of ankle dorsiflexion active joint （ROM）， lower limb motor function [assessed by simple Fugl-Meyer assessment method （FMA）]， free hand muscle strength of tibialis anterior muscle （MMT）， spasm degree of triceps crus muscle [assessed with the modified Ashworth （MAS） scale]， integrated electromyogram value （iEMG） of tibialis anterior muscle and EMGmax amplitude at maximum contraction [using surface electromyography tester ME6000 （Mega Win in the Netherlands）] were evaluated before treatment and 6 and 12 weeks after treatment in the two groups. Result： After 6 weeks of treatment， the MAS of triceps crus and MMT of anterior tibial muscle in sEMG-BFB group were better than those before treatment （P<0.05）; after 12 weeks of treatment， the MAS of triceps crus and MMT of anterior tibial muscle in two groups were better than those before treatment， and sEMG-BFB group were better than those of the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. After 6 and 12 weeks of treatment， the FMA lower limb of and ROM of ankle in two groups were better than those before treatment， but the sEMG-BFB group only after 12 weeks of treatment were better than those of the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. After 6 and 12 weeks of treatment， the iEMG and EMGmax of tibiofemoral anterior muscle in two groups were higher than those before treatment （P<0.01）， and sEMG-BFB group were higher than those in the control group （P<0.05）. Conclusion： sEMG-BFB therapy can improve the ankle dorsiflexion function of stroke patients with hemiplegia faster， and in a certain treatment time， the longer the treatment time， the more obvious the treatment effect.

[Key words] Hemiplegia after stroke Surface electromyographic biofeedback Ankle joint

First-author’s address： Hangzhou Medical College， Hangzhou 311399， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2022.15.032

脑卒中（cerebral stroke）是临床上神经系统常见病和多发性疾病，具有高致残率的特点。患者往往出现下肢功能障碍不能有效完成踝背伸动作，引起特征性足下垂步态，严重影响患者的日常生活质量。如何有效提高偏瘫患者的踝背伸能力，改善下肢功能，提高日常生活质量一直是康复临床研究中的重点。表面肌电生物反馈（surface electromyographic biofeedback，sEMG-BFB）技术是将电刺激与生物反馈技术相结合，通过采集肌肉运动时人们一般感知不到的肌肉生物电信号，再经过放大整合后通过视觉和听觉通路反馈给患者，使潜在的神经兴奋或建立新的神经传导通路，促使损伤的中枢神经系统功能重建，进而出现正常的生理功能能力，患者根据反馈的信号完成主动训练。sEMG-BFB技术作为一种既安全又无创的治疗方式，广泛应用于脑卒中患者运动功能恢复的康复治疗中[1-3]。本文主要探讨sEMG-BFB技术对脑卒中偏瘫患者踝关节运动功能的影响。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2018年6月-2020年3月在武汉大学中南医院住院治疗的脑卒中偏瘫患者40例。诊断标准：符合《中国脑血管病防治指南》（2006版）中的标准，并经头颅CT或MRI确诊检查[4]。纳入标准：均为初次发病;均存在下肢功能障碍;无认知、听力、视觉障碍;生命体征稳定。排除标准：装有电刺激生命维持设备（如心脏起搏器）;严重心、肝、肾等脏器疾病。按随机数字表法将患者分为对照组和sEMG-BFB组，每组20例。本研究已经医院伦理学委员会批准，患者及家属均知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 对照组 接受常规康复治疗，包括药物治疗、物理因子治疗、作业治疗，同时运用Bobath技术、运动再学习等神经发育疗法及运动疗法技术等。康复训练40 min/次，1次/d，6次/周，治疗12周。

1.2.2 sEMG-BFB组 在对照组基础上增加sEMG-BFB技术，采用5个2 cm×2 cm的电极片，正、负极分别贴于胫骨前肌肌腹与肌腱上，刺激强度（0～40 mA）根据患者情况自动测定调节，刺激时间8 s，间歇时间12 s;治疗前向患者说明治疗目的、训练方法和刺激感受，以得到患者的理解和配合。治疗开始，鼓励患者做踝背伸运动，同时按照仪器反馈发出的指令信号“用力-刺激-维持-休息”，配合液晶显示器上的动作提示和肌电图信号，尽最大努力收缩和放松肌肉，做出相应的训练动作。20 min/次，1次/d，6次/周，治疗12周。

1.3 观察指标与判定标准 两组分别于治疗前及治疗6、12后周评定踝背伸主动关节活动度（ROM，参考值0-20）、下肢运动功能[采用简易Fugl-Meyer测评法（FMA）评估，包括运动、平衡、感觉、关节活动和疼痛5个方面，下肢共34分]、胫骨前肌徒手肌力（MMT，分級标准为0～5级，0级不可见肌肉收缩，5级肌力正常）、小腿三头肌痉挛程度[采用改良的Ashworth（MAS）量表评定，分0、1、1+、2、3、4级，记0～5分，0级无肌张力增加，4级为僵直不能活动]、胫骨前肌积分肌电值（iEMG）、最大收缩时肌电（EMGmax）幅值[采用表面肌电测试仪ME6000（荷兰Mega Win）]。

1.4 统计学处理 应用EXCEL 2016进行数据录入与整理，采用SPSS 17.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对t检验;计数资料以率（%）表示，比较采用字2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较 两组年龄、性别、病程等一般资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性，见表1。

2.2 两组小腿三头肌MAS和胫骨前肌MMT比

较 治疗前、治疗6周后，两组小腿三头肌MAS和胫骨前肌MMT比较，差异均无统计学意义（P>0.05）;治疗6周后，sEMG-BFB组小腿三头肌MAS和胫骨前肌MMT均优于治疗前（P<0.05）;治疗12周后，两组小腿三头肌MAS和胫骨前肌MMT均优于治疗前，且sEMG-BFB组均优于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表2。

2.3 两组下肢FMA和踝关节ROM比较 治疗前、治疗6周后，两组下肢FMA和踝关节ROM比较，差异均无统计学意义（P>0.05）;治疗6、12周后，两组下肢FMA和踝关节ROM均优于治疗前，但sEMG-BFB组仅治疗12周后均优于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表3。

2.4 两组胫股前肌iEMG和EMGmax比较 治疗前，两组胫股前肌iEMG和EMGmax比较，差异均无统计学意义（P>0.05）;治疗6、12周后，两组胫股前肌iEMG和EMGmax均高于治疗前（P<0.01），且sEMG-BFB组均高于对照组（P<0.05）。见表4。

3 讨论

近年来，随着生活水平的提高，脑卒中发病率逐年增加并趋于年轻化，是国内外致残率较高疾病之一[5]。偏瘫患者大脑皮质支配的高级运动功能受到抑制导致下肢运动功能障碍，出现足下垂、足内翻等并发症。足下垂是最常见的后遗症之一，其主要表现为胫前肌肌肉力量降低，小腿三头肌肌张力增高，进而使踝关节不能有效的背伸，步行过程中足廓清障碍，患者出现异常步态，影响日常生活活动，给家庭及社会带来一定的负担[6-7]。步行是人日常生活活动最基本的功能之一，踝关节在行走过程中是保持稳定和正确的行走姿势的重要枢纽，踝关节能否产生有效背伸在下肢运动功能活动及正常的步态中起着至关重要的作用。已有研究表明，踝部功能可作为脑卒中偏瘫患者步行功能恢复程度的一项重要指标[8]。通过改善患者步行足廓清和下肢摆动能力来辅助提高患者步行能力，进一步改善患者整体的运动能力。改善踝背伸功能，建立在增强胫骨前肌的肌肉力量和降低小腿三头肌痉挛程度进而增加踝关节背伸的角度，所以如何有效、快速地提高脑卒中偏瘫患者的踝背伸能力，改善下肢运动功能，提高日常生活活动能力，一直是康复医学领域研究的重点。国内外学者研究发现电刺激和肌电生物反馈对提高脑卒中后偏瘫患者肢体运动功能障碍有明显的效果[9-12]。

sEMG-BFB技术是在中枢神经系统的可塑性基础上建立起来的一种新型的治疗方法，包括本体感觉、运动感觉和皮肤感觉的输入，以患者主动参与为主，提高患者主动配合的积极性与自我意识[13]。患者通过主动踝背伸运动，有效地产生肌肉收缩将增大反馈电流并再次刺激，使胫骨前肌保持兴奋，进而增大肌肉力量，降低小腿三头肌肌张力。治疗开始时，以患者胫前肌主动收缩3次最大值平均值的80%为仪器反馈的最初阈值。治疗开始后，患者需有意识地观看显示器上的动作提示和动态肌电信号曲线图，同时按照仪器依次发出的“用力→刺激→维持→休息”指令尽最大力完成相应的动作。周而复始，每当患者的自发肌电信号（EMG）超过了肌电阈值后，仪器可在下一次肌肉收缩时自动提高阈值，形成正反馈。治疗过程中，患者有意识地自主活动，同时通过给予患者视听觉信号的传输，指导患者根据视听信号调节自身运动，可让患者更为直观地了解自我控制情况，以更好地指导患者完成自我训练，增强肌力，提高运动协调能力[14]。大脑中枢神经系统通过周边系统对肌肉进行强化，使在神经组织原生质中留下长久的印记，并促进肌肉的中枢神经组织重建和神经反馈回路的建立，对脑缺血区神经递质水平进行调节的作用，以促进运动功能障碍的恢复[15-16]。患者的自主参与性提高，实时的肌电图信号反馈，即使一点进步均会给予患者极大的鼓励，在身体康复治疗的过程中同时起到了心理治疗作用。有研究表明，运动生物反馈技术能降低患者焦虑情绪，使运动员在最佳的动作区间控制觉醒度，加强动作技能的学习和巩固，进而提高运动能力[17-18]。也有研究表明，使用激励措施可以有效增强肌电生物反馈训练的效果[19]。传统康复治疗方法多为被动或主动-助力训练方式，不利于自主支配信号的诱导或增强。sEMG-BFB技术与电刺激方法相结合是现代物理治療学的一项新技术，在无创条件下有效刺激瘫痪的肌肉，并将患者有意识的肌肉收缩引发的肌电信号转化并放大，形成反馈电流进而再刺激肌肉收缩，使瘫痪的肢体运动幅度增强。肌肉收缩和关节运动幅度的增强，向中枢神经系统提供了大量的运动和皮质感觉的信息输入，形成兴奋痕迹，激活被使用的神经通路和突触，使大脑中枢逐渐恢复对瘫痪肌肉的控制，促使脑损伤后中枢神经系统重塑神经通路并建立新的连接，神经肌肉功能障碍逐渐恢复，进而达到康复治疗脑卒中后肢体运动功能障碍的目的。

本研究结果显示，治疗6周后，sEMG-BFB组小腿三头肌MAS和胫骨前肌MMT均优于治疗前（P<0.05）;治疗12周后，两组小腿三头肌MAS和胫骨前肌MMT均优于治疗前，且sEMG-BFB组均优于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。治疗6、12周后，两组下肢FMA和踝关节ROM均优于治疗前，但sEMG-BFB组仅治疗12周后均优于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。治疗6、12周后，两组胫股前肌iEMG和EMGmax均高于治疗前（P<0.01），且sEMG-BFB组均高于对照组（P<0.05）。表明综合康复训练、sEMG-BFB有助于脑卒中足下垂患者的下肢功能活动的改善，增加sEMG-BFB明显更效果。说明sEMG-BFB技术能更大程度地改善脑卒中患者踝关节运动功能恢复，干预时间越长效果越明显。以往研究发现表面肌电生物反馈有助于提高踝关节运动功能的康复[20-22]，与本研究结果一致。

综上所述，脑卒中患者康复治疗后，运动功能可明显提高，下肢运动能力及日常生活能力均有改善，表明sEMG-BFB技术作为一种安全、有效的康复治疗措施，同时能更大程度调动患者积极主动参与康复治疗，提高下肢踝关节运动能力，建立正确的步态，进而加快康复进程，为患者早日回归家庭、回归社会奠定良好的基础。

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（收稿日期：2021-03-18） （本文编辑：程旭然）

①杭州医学院 浙江 杭州 311399

②武汉大学中南医院

通信作者：李硕