表面肌電圖對(duì)腰肌勞損病人豎脊肌功能的評(píng)價(jià)

蔚二文 陳維毅

1 大同市第五人民醫(yī)院(大同 037006)

2 太原理工大學(xué)(太原 030024 )

0.引言

表面肌電圖（sEMG）是一種簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)、容易被受試者接受的肌電活動(dòng)，可用于測(cè)試較大范圍內(nèi)的EMG 信號(hào)，并有助于反映運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肌肉生理、生化等方面的改變；不僅可在靜止?fàn)顟B(tài)測(cè)定肌肉活動(dòng)，而且可在各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中持續(xù)觀察肌肉活動(dòng)的變化；不僅是一種對(duì)運(yùn)動(dòng)功能有意義的診斷評(píng)價(jià)方法，而且也是一種較好的生物反饋治療技術(shù)[1]。因此，在臨床醫(yī)學(xué)的神經(jīng)肌肉疾病診斷，高等院校人機(jī)工效學(xué)領(lǐng)域的肌肉工作的工效學(xué)分析，體育系統(tǒng)（體科所）疲勞判定，運(yùn)動(dòng)技術(shù)合理性分析，肌纖維類型和無(wú)氧閾值的無(wú)損傷性預(yù)測(cè)，醫(yī)院康復(fù)領(lǐng)域神經(jīng)肌肉疾病診斷，肌肉功能評(píng)價(jià)等方面均有重要的實(shí)用價(jià)值[2]。

本試驗(yàn)利用sEMG 配合等速測(cè)試儀，觀察腰肌勞損病人豎脊肌在不同負(fù)荷條件下的功能狀況，期望能找到評(píng)價(jià)腰部肌肉功能的較好指標(biāo)。

1.對(duì)象和方法

設(shè)計(jì)：病例——對(duì)照分析。

單位：大同市第五人民醫(yī)院。

對(duì)象：選擇有下腰痛病史的患者20 名，年齡25～46 歲（30.25±2.54 歲）；體重48～64kg（58.46±7.26kg）；身高158～182cm（168.34±3.26cm），患者均無(wú)高血壓及明顯的心血管疾病?；颊邔?duì)測(cè)量評(píng)估均知情同意，實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

主要儀器：FlexComp 表面肌電分析系統(tǒng)；cybex6000 型等速儀。

設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)估者：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為第二作者，實(shí)驗(yàn)實(shí)施為第一、第三作者，結(jié)果分析和評(píng)估由第一作者完成。

方法：將患者固定于等速儀上，分別選擇等速儀的等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)模式和等速運(yùn)動(dòng)模式，測(cè)量其在不同屈曲角度、不同收縮力矩下腰部豎脊肌的表面肌電信號(hào)。

主要觀察指標(biāo)：MPF(平均功率頻率)；MPF slope(平均功率頻率的斜率)；RMS(均方根值)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：由第一、第三作者采用Dynamap Suite 表面肌電分析軟件對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.結(jié)果

20 名受試者均完成測(cè)試，全部進(jìn)入結(jié)果分析。

用力程度和屈曲角度對(duì)MPF 值的影響，見(jiàn)表1、表2。

從表1 可以分析出各肌MPF 值與屈曲角度顯著相關(guān)，MPF值隨屈曲角度逐漸增加而下降（負(fù)相關(guān)）。

豎脊肌的MPF 值與用力程度（MVC）顯著相關(guān)，MPF值隨用力程度逐漸增加而下降（負(fù)相關(guān)）。

用力程度和屈曲角度對(duì)RMS 值的影響，見(jiàn)表3。

RMS 值受用力程度影響，RMS 隨用力程度的增加而增加（正相關(guān)）。

表1.不同角度時(shí)的MPF 值(Hz)(x±SD)n=20

表2.不同用力程度的MPF 值(Hz)(x±SD)n=20

表3.不同用力程度的RMS 值(uV)(x±SD)n=20

表4 角速度與MPF,MPF slope 和RMS 值的關(guān)系

表5.不同角速度時(shí)的RMS 值(uV)(x±SD)n=20

等速運(yùn)動(dòng)下角速度與MPF、MPF slope 和RMS 值的關(guān)系，見(jiàn)表4。

角速度為 90、60、30、12 度/秒時(shí)， MPF、MPF slope 與運(yùn)動(dòng)角速度不相關(guān)。

不同角速度時(shí)的RMS 值(uV)(X 士SD)n=20，見(jiàn)表5。

RMS 值與角速度正相關(guān)，運(yùn)動(dòng)角速度越快，RMS 值越大。

3.討論

由一個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、軸突、神經(jīng)肌肉突觸和肌纖維所組成的解剖、生理單位稱為運(yùn)動(dòng)單位。不同肌肉運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量不同，手足小肌肉運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量少，而肢體大肌肉運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量多。在一塊肌肉中運(yùn)動(dòng)單位通常呈圓形或卵圓形分布，同時(shí)不同的運(yùn)動(dòng)單位間有相當(dāng)大的重疊。由于運(yùn)動(dòng)單元的發(fā)放頻率限制了肌肉的工作范圍，說(shuō)明肌力收縮活動(dòng)的分級(jí)主要通過(guò)運(yùn)動(dòng)單元的募集，即隨著收縮程度的增加，參加的運(yùn)動(dòng)單元數(shù)量也增加。由于許多運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元發(fā)放頻率是不同步的，因而不同的運(yùn)動(dòng)單元在不同時(shí)間內(nèi)參加進(jìn)去，互相配合，相繼活動(dòng)。這個(gè)時(shí)期內(nèi)一些運(yùn)動(dòng)單元被活化，而在另一個(gè)時(shí)期內(nèi)另一些運(yùn)動(dòng)單元被活化，這樣使肌肉平滑收縮，而且收縮也會(huì)按照各運(yùn)動(dòng)單元的平均抽搐頻率而改變。正常肌肉能夠根據(jù)不同的生理需要，改變參加收縮的運(yùn)動(dòng)單元的數(shù)量和運(yùn)動(dòng)單元的發(fā)放頻率。如果運(yùn)動(dòng)神經(jīng)發(fā)放頻率增加，參加收縮募集的運(yùn)動(dòng)單元數(shù)量增多，則在任一時(shí)間內(nèi)發(fā)生收縮的量也增加。這些個(gè)別的力加在一起，一起牽動(dòng)肌肉的力量也增加，如果參加收縮的運(yùn)動(dòng)單元數(shù)量少，頻率低，則產(chǎn)生的力量也小[3]。

豎脊肌為脊柱后方的長(zhǎng)肌，下起骶骨背面，上達(dá)枕骨后方，填于棘突與肋角之間的溝內(nèi)。豎脊肌兩側(cè)同時(shí)收縮可使脊柱后伸，是維持人體直立姿勢(shì)的重要結(jié)構(gòu)，故又名豎軀干肌。一側(cè)豎脊肌收縮，可使軀干向同側(cè)側(cè)屈。在背部肌肉中，最容易受到傷害的是豎脊肌。它的作用是：牽引脊柱實(shí)現(xiàn)后仰。豎脊肌深部為短肌，有明顯的節(jié)段性，連于相鄰兩個(gè)椎骨或數(shù)個(gè)椎骨之間，能夠加強(qiáng)椎骨之間的連接和脊柱運(yùn)動(dòng)的靈活性。豎脊肌受全部脊神經(jīng)后支支配。很多時(shí)候豎脊肌的受傷往往會(huì)造成神經(jīng)劇烈疼痛。

慢性下腰痛患者豎脊肌HE 染色見(jiàn)肌纖維呈不同程度的長(zhǎng)條狀、角狀及圓形萎縮，肌纖維水腫、變性壞死，肌纖維間及肌束間結(jié)締組織增生，肌核內(nèi)移，中央核上述改變不一。病程越長(zhǎng)，改變?cè)矫黠@[4]。組織化學(xué)染色發(fā)現(xiàn)下腰痛患者與對(duì)照組比較 Ⅰ型纖維少，Ⅱ型纖維多。Ⅰ型纖維的橫切面積和面積百分比顯著小于對(duì)照組，Ⅱ型纖維的橫切面積兩者無(wú)明顯差異，但由于Ⅰ型纖維的減少，Ⅱ型纖維的面積百分比在下腰痛患者顯著高于對(duì)照組[5]。豎脊肌型纖維的面積百分比與患者的病程呈直線負(fù)相關(guān)。病程越長(zhǎng)，Ⅰ型纖維所占的肌肉面積越小[6]。豎脊肌中Ⅰ型纖維所占的面積越小，則豎脊肌在收縮過(guò)程中抗疲勞的能力越低[5]。而腰背肌易于疲勞是下腰痛發(fā)生發(fā)展的重要危險(xiǎn)因素[6]。

有學(xué)者研究表面肌電圖在神經(jīng)肌肉病損功能評(píng)估中的具體應(yīng)用。采用肌電積分與平均功率頻率、中位頻率分別對(duì)數(shù)種神經(jīng)肌肉疾病導(dǎo)致的功能障礙進(jìn)行肌力、肌張力與肌肉疲勞度的評(píng)估，探索其在康復(fù)評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值。研究發(fā)現(xiàn):時(shí)域指標(biāo)在肌肉疲勞過(guò)程變化的特異性較差,而頻域指標(biāo)的特異性較好,且其時(shí)間序列曲線的斜率與等長(zhǎng)負(fù)荷持續(xù)時(shí)間呈明顯統(tǒng)計(jì)相關(guān)[7]。研究結(jié)果表明，sEMG 頻域指標(biāo)時(shí)間序列曲線的斜率是評(píng)價(jià)腰部豎脊肌功能的較好指標(biāo)。[8]腰椎間盤突出癥的患者多因相應(yīng)節(jié)段的脊神經(jīng)受壓而引起一側(cè)下肢的疼痛與麻木，同時(shí)其肌力也有一定減退。臨床上常將表面電極分別放置在雙側(cè)股四頭肌與繩肌或雙側(cè)脛前肌與腓腸肌的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)上，囑患者做每次持續(xù)1s 的肌肉反復(fù)隨意的等長(zhǎng)收縮，評(píng)估雙下肢被測(cè)肌肉的肌電積分值，結(jié)果大多數(shù)患者在每次等長(zhǎng)收縮時(shí)的肌電積分值患側(cè)低于健側(cè)[9]。腰痛伴隨左下肢疼痛麻木的患者，腰椎CT 顯示L4-5 椎間盤突出，L4 椎體Ⅰ度滑脫，給予雙下肢脛前肌做維持90s 的最大等長(zhǎng)收縮，顯示左側(cè)MPFS、MFS 的絕對(duì)值大于右側(cè)，即左側(cè)的MPF、MF 下降程度大于右側(cè)，故左側(cè)脛前肌明顯比右側(cè)顯示疲勞。給予腰牽、超聲波、激光等綜合治療2 周后，觀察左側(cè)脛前肌的MPFS、MFS 的絕對(duì)值較治療前有明顯下降[9]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)力矩與MPF 值呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明用力程度越高，力矩越大，疲勞發(fā)生的時(shí)間越早，疲勞感越明顯，MPF 值下降顯著；屈曲角度與MPF值兩者呈負(fù)相關(guān)，因?yàn)榍嵌仍酱?，肌纖維的長(zhǎng)度越增加，收縮效率越下降，為達(dá)到同等的功率輸出，必然動(dòng)用更多的肌纖維參與活動(dòng)，更早疲勞，因而造成MPF 下降；力矩的絕對(duì)值與RMS 正相關(guān)，力矩增加表明用力程度逐漸增加，用力程度增加肌電活動(dòng)增加，就會(huì)出現(xiàn)RMS 值增加。有報(bào)道稱在等負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)速度逐漸加大，頻譜右移，MPF增加。本實(shí)驗(yàn)采用自由負(fù)荷，未發(fā)現(xiàn)MPF 值與運(yùn)動(dòng)角速度相關(guān)，所以，負(fù)荷的大小才是MPF 值變化的根本原因。運(yùn)動(dòng)角速度與RMS 值正相關(guān)，運(yùn)動(dòng)角速度越快， RMS 值越大，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)角速度越快，運(yùn)動(dòng)單位電位的募集越多， RMS 值越大。力矩與MPF 值的關(guān)系：力矩與MPF 值呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明用力程度越高，力矩越大，疲勞發(fā)生的時(shí)間越早，疲勞感越明顯，MPF 值下降顯著。

[1]吳毅,俞曉杰.等速技術(shù)和表面肌電圖技術(shù)在骨關(guān)節(jié)炎中的應(yīng)用.繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育.2006,20(30):15.

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