李揚(yáng)政 李建華 吳方超

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科（杭州310000）

“橋式運(yùn)動(dòng)”是一種選擇性伸髖運(yùn)動(dòng)，是患者早期體位轉(zhuǎn)移訓(xùn)練的重要內(nèi)容之一。橋式運(yùn)動(dòng)作為腦卒中后偏癱患者腰背肌康復(fù)訓(xùn)練的常用方法，能幫助腦卒中患者增加軀干的運(yùn)動(dòng)，減少褥瘡的發(fā)生，促進(jìn)髖和膝等下肢關(guān)節(jié)的分離運(yùn)動(dòng)，增加髖膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性[1，2]。已有研究發(fā)現(xiàn)腦卒中患者早期進(jìn)行橋式運(yùn)動(dòng)可增加腰背部和髖關(guān)節(jié)周圍肌肉的力量，有利于患者步行功能的恢復(fù)，同時(shí)為坐站訓(xùn)練打下基礎(chǔ)，早期的橋式運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練干預(yù)可明顯促進(jìn)患者下肢肌群和腰背部肌群的恢復(fù)，縮短患者康復(fù)時(shí)間[3]。國內(nèi)也有學(xué)者對比了腰痛患者和正常人在橋式運(yùn)動(dòng)下的表面肌電特征，發(fā)現(xiàn)表面肌電圖可以很好地區(qū)分正常人和腰痛患者[4]，且腰痛患者在不同體位姿勢下其腰背部肌肉的肌電變化存在一定的特征性[5，6]。但是，目前針對這一臨床常用的訓(xùn)練方法，其在何種角度下進(jìn)行橋式運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可獲得最大的目標(biāo)肌肉的運(yùn)動(dòng)單位募集尚未見報(bào)道，本研究對此進(jìn)行探討。

1 資料與方法

1.1 研究對象

2016年1月至2016年6月我院門診張貼招募通知后招募到19 名健康男性志愿者，其平均年齡為53.55± 3.22歲。否認(rèn)既往存在頸肩腰腿痛以及脊柱相關(guān)疾病病史，年齡在50歲～60歲之間，自愿參與本研究，并簽署知情同意書，排除1年內(nèi)有腰痛病史者、認(rèn)知功能障礙者、骨折病史者、重大內(nèi)科疾病病史者以及不能配合完成實(shí)驗(yàn)研究者。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)部附屬邵逸夫醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科表面肌電圖室，由空調(diào)控制室溫為25℃，空氣濕度70%～80%之間，以此避免空氣溫度及濕度對于實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的影響。表面肌電圖采集使用芬蘭產(chǎn)ME6000-T8 型表面肌電圖儀，電極使用杭州迅達(dá)公司生產(chǎn)心電電極（直徑3 cm，成分為氯化銀，直徑大小、電極材料、粘性強(qiáng)度等符合測試要求），物理治療床1 張，配套的便攜式手提電腦，通過無線網(wǎng)卡將表面肌電圖儀器與手提電腦相連接，電腦預(yù)裝了配套的MegaWin3.0 表面肌電軟件。

（2）受試前準(zhǔn)備

受試者在參加表面肌電測試前進(jìn)行測試相關(guān)動(dòng)作要領(lǐng)的熟悉準(zhǔn)備工作，且在正式測試前24小時(shí)均未進(jìn)行任何劇烈體力活動(dòng)，所有患者需由本人或授權(quán)的家屬簽署知情同意書。正式表面肌電測試開始前，先做5分鐘適當(dāng)?shù)臓可斓葻嵘砭毩?xí)，后進(jìn)行正式的表面肌電測試。

（3）信號采集部位

本研究采集的肌肉包括腰背部肌群、臀部肌群、下肢大腿及小腿肌群，基本上包括了橋式運(yùn)動(dòng)參與的主要肌肉。具體采集肌電信號的肌肉包括：豎脊肌、股四頭肌內(nèi)外側(cè)頭、臀大肌、股二頭肌長頭、腓腸肌外側(cè)頭、脛前肌。因受試者均為健康人群，故本研究統(tǒng)一采集受試者左側(cè)肢體的肌肉肌電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。完成一次的橋式運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，受試者在運(yùn)動(dòng)過程中相應(yīng)的目標(biāo)肌肉均可出現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)單位募集從而產(chǎn)生相應(yīng)的肌電信號。所有表面肌電信號均采集三次，采用三次測試的平均值作為本次研究的數(shù)據(jù)。

1.2.2 測試方案

（1）皮膚處理

刮除毛發(fā)、死皮，用砂紙打磨皮膚，用75%的酒精擦拭處理皮膚表面的油脂（包括腰部豎脊肌、股四頭肌內(nèi)外側(cè)頭、臀大肌、股二頭肌長頭、腓腸肌外側(cè)頭、脛前?。?，如受試者皮膚毛發(fā)較長影響測試，必要時(shí)可進(jìn)行剃毛處理。

本來此行并沒我的份，最后是有人退出，我被遞補(bǔ)空缺。坐上車開拔的一刻感覺心頭“落?！?，受夠了今年北京不講理的悶熱，一想起遼闊而涼爽的草原，心都綠著。

（2）電極貼布

根據(jù)Konrad等的方法[7]定好電極安放點(diǎn)，電極貼于肌腹部分隆起的最高處，與肌肉纖維走向平行，兩個(gè)記錄電極間距2 cm，參考電極置于骨性凸起處。

（3）關(guān)節(jié)角度固定

利用關(guān)節(jié)角度儀控制受試者關(guān)節(jié)屈曲的角度，受試者在進(jìn)行橋式運(yùn)動(dòng)前將左側(cè)踝關(guān)節(jié)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求固定在不同的角度，使小腿與床面的角度分別為15°、45°和75°。

（4）橋式運(yùn)動(dòng)

受試者在進(jìn)行具體測試前先熟悉相關(guān)測試動(dòng)作和流程。橋式運(yùn)動(dòng)的要點(diǎn)為：受試者取仰臥位，雙手交叉放置在腹部中心，膝關(guān)節(jié)屈曲，雙足平踏在床面上，用力使臀部抬離床面，囑患者盡最大力量做橋式運(yùn)動(dòng)至膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)和頸部在同一連線上則認(rèn)為患者橋式運(yùn)動(dòng)合格，然后受試者在終末端肌肉收縮穩(wěn)定3 秒后采集5秒原始表面肌電值數(shù)據(jù)[6]。

（5）肌電圖參數(shù)設(shè)置，信號傳送及處理

在配套的計(jì)算機(jī)中安裝MegaWin3.0 信號處理軟件，建立實(shí)驗(yàn)所需的測量方案，根據(jù)既往研究采取的相應(yīng)方案設(shè)置：采樣率為1000 Hz，帶通為20～500 Hz，共模抑制比＞130 db，總增益412，噪音＜1 μV，模數(shù)轉(zhuǎn)換比12 bit。測試中獲取的肌電信號經(jīng)無線網(wǎng)卡傳入計(jì)算機(jī)。測試結(jié)束后，利用MegaWin3.0 配套軟件進(jìn)行肌電數(shù)據(jù)的分析處理，并提取AEMG指標(biāo)值進(jìn)行分析。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。正態(tài)分布數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。不同角度的組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。設(shè)定雙側(cè)α=0.05，P＜0.05 被認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有患者均順利完成實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，研究結(jié)果見表1。隨著小腿與床面形成夾角的角度增加，單側(cè)腰背部及下肢所記錄肌群的表面肌電平均肌電值總和逐漸減少，小腿與床面呈45°夾角和75°夾角時(shí)腰背及下肢肌群肌電激活程度均較15°角時(shí)下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；小腿與床面呈75°夾角情況時(shí)腰背及下肢肌群肌電激活程度較45°角時(shí)下降，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

由于本研究樣本量較少，故本研究可以將所有19例受試者的單側(cè)肢體肌肉AEMG值總和采用雷達(dá)圖的形式表示，不同角度情況下的單側(cè)肢體肌肉AEMG 值總和如圖1所示。

表1 三個(gè)角度的單側(cè)肢體肌肉AEMG值總和比較

圖1 19名受試者三個(gè)角度的單側(cè)肢體肌肉AEMG值總和比較

3 討論

表面肌電（surface electromyography，sEMG）信號是神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)至肌肉導(dǎo)致肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的可傳導(dǎo)至皮膚表面的生物電信號，該信號本質(zhì)上是眾多運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元激活導(dǎo)致的肌纖維收縮所產(chǎn)生的生物電的總和。當(dāng)神經(jīng)肌肉活動(dòng)導(dǎo)致肌肉收縮時(shí)，信號可通過表面電極在皮膚表面收集并進(jìn)行分析。表面肌電信號的大小主要與運(yùn)動(dòng)單位激活的同步化程度、肌纖維的興奮傳導(dǎo)速度以及肌肉收縮的方式有關(guān)，但信號的大小也受到電極粘貼位置、溫度等因素的影響[8]。

表面肌電圖檢查具有無創(chuàng)、實(shí)時(shí)分析、數(shù)據(jù)客觀等優(yōu)勢，故在檢查過程中患者的配和程度良好，且不受患者主觀心理因素的明顯影響。經(jīng)過分析后的表面肌電指標(biāo)可在一定程度上反映局部肌肉激活水平、局部肌肉疲勞程度和局部肌肉收縮模式等特征，在不同動(dòng)作的肌肉激活時(shí)序、肌肉負(fù)荷分析以及訓(xùn)練方案的制定和效果評價(jià)等方面存在較高的臨床價(jià)值。表面肌電圖的標(biāo)準(zhǔn)化是公認(rèn)的難題，無論是采用肌肉最大等長收縮情況下的肌電值作為標(biāo)準(zhǔn)化或是采取其中一塊肌肉進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化均存在明顯的誤差。故本研究將每個(gè)受試者單側(cè)腰背肌、臀部、下肢的相關(guān)肌肉所采集的AEMG值的總和作為受試者進(jìn)行受試動(dòng)作時(shí)的神經(jīng)肌肉募集情況進(jìn)行分析。

時(shí)域分析指標(biāo)主要觀察肌肉收縮過程中募集的肌電程度的大小，即肌電信號的振幅特征，反映運(yùn)動(dòng)單位募集數(shù)量的變化，在正常人群中一定收縮范圍內(nèi)，表面肌電信號的大小與肌肉收縮力呈正相關(guān)的關(guān)系，表面肌電平均肌電值（average electromyogram，AEMG）即為時(shí)域指標(biāo)中的一種。Onishi 等[9]研究證實(shí)了肌肉隨意靜力收縮時(shí)時(shí)域指標(biāo)與肌力和肌張力在一定程度上呈正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)受試者在靜力收縮時(shí)，肌肉表面獲取的原始肌電信號經(jīng)過分析得出的時(shí)域指標(biāo)值反映了運(yùn)動(dòng)單位募集的數(shù)量的多少，時(shí)域指標(biāo)值的大小與肌肉收縮力呈正相關(guān)，同時(shí)也間接反映了患者執(zhí)行肌肉收縮過程的費(fèi)力程度。故表面肌電AEMG指標(biāo)可以反映神經(jīng)肌肉募集的程度，可一定程度上解釋受試者進(jìn)行某一動(dòng)作時(shí)的費(fèi)力程度。

橋式運(yùn)動(dòng)在康復(fù)訓(xùn)練中較為常見，是患者床上體位變換基礎(chǔ)的重要內(nèi)容之一，患者一旦熟練掌握，就可以隨意地使臀部處于舒適的位置，進(jìn)而減少褥瘡的發(fā)生，而且也便于其它體位和姿勢的轉(zhuǎn)換。臨床上腦卒中患者發(fā)病初期經(jīng)常利用橋式運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練促進(jìn)患者體位的變換，提高患者的日常生活活動(dòng)能力。因橋式運(yùn)動(dòng)簡單易行，許多腦卒中患者早期就可掌握動(dòng)作要領(lǐng)，故在腦卒中患者以及腰痛患者的腰背肌肉功能鍛煉中十分常用。Tsuji等[10]研究認(rèn)為橋式運(yùn)動(dòng)可以作為偏癱患者有氧能力鍛煉的重要手段。而廖志平等[11]研究發(fā)現(xiàn)，腦卒中患者進(jìn)行橋式運(yùn)動(dòng)時(shí)患側(cè)豎脊肌的AEMG值大于健側(cè)，而患者豎脊肌的中值頻率值小于健側(cè)，提示腦卒中患者進(jìn)行橋式運(yùn)動(dòng)時(shí)存在兩側(cè)軀干肌群的激活失衡以及患側(cè)軀干肌群的代償性募集增加等現(xiàn)象。

本研究結(jié)果顯示，隨著小腿與床面形成夾角的角度增加，單側(cè)腰背部及下肢所記錄肌群的表面肌電平均肌電值總和逐漸減少，小腿與床面呈45°和75°夾角時(shí)腰背及下肢肌群肌電激活程度明顯較15°角時(shí)下降，雖然小腿與床面呈75°夾角時(shí)腰背及下肢肌群肌電激活程度較45°角時(shí)下降，但差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。小腿與床面之間的角度在90°內(nèi)隨著角度的增大，個(gè)體的AEMG值總和相對應(yīng)的減少，受試者的費(fèi)力程度相應(yīng)的降低。因此，小腿與床面之間的夾角越小可能越有利于神經(jīng)肌肉的募集增加，從而增加橋式運(yùn)動(dòng)鍛煉的效果。

但本研究所測試的夾角角度僅分為3 組，進(jìn)一步研究中可根據(jù)更小的角度進(jìn)行更多分組研究，觀察不同角度變化下的表面肌電值變化特征。此外，本研究的結(jié)果只針對于健康受試人群進(jìn)行分析。對于腦卒中、下腰痛等常進(jìn)行橋式運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的具體疾病而言尚需要進(jìn)一步深入的研究和分析，這也是筆者下一步需要進(jìn)行研究的內(nèi)容。

4 結(jié)論

小腿與床之間的夾角在90°角范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，隨著夾角的增大，受試者的終末端費(fèi)力程度逐漸降低，較小的角度可獲得更大的神經(jīng)肌肉募集。