表面肌电在评估偏瘫患者肘关节肌张力中的应用①

郭明远，张建宏，王惠娟，范建中

表面肌电在评估偏瘫患者肘关节肌张力中的应用①

郭明远，张建宏，王惠娟，范建中

目的探索肱二头肌、肱三头肌表面肌电(sEMG)特征与偏瘫患者肘关节肌张力的关系。方法同一治疗师对37例脑损伤后偏瘫患者的患侧肘关节进行改良Ashworth量表(MAS)评估，同时用sEMG记录被动活动时肱二头肌和肱三头肌的表面肌电信号。结果经Spearman相关分析，被动屈肘时，肱二头肌(r=0.651)、肱三头肌(r=0.912)、肱三头肌+肱二头肌(r=0.905)、肱三头肌-肱二头肌(r=0.903)的均方根值(RMS)与MAS相关(P＜0.001)；被动伸肘时，肱二头肌(r=0.848)、肱三头肌(r=0.518)、肱三头肌+肱二头肌(r=0.850)、肱二头肌-肱三头肌(r=0.711)的RMS与MAS相关(P＜0.001)。结论sEMG能检测主动肌和拮抗肌的肌电活动，对临床肌张力评估和痉挛的治疗提供量化的参考。

表面肌电；肌张力；肘关节；改良Ashworth量表；被动运动

[本文著录格式]郭明远，张建宏，王惠娟，等.表面肌电在评估偏瘫患者肘关节肌张力中的应用[J].中国康复理论与实践, 2012,18(5):448-450.

痉挛性肌张力增高通常被认为是一种由牵张反射高兴奋性所致的、速度依赖的紧张性牵张反射增强伴腱反射异常为特征的运动障碍[1]。肌张力的评估方法很多，如摆动试验、临床痉挛指数、Oswestry、改良Tardieu量表、改良Ashworth量表(M odified Ashworth Scale,MAS)等，但这些均不能客观量化评估肌张力。本研究探讨通过观察被动运动中主动肌、拮抗肌表面肌电(surface electromyography,sEMG)的变化，为临床评估肌张力提供量化指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2011年2～10月在广州南方医科大学南方医院康复科住院的脑外伤和脑卒中后偏瘫患者37例，其中男性25例，女性12例；年龄30～74岁，平均(50.54±13.351)岁；脑出血16例，脑梗死12例，脑外伤3例，脑血管畸形6例；简易精神状态测量(MMSE)评分22～28分，平均(25.38+2.681)分；病程25～365 d；右侧偏瘫19例，左侧偏瘫18例。

入选标准：①头颅CT、MRI提示一侧脑组织损伤，临床表现为单侧肢体瘫痪；②患侧肘关节可被动全关节范围活动(120°)；③可独立保持坐位(坐位平衡Ⅱ～Ⅲ级)，病情稳定；④MMSE测试评分20分以上，可配合完成试验；⑤愿意参与试验。排除标准：①意识不清、认知功能严重障碍；②上肢体存在周围神经损伤；③因外伤、骨折、组织损伤、挛缩等导致患侧肩关节、肘关节活动受限；④完全性和感觉性失语。

1.2 sEMG描记 芬兰ME-6000-T8表面肌电测试仪，分析软件Megaw in 2.4，表面电极片(Ag/AgCl)。测试参数：共模抑制比110 dB，最大漂移噪声绝对值1.6μV，采样频率1000 Hz，有效测量范围±8000μV，模拟/数字转换14位，滤波器范围8～500 Hz，输入阻抗20GΩ，噪声＜1μV，增益305，可用通道数8。

所有受试者均在测评室内由同一有经验的治疗师完成，室温22℃～26℃。治疗师向受试者说明试验的目的、方法，告知测试过程不会对其产生任何不利，嘱其试验过程放松，患侧肢体勿主动用力；受试者理解并能配合。

患者取坐位，患肢肩关节前屈60°置于作业治疗桌上，肘关节被动伸直，完全放松。剃去肱二头肌和肱三头肌皮肤表面体毛，专用砂片打磨皮肤表面，酒精除去皮脂、角质层；在肱二头肌、肱三头肌纵轴中点上下各1 cm肌腹处各粘贴一个测试电极，参考电极贴于测试电极桡侧，与测试电极中心间的距离20 mm，电极之间的距离固定不变。

治疗师徒手进行MAS评定：一手固定肘关节，一手握其腕关节，先做3次被动屈肘，再做3次被动伸肘。每次被动活动尽快完成，最多不超过2 s，两次间隔至少10 s。同时记录肱二头肌、肱三头肌肌电信号，用M egaW in 2.4软件分析，取3次完整的原始信号，以0.1 s为周期进行均方根值(RMS)转换，取3次的平均值。

以4项指标进行分析[2]：①拮抗肌：被动伸肘时的肱二头肌、被动屈肘时的肱三头肌RMS；②主动肌：被动伸肘时的肱三头肌、被动屈肘时的肱二头肌RMS；③主动肌与拮抗肌RMS之和：相当于被动运动过程中主动肌和拮抗肌出现协同收缩；④净拮抗力：用肱三头肌-肱二头肌的绝对值表示。

2 结果

不同MAS分级下各肌肉RMS见表1。Spearman相关分析显示，4项RMS指标均与MAS分级相关(P＜0.001)。见表2。

3 讨论

当上运动神经元损伤后，上肢抗重力肌在缓慢而持续的重力牵拉作用下产生紧张性牵张反射，表现为屈肌共同运动模式“挎篮状”[3]。但MAS显示伸肌张力偏高，而屈肌张力正常，这可能与病程长短、姿势摆放、康复训练有关。

表1 不同MAS分级下各项指标RMS测量值(μV)

表2 4种形式的RMS与MAS相关性分析

痉挛具有速度依赖性。Biering-Sørensen等总结多数文献在采用MAS评定时用“1 s”的时间活动肢体，而有的文献用“较快的速度”，测量时的速度不明确[4]，本研究根据Biering-Sørensen等的研究采用2 s内尽快完成肘关节的全关节范围被动活动。肌张力较低时，可在1 s内完成；肌张力3级或以上时，可能需要1～2 s。Gorassini等的研究表明，肌电信号募集的阈值为6 s[5]，所以本研究设定两次被动活动之间间隔10 s，使肌纤维得到充分的休息，肌纤维的兴奋不受前一次的影响。

对于正常人，协同收缩是一种生理现象[6]。但痉挛性偏瘫患者出现的过度协同收缩源于皮质脊髓束下行抑制作用减弱，外周反射兴奋性增强，尤其在过度活跃的肌肉，牵张反射更明显[7]。过度协同收缩不仅在主动运动中存在[8]，在被动运动中也存在，而且影响肌张力的评估[9-10]。对脑瘫儿童膝关节痉挛的研究发现，不管被动运动的方向、速度如何，股外侧肌和腘绳肌内侧协同收缩的现象在膝关节被动活动中普遍存在，这可能会使以被动活动中的阻力来分级的痉挛评估受到影响。进一步研究显示，协同收缩显著频繁的出现和腘绳肌内侧肌电活动增强一致，他们认为协同收缩与痉挛相关。

本研究显示，随着肌张力增高，拮抗肌、主动肌的肌电值逐渐增高；4项肌电RMS评定指标均与MAS显著相关。

表面肌电信号在一定程度上反映运动单位募集和同步化等中枢控制因素，以及肌肉兴奋传导速度等外周因素的共同作用，可以用来评价上运动神经元损伤患者神经肌肉系统功能状态[11]。RMS是一段时间内瞬间肌电图振幅平方平均的平方根，是放电有效值，取决于肌肉负荷性因素和肌肉本身的生理生化过程之间的内在联系，主要反映肌肉活动时运动单位激活的数量、参与活动的运动单位的类型以及同步化程度，与中枢控制功能有关[12-13]。Kim等的研究表明，RMS可以作为评估肌张力的指标[14]。

电极片会受其他肌肉串扰影响，因此检测电极应置于肌腹中间，离其他肌肉足够远，电极片的贴放顺序应与肌梭方向平行[15]。并在贴放电极前，对皮肤表面进行剃毛、打磨、祛脂处理，以减小电极与皮肤之间的电阻。

sEMG可以区分出痉挛和挛缩，从而指导痉挛评估和治疗。当关节被动活动阻力增大，但拮抗肌sEMG信号静息，则可认为是挛缩；如果sEMG信号活跃，则为痉挛的表现[16]。

本研究收集的MAS 3级以上的病例较少，多数为0～2级，且未收集到2级以及以上屈肌痉挛程度较高的病例，这可能因为受试者接收康复训练时间较早，导致屈肌痉挛程度低。

sEMG能检测偏瘫侧肘关节被动屈伸活动时肌电变化，用于分析主动肌和拮抗肌的肌电活动，对临床肌张力评估和痉挛的治疗提供量化的参考。

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App lication of Surface Electrom yography in Elbow Spasticity Assessem ent for Hem ip legics

GUO M ing-yuan,ZHANG Jian-hong, WANG Hui-juan,et al.Rehabilitation Department of Nanfang Hospital Affiliated to Southern Medcal University,Guangzhou 510515, Guangdong,China

Ob jectiveTo explore the correlation between characteristics of surface electromyography(sEMG)from biceps brachii(BB) and triceps brachii(TB)and the M odified Ashworth Scale(MAS)during a passivemovementof the spastic elbow in patientswith hem iplegia after brain lesion.M ethods37 hem iplegicswere assessed the elbow spasticity with MAS by a same therapist.Their sEMG of BB and TB were recorded synchronously.Resu ltsThe Spearman analysis showed that the rootmean square(RMS)of sEMG from BB(r=0.651), TB(r=0.912),TB+BB(r=0.905),TB-BB(r=0.903)correlated with MAS(P＜0.001)when elbow swere flexed,asw ell as elbow swere extended(r=0.848,r=0.518,r=0.850,r=0.711,P＜0.001).ConclusionsEMG can present the electrical activities of agonistand antagonist during passivemovementsof both elbow flexion and extension,whichmay help for the spasticity assessment.

surface electromyography;spasticity;elbow;M odified Ashworth Scale;passivemovement

R743.3

A

1006-9771(2012)05-0448-03

2011-11-17

2012-03-01)

南方医科大学南方医院康复医学科，广东广州市510515。作者简介：郭明远(1984-)，女，河南许昌市人，硕士研究生，主要研究方向：神经系统康复，表面肌电在康复医学领域的应用。通讯作者：范建中。

10.3969/j.issn.1006-9771.2012.05.015