肌电生物反馈疗法配合踝足支具治疗脊髓损伤患者术后踝背屈功能障碍的疗效

石秀秀 唐金树 秦江 胡鸢 曹晶晶 侯树勋 陈玉妹 肖然 王强

. 骨科康复 Orthopedic rehabilitation .

肌电生物反馈疗法配合踝足支具治疗脊髓损伤患者术后踝背屈功能障碍的疗效

石秀秀 唐金树 秦江 胡鸢 曹晶晶 侯树勋 陈玉妹 肖然 王强

目的 观察肌电生物反馈疗法配合踝足支具治疗脊髓损伤术后患者踝背屈功能障碍的疗效。方法2011 年 7 月至 2013 年 1 月，我科收治的脊髓损伤术后患者 30 例，其中男 22 例，女 8 例，年龄 18～65 岁，平均 35 岁。将 30 例分为观察组 15 例和对照组 15 例。两组均接受被动关节活动度手法训练、Bobath技术、作业治疗等康复治疗，在治疗开始之前配予患者踝足支具 ( 直角 90° 的位置 )。观察组在此基础上应用肌电生物反馈电刺激疗法。分别在康复治疗前后测定表面肌电 ( surface electromyogram，sEMG ) 信号和肌力分级数据进行功能评定。结果治疗后 3 个月进行随访，两组患者胫前肌的 sEMG 信号及肌力有显著提高( P＜0.05 )：观察组 sEMG 信号和肌力分别由治疗前 ( 5.57±2.31 ) μV、( 1.04±1.38 ) 级提高到治疗后 ( 120.38± 68.20 ) μV、( 4.20±0.82 ) 级；对照组 sEMG 信号和肌力分别由治疗前 ( 7.35±4.30 ) μV、( 1.64±1.47 ) 级提高到治疗后 ( 62.34±4.29 ) μV、( 3.10±0.40 ) 级，治疗后观察组 sEMG 信号和肌力均高于对照组 ( P＜0.05 )。结论肌电生物反馈疗法配合踝足支具治疗脊髓损伤术后患者，对其踝背屈功能障碍恢复有促进作用，能明显提高患者的胫前肌自主肌电信号及肌力。

电刺激疗法；脊髓损伤；康复；踝足支具

脊髓损伤后患者的肢体功能障碍中下肢功能障碍较多，尤以踝背屈功能障碍多见，严重影响行走和步态。由于踝关节为肢体远端关节，功能恢复较难，尽管临床治疗方法众多，但尚缺乏较为统一的治疗措施。肌电生物反馈疗法是经过正确指导和训练，使患者逐渐达到控制特异生理反射的训练技术，国外已有报道该疗法对中枢神经系统损伤后患者的功能恢复有较好的作用[1]。我们采用该技术，通过生物反馈治疗仪提供的中枢神经细胞生物功能信息，确定足下垂的原因，指导患者训练，来畅通或重建中枢运动神经元和肌组织间的传导通路，增强自主信号支配，同时配合传统康复治疗以及给予踝足 90° 支具固定，以进一步巩固疗效，以促进患者踝背屈功能的恢复，并取得了较好的疗效，现报告如下。

资料与方法

一、一般资料

2011 年 7 月至 2013 年 1 月，我科收治各种原因导致的脊髓损伤术后患者共 30 例，其中男22 例，女 8 例，年龄 18～65 岁，平均 35 岁。胸椎结核 2 例，外伤 18 例，其它 10 例。损伤平面：颈髓 8 例，胸腰髓 21 例，马尾 1 例。损伤程度按照 ( american spinal injury association，ASIA ) 残损分级[2]：A 级 6 例，B 级 11 例，C 级 13 例。治疗前病程 1～28 天，平均 5.03 天。将所有病例分为观察组15 例和对照组 15 例，具体分组如下：观察组 A 级3 例、B 级 5 例、C 级 7 例；对照组 A 级 3 例、B 级6 例、C 级 6 例。两组年龄、性别、病程比较，差异无统计学意义 ( P＞0.05 )，具有可比性。

二、纳入标准

选择标准如下：( 1 ) 符合骨科诊断标准；( 2 )患侧下肢踝背屈曲时胫前肌自主收缩肌电信号＞5 μV；( 3 ) 患者下肢症状以患侧踝背屈功能障碍为主，肌肉力量＜3 级；( 4 ) 无认知障碍，能够充分理解治疗师的要求并能遵照执行；( 5 ) 早期开始康复治疗。

三、治疗方法

在治疗开始之前配予患者踝足支具 ( 直角 90°的位置 )。两组患者每日均接受被动关节活动度手法训练、Bobath 技术、作业治疗等康复治疗。被动关节活动度手法训练：治疗师给予患者每日多组的踝关节被动关节活动度训练，牵拉跟腱，保持踝关节正常活动范围，20 次 / 组，每次在最大位置持续10 s，20～30 min / 组。Bobath 技术：指导患者熟悉基本的正常姿势与运动模式，抑制不正常的姿势及异常运动模式，尽可能逐渐转变为日常生活中复杂的功能性、技巧性动作，每次在治疗师指导下进行2 次治疗，其余时间患者主动进行多次训练。作业治疗：随患者的病情改善逐渐增加难度，依次进行站立床训练、踏车训练、功能性步行训练、平衡训练等。观察组在此基础训练上应用肌电生物反馈电刺激疗法。对照组不进行肌电生物反馈电刺激疗法，只进行基础训练，基础训练至肌电生物反馈电刺激疗法治疗结束时止。

肌电生物反馈电刺激疗法：采用荷兰 Enraf-Nonius 公司生产的 ENDOMED982，3M 牌 Ag-AgCL表面电极，在安静、避光的治疗室内，患者采用长腿坐位，面对显示器。将 2 个表面电极分别贴在治疗肌肉肌腹两端的皮肤表面，两电极间放置参考电极，将表面电极通过导线连接到 ENDOMED982 的相应导联上。治疗前向患者详细讲解治疗原理、目的及方法，叮嘱患者在注意显示器表面肌电 ( surface electromyogram，sEMG ) 信号变化的同时，尽力主动进行踝背屈动作，从该动作中采集到的最高 sEMG信号为初始数据并纪录，以此为基点做一标线。叮嘱患者努力使下一次的 sEMG 信号强度超过该基线水平，并告诉患者不要将注意力集中在活动关节和收缩肌肉上，而是注意观察显示器 sEMG 信号曲线的变化。如果 sEMG 信号超过基线，则以超出的最高点为新的基线，叮嘱患者努力在下一次活动中使新的 sEMG 信号超出此基线。以此类推直至不能超出时为一次治疗 ( 一般需 10～15 下活动 )，15 次为 1 个疗程，共 3 个月，记录最高 sEMG 信号的数据。

四、疗效观察

本研究观察病例的康复治疗均为同一组治疗师执行，由康复医师、物理治疗师共同完成对患者的疗效评定，在每次疗程开始与结束时进行 sEMG 信号、肌肉力量的综合评估并记录，分别在康复治疗前后测定 sEMG 信号和肌力分级数据，并进行功能评定。

五、观察指标

1. 肌力测定：按改良 Lovett 肌力测定法分别进行治疗前、后胫前肌肌力测定。

2. sEMG 信号数据采集：收集胫前肌治疗前、后最高 sEMG 信号进行统计学分析。

六、统计学处理

采用 SPSS 10.0 统计软件进行数据分析。计量资料比较采用 t 检验，计数资料比较采用 χ2检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

经过 3 个月治疗，两组患者的 sEMG 信号及肌力均有提高，差异均有统计学意义 ( P＜0.05 )。但两组组间比较，观察组 sEMG 信号及肌力均优于对照组，且差异均有统计学意义 ( P＜0.05 ) ( 表 1～2 )。观察组 ASIA 残损分级 A 级的 3 例中，2 例胫前肌肌力治疗前为 0 级，治疗后肌力均增加到 3 级；另外1 例，胫前肌肌力治疗前为 1 级，治疗后肌力增加到 4 级。本研究没有出现重大不良反应。

表1 两组患者治疗前、后 sEMG 信号比较结果 (±s )Tab.1 Comparison of sEMG signal before and after the treatment in both groups (±s )

表1 两组患者治疗前、后 sEMG 信号比较结果 (±s )Tab.1 Comparison of sEMG signal before and after the treatment in both groups (±s )

组别 治疗前 ( μV ) 治疗后 ( μV ) P 值观察组 5.57±2.31 120.38±68.20 ＜0.01对照组 7.35±4.30 62.34± 4.29 ＜0.01 P 值 ＞0.05 ＜0.05

表2 两组患者治疗前、后肌力比较结果 (±s )Tab.2 Comparison of muscle strength before and after the treatment in both groups (±s )

表2 两组患者治疗前、后肌力比较结果 (±s )Tab.2 Comparison of muscle strength before and after the treatment in both groups (±s )

组别 治疗前 ( 级 ) 治疗后 ( 级 ) P 值观察组 1.04±1.38 4.20±0.82 ＜0.01对照组 1.64±1.47 3.10±0.40 ＜0.01 P 值 ＞0.05 ＜0.05

讨 论

脊髓损伤是临床上常见的不同原因导致的严重创伤。30%～90% 的患者在所有椎体骨折后会发生脊髓、圆锥或马尾等神经损伤，出现一系列功能障碍，自理能力差，会严重影响日常生活[3]。

踝关节背屈功能障碍是中枢神经系统损伤后遗症的常见体征之一，是制约关节运动，影响步态及步行能力的重要原因。虽然不同原因导致的踝关节异常运动的外在表现形式均为足下垂，但造成其直接原因的肌肉情况却不尽相同，有的为屈肌张力高和痉挛，有的则是屈肌张力低，有的是伸肌张力高但无自主神经支配，有的则是伸肌无张力性瘫痪。我们认为应根据关节运动时实际肌电信号值确定足下垂的确切根源，以便制订正确的治疗方案，并在生物反馈治疗仪的监测下进行训练，使张力过低或肌肉瘫痪的肌电信号增强乃至恢复正常，治疗有的放矢，才能获得理想的治疗效果。我们通过生物反馈治疗仪检测脊髓损伤患者胫前肌肌电信号后发现，胫前肌肌电信号低，踝背屈主要依靠胫前肌肌力，早期康复训练应以增强胫前肌肌肉控制为重点[4]。

以往认为，中枢神经系统没有或很少具有再生能力[5]。但近来有研究证实，人类中枢神经细胞间的连接 ( 信息的传递通路 ) 在一生中是不断变化和完善的，并不是一成不变的，而且储备有潜伏通路和突触，可通过训练得到启用[6]。大量研究证实，存活的神经元细胞可以通过轴突侧枝发芽，与靶区神经组织重新建立联系，来取代丧失功能的神经轴突。此外，损伤区未死亡、但不能发挥功能的“半暗区”细胞，通过改善局部条件，也有恢复功能的可能[7]。这些都说明，中枢神经系统有再生能力，并可通过合适的治疗和训练得到功能改善和恢复，为我们的康复训练提供了坚实的理论基础。

肌电生物反馈技术通过反复肌电刺激使可兴奋细胞 ( 如神经、肌肉 ) 去极化和复极化，促使中枢神经系统内源性类吗啡释放，加强肌肉张力，并在可兴奋及不可兴奋细胞中均可产生细胞内分子、离子振荡作用及持续去极化，促进神经肌肉功能的恢复[8]。肌电生物反馈的治疗机理，是通过患者观察以光滑曲线形式显示在显示器上的 sEMG 信号，使该信号通过视觉传入通路反馈并经中枢神经系统整合，使之部分叠加在下一次的输出 sEMG 信号上，从而信号强度得到增加。这就要求患者在努力增加自主肌电信号的过程中，始终集中精力、注视显视器上变化的曲线；要求患者逐渐忘记是在活动关节、收缩肌肉，并意识是在努力提高监视器上sEMG 信号水平。我们经验总结，一般需 6～7 次才能达到该肌肉本次训练的最高峰，每次治疗需要10～15 次，患者自觉训练肌肉稍有疲劳。待下一次治疗时，该肌的自主肌电信号仍能得到进一步增强。ENDOMED982 的作用是对 sEMG 信号进行分析，并提供用于反馈的 sEMG 信号，对患侧下肢足背屈肌群进行 20 min 肌电触发的神经肌肉电刺激。表面肌电生物反馈治疗实现了主动训练与电刺激的有效结合，使患者能及时、直观地看到自主运动的变化，并有意识地控制运动的正确性，增强患者参与治疗的积极性，增强运动训练的疗效。

进行肌电生物反馈训练的目的，在于增强患者对机体内部的自我感知能力，达到由意识控制内环境，从而调节机体和治疗疾病。生物反馈疗法是在近年来对中枢神经系统可塑性理论的研究进展中发展起来的一种新的治疗方法。肌电生物反馈神经肌肉电刺激疗法对于脊髓损伤术后足背屈功能障碍恢复有促进作用，利于改善下肢运动功能。肌电生物反馈治疗将肌电和神经肌肉电刺激结合起来，通过测量 sEMG 信号，可探测到患者在运动过程中发出的微小神经信号，指导患者进行主动活动，以便患者逐渐通过反馈信号控制瘫痪肌肉的功能，有利于肢体完成正常运动。增强力量的运动训练和肌电生物反馈训练对步行能力的恢复作用显著。肌电生物反馈微弱信号可诱导肌肉，改善自主神经支配患者悲观并伴有不同程度的心理障碍；受肉眼不可见的关节活动以及微小的进步影响肌电生物反馈设备监测下的主动运动；能接收到微弱的肌电信号，该信号通过放大和计算机处理，最后以较光滑的曲线显示在显示器上。此技术能激发患者进一步康复的欲望和信心，最大限度地调动患者的积极性，使其主动参与训练，并将训练动作与生活中实际动作贴近，尽可能地完成日常生活动作。同时该项治疗是一种主动性很强的训练，训练前给予患者的讲解尤为重要，努力让患者充分明白训练的目的、方法，使其能积极主动地参与训练，才能收到事半功倍的效果。

在术后早期，患者胫前肌肌力很弱，主动收缩不能达到有效踝关节背屈，而制动和废用会引起胶原沉积和黏滞性增加，是肌肉僵硬、张力增高、关节活动阻力增加的因素[9]，导致患者长期处于足下垂状态，极易造成跟腱短缩和关节僵硬。研究发现[10]：关节软骨骨折损伤后，关节制动超过 72～78 h，关节软骨为纤维组织修复；关节固定 6～12 周后，没有损伤的关节软骨也会发生明显的退行性改变；肌肉肌腱等软组织在关节制动后 3 天就可以出现粘连。因此，我们采用早期 90° 踝关节支具将踝固定于 90° 位置，极大地避免了前述情况的发生，同时为后期胫前肌肌力逐渐增加达到有效背屈踝关节创造了有利条件。传统的运动疗法可以改善踝关节活动度，所以两组均接受被动关节活动度手法训练、Bobath 技术、作业治疗等康复治疗。本研究中，2 组经过 3 个月治疗，各组患者的胫前肌自主肌电信号及肌力均有显著提高 ( P＜0.05 )，且两组组间比较，观察组自主肌电信号及肌力均优于对照组患者 ( P＜0.05 )。

本研究结果提示，脊髓损伤后仍有进一步功能恢复的可能。如果应用得当，生物反馈是一种治疗脊髓损伤、恢复功能的有效方法。肌电生物反馈神经肌肉电刺激疗法能明显恢复脊髓损伤术后踝背屈功能障碍患者的胫前肌自主肌电信号及肌力，特别是肌电生物反馈疗法配合踝足支具的治疗对于脊髓损伤术后患者踝背屈功能障碍恢复有促进作用。

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( 本文编辑：代琴 )

Curative effects of electromyographic biofeedback therapy combined with ankle-foot orthosis brace for ankle dorsifexion dysfunction after spinal cord injury

SHI Xiu-xiu, TANG Jin-shu, QIN Jiang, HU Yuan, CAO Jing-jing, HOU Shu-xun, CHEN Yu-mei, XIAO Ran, WANG Qiang. Orthopedic Institute of CPLA, the frst Affliated Hospital of the General Hospital of CPLA, Beijing, 100048, PRC

ObjectiveTo observe the curative effects of electromyogram ( EMG ) biofeedback therapy combined with ankle-foot orthosis brace in the treatment of ankle dorsifexion dysfunction in the patients with spinal cord injury ( SCI ).MethodsFrom July 2011 to January 2013, 30 SCI patients were adopted. There were 22 males and 8 females, whose average age was 35 years old ( range: 18-65 years ). They were randomly divided into observation group ( n=15 ) and control group ( n=15 ). All the patients received ankle-foot orthosis brace ( in the position of a right angle of 90° ) before the routine rehabilitation of ankle intensive training, Bobath technique and occupational therapy. The patients in the observation group received extra EMG biofeedback electrostimulation ( ES ) therapy. They were assessed with sEMG signal and muscle strength grading data before and after the rehabilitation.ResultsAll the patients were followed up from the 3rd month after the treatment. The sEMG signal and strength of the tibialis anterior muscle were obviously improved in both groups after the treatment ( P＜0.05 ). The sEMG signal and muscle strength in the observation group were ( 5.57±2.31 ) μV and ( 1.04±1.38 ) grade before the treatment, which were improved to ( 120.38±68.20 ) μV and ( 4.20±0.82 ) grade after the treatment. The sEMG signal and muscle strength in the control group were ( 7.35±4.30 ) μV and ( 1.64+1.47 ) grade before the treatment, which were improved to ( 62.34±4.29 ) μV and ( 3.10±0.40 ) grade after the treatment. Both the sEMG signal and muscle strength were improved more obviously in the observation group after the treatment ( P＜0.05 ).ConclusionsThe EMG biofeedback therapy combined with ankle-foot orthosis brace is effective in the treatment of ankle dorsifexion dysfunction in the patients with SCI, which can signifcantly improve the voluntary EMG signal and muscle strength of the tibialis anterior muscle.

Electric stimulation therapy; Spinal cord injuries; Rehabilitation; Ankle-foot orthosis

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.09.006

R683.2

100048 北京，解放军总医院第一附属医院骨科、全军骨科研究所

唐金树，Email: drtang304@126.com

2014-06-27 )