基于表面肌电信号评价膝关节控制训练对脑卒中后下肢痉挛的干预效果

樊留博 刘素芝 刘莹莹 卢战 刘宝华 唐艳 金欢欢

基于表面肌电信号评价膝关节控制训练对脑卒中后下肢痉挛的干预效果

樊留博 刘素芝 刘莹莹 卢战 刘宝华 唐艳 金欢欢

目的钼观察应用表面肌电信号（sEMG）评价膝关节控制训练对脑卒中后下肢痉挛患者功能恢复的干预效果。 方法选取脑卒中痉挛性偏瘫患者74例，分为对照组和治疗组各37例。对照组采用常规康复治疗方法，治疗组在常规康复治疗方法的基础上进行膝关节控制训练。分别于治疗前以及治疗4周后对两组患者行简化Fugl-Meyer下肢运动量表（FMA）、临床痉挛指数（CSI）、临床神经功能缺损程度评分（NDS）、Barthel指数评定，监测患侧大腿主动肌、拮抗肌的sEMG变化。 结果 两组患者治疗4周后FMA、Barthel指数评分较治疗前提高，CSI和NDS评分较治疗前降低（均P＜0.05），且治疗组各指标均优于对照组(均P＜0.05)。两组患者治疗后膝关节拮抗肌群中位频率（MF）、平均功率频率（MPF）协同收缩率明显增高，膝关节拮抗肌群平均肌电值（AEMG）协同收缩率明显降低（均P＜0.05）,且治疗组协同收缩率治疗后与对照组比较均有统计学差异（均P＜0.05）。 结论 膝关节控制训练能降低痉挛性偏瘫患者患侧下肢肌张力，提高下肢协调性，促进正常运动模式的建立，从而改善下肢运动功能及日常生活活动能力。

膝关节控制训练 sEMG 痉挛 脑卒中 神经功能

脑卒中又称脑血管意外，是危害人类健康的最主要疾病之一，致残率达80%以上[1]，其后遗症不仅降低患者生活质量，还给家庭及社会带来沉重负担。在脑卒中患者的康复训练中，膝关节功能的恢复易被忽视，患者膝关节、大腿主动肌与拮抗肌受到不同程度的损害，残留的膝关节肌张力高、肌力不足、软组织挛缩、屈伸功能障碍、运动欠协调及运动控制差是导致脑卒中后步行困难的主要因素[2]。当下肢处于痉挛状态时，膝关节在摆动相屈伸无力，患者容易出现步行启动缓慢，平衡功能低下；甚至由于伸肌及外展肌张力高、拮抗肌肌力不足，患者步行前的准备工作未做好，难以进入下一阶段的步行功能训练[3]。近年来，笔者在脑卒中患者康复治疗过程中采用膝关节控制训练缓解患肢痉挛，提高痉挛性偏瘫患者步行能力取得了较满意的疗效，现报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2012年1月至2014年1月在浙江省台州医院康复医学科住院治疗的脑卒中后痉挛性偏瘫患者。纳入标准：（1）患者符合中华医学会神经病学分会制定的《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2010》[4]，经头颅CT或MRI检查确诊；（2）经改良Ashworth评定均存在不同程度下肢肌张力增高；（3）病情稳定，不伴有意识障碍、痴呆、失语、严重心肺疾病等；（4）患者或家属签署知情同意书。共纳入患者74例，按其入院单双号顺序分为对照组和治疗组各37例。对照组男23例，女14例；年龄37～76（58.7±12.6）岁；脑梗死 28例，脑出血9例；平均病程（27.6±6.3）d。观察组男20例，女17例；年龄35～80（62.6±10.4）岁；脑梗死27例，脑出血10例；平均病程（29.1±3.7）d。两组患者性别、年龄、病变性质、病程等比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法 两组患者均采用常规康复运动疗法，包括躯干活动训练、双桥及单桥训练、协助完成由仰卧位至床边坐位的训练、平衡训练、独立完成坐位至站位训练、患侧下肢负重及日常生活活动能力的康复训练等。治疗组在此基础上加用膝关节控制训练：（1）患者取仰卧位，康复治疗师不断挤压、牵张患侧膝关节，促进膝关节深感觉的恢复，同时进行躯干在体轴下回旋运动，促进骨盆的控制能力；（2）患者取坐位，以双手扶持膝关节，治疗师指导患者从侧屈位坐起至中立位训练，双侧交替练习；向患侧旋转和向健侧旋转；坐位中立位，仰望，复原，仰望时保持躯干最大限度的伸展；（3）患腿踏在高约8～15cm的台阶上且身体前倾，重心慢慢移到患腿后，健腿跟上台阶，站稳后，健腿再移到台阶下返回原位，重心再逐渐后移到健腿上；（4）患者取站位，治疗师位于患者患侧，治疗师牵制患侧上肢处于外展、外旋、伸肘的位置，使体重转移到患腿上，同时用双膝关节夹持患侧膝关节，防止患者膝关节过伸位；（5）患者扶持下站立，治疗师位于患者患侧，嘱患者抬起患侧下肢，同时治疗师托起患侧足底将其腿托离地面，高度恰与正常迈步时相同，待由于伸肌痉挛而出现的阻力消退之后，再让患者练习提起小腿而不使骨盆上抬，足下放时轻柔和缓地控制。每次训练以不疲劳为度，并且训练后及时监测血压和脉搏。每天1次，每次45min，每周训练6次，连续治疗4周。

1.3 评定指标 两组患者康复治疗前、康复治疗4周后均进行以下指标的评定。

1.3.1 下肢运动功能的评定 采用简式Fugl-Meyer下肢运动量表（FMA）[5]，共17项，总分34分，每项分3级评定。0分：不能做某一动作；1分：部分能做；2分：能充分完成。

1.3.2 肌张力评定 采用临床痉挛指数（CSI）[5]，包括腱反射、肌张力及阵挛3个方面，总分16分。0～6分：无痉挛；7～9分：轻度痉挛；10～12分：中度痉挛；13～16分：重度痉挛。

1.3.3 神经功能缺损程度评定 采用临床神经功能缺损程度评分（NDS）量表[5]，总分45分，0～15分为轻型，16～30分为中型，31～45分为重型。

1.3.4 日常生活活动能力评定 采用Barthel指数[5]，总分100分。评分越低代表生活活动能力越低。

1.3.5 表面肌电信号（sEMG）采集与分析 使用表面肌电图仪（芬兰，ME3000P8）测试患者痉挛下肢治疗前后膝关节拮抗肌群协同收缩率的变化，包括中位频率（MF）、平均功率频率（MPF）、平均肌电值（AEMG）协同收缩率。测试时患者端坐于床沿，下肢中立位并暴露双侧股四头肌肌群和股二头肌；使用去脂酒精棉球对电极放置部位皮肤进行处理，将表面电极置于所测股四头肌各个肌腹部分最隆起处，其中主动肌为股直肌，拮抗肌为股二头肌，协同肌为股内侧肌以及股外侧肌，两电极中心相距2cm，参考电极贴于同侧踝关节外侧上方骨隆起处，记录电极与参考电极两电极中心连线方向与采样肌肉纤维的长轴方向平行；患者在数据采集时做屈伸膝动作，每个动作连续做3次，采集时间10s。

1.4 统计学处理 采用SPSS 11.5统计软件；计量资料以表示，组间及治疗前后的比较采用t检验。

2 结果

2.1 两组患者治疗前后FMA、CSI、NDS评分和Barthel指数比较 见表1。

表1 两组患者治疗前后FMA、CSI、NDS评分和Barthel指数比较（分）

由表1可见，治疗前两组患者各项指标比较均无统计学差异（均P＞0.05）。治疗4周后两组患者的FMA评分、Barthel指数均较治疗前提高，CSI、NDS评分较治疗前降低（均P＜0.05）；且治疗组各指标均优于对照组（均P＜0.05）。

2.2 两组患者治疗前后膝关节拮抗肌群协同收缩率比较 见表2。

表2 两组患者治疗前后膝关节拮抗肌群MF、MPF、AEMG协同收缩率比较（%）

由表2可见，两组患者治疗前膝关节拮抗肌群MF、MPF、AEMG协同收缩率比较均无统计学差异（均P＞0.05）。两组患者治疗后膝关节拮抗肌群MF、MPF协同收缩率明显增高，AEMG协同收缩率明显降低（均P＜0.05）,且治疗组协同收缩率治疗后与对照组比较均有统计学差异（均P＜0.05）。

脑卒中后肢体痉挛是由于脑廉旁、额叶、大脑基底核、视丘、内囊等不可逆转的中枢运动神经损伤，及病灶和水肿带来上运动神经元不完全损伤，运动系统失去了高位中枢的调控，从而使原始的、被抑制的皮质下中枢的运动释放出来，导致患侧肢体肌张力异常、肌力下降，肌群间协调紊乱，产生运动控制障碍[6-7]。偏瘫后的肌痉挛干扰患者主动运动，尤其下肢的痉挛还导致步行困难及安全性降低、疼痛和患肢不适，是影响患者膝关节控制能力和步行功能恢复的重要原因[8]。步行功能的恢复与步行安全性的提高，可以极大提升患者的生活自理能力。步行能力的恢复也是多数脑卒中患者最主要的康复需求。因此下肢功能重建是对脑卒中患者进行康复治疗时关注的一个重点与难点，这关系到提高其日常生活活动能力和提高其生活质量的问题。

目前在痉挛性偏瘫患者行走能力恢复方面，膝关节控制训练被普遍认为是一种比较有效的临床康复方法。有研究认为脑卒中偏瘫患者早期建立正常步行运动模式，有利于中枢神经系统实现功能重组[9]。而能否有效地改善膝关节的控制能力，是提高步行能力的关键。因此强调加强对膝关节周围肌肉的协调性控制训练,通过对患肢肌肉感觉的剌激，提高感觉信息与大脑的接触联系，改善患侧下肢的运动感知，从而改善患肢控制能力。

采用sEMG技术评定神经系统疾病的客观指标，已逐渐应用于脑源性痉挛的康复医学研究领域之中。肌电图MF、MPF是反映信号频率特征性的生物物理指标,其高低与外周运动单位动作电位的传导速度、参与活动的运动单位类型以及同步化程度有关，AEMG是反映IEMG（肌电积分值）信号振幅变化的特征性指标，其变化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类型以及同步化程度，与不同肌肉负荷强度条件下的中枢控制功能有关[10]。拮抗肌群的协同收缩率反映的是拮抗肌群在肌肉收缩过程中所占的比例，因此MF、MPF和AEMG协同收缩率也能反映肌肉的功能状况[11]。国外的研究也证实拮抗肌的AEMG协同收缩率增加是脑卒中患者普遍存在的现象，sEMG被认为是评定协同收缩率的理想方法[12]。

本研究结果显示两组患者治疗前下肢运动功能和步行能力无统计学差异，经过4周强化膝关节控制训练后两组的下肢运动功能及日常生活活动能力比治疗前提高，肌张力和神经功能缺损程度较治疗前明显下降，治疗组与对照组比较其膝关节拮抗肌群MF、MPF协同收缩率明显增高，AEMG协同收缩率降低。本研究表明增强膝部周围肌肉的控制训练，通过同侧肌肉的刺激，引起患者的注意，使运动与视觉、触觉、本体感觉相结合，调节主动肌与拮抗肌的张力平衡，促进共同运动向分离运动转化，抑制及控制痉挛模式，建立正常运动模式，最终达到提高下肢功能、改善步行能力的效果。膝关节控制训练值得在临床康复治疗中推广应用。

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[3] 孙媛,蔡春茜,赵建国.偏瘫痉挛状态治疗研究进展[J].中西医结合心脑血管病杂志,2014,12(5):613-617.

[4] 中国急性缺血性脑卒中诊治指南2010[J].中国临床医生,2011,39(3): 67-73.

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[8]张启东,何阳.改善膝关节控制能力对脑卒中患者步行功能的康复疗效[J].中国医科大学学报,2013,42(4):369-370.

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Efficacy evaluation of knee joint control training in rehabilitation of spastic hemiplegic patients by surface electromyography

FAN Liubo,LIU Suzhi,LIU Yingying,et al.Department of Rehabilitation,Taizhou Hospital of Zhejiang Province,Linhai 317000,China

【 Abstract】 Objective To evaluate the efficacy of knee joint control training in rehabilitation of spastic hemiplegic patients by surface electromyography. Methods Seventy four patients with spastic hemiplegia were divided into two groups:37 patients received traditional rehabilitation therapy and knee joint control training(study group),and 37 patients received traditional rehabilitation therapy only(control group).Holden functional ambulation classification,Modified Ashworth Scale,Fugl-Meyer assessment of lower extremity(FMA-LE),clinic spasticity index(CSI),neurological functional deficit scale(NDS),barthel index(BI) and Berg balance scale(BBS)were used for evaluation before and 4 weeks after treatment.The electromyography signals were collected by surface electrode and then processed by linear time-and frequency-domain method. Results After treatment for 4 week,the FAM-LE and BI scores in both groups were significantly increased,and the lower extremity CSI,NDS and the sEMG signals in the co-contraction scores in both groups were decreased significantly as compared with those before treatment(P＜0.05),which was more marked in study group(P＜0.05). Conclusion The knee joint control training can relieve the muscle tonus of patients with cerebral infarction,and promote the establishment of normal movement patterns,so as to effectively improve lower limb function and the daily living of hemiplegic patients.

Knee joint control training sEMG Spasm Stroke Neurological function

2015-04-09）

（本文编辑：李媚）

浙江省医药卫生科技计划项目（2014KYA224）；浙江省医药卫生科技计划项目（2012KYB238）；台州市科技计划项目（14SF03）

317000 温州医科大学附属台州医院康复医学科（樊留博、刘素芝、刘莹莹、卢战、唐艳、金欢欢）；温州医科大学附属第二医院康复医学科（刘宝华）

樊留博，E-mail：flb0072002@163.com