表面肌电图在下背痛康复评定和治疗中的应用*

王泽熙，姜贵云

（1.承德医学院，河北承德 067000；2.承德医学院附属医院）

表面肌电图在下背痛康复评定和治疗中的应用*

王泽熙1，姜贵云2△

（1.承德医学院，河北承德 067000；2.承德医学院附属医院）

下背痛；表面肌电图；治疗

下背痛(Low back pain,LBP)是现代生活中与临床上较为常见的疾病之一。近5年流行病学的相关统计表明，80%的人一生中都曾有过腰痛的体验，我国下背痛患者已超过2亿，且多年以来一直呈上升趋势，而与下背痛相关的功能障碍是目前世界上首要致残原因之一[1]。导致下背痛的原因很多，病理机制复杂，其中腰部肌肉的疲劳和收缩能力下降可直接影响腰部脊柱的结构稳定性，造成椎间小关节及其周围韧带组织和椎间盘损伤，从而使疼痛加重。这可能是导致下背部疼痛的主要原因[2-4]。因此，对于LBP的康复评定与疗效的评价有着重要的价值。表面肌电图（surface electromyography,sEMG）信号分析技术是近20年来日渐完善的一项腰部肌肉功能评定方法，由于该方法在评定肌肉功能状态方面具有良好的特异性、可靠性和局部性，同时检测过程具有无创性、实时性和多靶点测量的优点，因而引起临床和康复医学研究者的关注[5]，并呈现出良好的发展趋势。其是将电极贴服于对应肌肉的皮肤表面，收集整块肌肉的肌电活动的方法[6]。本文主要就sEMG对于下背痛的相关概念、评定及治疗做一综述，旨在为其合理应用及进一步研究提供参考。

1 表面肌电信号特征与分析

sEMG信号源于大脑运动皮质控制之下的脊髓a运动神经元的生物电活动，形成于众多外周运动单位在时间和空间上的总和，经表面电极引导、放大、显示和记录所获得的一维电压时间序列信号，具有较大的随机性和不稳定性[7]。sEMG是从活动肌的皮肤表面所记录到的信号，能反映电极所触及的多个运动单位在时间和空间上的生物电活动，其分析方法有时域分析和频域分析等[8-9],和传统的针式肌电图相比，sEMG的空间分辨率相对较低，但是探测空间较大，重复性较好。

2 在腰部肌肉神经功能的评定

2.1 腰部肌肉收缩功能评定

2.1.1 局部肌肉力量评定：局部肌肉力量反应了局部肌肉收缩的能力。由于肌肉在不同的负荷及收缩形势下肌力的变化与肌电信号的振幅呈现良好的线性关系。所以，通过肌电图的参数可以间接的评定肌肉力量的状况[14]。反应肌肉收缩力大小的有关时域指标有：平均肌电值（average EMG,AEMG）、均方根值（root mean square,RMS）、肌电积分值(integrated electromyography,IEMG)等。在对下背痛患者做肌肉收缩功能的评定时首先需要让受试者做最大随意收缩（Maximal voluntary contraction,MVC）的测量。而下背痛患者常常存在坐位或特定姿势下疼痛加剧的表现。因此，对下背痛患者进行姿势分析是sEMG测试非常重要的内容。Dankaerts等[10]研究了非特异性下背痛患者在坐位情况下表面肌肉激活模式的改变，结果发现，不同亚组的下背痛患者与正常对照组之间在非支持坐位过程中存在sEMG活动的差异。穆景颂等[11]研究表明，用表面肌电评估患者腰部肌肉功能时，需要让患者做最大的随意收缩。而MVC的测量很容易受到主观因素的影响，比如腰背部疼痛程度、心理因素等，进而影响了肌肉最大收缩的力量，使实际测量的肌肉最大收缩减小。但是，让患者腰背肌做最大随意收缩时，可能会再次导致患者腰部受到伤害，因此，近几年来这种测量方法在国内外很少被应用，相应的文献报道也相对较少。

2.1.2 局部肌肉耐力评定：肌肉耐力的测试是在不需要受试者做最大随意收缩测量的情况下，而有效地测试肌肉的疲劳度。通常与肌肉功能状态（即疲劳程度）有关的频域指标包括中位频率（median frequency,MF）、平均功率频率（mean power frequency,MPF）等，主要用来定量描述表面肌电信号功率谱曲线的变化或者各种频率分量的相对变化[12]。王康玲等[13]选用20例腰椎间盘突出症患者行桥式运动，前后竖脊肌、多裂肌痛侧MP、MPF值均较健侧高，提示患者腰部肌肉耐力下降。这些肌电信号指标的异常，可能与腰背部肌肉中Ι型纤维的缺失有关。腰部肌肉是一组以慢肌为主的骨骼肌，Ι型纤维占优势，也就是说肌肉中Ι型纤维越少，腰背部肌肉疲劳的程度越会增加[14]。肌肉疲劳度的测定对于康复的评定起着极其重要的作用，对于康复医学的临床工作或科研都有着重要的意义。近年来，肌肉耐力的评估越来越受到各界的广泛关注，下背痛的发生与腰背部肌肉的耐力下降有着密不可分的联系。因此，腰背部肌肉耐力的评定结果可作为下背痛的发生、发展及康复疗效评估的一个重要指标。

2.2 肌肉舒张功能的评定 对于腰部肌肉舒张功能的评定主要采用屈曲松弛现象（Flexion-relaxation phenomenon, FRP）进行测定。FRP是指在躯干完全屈曲过程中观察到腰脊旁肌电活动静止的一种正常现象。有学者[15]研究腰椎屈曲松弛现象过程中发现，在下背痛患者中只有少数患者有屈曲松弛现象，多数下背痛患者在做躯干向前屈曲动作时，为了维持脊柱稳定而使腰部肌肉持续收缩，导致sEMG肌电信号异常增高，致使屈曲松弛现象缺失。由此可以看出，下背痛患者与正常人FRP值差异显著。所以，可以通过脊柱的屈曲过程中表面肌电信号变化，也就是FRP来完成肌肉舒张功能的评定。Neblett等[16]对218名下背痛患者和30名无慢性腰痛患者进行研究，发现sEMG与腰椎前驱活动度的评估在一定程度上有效结合，可以更好地区分下背痛患者与无症状受试者。这种方法对肌肉舒张功能的评定更为准确。目前，国内对于sEMG在下背痛的康复评定方面主要采用FRP进行测定，此种操作简单、便捷，可快速分辨出有症状的下背痛患者，也可对下背痛患者的临床疗效进行量化，进而指导患者更加有效地进行康复训练。

2.3 腰部神经肌肉控制功能的评定 sEMG能够记录相

关肌群在动态活动时的生物电信号，从而反映神经肌肉的激活情况，如肌肉激活时间、激活强度，以及相关肌群间活动的协调性等。Panjabi[17]在“脊柱稳定系统模型，中性区与不稳定假说”中提到，中性区是临床上重要的脊柱稳定功能，它可能会增加脊柱或肌肉无力，这反过来又可能会导致脊柱不稳等相关问题。当脊柱受到损伤时，神经控制系统会在适当的时间支配其它相关的肌肉，避免其受到伤害，同时又不影响其正常工作。Hodges[18-19]将下背痛患者与健康人进行对比研究，结果显示，两组均进行上肢屈伸、外展、后伸动作时，下背痛患者腹横肌期前收缩能力的时间比健康人延迟50-450ms，说明下背痛患者腹横肌期前收缩能力明显受到影响，中枢神经系统受到抑制，进而无法维持脊柱的稳定性，致使脊柱受损。所以，神经肌肉的运动控制功能的评定在下背痛的治疗中至关重要，而表面肌电图的应用恰是其评定的基础。

3 在下背痛康复治疗中的应用

下背痛的康复治疗方法众多，而肌电生物反馈疗法（electromyographic biofeesback therapy,EMGBFt）越来越被人们广泛关注与应用。EMGBFt是一种应用肌电生物反馈仪将人们正常情况下意识不到的肌肉组织生物电活动放大，转换为可以被人们感觉到的视、听等信号，并把这些信号通过眼、耳等器官回输给大脑（即反馈），以便人体能依据这些讯号自主地训练，控制肌肉组织生物电活动，以达到训练的目的[156,20]。

Moore等[21]在对肌电生物反馈协助拉伸治疗下背痛的研究中，有9名包括下背痛患者和腰椎屈曲松弛受损的志愿者参加每周一次的肌电生物反馈和家庭拉伸计划，为期5周。结果表明，肌电生物反馈疗法对慢性下背痛患者和腰椎屈曲松弛受损的患者有很好的疗效。也有大量的临床研究对肌电生物反馈疗法治疗慢性疼痛的临床观察，他们认为表面肌电生物反馈可以缓解疼痛，改善日常生活活动能力，其原理就是使患者放松肌肉，减少肌肉的收缩和舒张，从而缓解疼痛[23-24]。EMGBFt在临床康复治疗中可以用于提高患侧与健侧肌肉的协调性，增加患侧的肌力、肌张力及耐力等，为以后的康复治疗提供了更大的发展空间。由此可以看出，表面肌电生物反馈技术在治疗如下背痛等一系列慢性疼痛的机制方面，也是国内外的研究热点之一。

4 小结

表面肌电越来越被人们所认可，其优点我们应该去利用与推广，对其不足之处，我们应该去进一步了解、分析，以便在工作中逐步改进。综上所述，sEMG的优点：①安全，简便，不侵入皮肤，在观测肌肉工作、获取信息时较为方便。②肉眼可直观看到肌肉休息、工作情况，以及工作效率的量化，进而指导患者进行神经、肌肉功能训练。③观测者可在SEMG过程中收集有关神经系统如何参与肌肉工作的信息。④SEMG的肌电信号跟踪观测，可为临床医务人员和科研工作者提供相关生物学信息，同时也可作为患者的神经再教育学习和自控能力学习。⑤可根据观测结果对治疗师的指导训练进行调整与改善，对治疗效果提供反馈与鼓励。sEMG的缺点：①不能记录深部肌肉的电活动，不能保证所记录的是电极下肌肉的电活动，不能观察单个运动单位，对形态较小的肌肉无法准确分析。②sEMG测定的并不是肌肉的肌力，而是运动过程中肌肉的电活动，也就是说sEMG无法直接量化肌肉收缩所产生的力量大小。③监控的肌肉位置受到限制，最低要求4个通道，观测左、右两组拮抗肌。④出现让观测者产生质疑的现象，做同样一个动作，监测不同肌肉组有可能获得相同的数据。⑤关于电极记录安置指导与视频教程较少，且没有一个准确的标准作为参考。因此，会出现同一肌肉的电生理活动在不同实验者出现不同的观测结果。

目前，我国表面肌电图正处于发展阶段，在其临床应用与科学研究上仍有许多不足之处，还需要我们边实践边总结。总之，表面肌电图信号分析技术具有检测、评定、治疗等多项功能，对于下背痛的诊断、临床疗效客观的评价，都具有十分重要的应用价值，值得在临床进一步推广。

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(综述讲座栏目编辑：张玉亭)

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1004-6879（2017）04-0342-03

2016-12-21）

* 河北省2017年度医学科学研究重点课题计划指导性项目（20170882）

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