表面肌电联合等速肌力测试用于不完全腰髓损伤患者的精准评估研究

陈彦，吴霜，王志涛，田新原，裴强

我国脊髓损伤年发病率为23/100万左右，四肢瘫(71.5%)远远超过截瘫(28.5%)患者[1]。目前用于脊髓损伤精准定量评估的方法尚无定论[2]。表面肌电测试和等速肌力测试在运动损伤、慢性疼痛康复评估中的应用已较为普遍，用于脑卒中、脊髓灰质炎等神经系统疾病的评估也有报道[3-5]，但同时联合两种技术用于不完全脊髓损伤的报道较少。我们将表面肌电测试和等速肌力评估联合用于不完全腰髓损伤患者康复治疗前后的精准量化评估，旨在了解这类患者康复治疗中下肢肌肉功能的变化情况。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2012年4月～2015年6月在贵州医科大学附属医院急诊骨科、脊柱骨科、康复科住院的外伤性脊髓损伤患者55例。均经CT或MRI确诊的外伤性脊髓损伤患者，且符合2006版美国脊柱损伤协会(American Spinal Injury Association,ASIA)脊髓损害分级C～D级[6]；所有患者均由临床科室完成前期治疗或手术，生命体征稳定；脊髓损伤平面均为L1～3水平；并伴有下肢功能障碍；55例分为2组，①观察组27例，男16例，女11例；年龄(38.19±10.15)岁；病程(41.81±8.67)d。②对照组28例，男16例，女12例；年龄(39.39±7.89)岁；病程(41.11±10.95)d。2组患者一般资料比较差异无统计学意义。

1.2 方法 2组均进行下肢徒手肌力训练、牵伸训练等常规康复训练，观察组增加等速肌力训练。①常规康复治疗：肌力3级以上的肌群采用Delorme法进行渐进性抗阻原则训练，每次30min。每日1次，每周5d。所有患者治疗由同组两位资深治疗师完成，并经过在课题之初即进行了治疗方案培训，以保证治疗方法的统一。②等速肌力训练：仪器选用IsoMed2000等速训练测试系统。患者取屈髋屈膝90°端坐位于等速训练椅上，固定带固定躯干和训练侧肢体。训练包括肌力训练和肌耐力训练。肌力训练角速度选择[7]60°/s、90°/s、120°/s三种运动速度，每种运动速度收缩10次，每训练完一种运动速度间歇1min，共收缩30次为一个训练单位。每完成一个训练单位间歇3min，逐渐增加收缩次数到2～3个训练单位/日，5次/周。肌耐力训练角速度选择180°/s，10次/组，每组间歇3min，2组/次，2次/周。

1.3 评定标准 ①表面肌电(surface electromyography, sEMG)测试：要求患者双膝关节从屈膝90°位置，分别完成3次60s的最大用力伸膝、屈膝动作,检查者于踝部予以徒手抗阻，保证膝关节不发生活动，同时采集股直肌(rectus femoris, RF)、股二头肌(biceps femoris, BF)的肌电积分值(Integrated EMG,iEMG)。3次检测间隔1min,取最大值作为观察指标。MegaWin3.0软件处理截取60s最大等长收缩过程中sEMG，收集平均功率频率值(mean power frequency, MPF)。MPF下降程度反映肌肉疲劳程度，MPF下降越多，提示肌肉疲劳程度越高。②等速肌力测试：受试者取屈髋屈膝90°坐于等速测试椅上，肩部用仪器配备的绑带固定并穿过腰部以保证躯干稳定[8]。足平置于脚踏板上，尼龙搭扣固定，固定带固定髋部及大腿。测试时让患者双手抱于胸前，避免产生代偿动作[8-9]。测试肌群为双侧股四头肌、腘绳肌，肌力测试角速度选择60°/s，测试3次，每次测试间隔1min，共3次，峰力矩、峰力矩体重比取平均值[10]。肌耐力测试选择角速度为180°/s，测试3组，每组测试间隔1min，每组15次，以最后5次作功量与最初5次作功量比值表示耐力比(endurance ratio, RO)，3组耐力比取平均值[7]。③徒手肌力评定(Manual muscle testing, MMT)：采用Lovett分级法[11]，检查时要求受试者在特定的体位下，分别在消除重力、抵抗重力和抗阻力的情况下评估肌力。

2 结果

治疗3个月后，2组患者腘绳肌峰力矩体重比(H-PT/BW)、股四头肌峰力矩体重比(Q-PT/BW)、股二头肌肌电积分值(BF-iEMG)、股直肌肌电积分值(RF-iEMG)、腘绳肌耐力比(H-RO)、股四头肌耐力比(Q-RO)均较治疗前明显提高(均P<0.01)，且观察组高于对照组(P<0.01，0.05)，见表1～3。

治疗后，2组股二头肌平均功率频率(BF-MPF)和股直肌平均功率频率(RF-MPF)均较治疗前明显降低(均P<0.05)，且观察组下降幅度低于对照组(均P<0.05)，见表4。

治疗后，2组股四头肌徒手肌力分级(H-MMT)、腘绳肌徒手肌力分级(Q-MMT)均较治疗前明显提高(均P<0.05)，但2组间比较差异无统计学意义，见表5。

组别nH-PT/BW治疗前治疗后Q-PT/BW治疗前治疗后观察组270.42±0.191.08±0.33ab0.52±0.211.09±0.21ab对照组280.40±0.140.81±0.25a0.50±0.210.87±0.21a

与治疗前比较，aP<0.01；与对照组比较，bP<0.01

组别nBF-iEMG治疗前治疗后RF-iEMG治疗前治疗后观察组2758.48±23.46174.74±51.53ab87.48±29.24246.67±59.33ab对照组2858.21±26.44132.64±55.56a79.85±39.10180.11±70.82a

与治疗前比较，aP<0.01；与对照组比较，bP<0.01

组别nH-RO治疗前治疗后Q-RO治疗前治疗后观察组2766.75±17.1686.73±13.79ac66.85±11.8989.13±8.93ab对照组2867.41±16.8777.12±16.29a65.56±12.9076.87±13.09a

与治疗前比较，aP<0.01；与对照组比较，bP<0.01，cP<0.05

组别nBF-MPF治疗前治疗后RF-MPF治疗前治疗后观察组2776.07±13.5856.96±11.47ab74.59±12.7657.07±10.10ab对照组2875.32±12.5652.89±11.71a74.11±12.0651.71±9.76a

与治疗前比较，aP<0.01；与对照组比较，bP<0.05

表5 2组MMT治疗前后比较级，

与治疗前比较，aP<0.01

3 讨论

脊髓损伤后，损伤平面以下的肌肉将很快发生明显的肌肉萎缩[12]，损失程度可达18%～46%[13]，对肌力和肌耐力均产生不良影响。不完全腰髓损伤患者经过康复治疗提高下肢运动功能，进而提高整体步行功能是康复治疗的重点。下肢关键肌的肌力和肌耐力是反映下肢运动功能的重要指标。准确可靠的评估结果可帮助进行康复功能诊断、制定康复计划和了解康复进展。美国脊髓损伤协会推荐利用徒手肌力测试进行SCI患者肌力的评估[14]。MMT将肌肉力量分为正常、良好、尚可、差、微弱、无收缩6个等级，具有无需设备、操作简单的优点，广泛用于肌肉骨骼系统疾病和神经系统疾病的肌力评估。该检查的缺点是易受被检查者的合作程度、疲劳程度、检查程序的规范程度和个人经验影响，国外学者认为将力量谱量化为肌肉等级是一种相对不灵敏的测量力量变化的方法[15]。除此之外，MMT不能反映耐力。Noreau[16]研究显示在不完全脊髓损伤患者肌力评定方法的选择上，徒手肌力评定具有明显的天花板效应，灵敏度欠佳，评分者间信度较低，在肌力分级3级以上时尤为明显。Ansersen等[17]研究发现，MMT较等速肌力测试而言，不能敏感地发现患者肌力的减弱。本研究纳入的患者均为ASIA分级C级和D级的患者，下肢关键肌肌力在治疗前多在3级及以上。2组患者治疗后表面肌电测试和等速肌力测试结果均较治疗前改善，观察组改善更佳；而徒手肌力评定结果在数值上观察组较对照组增加，但差异无统计学意义，与Noreau[16]的研究一致。Galen等[18]运用峰力矩测定下肢机器人治疗不完全脊髓损伤后的下肢肌力，显示峰力矩较徒手肌力评估和ASIA运动功能评估更敏感，尤其是4级及以上的肌力。本研究两组患者治疗3个月后下肢膝关节屈伸肌群等主要肌群肌力多已达到4级及以上，股四头肌和腘绳肌峰力矩体重比和肌电积分值均显示明显改善，提示表面肌电测试和等速肌力评估更能敏感地体现康复治疗后肌力的变化，与Galen等[18]的研究结论一致。

本研究显示两组患者治疗后股四头肌和腘绳肌肌力峰力矩、峰力矩体重比值和肌电积分值均较治疗前改善，观察组改善更佳。峰力矩、峰力矩体重比是在30°/s～60°/s的角速度下进行的慢等速测试，由于此时加载于肢体的运动负荷较大，关节运动速度慢，常被用于评估最大动态肌力。前者用于同一受试对象不同时间点的比较，后者可用于不同受试对象之间的横向比较。肌电积分值是一定时间内肌肉中参与活动的运动单位的放电总量，反映运动单位数量的多少和每个运动单位的放电大小，与肌力密切相关[19-20]。本研究提示观察组在常规康复治疗基础上增加了等速肌力训练，对其下肢肌力的提升优于进行徒手肌力训练的对照组。

在提高肌力的基础上，具备一定的肌肉耐力是完成功能性活动的前提和基础。对于不完全腰髓损伤患者而言，最终训练目标是完成社区功能性步行。本课题前期研究结果显示等速运动训练可显著改善不完全脊髓损伤患者的下肢肌耐力和社区步行能力[21]，因而肌耐力训练也是康复治疗的重要内容之一。本研究中两组患者治疗后肌耐力比值和平均功率频率均较治疗前改善，观察组改善更好。采用180°/s的关节运动角速度下进行的快速等速测试，由于加载于肢体的运动负荷阻力较小，关节运动速度快，常用于评估肌肉耐力。平均功率频率是某个时间点，所有参与活动的肌电信号的快速傅里叶变换结果-功率谱，功率的平均值所对应的频率值，其大小与外周运动单位动作电位传导速度，参与活动的运动单位类型以及同步化程度有关，是判断肌肉疲劳度的常用指标。本研究显示常规康复治疗和等速肌力训练均能提高不完全腰髓损伤患者下肢的肌耐力，而等速肌耐力训练的疗效更佳。

精准量化的脊髓损伤评估方法，有利于进一步了解患者的功能状况和帮助制定更有针对性的康复治疗方案。用于脊髓损伤功能量化评估的工具有体感诱发电位[22]、运动诱发电位[23]、电感觉阈值[22，24]、肌电图和用于四瘫的肌力、感觉和抓握能力分级重定义评估等[25-26]。国外研究显示[2]，上述检查用于脊髓损伤量化评估的信度和预测效度的证据仍不充足。针对下肢功能量化评估的工具仍在探索中。

本研究显示，等速肌力测试和表面肌电测试能敏感地反映康复治疗后肌力和肌耐力的变化，能弥补徒手肌力测试具有天花板效应和不能反映肌耐力的不足。同时，上述两种测试能提供反应肌肉状态的精准量化数据，可为指导康复治疗方案的制定提供依据。除本研究中提到的评估项目外，等速肌力测定还可通过屈伸肌力矩比反映主动肌和拮抗肌肌力的平衡情况，反映关节的稳定性。本研究样本量较少，观察周期较短，下一步需扩大样本量，增加观察肌群，利用表面肌电进行功能性活动，观察不完全腰髓损伤患者下肢运动功能在康复治疗过程中的动态变化规律等。

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