脑卒中偏瘫患者双侧上肢肱二 三头肌最大等长收缩时的表面肌电分析

洪永锋 干 峥 缪永娟 阚秀丽 冀磊磊 汤 艳 吴建贤

偏瘫是脑卒中的常见症状。研究[1-2]显示，上肢屈、伸肌群协同收缩机制的失控是导致偏瘫后关节活动障碍的重要因素。表面肌电信号(surface electromyography，sEMG)是肌肉收缩时伴随的电信号，是在体表无创检测肌肉活动的重要方法。sEMG可以用于评价肌肉在单位时间内的收缩特性，因其检测方法简单、无创、容易被受试者接受，不少学者将其用于脑卒中偏瘫患者神经肌肉功能状态及其康复效应的评估[3-4]。程迎等[2]通过sEMG检测并统计分析均方根值(root mean square，RMS)显示脑卒中偏瘫患者患侧上肢主动屈肘、屈腕时各组屈肌群均存在异常的共激活现象，且共激活程度与运动功能障碍密切相关。姜丽等[5]通过对比脑卒中偏瘫患者与健康对照者大腿肌肉在屈伸膝关节时的sEMG发现偏瘫患者双侧下肢肌肉功能均有下降。然而，通过研究偏瘫患者健、患侧肱二、三头肌最大等长收缩(maximum isometric voluntary contraction，MIVC)时的表面肌电揭示肘关节屈伸肌群协同收缩机制的研究较少。本课题旨在通过比较脑卒中偏瘫患者双侧上肢与健康人群一侧上肢肱二、三头肌sEMG的变化，揭示脑卒中偏瘫患者双侧上肢的肘功能特点，从而为临床制定康复方案提供有益的电生理参考数据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2017年2月至2018年4月安徽医科大学第二附属医院康复医学科收治的30例成人脑卒中偏瘫患者作为观察组，并同期选择30例年龄、性别与观察组相匹配的健康志愿者为对照组。观察组：男/女 18/12例；年龄36～75岁，平均(60.60±11.21)岁；脑梗死22例，脑出血8例，右侧偏瘫12例、左侧偏瘫18例；病程(指自发病日期至检测日期间)14～1 109天，平均(121.37±253.31)天；患侧屈肘肌张力：低下5例、痉挛20例、无明显异常5例；患侧伸肘肌张力：低下5例、痉挛1例、无明显异常24例；患侧Lovett肌力分级：屈、伸肘均最大5级，最小0级，屈肘平均肌力(2.73±1.48)级，伸肘平均肌力(2.43±1.74)级。对照组：男/女 18/12例；年龄38～76岁，平均(60.97±10.74)岁。观察组与对照组患者，性别(t=0.000，P>0.05)、年龄(t=0.164，P>0.05)比较，差异无统计学意义(t=0.001,0.164,P>0.05)，具有可比性。本研究所有受试者均知情并签署了同意书，且经医院伦理委员会批准。

1.2 纳入与排除标准 纳入标准：①脑出血或脑梗死，且经头颅CT、MRI证实，表现为单侧肢体瘫痪；②患侧上肢软瘫或呈上肢屈肌痉挛模式；③双侧上肢无骨折，无皮肤受损；④病情稳定(颅内停止出血、脑梗死面积不再扩大、生命体征平稳)；⑤听理解力正常，可配合完成试验；⑥自愿参与，并在相应的知情同意书上签字。排除标准：①听理解力障碍，不能配合完成试验；②患侧上肢表现为伸肘肌痉挛为主模式(即伸肘肌痉挛高于屈肘肌痉挛)；③上肢存在骨折、组织损伤、周围神经损伤；④挛缩等因素导致患侧肘关节被动活动受限。

1.3 方法

1.3.1 sEMG描记 使用美国Delsys公司生产Trigno型号表面肌电设备(无线表面肌电系统，外置传感器)，分析软件为EMGworks Acquisition 4.0.2与EMGworks Analysis 4.0.2。测试参数：共模抑制比(common mode rejection ratio，CMRR)>80 dB，噪声<750 nV RMS, 模拟/数字转换 16位, 采样频率 2 000 Hz，每次测试时间5 s，噪声<0.75 μV，在分析软件中使用带通滤波。有效测量范围±8 000 μV，可用通道数8。

1.3.2 测试部位与测试方法 分别检测观察组双侧(健、患)上肢及对照组一侧上肢(与观察组健侧的同侧)。所有测试均由专人完成，研究者首先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，嘱其配合试验。于室温22～28°C情况下，受试者均取平卧舒适、放松体位。被检测上肢外展使上臂长轴与正中矢状面呈30°，掌心朝上，且将整个上肢用薄枕垫高使其与肩同高。先测试健侧再测试患侧。测试前，嘱受试者进行2次健侧用力屈、伸肘适应性运动。暴露整个被检上肢，使用75%医用酒精清洁局部皮肤后，将一次性电极片紧贴于肱二、三头肌肌腹最饱满处，且走向与待测肌纤维长轴一致。以口令嘱受试者尽力屈伸肘并保持5 s以完成MIVC。屈肘起始位为完全伸肘位(即0°位)；伸肘起始位为完全肘屈位(屈肘140°～150°)。屈、伸肘肌力0～1级者，不外加阻力；屈、伸肘肌力2～5级者操作人员用手在被检上肢前臂近腕部施加阻力。用sEMG设备记录肱二、三头肌的表面肌电信号。研究者通过观察计算机屏幕上的肌电信号辅助判断受试者用力情况。所有屈、伸肘动作均连续重复测试3次，每次间隔1min。提取每次sEMG中3 s峰值的RMS。

1.3.3 观察指标 观察MIVC屈/伸肘时肱二、三头肌的RMS及协同收缩率(co-contraction ratio，CR)。计算3次MIVC屈/伸肘时肱二、三头肌RMS及其平均值(mean，M)；CR=拮抗肌M/(主动肌M+拮抗肌M)×100%。

2 结果

2.1 3组对象MIVC屈/伸肘时肱二、三头肌的RMS比较 观察组患侧上肢屈肘肱二头肌、肱三头肌RMS，伸肘肱二头肌、肱三头肌RMS均低于健侧上肢，差异有统计学意义(t=5.844、9.451、2.463、3.854，P<0.05)；观察组患侧上肢屈肘肱二头肌、肱三头肌RMS，伸肘肱二头肌、肱三头肌RMS均低于正常对照组，差异有统计学意义(t=14.066、13.229、2.691、11.453,P< 0.05)；观察组健侧上肢屈肘肱二头肌、肱三头肌RMS，伸肘肱二头肌、肱三头肌RMS均低于正常对照组，差异有统计学意义(t=4.021、2.853、2.188、6.140,P< 0.05)。MIVC屈/伸肘时肱二、三头肌的RMS均为观察组患侧上肢<观察组健侧上肢<对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

表1 3组对象MIVC屈/伸肘时肱二、三头肌RMS比较(μV)

2.2 3组对象MIVC屈、伸肘CR比较 观察组患侧上肢MIVC屈肘CR、伸肘CR均高于健侧上肢，差异有统计学意义(t=2.486、4.442，P<0.05)；观察组患侧上肢MIVC屈肘CR、伸肘CR均高于正常对照组，差异有统计学意义(t=5.448、5.733，P<0.05)；观察组健侧上肢MIVC屈肘CR、伸肘CR均高于正常对照组，差异有统计学意义(t=3.341、2.349,P<0.05)。观察组患侧上肢屈、伸肘CR>观察组健侧上肢>对照组,且组间比较差异均均有统计学意义(P<0.05)。观察组患侧上肢伸肘CR高于屈肘CR，且差异有统计学意义(P<0.01)；其余两组屈、伸肘CR比较差异均无统计学意义(P>0.05)。详见表2。

表2 3组对象MIVC屈、伸肘的CR比较

3 讨论

在正常人群主动肌与拮抗肌间的协同收缩普遍存在，有助于协调运动、稳定关节[6]。当脑出血或脑梗死使得高级中枢神经系统受到损害时则可能出现协同收缩的异常变化，由此导致主、被动活动障碍。由CR的计算公式可以得知，CR反映的是拮抗肌收缩在主动肌收缩过程中所占的比例。窦祖林等[7]的研究发现，脑卒中患者偏瘫侧屈膝CR较健侧及正常对照组明显增高，表明其屈膝时股四头肌协同收缩异常增强。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，外周牵张反射兴奋性增强，尤其在痉挛肌群，牵张反射更明显[5]。

本研究结果显示：①脑卒中偏瘫患者无论系屈肘，还是伸肘，患侧肱二、三头肌RMS均显著小于健侧及正常对照组(P<0.05)。这与齐瑞等[6]观察到脑卒中患者MIVC屈肘和伸肘时患侧屈、伸肘肌群sEMG峰力矩均明显小于健侧的研究结果相符。Liu 等[8]研究发现，sEMG中的RMS与负重程度显著相关。Moritani等[9]报道,肱二头肌的sEMG信号振幅至少在0%～80%MIVC范围内具有肌力依赖性。因而，本研究观察组患侧肱二、三头肌RMS均显著小于健侧及正常对照组的结果，提示脑卒中偏瘫侧上肢屈、伸肘肌力均有显著下降。②脑卒中偏瘫患者患侧肱二、三头肌CR均显著大于健侧及正常对照组(P<0.05)，提示脑卒中后患侧上肢屈、伸肘功能均受损，这与程霜霜等[10]的研究结果一致，考虑与偏瘫侧上肢屈、伸肘肌群肌张力增高导致其协同收缩异常增强有关。

同时，本研究显示，脑卒中偏瘫患者健侧上肢MIVC屈肘/伸肘时，其肱二、三头肌RMS与正常对照组比较均显著减小(P<0.05)，提示脑卒中偏瘫患者健侧上肢肱二、三头肌肌力亦有明显下降；而健侧MIVC屈肘CR与伸肘CR均显著大于正常对照组(P<0.05)，提示脑卒中后健侧上肢屈、伸肘功能均有受损。此结果与瓮长水等[11]报道的结果基本一致。此外，姜丽等[5]利用sEMG对28例脑卒中患者和20例正常人MIVC屈、伸膝功能进行研究，亦发现恢复期脑卒中患者健、患侧大腿前后肌群收缩功能及肌力均下降。一侧脑损伤导致双侧上、下肢运动功能障碍的生理基础为在人体存在大脑半球支配同侧肢体运动的传导通路，脑卒中可累及该通路，因此一侧大脑半球出血或梗死后不仅导致对侧肢体瘫痪，同时也会引起同侧肢体功能减退[12]。

本结果显示，观察组患侧上肢伸肘CR大于屈肘CR(P<0.01)，而观察组健侧上肢、正常对照组屈肘CR与伸肘CR比较差异均无统计学意义(P>0.05)，提示偏瘫患者患侧上肢伸肘功能较屈肘功能受损更为严重；而偏瘫患者健侧上肢屈、伸肘功能受损程度并无明显差异。

由于本文样本量较小，且仅包括上肢屈肌痉挛模式的偏瘫患者，未囊括上肢伸肌痉挛模式脑卒中患者；只整体性探讨了脑卒中患者双侧上肢屈、伸肘时的sEMG表现，未能揭示不同病程阶段脑卒中患者上肢sEMG的变化规律等，以上不足之处将在今后研究中注意弥补。

综上，本研究结果表明，脑卒中偏瘫患者患侧及腱侧上肢屈、伸肘功能均受损。因而，在此类患者康复的过程中，不仅要进行患侧上肢的肘关节屈伸训练，同时也需要对健侧上肢屈伸肘能力进行适度练习，从而提高脑卒中偏瘫患者的整体功能。

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