卞榮，陸曉，熊浩，曹文月，朱海燕，蔡雨生

1.南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)中心，江蘇南京市210029；2.南京醫(yī)科大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，江蘇南京市210000

主動(dòng)直腿抬高(active straight leg raise,ASLR)可用于腰椎和骨盆疼痛患者的康復(fù)治療，以及其他人群的核心控制訓(xùn)練[1]，也是早期腦卒中偏癱患者為達(dá)到步行能力在床上完成的常規(guī)基礎(chǔ)治療方法。

ASLR試驗(yàn)是骶髂關(guān)節(jié)或者腹股溝疼痛的重要評(píng)估和診斷工具。許多研究認(rèn)為ASLR評(píng)估骨盆負(fù)荷轉(zhuǎn)移具有良好的信度和效度[2-3]。既往研究ASLR動(dòng)作沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有的研究采用抬起放下的連貫動(dòng)作，要求平穩(wěn)流暢，沒(méi)有停頓[4-5]；有的則要求抬到固定的高度并滯空保持等長(zhǎng)收縮，然后再放下，滯空的時(shí)間5～45 s不等[6-8]。這兩種動(dòng)作的差別對(duì)ASLR動(dòng)作的精準(zhǔn)評(píng)估和治療均造成一定的困擾，不利于該動(dòng)作模型進(jìn)一步的研究和推廣。

很多學(xué)者提出不同人群的ASLR動(dòng)作中腹部肌群存在不同的運(yùn)動(dòng)控制策略。如de Groot等[5]發(fā)現(xiàn)雙側(cè)腹外斜肌激活增加；Beales等[9]發(fā)現(xiàn)同側(cè)的腹內(nèi)斜肌和腹外斜肌激活增加，表現(xiàn)為同側(cè)優(yōu)勢(shì)模式、對(duì)側(cè)優(yōu)勢(shì)模式或者對(duì)角優(yōu)勢(shì)模式。那么正常人兩種方式的ASLR動(dòng)作會(huì)采取哪種優(yōu)勢(shì)模式？等長(zhǎng)、等張的兩種ASLR動(dòng)作中哪種更省力、效率更高？

針對(duì)以上問(wèn)題，本研究擬使用表面肌電圖(surface electromyography,sEMG)記錄雙側(cè)腹內(nèi)斜肌、腹外斜肌、腹直肌以及同側(cè)股直肌的肌電募集率，研究分析正常人兩種ASLR動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)控制模式，為該動(dòng)作更好地作為評(píng)估和治療方法提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

招募2018年6月至10月在南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院實(shí)習(xí)的11例健康青年受試者，其中男性7例，女性4例，平均年齡(22.8±3.1)歲，身高(169.3±3.9)cm，體質(zhì)量(60.9±10.8)kg，體質(zhì)量指數(shù)(21.6±2.4)kg/m2。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①青年在校大學(xué)生；②無(wú)腰背傷史；③近半年無(wú)特異性腰痛或腰骶損傷。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①1年內(nèi)手術(shù)病史；②神經(jīng)系統(tǒng)疾病；③心肺相關(guān)疾病；④關(guān)節(jié)不穩(wěn)；⑤步行障礙；⑥低血壓史。

所有受試者均自愿參加本測(cè)試，測(cè)試前均向每位受試者解釋存在的風(fēng)險(xiǎn)并簽署知情同意書(shū)。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)審核通過(guò)。

1.2 方法

采用MyoMuscle DTS無(wú)線表面肌電分析系統(tǒng)(美國(guó)Noraxon公司)，16通道，采樣頻率l500 Hz，采集率為1秒平均模式，操作軟件MyoResearch 3.10。用2223CN一次性自粘心電電極(美國(guó)3M公司)，成分為Ag/AgCl，直徑大小、電極材料、粘性強(qiáng)度均符合測(cè)試要求。測(cè)試電極間距2 cm，平行于肌肉纖維方向，參考電極貼于另一塊肌肉上[10]。

采集雙側(cè)腹內(nèi)斜肌、雙側(cè)腹外斜肌、雙側(cè)腹直肌以及同側(cè)股直肌等共7塊肌肉的sEMG信號(hào)。輕輕剃除測(cè)試部位皮膚表面的毛發(fā)，用75%乙醇清潔皮膚以降低電阻。各肌肉表面電極放置方法：腹直肌電極定位于臍部水平線以上1 cm，旁開(kāi)臍2 cm；腹內(nèi)斜肌電極定位于髂前上棘內(nèi)側(cè)1 cm，且在雙側(cè)髂前上棘連線下方0.5 cm處，測(cè)試電極與身體中線成45°；腹外斜肌電極定位于臍部水平線以上1 cm，旁開(kāi)腹直肌外側(cè)緣1 cm，測(cè)試電極與身體中線成45°；股直肌電極定位于髂前上棘與髕骨上緣的正中位置[11]。

ASLR動(dòng)作測(cè)試分為兩種動(dòng)作。

動(dòng)作A：囑受試者仰臥位，雙腿伸展并保持中立位，兩腳分開(kāi)20 cm，腰部放平，緊貼床面；在“抬腿”口令下，受試者優(yōu)勢(shì)側(cè)腿完成直腿抬高動(dòng)作，每次抬到固定高度(離床面60 cm)，再將腿放回到起始位置，要求整個(gè)抬腿動(dòng)作平穩(wěn)流暢，沒(méi)有停頓；每組5次，每次間隔5 s[12]，共3組。

動(dòng)作B：基本類(lèi)似動(dòng)作A，但在最高點(diǎn)維持滯空動(dòng)作10 s，用視覺(jué)調(diào)節(jié)足跟與固定標(biāo)識(shí)物的位置關(guān)系，要求動(dòng)作盡量平穩(wěn)不晃動(dòng)。每組5次，每次間隔10 s，共3組。

本文使用“同側(cè)”指ASLR時(shí)的抬腿側(cè)，“對(duì)側(cè)”指另一側(cè)。

肌電數(shù)據(jù)采集分析分為三個(gè)部分。

采集7塊肌肉的標(biāo)準(zhǔn)化參考值。讓受試者的7塊肌肉分別做最大自主等長(zhǎng)收縮(maximal voluntary isometric contraction,MVⅠC)，持續(xù)5 s，每塊肌肉重復(fù)3次，每次之間休息2 min[13]。設(shè)置肌電信號(hào)處理區(qū)間，通過(guò)去心電干擾、濾波、平滑處理等操作步驟，用Make MVⅠC選項(xiàng)運(yùn)算處理，得到每塊肌肉MVⅠC的均方根肌電(root mean square,RMS)。該RMS值即為參考值。各肌肉測(cè)量體位及方法參考肌肉測(cè)試手冊(cè)[14]。

分別采集ASLR動(dòng)作A和B中的sEMG信號(hào)。用標(biāo)記定位程序選取一串肌電波作為目標(biāo)處理區(qū)間，經(jīng)過(guò)相應(yīng)預(yù)處理得到各塊肌肉RMS值。

sEMG信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化。將3組測(cè)定的ASLR平均值與MVⅠC參考值的百分比(%MVⅠC)作為肌肉募集率，如圖1。募集率反映每塊肌肉在ASLR動(dòng)作中的募集程度，參照下列公式。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

圖1 兩種ASLR動(dòng)作的相關(guān)肌群募集率肌電圖圖示

2 結(jié)果

所有受試者均完成測(cè)試。

在動(dòng)作B中，同側(cè)的腹直肌、腹外斜肌和腹內(nèi)斜肌募集率均大于對(duì)側(cè)(P＜0.05)。見(jiàn)表1～表3。

表1 兩種動(dòng)作的腹直肌募集率比較(%MVⅠC)

表2 兩種動(dòng)作的腹外斜肌募集率比較(%MVⅠC)

表3 兩種動(dòng)作的腹內(nèi)斜肌募集率比較(%MVⅠC)

在動(dòng)作A中，同側(cè)腹外斜肌和腹內(nèi)斜肌募集率均大于對(duì)側(cè)(P＜0.05)。見(jiàn)表2、表3。

動(dòng)作A的同側(cè)腹內(nèi)斜肌、對(duì)側(cè)腹內(nèi)斜肌和同側(cè)股直肌均高于動(dòng)作B的同名肌募集率(P＜0.05)。見(jiàn)表3、表4。

表4 兩種動(dòng)作的股直肌募集率比較(%MVⅠC)

3 討論

本研究觀察無(wú)痛正常青年人在低水平負(fù)荷下兩種ASLR動(dòng)作的sEMG募集率指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)作為主動(dòng)肌的股直肌的募集率不到20%MVⅠC，其他腹部肌群也都處于較小的激活狀態(tài)，募集率均小于5%MVⅠC。

3.1 肌群運(yùn)動(dòng)控制模式

正常年青人ASLR動(dòng)作A的同側(cè)腹內(nèi)斜肌和腹外斜肌表現(xiàn)為同側(cè)優(yōu)勢(shì)模式；動(dòng)作B中，同側(cè)的腹內(nèi)斜肌、腹外斜肌和腹直肌均也表現(xiàn)為同側(cè)優(yōu)勢(shì)模式。即兩種動(dòng)作中都表現(xiàn)為同側(cè)優(yōu)勢(shì)模式，等長(zhǎng)收縮為主的動(dòng)作B中，腹直肌也參與同側(cè)優(yōu)勢(shì)模式中。

從生物力學(xué)角度來(lái)分析，ASLR其實(shí)是一系列復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程。在直腿抬高的過(guò)程中，屈髖肌對(duì)同側(cè)髂骨施加前傾的拉力。Mens等[15]從影像學(xué)上證實(shí)髂骨確實(shí)會(huì)存在前傾動(dòng)作。這時(shí)對(duì)側(cè)的股二頭肌激活阻止了該側(cè)髂骨跟隨出現(xiàn)的前傾趨勢(shì)[7]，在同側(cè)屈髖肌和對(duì)側(cè)伸髖肌的作用下，兩側(cè)髂骨在冠狀面上會(huì)出現(xiàn)分離。兩側(cè)腹內(nèi)斜肌和腹外斜肌形成兩條相互交叉過(guò)中線的“前斜拉索”[16]，交叉的前斜拉索收縮發(fā)力可以將兩側(cè)髂骨壓在骶骨上，這樣骨盆在冠狀面上就會(huì)成為一個(gè)整體活動(dòng)。這與Snijders等[17]提出的骨盆上“力鎖合”(force closure)機(jī)制是一致的。同時(shí)腹壁相關(guān)肌群激活可以協(xié)助穩(wěn)定骨盆，為屈髖肌提供一個(gè)穩(wěn)定起點(diǎn)的基面。

然而，兩種ASLR動(dòng)作均表現(xiàn)為同側(cè)腹肌優(yōu)勢(shì)激活模式。與“前斜拉索”上腹內(nèi)斜肌和腹外斜肌對(duì)稱(chēng)性收縮的傳統(tǒng)觀念并不一致。從運(yùn)動(dòng)機(jī)能學(xué)角度看，腹內(nèi)斜肌起于髂嵴，止于胸廓下3對(duì)肋和腹白線；腹外斜肌起自下位8個(gè)肋骨，后部肌束向下止于髂嵴前部。這兩塊腹部肌肉連接著同側(cè)的髂嵴和胸廓，如果同側(cè)腹內(nèi)斜肌和腹外斜肌協(xié)同收縮，會(huì)產(chǎn)生更大的同側(cè)縱向力。而同側(cè)髂骨在ASLR動(dòng)作中被屈髖肌牽拉，有向前傾的趨勢(shì)[8]，恰好需要更多的同側(cè)縱向拉力平衡。因此，動(dòng)作A和動(dòng)作B的同側(cè)腹內(nèi)斜肌和腹外斜肌募集率較對(duì)側(cè)多一點(diǎn)，表現(xiàn)為同側(cè)優(yōu)勢(shì)模式。這樣可以有效地對(duì)抗同側(cè)髂骨的縱向力分量，以更好地穩(wěn)定骨盆[18]。

在Hu等[7]的研究中，當(dāng)增加負(fù)重或者難度時(shí)，雙側(cè)腹肌激活的不對(duì)稱(chēng)更大。動(dòng)作B與動(dòng)作A相比，10 s的等長(zhǎng)收縮滯空動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生同側(cè)髂骨更多的不穩(wěn)定。因此，同側(cè)腹直肌較對(duì)側(cè)更多地收縮以參與穩(wěn)定同側(cè)髂骨，表現(xiàn)為股直肌的同側(cè)優(yōu)勢(shì)模式。這與de Groot等[5]和 Beales等[8]報(bào)道的一致。

3.2 相關(guān)肌群募集率

動(dòng)作A是等張向心和等張離心收縮組合；動(dòng)作B除了等張收縮組合以外，還需要持續(xù)10 s等長(zhǎng)收縮完成滯空動(dòng)作，按常理應(yīng)該會(huì)調(diào)動(dòng)更多的運(yùn)動(dòng)單元參與。但研究結(jié)果恰恰相反，動(dòng)作B中腹內(nèi)斜肌和股直肌的募集率相對(duì)動(dòng)作A較低，表現(xiàn)為動(dòng)作B的滯空動(dòng)作效率更高。

持續(xù)的、低負(fù)荷的肌肉收縮(如維持身體姿勢(shì)的任務(wù))需要遵循Henneman的經(jīng)典“大小原則(Size Principle)”的募集順序[19]。動(dòng)作A中從零開(kāi)始逐步加力至下肢自重，完成等張向心，然后是等張離心，整個(gè)動(dòng)作過(guò)程用時(shí)很短，遵循的“大小原則”是一種自發(fā)模式。等張向心動(dòng)作時(shí)，小而低閾值的運(yùn)動(dòng)單位較大而高閾值的運(yùn)動(dòng)單位先被募集，肌電圖的波幅隨募集運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)目增加而增大。向心收縮的運(yùn)動(dòng)單位募集方式主要是數(shù)目的增加，不伴有發(fā)放頻率的調(diào)節(jié)[20]。在接下來(lái)的等張離心動(dòng)作中，運(yùn)動(dòng)單位募集的順序從大到小。如圖1所示動(dòng)作A的肌電圖呈單峰型。

動(dòng)作B相關(guān)肌肉的募集率較動(dòng)作A小，其中腹內(nèi)斜肌和股直肌有顯著性差異。動(dòng)作B與動(dòng)作A所不同的是中間有一段10 s的等長(zhǎng)收縮過(guò)程。在此階段，為了能夠保持穩(wěn)定的滯空狀態(tài)，需要視覺(jué)和本體感覺(jué)進(jìn)行感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)整合[21]，這些感覺(jué)反饋會(huì)影響神經(jīng)肌肉調(diào)控系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)平穩(wěn)地募集小運(yùn)動(dòng)單位，盡量不產(chǎn)生大小運(yùn)動(dòng)單位的頻繁快速變化，這個(gè)策略很有意思。募集慢的不易疲勞的小運(yùn)動(dòng)單位，簡(jiǎn)化了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制[22]，并可以較長(zhǎng)時(shí)間使用這些不易疲勞的肌肉纖維產(chǎn)生穩(wěn)定動(dòng)作，可確保平順的肌力變化和耐力。此外，在Leitch等[23]的研究中發(fā)現(xiàn)，等長(zhǎng)和等張收縮運(yùn)動(dòng)中，等長(zhǎng)收縮頻率比等張收縮低，而力和頻率在一定條件下呈正相關(guān)[24]。因此，在做同樣負(fù)荷的動(dòng)作時(shí)等長(zhǎng)收縮的募集率相對(duì)于等張收縮較低，這與我們得到的結(jié)果一致。

本文是針對(duì)ASLR模型的系列前驅(qū)研究之一，后續(xù)會(huì)在此基礎(chǔ)上研究ASLR動(dòng)作中每塊肌群的激活時(shí)間順序，分析其神經(jīng)控制機(jī)制。本研究發(fā)現(xiàn)，兩種ASLR動(dòng)作中都呈現(xiàn)出腹肌同側(cè)優(yōu)勢(shì)模式，體現(xiàn)了正常人腹肌的非對(duì)稱(chēng)性運(yùn)動(dòng)控制策略。動(dòng)作B中腹內(nèi)斜肌和股直肌的募集率相對(duì)動(dòng)作A較小，提示由于感覺(jué)反饋產(chǎn)生的“滯空動(dòng)作”運(yùn)動(dòng)效率更高。在今后的ASLR評(píng)估和訓(xùn)練中，治療師可以根據(jù)需要選擇不同的ASLR動(dòng)作。