劉莉，高潤，程欣欣，劉婉，劉夢瑤，俞佳雯，陸曉

腦卒中患者喪失的諸多功能中，移動能力是核心。偏癱步態(tài)作為中樞損傷后隨意運(yùn)動在肌肉、關(guān)節(jié)處的失調(diào)表現(xiàn)，往往具有特有的病理性運(yùn)動模式，其表現(xiàn)特征之一即為足下垂。以往研究顯示，卒中后小腿三頭肌張力增高是痙攣性足下垂的主要成因[1]，因此，小腿三頭肌的張力對力量產(chǎn)生及步態(tài)的影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。目前臨床上最常用的評估小腿三頭肌痙攣的方法是傳統(tǒng)的改良Ashworth(MAS)量表，此評分是通過臨床醫(yī)師感知被動關(guān)節(jié)活動的阻力來進(jìn)行打分，而有研究者[2]提出MAS分辨率低，即使同一分?jǐn)?shù)下也可能會包含不同的痙攣患者，從而有必要對MAS更為量化的必要性。近年來，表面EMG(sEMG)作為臨床上運(yùn)動肌肉檢測的常用方法，為臨床研究者提供了類似肌肉聽診器般成熟的檢測技術(shù)。其中時域分析參數(shù)-均方根振幅(RMS)反映了單位時間內(nèi)骨骼肌放電總量，是評價和分析肌肉在單位時間內(nèi)張力狀態(tài)的重要可量化指標(biāo)[3-6]。小腿三頭肌不同體位下激活不一樣，本研究通過分析患側(cè)和健側(cè)不同體位被動牽伸和步行時小腿三頭肌三塊肌肉的RMS值來定量評估小腿三頭肌在不同狀態(tài)時的張力，進(jìn)一步分析研究痙攣、力和步態(tài)三者間的關(guān)系，為腦卒中后步態(tài)功能的康復(fù)提供理論基礎(chǔ)。

1 對象與方法

1.1 對象 選取2018年1月至2019年8月在南京醫(yī)科大學(xué)附屬腦科醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科住院的首次腦卒中恢復(fù)期并存在小腿三頭肌痙攣的患者30例，其中男性17例，女性13例；腦出血18例，腦梗死12例；年齡范圍32～78歲；病程3個月～1年，右側(cè)偏癱12例，左側(cè)偏癱18例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)頭顱CT、MRI提示一側(cè)腦組織損傷，臨床表現(xiàn)為單側(cè)肢體癱瘓；(2)偏癱側(cè)小腿三頭肌MAS評分1級及以上；(3)可獨(dú)立保持坐位(坐位平衡Ⅱ～Ⅲ級)，病情穩(wěn)定；(4)Holden步行功能3級及以上；(5)MMSE測試評分20分以上，可配合完成試驗；(6)愿意參與試驗。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)意識不清、認(rèn)知功能嚴(yán)重障礙；(2)完全性和感覺性失語；(3)因外傷、骨折、組織損傷、攣縮等導(dǎo)致患側(cè)膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)活動受限。

1.2 實驗儀器 加拿大Thought technology Ltd公司生產(chǎn)的SA7550型十通道表面肌電分析系統(tǒng)(FlexComp Infiniti System)。技術(shù)參數(shù)：共模抑制比≥100 dB；輸入阻抗>50 MΩ；輸入噪聲<1 μV；模數(shù)輸出率14比特。數(shù)據(jù)光纖傳輸技術(shù)：數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)4 000 Mb/S。表面電極采用上海勵圖醫(yī)療器材有限公司生產(chǎn)的型號LT302型一次性使用心電電極(銀/氯化銀)。

1.3 方法

1.3.1 sEMG采集前的準(zhǔn)備工作 在室溫25 ℃的安靜環(huán)境下，囑患者仰臥位，并在其雙側(cè)膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)處放置一塊軟墊，使得患者小腿距離床面3～5 cm，暴露雙下肢小腿三頭肌，用酒精棉簽和打磨砂紙進(jìn)行備皮、脫脂，要求患者完成足部背屈動作，觀察小腿三頭肌(腓腸肌外側(cè)頭、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、比目魚肌)肌腹，結(jié)合肌肉體表定位方法(腓腸肌外側(cè)頭：定位于腘橫紋外側(cè)末端與外踝尖連線上三分點；腓腸肌內(nèi)側(cè)頭：腘橫紋內(nèi)側(cè)末端與內(nèi)踝尖連線上三分點；比目魚?。耗N橫紋內(nèi)側(cè)末端與內(nèi)踝尖連線下三分點)于肌腹最豐滿處與肌纖維平行的方向上粘貼電極并固定傳感器；若患側(cè)無法完成腳背屈動作，可進(jìn)行雙側(cè)對比，確定采樣肌采樣位置。

1.3.2 數(shù)據(jù)采集 (1)采集患者小腿三頭肌在伸膝、屈膝位兩種體位下靜息狀態(tài)和牽伸態(tài)的sEMG數(shù)據(jù)值：伸膝位狀態(tài)下，先采集患者健患側(cè)的內(nèi)外腓腸肌及比目魚肌10 s靜息狀態(tài)時的sEMG變化；然后治療師分別在健患側(cè)做三次踝關(guān)節(jié)被動背屈牽伸，每次牽伸3 s，間歇1 min，同時采集健患側(cè)的腓腸肌及比目魚肌sEMG變化。屈膝位狀態(tài)下，先采集患者健患側(cè)的內(nèi)外腓腸肌及比目魚肌10 s靜息狀態(tài)時的sEMG變化；然后治療師分別在健患側(cè)做三次踝關(guān)節(jié)被動背屈牽伸，每次牽伸3 s，間歇1 min，同時采集健患側(cè)的內(nèi)外腓腸肌及比目魚肌sEMG變化。(2)采集患者小腿三頭肌行走5個步行周期的sEMG數(shù)據(jù)值：囑患者于無障礙通道中行走5個步行周期，采集行走狀態(tài)下支撐相和擺動相健患側(cè)內(nèi)外腓腸肌及比目魚肌sEMG變化，同步記錄患者步態(tài)視頻。

1.3.3 采集相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo) 采集3次所測sEMG的RMS值，其中步行數(shù)據(jù)分為5個步行周期(圖1)處理，結(jié)合步行周期視頻對患側(cè)支撐和健側(cè)支撐行分別統(tǒng)計(圖2、3)，并據(jù)此計算各塊肌肉的貢獻(xiàn)度[(該肌肉的RMS值/三塊肌肉的RMS值之和)×100%]。

圖1 左側(cè)偏癱患者五個步行周期表面肌電原始圖 藍(lán)色紅色分別代表左右側(cè)下肢，A/C/E通道分別為左側(cè)腓外、腓內(nèi)、比目魚肌；B/D/F通道分別代表右側(cè)三塊肌肉。步行周期以患側(cè)支撐始

圖3 患側(cè)支撐相表面肌電原始圖(左側(cè)偏癱)

2 結(jié) 果

2.1 患者一般情況 本研究共入組患者30例，其中男性17例，女性13例，平均年齡(54.43±12.07)歲，病程(6.84±3.00)個月，Holden步行評分(3.45±0.51)分，MAS評分Ⅰ級8例、Ⅰ+級15例、Ⅱ級7例，無Ⅲ、Ⅳ級患者。

2.2 靜息狀態(tài)下各塊肌肉的RMS值比較 見表1。靜息狀態(tài)下，健患側(cè)內(nèi)外腓腸肌以及比目魚肌的RMS值均<5 μV。小腿三頭肌各塊肌肉的RMS值患側(cè)與健側(cè)相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義，患健側(cè)各塊肌肉的RMS值伸膝位與屈膝位差異也無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.3 牽伸態(tài)下各塊肌肉的RMS值比較 見表2、表3、表4。被動牽伸狀態(tài)下，患側(cè)內(nèi)外側(cè)腓腸肌的RMS值伸膝位明顯高于屈膝位(均P<0.05)，而患側(cè)比目魚肌以及健側(cè)各塊肌肉的RMS值伸膝位與屈膝位相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義?；紓?cè)內(nèi)外腓腸肌以及比目魚肌的RMS值在伸膝位以及屈膝位下均明顯高于健側(cè)(均P<0.05)；被動牽伸狀態(tài)下，各塊肌肉在屈膝位下的RMS值差異無統(tǒng)計學(xué)意義；伸膝位下的RMS值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)，且內(nèi)側(cè)腓腸肌的RMS值明顯高于外側(cè)腓腸肌和比目魚肌(均P<0.01)。

2.4 步行周期基本情況、各塊肌肉的RMS值以及肌肉貢獻(xiàn)度比較 見表5、表6、表7。 患者步行周期的平均時長為(2.04±0.89)s，患側(cè)支撐平均時長為(0.81±0.28)s，健側(cè)支撐平均時長為(1.14±0.60)s，且患側(cè)支撐時長明顯低于健側(cè)支撐時長(P<0.01)。步行周期中，支撐相時內(nèi)外腓腸肌的RMS值患側(cè)明顯小于健側(cè)(均P<0.01)，比目魚肌差異無統(tǒng)計學(xué)意義；擺動相時內(nèi)外腓腸肌以及比目魚肌的RMS值患側(cè)明顯小于健側(cè)(P<0.05)。完成步行支撐動作時，支撐相時比目魚肌的貢獻(xiàn)度患側(cè)明顯高于健側(cè)(P<0.05)；而外側(cè)腓腸肌的貢獻(xiàn)度健側(cè)明顯高于患側(cè)(P<0.05)。支撐相患側(cè)各塊肌肉的貢獻(xiàn)度差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且比目魚肌的貢獻(xiàn)度明顯高于內(nèi)側(cè)腓腸肌和外側(cè)腓腸肌(均P<0.05)。

表1 靜息態(tài)下小腿三頭肌各塊肌肉RMS值(x±s)外側(cè)腓腸肌伸膝位屈膝位內(nèi)側(cè)腓腸肌伸膝位屈膝位比目魚肌伸膝位屈膝位患側(cè)2.15±1.681.94±1.071.70±1.361.86±1.601.90±0.271.56±0.67健側(cè)1.80±0.891.68±0.411.60±0.771.31±0.831.42±0.431.29±0.27

表2 牽伸態(tài)患側(cè)小腿三頭肌各塊肌肉RMS值(x±s)外側(cè)腓腸肌內(nèi)側(cè)腓腸肌比目魚肌伸膝位9.61±4.37*13.79±5.70*8.15±6.70屈膝位6.82±2.769.25±3.508.00±7.30 注:與屈膝位比較*P<0.05

表3 牽伸態(tài)健側(cè)小腿三頭肌各塊肌肉RMS值(x±s)外側(cè)腓腸肌內(nèi)側(cè)腓腸肌比目魚肌伸膝位2.73±1.502.93±1.562.63±1.43屈膝位2.22±0.902.50±1.132.07±1.41

表4 牽伸態(tài)不同體位下健患側(cè)小腿三頭肌各塊肌肉RMS值(x±s)外側(cè)腓腸肌伸膝位屈膝位內(nèi)側(cè)腓腸肌伸膝位屈膝位比目魚肌伸膝位屈膝位患側(cè)9.61±4.37*6.82±2.76*13.79±5.70*9.25±3.50*8.15±6.70*8.00±7.30*健側(cè)2.73±1.502.22±0.902.93±1.562.50±1.132.63±1.432.07±1.41 注:與健側(cè)比較*P<0.05

表5 步行中支撐相小腿三頭肌各塊肌肉RMS值(x±s)外側(cè)腓腸肌內(nèi)側(cè)腓腸肌比目魚肌患側(cè)23.13±20.28*26.40±15.98*33.95±32.44健側(cè)48.49±29.9252.04±29.55 47.58±27.73 注:*與健側(cè)比較有差異(P<0.01)

表6 步行中擺動相小腿三頭肌各塊肌肉RMS值(x±s)外側(cè)腓腸肌內(nèi)側(cè)腓腸肌比目魚肌患側(cè)16.41±12.96*21.31±19.94*21.89±28.66*健側(cè)34.91±13.4043.19 ±21.4138.96±17.72 注:*與健側(cè)比較有差異(P<0.05)

表7 步行中支撐相小腿三頭肌各塊肌肉貢獻(xiàn)度(x±s)外側(cè)腓腸肌內(nèi)側(cè)腓腸肌比目魚肌患側(cè)27%±12%*32%±10%41%±13%*健側(cè)33%±9%35%±10%32%±8% 注:*與健側(cè)比較有差異(P<0.05)

2.5 牽伸態(tài)下患側(cè)小腿三頭肌各肌肉的RMS值與MAS評分相關(guān)分析 牽伸態(tài)下患側(cè)小腿三頭肌各塊肌肉的RMS值與MAS評分相關(guān)分析結(jié)果(圖4)顯示，患側(cè)小腿三頭肌各塊肌肉在屈膝位以及伸膝位兩種不同體位下的RMS值均與MAS評分呈正相關(guān)(P<0.05)，提示RMS值越高，痙攣等級越高。

圖4 牽伸態(tài)下患側(cè)小腿三頭肌各塊肌肉RMS值與MAS評分相關(guān)分析散點圖 A：屈膝位患側(cè)外側(cè)腓腸肌RMS值與MAS評分相關(guān)分析散點圖；B：伸膝位患側(cè)外側(cè)腓腸肌RMS值與MAS評分相關(guān)分析散點圖；C：屈膝位患側(cè)內(nèi)側(cè)腓腸肌RMS值與MAS評分相關(guān)分析散點圖；D：伸膝位患側(cè)內(nèi)側(cè)腓腸肌RMS值與MAS評分相關(guān)分析散點圖；E：屈膝位患側(cè)比目魚肌RMS值與MAS評分相關(guān)分析散點圖；F：伸膝位患側(cè)比目魚肌RMS值與MAS評分相關(guān)分析散點圖

3 討 論

小腿三頭肌痙攣導(dǎo)致的足下垂是影響腦卒中后患者步行能力的最常見的原因，也是制約患者整體運(yùn)動恢復(fù)的重要因素。足下垂的發(fā)生機(jī)制包括中樞機(jī)制(亦即反射介導(dǎo)機(jī)制)和外周機(jī)制(亦即非反射介導(dǎo)機(jī)制)兩部分[7-8]。其中，中樞機(jī)制反應(yīng)了脊髓牽張反射為基礎(chǔ)的調(diào)控障礙和神經(jīng)肌肉控制缺失；外周機(jī)制則以本體感覺輸入障礙、運(yùn)動單位募集紊亂(即肌肉張力失控、肌肉力量減弱、肌肉反應(yīng)時序延遲)、姿勢控制異常及肢體遠(yuǎn)端易發(fā)生的反射性交感神經(jīng)營養(yǎng)不良、神經(jīng)血管萎縮等因素為特點，最終表現(xiàn)為踝關(guān)節(jié)的足下垂，又名“痙攣性足下垂”。

本研究旨在通過sEMG技術(shù)來探討小腿三頭肌肌張力對偏癱患者步態(tài)的影響機(jī)制，研究結(jié)果表明：(1)靜息時小腿三頭肌各塊肌肉的RMS值患側(cè)和健側(cè)相比無差異，伸膝位和屈膝位相比亦無差異。(2)被動牽伸時小腿三頭肌各塊肌肉的RMS值患側(cè)均高于健側(cè)，體位變化時內(nèi)外側(cè)腓腸肌RMS值，伸膝位高于屈膝位，而比目魚肌則無變化。伸膝位時，內(nèi)側(cè)腓腸肌RMS值最高，進(jìn)行相關(guān)分析結(jié)果表明，患側(cè)小腿三頭肌在伸膝位及屈膝位的RMS值均與MAS評分呈正相關(guān)，且內(nèi)側(cè)腓腸肌的相關(guān)系數(shù)最高、比目魚肌的相關(guān)系數(shù)最低，結(jié)果說明，體位改變對比目魚肌張力沒有影響。(3)步行時患側(cè)支撐時長低于健側(cè)支撐時長，支撐相時比目魚肌的貢獻(xiàn)度患側(cè)則高于健側(cè)，而外側(cè)腓腸肌的貢獻(xiàn)度健側(cè)則高于患側(cè)。

RMS值所有結(jié)果的比較都要以靜息態(tài)比較沒差異為基礎(chǔ)，本研究的結(jié)果符合該標(biāo)準(zhǔn)。被動牽伸態(tài)的結(jié)果表明小腿三頭肌的RMS值越高，相應(yīng)的肌張力越高，這與既往的研究相符[9-10]。本研究結(jié)果也顯示，小腿三頭肌在不同體位下的RMS值患側(cè)均高于健側(cè)，因為入組的偏癱患者患側(cè)小腿三頭肌都屬于高張力狀態(tài)，這也進(jìn)一步驗證了RMS值的增高與張力的增高有關(guān)。通過比較三塊肌肉的RMS值表明在伸膝位時內(nèi)側(cè)腓腸肌的RMS值最高，而相關(guān)系數(shù)也高，比目魚肌的RMS值最低，而相關(guān)系數(shù)也最低，此結(jié)果表明了內(nèi)側(cè)腓腸肌是偏癱患者小腿三頭肌痙攣的主要影響因素，而比目魚肌的影響相對最小。此外腓內(nèi)、外肌的RMS值伸膝位比屈膝位顯著增大，而比目魚肌在兩種體位下無顯著性差異，此結(jié)果說明比目魚肌受體位影響相對較小。由于腓腸肌是跨關(guān)節(jié)肌群，直接受體位影響，且由Ⅱ型快肌纖維構(gòu)成，卒中后的制動和增齡均可造成Ⅱ型肌纖維大量萎縮，而比目魚肌則由Ⅰ型肌纖維構(gòu)成的單關(guān)節(jié)肌，不僅有氧耐力強(qiáng)且對卒中后的制動和增齡變化影響較小[11-13]。相關(guān)研究也顯示，腦卒中后的中樞損傷對關(guān)節(jié)肌肉的影響程度不盡相同，越復(fù)雜、越精細(xì)的動作控制越依賴中樞的調(diào)控，共同運(yùn)動、聯(lián)合反應(yīng)對下肢的跨關(guān)節(jié)肌影響更大[14-15]。

正常步態(tài)中，步行周期的支撐相約占整個周期的60%。小腿三頭肌作為正常人體步行中的重要肌肉，腓腸肌主要起跖屈作用，比目魚肌主要維持踝關(guān)節(jié)站立行走時的穩(wěn)定性，起到協(xié)同腓腸肌的作用[16]。支撐相早期到中期，足部腳掌著地，小腿三頭肌離心收縮，穩(wěn)定踝關(guān)節(jié)及小腿。支撐相后期到擺動相前期，足部足趾離地，小腿三頭肌向心收縮，產(chǎn)生前進(jìn)推動力[17-18]。在偏癱患者的步行中，既有共性的外在模式，也有肌電的內(nèi)在差異。本研究結(jié)果顯示，腦卒中偏癱患者步行周期存在周期時長過長、過度依賴健側(cè)支撐的問題，且存在患側(cè)支撐相時，腓內(nèi)、外肌部分功能由比目魚肌代償，這與文獻(xiàn)報道一致[19]。吳月峰等[20]通過fMRI 研究發(fā)現(xiàn),恢復(fù)較好的腦卒中患者運(yùn)動任務(wù)激活腦區(qū)范圍基本接近正常對照組,而那些運(yùn)動功能較差者參與運(yùn)動任務(wù)腦區(qū)較正常對照組激活更強(qiáng)、范圍更廣泛并且多呈雙側(cè)分布。相應(yīng)的在步行中,健側(cè)下肢肌肉也會因健側(cè)激活腦區(qū)范圍擴(kuò)大而產(chǎn)生健側(cè)關(guān)鍵肌過度激活現(xiàn)象，患側(cè)下肢腓腸肌產(chǎn)生過早激活現(xiàn)象。因此，偏癱側(cè)下肢運(yùn)動過程中存在雙側(cè)不平衡及健側(cè)代償，這也是導(dǎo)致失平衡、失協(xié)調(diào)和失穩(wěn)定的成因。

貢獻(xiàn)度作為了解某一塊肌肉在完成一特定動作時的平均肌電值與所有肌肉的平均肌電值總和的百分比值(或稱為肌肉做功百分比)[21]。本研究結(jié)果顯示，患側(cè)支撐相時，比目魚肌的貢獻(xiàn)度患側(cè)高于健側(cè)，腓外肌的貢獻(xiàn)度健側(cè)高于患側(cè)，且比目魚肌的貢獻(xiàn)度最高，提示腦卒中后偏癱患者患側(cè)小腿三頭肌收縮功能下降的同時，小腿三頭肌各肌肉的貢獻(xiàn)度亦發(fā)生改變，正常時在踝跖屈運(yùn)動時起協(xié)同作用的的比目魚肌，代償了腓腸肌明顯降低的功能，成為主要的踝跖屈主動收縮肌，在偏癱患者的步行中起主要作用，這與竇祖林等[22]學(xué)者的研究結(jié)果基本一致。

目前，有關(guān)痙攣性足下垂的治療中，除了一些常規(guī)的康復(fù)治療手法，肉毒毒素用于肌肉痙攣的治療被廣泛驗證并應(yīng)用[23-24]。研究[25]發(fā)現(xiàn)，注射A型肉毒毒素可以有效地降低對抗肌的拮抗，淡化跖屈肌肉的激活作用，緩解小腿三頭肌的痙攣。目前常規(guī)的肉毒素治療小腿三頭肌痙攣大都采用同時注射三塊肌群，往往限制了小腿三頭肌動力作用的發(fā)揮[25-26]。本研究結(jié)果顯示，腓腸肌在小腿三頭肌痙攣中所起的作用更為重要，可以說它是造成小腿三頭肌痙攣性足下垂的主要責(zé)任肌，而在步行時，患側(cè)支撐相比目魚肌的做功更多，可以說它部分代償了腓腸肌的功能，成為主要的踝跖屈主動收縮肌。因此，痙攣性足下垂患者應(yīng)用肉毒素治療時，是否可以采取單純針對腓腸肌的肉毒素注射，并在康復(fù)中保留并增強(qiáng)比目魚功能，從而更有效地提高患者的步行能力，這可能是今后值得探索的方向。

本研究主要使用sEMG時域指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計比較，在分析步態(tài)周期過程中存在兩側(cè)支撐相的原始肌電圖信號時空疊加及轉(zhuǎn)換過程中的偽跡出現(xiàn)，影響實驗數(shù)據(jù)的精確性。近年來很多學(xué)者肯定了小波分析在肌電信號分析、解讀上的優(yōu)勢。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)sEMG在康復(fù)領(lǐng)域大有可為，期待步態(tài)周期結(jié)合小波分析為任務(wù)態(tài)sEMG技術(shù)帶來開創(chuàng)性的研究成果，在康復(fù)的臨床、科研領(lǐng)域中體現(xiàn)更大的實用價值。