表面肌電“屈曲一放松反應(yīng)”相關(guān)指標及其在頸椎病患者肌肉功能評估中的應(yīng)用

          關(guān)鍵詞表面肌電圖：屈曲一放松反應(yīng)：頸椎病
         頸椎病多因頸椎退行性變引起椎管或椎間孔變形狹窄，刺激壓迫頸部脊髓神經(jīng)根并引起頸肩痛，可放射 至頭枕部或上肢，病情較重者可出現(xiàn)雙下肢痙攣、行走 困難，甚至四肢癱瘓。表面肌電(surface electromyog-
raphy，sEMG)信號是神經(jīng)肌肉系統(tǒng)在進行隨意性和非 隨意性活動時的生物電變化經(jīng)表面電極引導(dǎo)、放大、顯
示和記錄所獲得的一維電壓時間序列信號。該信號經(jīng) 不同分析轉(zhuǎn)換方法得出的指標可反映運動單位活動同 步化、肌纖維募集、肌肉疲勞程度、肌肉激活順序及激活時間等情況。臨床應(yīng)用較多的表面肌電指標主要包 括時域指標、頻域指標、肌肉觸發(fā)時間與順序、肌肉順應(yīng)性指標以及屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標等。
         表面肌電屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標對于康復(fù)醫(yī)學(xué)和運動醫(yī)學(xué)中的 頸椎肌肉功能評估具有重要意義。 腰部豎脊肌的臨床研究中進一步證實了這個現(xiàn)象的存在并將其正式定義為屈曲一放松現(xiàn)象．是測試肌肉放 松能力的一個良好指標。屈曲一放松比值，是通過脊柱緩慢背伸時相中大肌電值除以大前屆時相中大 肌電值獲得，若被測肌肉放松時相時仍存在一定程度 的肌肉緊張，該值將降低。屈曲一放松反應(yīng)測定中不同 階段的肌電標準化值是屈曲一放松反應(yīng)測定時各個時相的原始肌電值經(jīng)過標準化之后的比值．主要反映不 同階段的肌電活動強度．是近年來被研究較多的一個 肌電指標。屈曲一放松反應(yīng)測定中不同階段的肌電標準化過程即是將不同時相的原始肌電值除以待測肌肉大等長收縮(maximum voluntary isometric contraction.MVIC)時產(chǎn)生的肌電峰值[9]．標準化之后的肌電值有利 于增加個體之間的可比性．頸椎屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標的定義 2頸椎屈曲一放松現(xiàn)象的機制 頸椎屈曲一放松反應(yīng)(flexion-relaxation response， FR)相關(guān)指標是指頸椎自中立位做大前屈后復(fù)位過 程中頸部豎脊肌的原始表面肌電值經(jīng)不同的方法換算 所得到的指標。可用于評估肌肉的放松能力和協(xié)調(diào)能力等，在脊柱相關(guān)疾病如頸椎病、腰痛的評估中應(yīng)用較多，主要包括屈曲一放松現(xiàn)象( flexion -relaxationphenomenon，F(xiàn)RP)、屈曲一放松比(flexion -relaxationratio，F(xiàn)RR)、屈曲一放松反應(yīng)測定不同階段的肌電標準 化值(normalised EMG in different phases)等指標。屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標原始表面肌電信號的收集測試 過程一般分為4個時相，個時相是放松保持脊柱的 中立位，第二個時相是脊柱緩慢前屈至大前屈位的 過程。第三個時相是在大前屈位置靜止停留，第四個 時相是脊柱緩慢背伸至脊柱中立位的過程，每個階段 一般維持3秒。屈曲一放松現(xiàn)象是指在軀干完全前屆時， 頸部豎脊肌表面肌電活動完全消失的一種正常現(xiàn)象。 Allen于1948先發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象，接著Floyd和Silver在 在脊柱前屈、背伸運動中，主要由三個系統(tǒng)相互作 用來維持脊柱的穩(wěn)定，包括由椎體、椎間盤、韌帶及筋 膜等組成的被動活動組織系統(tǒng)、由頸椎深層和淺層肌群主動收縮的主動系統(tǒng)以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)主導(dǎo)的動作 控制系統(tǒng)，三個系統(tǒng)相輔相承，任何一個系統(tǒng)的損害都 可導(dǎo)致脊柱穩(wěn)定性下降[10]。目前頸椎屈曲一放松現(xiàn)象的 機制尚不明確，相關(guān)研究仍主要集中于上述三個系統(tǒng) 之間的相互作用關(guān)系。 
         頸椎在前屈時，頭部重量等負荷轉(zhuǎn)移到韌帶、軟組 織和椎間盤等被動系統(tǒng)上，椎旁肌肌電活動減弱，反映了負荷由主動系統(tǒng)向被動組織轉(zhuǎn)移的中樞運動控制策 略，該運動控制策略在頸椎病患者中存在異常[¨]。頸椎 病患者因被動系統(tǒng)損傷引起疼痛，感覺刺激通過中間神經(jīng)元引起相應(yīng)節(jié)段水平α運動神經(jīng)元興奮性增高，導(dǎo) 致肌肉痙攣，表現(xiàn)為肌電活動增強，是一種改善脊柱穩(wěn)定性、降低運動過程中疼痛的代償性反應(yīng)[12]。 此外，當頸椎前屈時，頭部負荷轉(zhuǎn)移到頸椎上的同時頸部椎旁肌的激活從淺層肌群逐漸轉(zhuǎn)移至深層肌群，淺層肌群在軀干完全前屈時肌電活動減弱[13]。但在 頸椎病患者中，神經(jīng)肌肉募集模式的改變導(dǎo)致了深層 肌肉的激活受到抑制和淺層肌肉持續(xù)激活，導(dǎo)致頸椎前屈時正常的頸部肌肉激活和協(xié)調(diào)模式受到干擾[14]。 還有少數(shù)學(xué)者認為[．5]當脊柱前屈角度增加時，脊柱后部韌帶、纖維環(huán)、椎間盤及筋膜組織受到被動牽伸，其中的機械張力感受器向中樞組織傳遞信息，當達到閾值水平時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)會做出反應(yīng)以抑制被牽 伸的肌肉激活。此觀點受到一定質(zhì)疑，因為針對腰椎屈 曲一放松現(xiàn)象的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，雖然正常人站位腰部前屈時椎旁肌激活減弱，但從臥位至坐起時，腰部肌肉牽伸張力同樣增加的情況下，腰部椎旁肌的激活程度并未減弱。 
         總之，頸椎病患者被動、主動或神經(jīng)控制系統(tǒng)等損傷導(dǎo)致頸部神經(jīng)肌肉募集模式改變、脊柱周圍組織負荷轉(zhuǎn)移策略失衡以及頸椎椎旁肌肌張力改變，屈曲一放 松反應(yīng)相關(guān)指標作為探測肌肉放松能力和協(xié)調(diào)能力的 指標可有效反映機體神經(jīng)肌肉功能改變。 3頸椎屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標的測定方法 測試頸椎屈曲一放松反應(yīng)時，常采取雙通道來采集 頸部兩側(cè)椎旁肌的原始表面肌電信號，記錄電極貼布 位置一般選取C4水平棘奕旁開2 cm的兩側(cè)椎旁肌肌腹飽滿處做標記，標記以上1 cm及以下1 cm處各貼布一個記錄電極．同側(cè)兩個記錄電極的連接方向與頸部椎旁肌的肌纖維走向相平行，兩側(cè)參考電極貼布于兩 側(cè)肩峰處以消除心電信號、機器信號等干擾的影響。測試動作分4個時相，每個時相的測試時間均由節(jié)拍器控 制在3秒鐘左右。 目前頸椎屈曲一放松現(xiàn)象存在或缺失的定義尚無統(tǒng)一的判定標準，采用的計算方法主要包括以下幾種[-6]：①第三時相中頸椎椎旁肌大肌電值小于頸椎 椎旁肌大肌肉收縮時肌電值的3%；②第三時相中頸椎椎旁肌大肌電值大于頸椎椎旁肌大肌肉收縮時肌電值的1%．但小于時相活動中頸椎椎旁肌大 肌電值；③第三時相中頸椎椎旁肌大肌電值小于第四時相活動中頸椎椎旁肌大肌電值的100-/0；④第三時相與第二時相的椎旁肌激活程度比值小于1。 4頸椎屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標的影響因素 Falla等[．7]發(fā)現(xiàn)上肢快速運動時可導(dǎo)致正常受試者 頸部屈肌活動障礙，頸部肌肉屬曲一放松現(xiàn)象受到影 響．上肢運動速度增加時椎旁肌肌電活動增強，但屈 曲一放松現(xiàn)象起始和結(jié)束角度并沒有發(fā)現(xiàn)明顯改變。頭部或肩部負荷增加對頸椎屈曲一放松現(xiàn)象有一定影響，國外學(xué)者Lee等[．8]研究了14例無癥狀健康人在3種不同 背包負荷重量情況下頸椎屈曲一放松比，發(fā)現(xiàn)背包重量越重，頸椎椎旁肌激活越顯著，屈曲一放松比明顯降低，同時在負荷增加的情況下屈曲一放松現(xiàn)象的起始及結(jié) 束角度都增大，提示負荷增加時頸部肌肉持續(xù)激活時間較長．且頸椎完全前屈時椎旁肌激活明顯增強，對脊柱穩(wěn)定性的要求也增加。Pialasse等ft91發(fā)現(xiàn)正常受試者 身體傾斜45。時，頸椎屈曲一放松現(xiàn)象出現(xiàn)率由直立位 時的84.20-/0上升到90.5%．雖然在統(tǒng)計學(xué)上無顯著性差異，但軀體傾斜角度增加有助于頸椎屈曲一放松現(xiàn)象出 現(xiàn)，前傾位時可能更有益于頸部肌肉放松。年齡因素對頸椎屈曲一放松現(xiàn)象的影響似乎并不顯著，年輕人群與 老年人群頸椎屈曲一放松現(xiàn)象出現(xiàn)率無統(tǒng)計學(xué)差異，而 疼痛程度對頸椎屈曲一放松現(xiàn)象有顯著影響。 5頸椎屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標的研究進展 研究發(fā)現(xiàn)正常人頸椎屈曲一放松現(xiàn)象并非是在頸 椎前屈至大角度時出現(xiàn)，在前屈至大角度的72.6%-76.3%水平時，椎旁肌肌電活動開始消失，此時屈曲一放松現(xiàn)象開始出現(xiàn)，而在背伸至大角度的91.9%-93.1%水平時椎旁肌肌電活動開始出現(xiàn)，此時屈曲一放 松現(xiàn)象開始消失[20]，提示正常人頸椎在達到大前屈 位置前．椎旁肌激活程度已明顯減弱，且頸椎背伸回復(fù)至一定位置時椎旁肌激活才開始明顯增強。但在頸痛 患者中．為了維持脊柱的穩(wěn)定性，頸椎椎旁肌的激活明顯增加．導(dǎo)致頸椎前屈至較大角度時才出現(xiàn)頸椎屈曲一放松現(xiàn)象，甚至在完全前屈時，頸部肌肉仍保持一定程度的激活，頸椎屈曲一放松現(xiàn)象消失。也就是說頸椎病患者屈曲一放松現(xiàn)象出現(xiàn)晚且消失早，頸部肌肉在頸椎 前屈或背伸時均持續(xù)存在較高水平的肌電活動。 Shin等【8】對14名高空作業(yè)人員工作之前及工作10分鐘之后上部斜方肌痛閾、頸椎活動度變化以及頸椎屈曲一放松比等指標的變化進行了研究，發(fā)現(xiàn)10分鐘的 高空作業(yè)后受試者的上部斜方肌痛閾及頸椎活動度顯著下降，而頸椎屈曲一放松比也顯著下降，提示抬頭工作顯著增加了頸部肌肉的緊張和疲勞，同時說明屈曲一放松比可作為頸部不適的預(yù)測因子之一。通過觀察20名男性電腦工作者發(fā)現(xiàn)，屈曲一放松比異常與頸椎運動功能、關(guān)節(jié)活動度下降有著密 切的關(guān)系．且有些受試者頸椎疼痛程度及關(guān)節(jié)活動度 等指標均正常，但屈曲一放松比指標卻存在異常，提示 頸椎椎旁肌的協(xié)調(diào)功能障礙可能先于疼痛等臨床癥狀 出現(xiàn)．屈曲一放松比可作為長期固定姿勢工作者頸椎病患病風(fēng)險的預(yù)測因子。Murphy等采用推拿療法治療 慢性頸椎病患者時發(fā)現(xiàn)，患者經(jīng)治療后頸椎屈曲一放松現(xiàn)象并無明顯改變，提示單純被動接受治療可能對頸 椎病患者頸部肌肉激活程度及激活模式的改善作用有 限。頸椎屈曲一放松現(xiàn)象異?？煞从呈茉囌哳i部肌肉順應(yīng)性及肌肉激活情況改變，能作為篩選亞臨床頸椎病 患者的良好指標，．但其信度及效度等方面還有待進一步研究。 6頸椎屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標的研究展望 頸椎的屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標的研究尚處于初 級階段，很多指標的計算方法、意義與臨床癥狀之間的 聯(lián)系尚需要進一步研究。頸椎屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標可作為反映頸部神經(jīng)肌肉控制模式的一種客觀指標．指標的異常也可能提示應(yīng)對患者頸部核心肌群進行訓(xùn)練，改善頸部深、淺層肌肉募集模式，加強脊柱穩(wěn)定性 控制能力。頸椎的屈曲一放松反應(yīng)相關(guān)指標對于頸椎肌 肉功能的評估有著積極的意義，可以為臨床評估和判 斷提供一定參考，進一步深入的研究有待開展。 
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