表面肌電圖對(duì)腰肌勞損病人豎脊肌功能的評(píng)價(jià)

1、表面肌電圖對(duì)腰肌勞損病人豎脊肌功能的評(píng)價(jià)【作 者】蔚二文1 陳維毅21.大同市第五人民醫(yī)院 (山西,大同，037006)2.太原理工大學(xué) (山西,太原，030024 )Experimental study on evaluation of the function of lumbar paraspinal by surface electromyographyYu er-wen, Chen wei-yi, 【摘 要】目的：采用表面肌電圖研究腰肌勞損病人豎脊肌在不同運(yùn)動(dòng)角速度、屈曲角度時(shí)肌肉的功能狀況，豎脊肌MPF, MPFslope以及RMS值的變化和影響因數(shù)。方法：有下腰痛病史的患者10例。

2、患者固定在Cybex 6000等速儀上，表面肌電圖在雙側(cè)L3L4,L5S1水平豎脊肌采樣。1、選擇等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)模式。人體直立位為00，軀干向前屈曲至水平位為900。測(cè)定屈曲角度分別為150、300、450、600、750、900時(shí)，受試者最大主動(dòng)收縮力矩，每次收縮時(shí)間30s，休息60s，同時(shí)進(jìn)行表面肌電圖測(cè)量；然后分別在收縮強(qiáng)度為最大主動(dòng)收縮的75%，50%分別進(jìn)行測(cè)量，其他條件相同。2、選擇等速運(yùn)動(dòng)儀等速運(yùn)動(dòng)模式。人體直立位為00，上身水平位為900。等速運(yùn)動(dòng)的角速度分別設(shè)定為900, 600, 300, 120/秒四種狀態(tài)?；颊咴诘人龠\(yùn)動(dòng)儀的控制下行軀千00-900屈伸運(yùn)動(dòng)。每次完整的屈伸為一

3、個(gè)循環(huán)。每種角速度條件下行9個(gè)循環(huán)的屈伸運(yùn)動(dòng)。同時(shí)進(jìn)行表面肌電圖測(cè)量。不同的角速度之間休息60秒。結(jié)果：1、等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)L34水平右側(cè)豎脊肌的MPF值與用力程度(n%MVC)顯著性相關(guān)。隨用力程度(n%MVC)的增加而下降(負(fù)相關(guān))。各肌MPF值與測(cè)定姿勢(shì)(屈曲角度)顯著性相關(guān)。值隨屈曲角度逐漸增加而MPF逐漸下降(負(fù)相關(guān))。2、等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)所測(cè)部位RMS值受用力程度的影響。RMS隨用力程度的增加而增加 (正相關(guān))，L4L5 和 L5S1水平脊柱旁肌RMS值不受屈曲角度的影響。3、角速度90,60,30,12度/秒時(shí)，MPF, MPF slope與運(yùn)動(dòng)角速度不相關(guān)，與L3L4水平豎脊肌的RMS值不相關(guān)

4、，但是與L5S1水平豎脊肌的RMS值正相關(guān)，運(yùn)動(dòng)速度越快，RMS值越大。結(jié)論：1、表面肌電圖的參數(shù)MPF和RMS受用力程度、屈曲角度的影響不同。2、急性下腰痛者在等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)早期中豎脊肌的MPF值較正常時(shí)上升，而RMS下降。3.、豎脊肌的功能變化與下腰痛密切相關(guān)?！娟P(guān)鍵詞】表面肌電圖；功能評(píng)定；腰肌勞損；豎脊肌AbstractAIM: To study the function of lumbar paraspinal muscle of Strain of Lumbar muscle patient by surface electromyography in the different ang

5、ular velocity and flexion angle and the variety of MPF,MPF slop and RMS and influential factor.METHODS: 10 Strain of Lumbar muscle patients are recruited. All patients performed a set of movement on Cybex 6000: 1. Isometric contraction at different position (flexion 15,30,45,60,90 degree) with diffe

6、rent effort(50%,75%and100% contraction).Every movement last 30 seconds followed by 60 seconds rest. 2. Isokinetic contraction with different angular velocity( 90 and 60 and 30 and 12 degree/s).RESULTS: 1、Isometric movement, the MPF is negative correlated with n% MVC and negative correlated with flex

7、ion angle. 2、Isometric movement, the RMS is positive correlated with n% MVC, the RMS of L4L5 and L5S1 paraspinal are not influenced by flexion angle. 3、Isokinetic movement with different angular velocity(90,60,30,12 degree/s),MPF and MPF slope are not correlated with angular velocity and L3L4 parasp

8、inal is not correlated with RMS, but the RMS of L5S1 paraspinal is positive correlated with angular velocity.CONCLUSION: 1、MPF and RMS are different influenced with MVC and flexion angle. 2、Isometric movement, the early period of muscle contraction, the MPF value is higher than that normal and the R

9、MS value lower than that normal. 3、The function of lumber paraspinal is important correlated with Strain of Lumbar muscle .KEY WORD: sEMG; estimating of muscle function; lumbar paraspinal; low back pain0. 引言表面肌電圖（sEMG）是一種簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)、容易被受試者接受的肌電活動(dòng)，可用于測(cè)試較大范圍內(nèi)的EMG信號(hào)，并有助于反映運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肌肉生理、生化等方面的改變；不僅可在靜止?fàn)顟B(tài)測(cè)定肌肉活動(dòng)，而且

10、可在各種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中持續(xù)觀察肌肉活動(dòng)的變化；不僅是一種對(duì)運(yùn)動(dòng)功能有意義的診斷評(píng)價(jià)方法，而且也是一種較好的生物反饋治療技術(shù)(2006)1。因而在臨床醫(yī)學(xué)的神經(jīng)肌肉疾病診斷、高等院校人機(jī)工效學(xué)領(lǐng)域的肌肉工作的工效學(xué)分析，體育系統(tǒng)（體科所）疲勞判定、運(yùn)動(dòng)技術(shù)合理性分析、肌纖維類型和無(wú)氧閾值的無(wú)損傷性預(yù)測(cè)，醫(yī)院康復(fù)領(lǐng)域神經(jīng)肌肉疾病診斷，肌肉功能評(píng)價(jià)等高等方面均有重要的實(shí)用價(jià)值(2000)2。本試驗(yàn)利用sEMG配合等速測(cè)試儀，觀察腰肌勞損病人豎脊肌在不同負(fù)荷條件下的功能狀況，期望能找到評(píng)價(jià)腰部肌肉功能的較好指標(biāo)。1. 對(duì)象和方法設(shè)計(jì)：病例-對(duì)照分析單位：大同市第五人民醫(yī)院對(duì)象：選擇有下腰痛病史的患者20名

11、，年齡2546歲（30.25±2.54歲）；體重4864公斤（58.46±7.26公斤）；身高158182厘米（168.34±3.26厘米），患者均無(wú)高血壓及明顯的心血管疾病?；颊邔?duì)測(cè)量評(píng)估均知情同意，實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。主要儀器：FlexComp表面肌電分析系統(tǒng)；cybex6000型等速儀設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)估者：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為第二作者，實(shí)驗(yàn)實(shí)施為第一、第三作者，結(jié)果分析和評(píng)估由第一作者完成。方法：將患者固定于等速儀上，分別選擇等速儀的等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)模式和等速運(yùn)動(dòng)模式，測(cè)量其在不同屈曲角度、不同收縮力矩下腰部豎脊肌的表面肌電信號(hào)。主要觀察指標(biāo)：MPF(平均功率頻率)；M

12、PF slope (平均功率頻率的斜率)；RMS(均方根值)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：由第一、第三作者采用Dynamap Suite 表面肌電分析軟件對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2. 結(jié)果 20名受試者均完成測(cè)試，全部進(jìn)入結(jié)果分析。用力程度和屈曲角度對(duì)MPF值的影響。見(jiàn)表12表1不同角度時(shí)的MPF值(Hz)(x±SD) n=20Table1 the MPF value of the different angle flexion angleMPF1MPF2MPF3MPF4(degree)1597.26±20.8191.26±16.67120.65±21.87117.54&

13、#177;21.973091.86±23.5787.43±19.97113.89±25.47113.42±16.084578.36±21.0780.07±14.29103.18±19.57108.01±14.576068.38±18.4769.76±9.87105.12±23.01103.44±19.477587.40±26.3475.49±16.0796.65±19.1093.18±16.089078.99±25.7683.

14、84±25.0594.96±20.2391.60±17.44correlation coefficent-0.35-0.312-0.431-0.531從表1可以分析出各肌MPF值與屈曲角度顯著相關(guān)，MPF值隨屈曲角度逐漸增加而下降（負(fù)相關(guān)）。表2不同用力程度的MPF值(Hz)(x±SD) n=20Table2 the MPF value of the different MVC MVCMPF1MPF2MPF3MPF4100%MVC76.65±24.9776.09±16.40105.57±27.15101.71±22

15、.9675%MVC80.96±19.8681.53±16.59105.16±21.27104.22±18.2750%MVC90.26±25.0988.63±22.18101.94±21.42104.96±17.83correlation coefficent-0.251-0.276-0.068-0.072豎脊肌的MPF值與用力程度（MVC）顯著相關(guān)，MPF值隨用力程度逐漸增加而下降（負(fù)相關(guān)）。用力程度和屈曲角度對(duì)RMS值的影響。見(jiàn)表3表3不同用力程度的RMS值(uV)(x±SD) n=20Table3 t

16、he RMS value of the different MVC MVCRMS1RMS2RMSRMS4100%MVC85.68±9.3687.51±8.3868.23±7.3983.51±8.8975%MVC73.97±7.2977.74±6.9959.28±5.7059.05±4.9950%MVC64.51±5.5663.98±5.5553.53±5.9851.44±4.70correlation coefficent0.2840.2740.2110.374RMS值受用力

17、程度影響，RMS隨用力程度的增加而增加（正相關(guān)）2.4 等速運(yùn)動(dòng)下角速度與MPF,MPF slope和RMS值的關(guān)系。表4表4角速度與MPF,MPF slope和RMS值的關(guān)系Table4 the relationship among angle velocity,MPF and RMS L3L4 leftL3L4 rightL5S1 leftL5S1 rightMPF0.089-0.272-0.28-0.089MPF slope0.0370.2459-0.144-0.158RMS0.2660.2210.3780.343角速度為 90,60,30,12度/秒時(shí)， MPF, MPF slope與

18、運(yùn)動(dòng)角速度不相關(guān)2.5不同角速度時(shí)的RMS值(uV) (X士SD) n=20表5不同角速度時(shí)的RMS值(uV)(x±SD) n=20Table5 the RMS value of the different angle velocity Angle velocityRMS1RMS2RMS3RMS4(m/s)1230.26±13.6235.26±22.2421.23±10.3424.39±20.383038.46±17.1347.86±27.6128.06±14.3234.06±28.116047.26&#

19、177;19.7949.66±26.1338.73±24.3742.56±26.619053.06±25.1054.86±31.8441.06±19.2253.23±34.89RMS值與角速度正相關(guān)，運(yùn)動(dòng)角速度越快，RMS值越大。3. 討論由一個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、軸突、神經(jīng)肌肉突觸和肌纖維所組成的解剖、生理單位稱為運(yùn)動(dòng)單位。不同肌肉運(yùn)動(dòng)單位的數(shù)量不同，手足小肌肉運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量少，而肢體大肌肉運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量多。在一塊肌肉中運(yùn)動(dòng)單位通常呈圓形或卵圓形分布，同時(shí)不同的運(yùn)動(dòng)單位間有相當(dāng)大的重疊。由于運(yùn)動(dòng)單元的發(fā)放頻率限制了肌肉的工作范圍，說(shuō)明

20、肌力收縮活動(dòng)的分級(jí)主要通過(guò)運(yùn)動(dòng)單元的募集，即隨著收縮程度的增加，參加的運(yùn)動(dòng)單元數(shù)量也增加。由于許多運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元發(fā)放頻率是不同步的，因而不同的運(yùn)動(dòng)單元在不同時(shí)間內(nèi)參加進(jìn)去，互相配合，相繼活動(dòng)。這個(gè)時(shí)期內(nèi)一些運(yùn)動(dòng)單元被活化，而在另一個(gè)時(shí)期內(nèi)另一些運(yùn)動(dòng)單元被活化，這樣使肌肉平滑收縮，而且收縮也會(huì)按照各運(yùn)動(dòng)單元的平均抽搐頻率而改變。正常肌肉能夠根據(jù)不同的生理需要，改變參加收縮的運(yùn)動(dòng)單元的數(shù)量和運(yùn)動(dòng)單元的發(fā)放頻率。如果運(yùn)動(dòng)神經(jīng)發(fā)放頻率增加，參加收縮募集的運(yùn)動(dòng)單元數(shù)量增多，則在任一時(shí)間內(nèi)發(fā)生收縮的量子增加。這些個(gè)別的力加在一起，一起牽動(dòng)肌肉的力量也增加，如果參加收縮的運(yùn)動(dòng)單元數(shù)量少，頻率低，則產(chǎn)生的力量也小

21、（1998） 3。豎脊肌為脊柱后方的長(zhǎng)肌，下起骶骨背面，上達(dá)枕骨后方，填于棘突與肋角之間的溝內(nèi)。豎脊肌兩側(cè)同時(shí)收縮可使脊柱后伸，是維持人體直立姿勢(shì)的重要結(jié)構(gòu)，故又名豎軀干肌。一側(cè)豎脊肌收縮，可使軀干向同側(cè)側(cè)屈。在背部肌肉中，最容易受到傷害的是豎脊肌。它的作用是：牽引脊柱實(shí)現(xiàn)后仰。豎脊肌深部為短肌，有明顯的節(jié)段性，連于相鄰兩個(gè)椎骨或數(shù)個(gè)椎骨之間，能夠加強(qiáng)椎骨之間的連接和脊柱運(yùn)動(dòng)的靈活性。豎脊肌受全部脊神經(jīng)后支支配。很多時(shí)候豎脊肌的受傷往往會(huì)造成神經(jīng)劇烈疼痛。慢性下腰痛患者豎脊肌HE染色見(jiàn)肌纖維呈不同程度的長(zhǎng)條狀、角狀及圓形萎縮，肌纖維水腫、變性壞死，肌纖維間及肌束間結(jié)締組織增生，肌核內(nèi)移，中央核

22、上述改變不一。病程越長(zhǎng)，改變?cè)矫黠@（1993）4。組織化學(xué)染色發(fā)現(xiàn)下腰痛患者與對(duì)照組比較 型纖維少，型纖維多。型纖維的橫切面積和面積百分比顯著小于對(duì)照組，型纖維的橫切面積兩者無(wú)明顯差異，但由于型纖維的減少，型纖維的面積百分比在下腰痛患者顯著高于對(duì)照組（1986）5。豎脊肌型纖維的面積百分比與患者的病程呈直線負(fù)相關(guān)。病程越長(zhǎng)，型纖維所占的肌肉面積越?。?993）6。豎脊肌中型纖維所占的面積越小，則豎脊肌在收縮過(guò)程中抗疲勞的能力越低（1986）5。而腰背肌易于疲勞是下腰痛發(fā)生發(fā)展的重要危險(xiǎn)因素（1997）6。有學(xué)者研究表面肌電圖在神經(jīng)肌肉病損功能評(píng)估中的具體應(yīng)用。采用肌電積分與平均功率頻率、中位頻

23、率分別對(duì)數(shù)種神經(jīng)肌肉疾病導(dǎo)致的功能障礙進(jìn)行肌力、肌張力與肌肉疲勞度的評(píng)估，探索其在康復(fù)評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值。研究發(fā)現(xiàn):時(shí)域指標(biāo)在肌肉疲勞過(guò)程變化的特異性較差,而頻域指標(biāo)的特異性較好,且其時(shí)間序列曲線的斜率與等長(zhǎng)負(fù)荷持續(xù)時(shí)間呈明顯統(tǒng)計(jì)相關(guān)（2001）7.研究結(jié)果表明,sEMG頻域指標(biāo)時(shí)間序列曲線的斜率是評(píng)價(jià)腰部豎脊肌功能的較好指標(biāo).（2000）8腰椎間盤突出癥的患者多因相應(yīng)節(jié)段的脊神經(jīng)受壓而引起一側(cè)下肢的疼痛與麻木，同時(shí)其肌力也有一定減退。臨床上常將表面電極分別放置在雙側(cè)股四頭肌與繩肌或雙側(cè)脛前肌與腓腸肌的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)上，囑患者做每次持續(xù)1s的肌肉反復(fù)隨意的等長(zhǎng)收縮，評(píng)估雙下肢被測(cè)肌肉的肌電積分值，結(jié)果大

24、多數(shù)患者在每次等長(zhǎng)收縮時(shí)的肌電積分值患側(cè)低于健側(cè)（2004）9。腰痛伴隨左下肢疼痛麻木的患者，腰椎CT顯示L4-5椎間盤突出，L4椎體度滑脫，給予雙下肢脛前肌做維持90s的最大等長(zhǎng)收縮，顯示左側(cè)MPFS，MFS 的絕對(duì)值大于右側(cè)，即左側(cè)的MPF，MF下降程度大于右側(cè)，故左側(cè)脛前肌明顯比右側(cè)顯示疲勞。給予腰牽，超聲波，激光等綜合治療2周后觀察左側(cè)脛前肌的MPFS，MFS的絕對(duì)值較治療前有明顯下降（2004）10。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)力矩與MPF值呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明用力程度越高，力矩越大，疲勞發(fā)生的時(shí)間越早，疲勞感越明顯，MPF值下降顯著；屈曲角度與MPF值兩者呈負(fù)相關(guān)，因?yàn)榍嵌仍酱?，肌纖維的長(zhǎng)度越增加，收縮效率越下降，為達(dá)到同等的功率輸出，必然動(dòng)用更多的肌纖維參與活動(dòng)，更早疲勞，因而造成MPF下降；力矩的絕對(duì)值與RMS正相關(guān)，力矩增加表明用力程度逐漸增加，用力程度增加肌電活動(dòng)增加，就會(huì)出現(xiàn)RMS值增加；有報(bào)道稱在等負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)速度逐漸加大，頻譜右移，MPF增加。本實(shí)驗(yàn)采用自由負(fù)荷，未發(fā)現(xiàn)MPF值與運(yùn)動(dòng)角速度相關(guān)，所以，負(fù)荷的大小才是MPF值變化的根本原因。運(yùn)動(dòng)角速度與RMS值正相關(guān)，運(yùn)動(dòng)角速度越快，