表面肌電綜述

1、表面肌電綜述 作者:日期:表面肌電圖在臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展【摘要】表面肌電圖（suface electromyography, sEMG）是一種通過表面電極記錄肌肉運(yùn)動單 位的電活動信號，并對其進(jìn)行定量觀察分析的檢查方法。作為一種客觀定量的評估方法，表面肌電圖在醫(yī)療、體育、 人機(jī)工程學(xué)、工傷評定等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要對近 年來表面肌電在上述領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行綜述。【關(guān)鍵詞】 表面肌電圖，醫(yī)療，體育，人機(jī)工程學(xué)表面肌電信號是指神經(jīng)肌肉系統(tǒng)在完成各種隨意性和非隨意性活動時產(chǎn)生的生物電變化經(jīng)表面電極引導(dǎo)、 放大、記錄和顯示所獲得的一維電壓時間序列信號。表面電極可直接置于皮膚表面，使用方便，可用

2、于測試較大范圍的肌電信號，并且提供了安全、簡便、無創(chuàng)、無痛的客觀指標(biāo)。目前， 表面肌電評測技術(shù)已經(jīng)在臨床疾病的診斷，肌肉力量的評定，肌肉疲勞程度的判斷和假肢的控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要對近年來表面肌電技術(shù)在上述方面的應(yīng)用做一個綜述。表面肌電技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用表面肌電技術(shù)作為一種定量評估的手段，目前在疾病病理特征的描述、發(fā)病機(jī)制的探索、疾病診斷和評估、治療手段的評價和比較等諸多方面都發(fā)揮了重要的作用。下面我們將以實例詳細(xì)介紹表面肌電在腦卒中、下背痛、腦癱、頸椎疾病、盆底疾病等諸多疾病的治療和評估中發(fā)揮的作用。1.1表面肌電技術(shù)在腦卒中治療中的應(yīng)用腦卒中患者由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損，反射性

3、交感神經(jīng)營養(yǎng)不良、 神經(jīng)血管萎縮等原因常引起足下垂的并發(fā)癥 。這與中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損后脊髓水平牽張反射亢進(jìn)有關(guān)，在下肢表現(xiàn) 為伸肌痙攣，即表現(xiàn)為踝跖屈內(nèi)翻的偏癱痙攣模式。足下垂的出現(xiàn)，可使患肢殘存的運(yùn)動功能或已恢復(fù)的運(yùn)動功能再次喪失，嚴(yán)重影響下肢運(yùn)動功能的恢復(fù)2。近年來，國內(nèi)外已有較多在腦卒中偏癱患者中應(yīng)用sEMG技術(shù)的研究。2011年楊唐柱等人3通過采集和分析15例正常人（正常組）和10例偏癱患者（偏癱組）在執(zhí)行抬臂、梳頭、喝水、摸對側(cè)肩、摸后口袋這5項日常生活活動時的上肢相關(guān)肌肉表面肌電信號，發(fā)現(xiàn)正常 組和偏癱組上肢的相關(guān)肌肉的均方根值比值有統(tǒng)計學(xué)差異，從而證明了偏癱患者可采用與正常人不同的

4、肌肉收縮策略來完成日常生活活動。2012年徐嘉和謝利在研究病人痙攣發(fā)生的神經(jīng)肌肉生理機(jī)制時，利用表面肌電圖記錄和分析了 17例卒中病人偏癱側(cè)下肢股直肌的表面肌電信號參數(shù)值，包括均方根值、積分肌 電值和中位頻率，并將它們與常規(guī)的徒手肌力檢查等級和Ashworth指數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ashworth指數(shù)股直肌靜息狀態(tài)下的 RMS Mean呈正相關(guān)，從而證明了卒中病人的 痙攣發(fā)生與外周肌肉狀態(tài)有一定的關(guān)聯(lián)，可用表面肌電圖定量分析卒中病人痙攣的程度。此外，表面肌電技術(shù)還被證實可與等速測試聯(lián)合應(yīng)用作為評定肌痙攣的量化指標(biāo)5，在評定治療效果方面發(fā)揮了重要作用。1.2表面肌電技術(shù)在下腰痛治療中的應(yīng)

5、用隨著城市中生活節(jié)奏的加快和生活工作習(xí)慣的改變，下腰痛的發(fā)病率逐漸增高， 涉及人群范圍越來越廣，已成為影響當(dāng)代人身體健康、 工作能力和生活質(zhì)量的重要疾病。 基礎(chǔ)研究 發(fā)現(xiàn)，下腰痛在一定程度上與慢性腰部肌肉疲勞和收縮能力下降有著互為因果的關(guān)。臨床治療早已發(fā)現(xiàn)推拿手法能夠通過松解腰部肌群，減輕患者臨床癥狀。2012年房敏等人應(yīng)用等速測試系統(tǒng)和表面肌電圖儀深入研究了手法治療腰突癥的干預(yù)機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)改善腰突癥患者腰背伸肌群收縮力量、做功效率，改善腰部屈、伸肌的協(xié)調(diào)性，提高腰背伸肌群的放電頻率，緩解腰部肌群的疲勞程度，改善腰突癥患者腰背伸肌群失衡狀態(tài)，從而有利于恢復(fù)腰突癥患者腰背伸肌的生物力學(xué)特性，可

6、能是手法治療腰突癥干預(yù)機(jī)制之一。與上述實驗方法類似，表面肌電技術(shù)也被應(yīng)用于評價橋式運(yùn)動用于治療腰椎間盤突出的 療效，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腰椎間盤突出癥患者痛側(cè)腰肌肌肉收縮力較健側(cè)弱，且較健側(cè)易于疲勞； 橋式運(yùn)動作為腰肌訓(xùn)練體操平緩、有效。1.3表面肌電技術(shù)在腦癱治療中的應(yīng)用腦性癱瘓是出生前，出生時及生后腦發(fā)育早期各種原因引起的非進(jìn)行性腦損傷和發(fā)育缺 陷所導(dǎo)致的綜合征，主要表現(xiàn)為中樞性運(yùn)動障礙及姿勢異常。多伴有智力低下、視聽障礙、 行為異常等并發(fā)損害。利用表面肌電技術(shù)可以實現(xiàn)對腦癱患兒的肌力肌張力的評估、平衡功能判定和步態(tài)分析等。在對痙攣型偏癱腦性癱瘓患兒的表面肌電特征進(jìn)行研究時，許晶莉和潘速躍問采用患、健

7、側(cè)自身對照的試驗方法探討了痙攣型偏癱腦性癱瘓（腦癱）患兒肱二頭肌、股四頭肌在最大自主等長收縮過程中的表面肌電圖的變化特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在最大自主等長收縮過程中，痙 攣型偏癱腦癱患兒健側(cè)肱二頭肌、股四頭肌平均功率頻率值均明顯大于患側(cè)，健、患側(cè)肱二頭肌、股四頭肌的中位頻率無統(tǒng)計學(xué)差異。并且患兒健側(cè)功率譜SEMG信號明顯強(qiáng)于患側(cè)。從而證明了痙攣型偏癱腦癱患兒肱二頭肌、股四頭肌存在表面肌電信號異常，提示表面肌電儀對神經(jīng)肌肉系統(tǒng)功能狀態(tài)的評價具有實用價值。在應(yīng)用表面肌電進(jìn)行腦癱治療的療效評價時，許晶莉和李林9應(yīng)用表面肌電圖對20例痙攣型雙癱患兒功能性電刺激前后的肌電活動進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)治療后患兒功能位測試

8、肱二頭肌、股四頭肌的肌電積分降低，而自主收縮測試的肌電積分升高。從而得出結(jié)論：經(jīng)電刺激治療可使患兒肌張力降低，肌力增強(qiáng)。并且表面肌電設(shè)備可以作為電刺激治療痙攣型雙癱患兒的療效客觀評估方法。除此以外，表面肌電技術(shù)近年來還被證明在評估痙攣偏癱型腦癱患兒肌張力方面具有實用價值10，與常規(guī)腦癱評估方式-改良Ashworth量表(MAS)的評定結(jié)果一致。1.4表面肌電技術(shù)在盆底疾病治療中的應(yīng)用盆底疾病不僅是肛腸科、泌尿外科、婦產(chǎn)科的常見疾病， 在腦卒中、脊髓損傷等疾病中也常伴隨著盆底功能的障礙，表現(xiàn)為便秘、尿失禁、大便失禁等癥狀。Glazer盆底表面肌電評估方案作為一種非侵人性、便捷、實時的檢測方法，有

9、助于定量地評估盆底功能障礙患者 盆底肌的變化。2012年著名的盆底研究專家丁曙晴和丁義江等人11采用Glazer盆底表面肌電評估方案采集了正常人和盆底失弛緩綜合征患者的表面肌電值，分析比較了肌電波幅、變異系數(shù)和不同收縮狀態(tài)下的肌電波幅、變異系數(shù)、收縮反應(yīng)時間及中值頻率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與正常人群相比 盆底失弛緩患者的盆底表面肌電值存在明顯差異，這些表面肌電的數(shù)值為臨床診斷和治療盆底相關(guān)疾病提供了參考依據(jù)。在對不同損傷程度的脊髓損傷患者的肛門括約肌進(jìn)行Glazer盆底肌表面肌電評估時也發(fā)現(xiàn)：脊髓損傷患者在快速收縮、持續(xù)10秒收縮、持續(xù)60秒收縮階段肛門括約肌的表面肌電 檢測值明顯低于正常，這對患者進(jìn)一步

10、選擇康復(fù)訓(xùn)練項目具有指導(dǎo)意義12。表面肌電技術(shù)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用表面肌電技術(shù)作為重要的評估手段不僅在上述的醫(yī)療科研領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，在體育領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，例如在運(yùn)動中肌肉活動的力學(xué)特征分析、疲勞程度分析、反應(yīng)時和協(xié)調(diào)性分析中都發(fā)揮了重要作用，這些研究對于運(yùn)動員提高運(yùn)動成績，避免運(yùn)動損傷和傷后康復(fù)等都具有實際指導(dǎo)意義。吳瑛等人13在研究我國優(yōu)秀男子拳擊運(yùn)動員后手直拳出拳擊打環(huán)節(jié)相關(guān)肌群的表面肌電特征時，利用表面肌電和三維紅外高速攝像系統(tǒng)同步測試方法，采集并分析了6名高水平男子拳擊運(yùn)動員后手直拳出拳擊打環(huán)節(jié)表面肌電和運(yùn)動學(xué)的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)拳擊后直拳出拳擊打環(huán)節(jié)所選肌肉活動呈現(xiàn)從下肢向

11、上肢激活的次序性。擊打過程中三角肌前束、 肱二頭肌和肱三頭肌肉在相應(yīng)時間位置上出現(xiàn)的預(yù)激活和共收縮現(xiàn)象可能是反映運(yùn)動員技術(shù)水 平和特點的指標(biāo)。在肌肉做功百分比和平均振幅方面，三角肌前束、肱三頭肌和股二頭肌在動作過程中表現(xiàn)出相對重要的地位。上肢相關(guān)肌群的活動次序與肩關(guān)節(jié)、上臂環(huán)節(jié)質(zhì)心和拳心速度變化的時序性有著合理的解剖學(xué)相關(guān)，是產(chǎn)生上肢開放鏈鞭打動作的根本原因。在2008年北京奧運(yùn)會前夕，我國國家射箭隊運(yùn)用表面肌電遙測系統(tǒng)對國家隊運(yùn)動員的 技術(shù)動作進(jìn)行了測試和評估14，分析了射箭動作的不同階段肌肉的用力特點和肌肉激活順 序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動員技術(shù)動作各自的不足，并指導(dǎo)了進(jìn)一步的訓(xùn)練安排。這為200

12、8年奧運(yùn)會中國國家射箭隊的運(yùn)動元取得一金一銀一銅的好成績打下了堅實的基礎(chǔ)。同樣是利用表面肌電技術(shù)，印度槍神阿比尼夫賓德拉在北京奧運(yùn)會的男子 10米氣步槍比賽中獲得了金牌。AC米蘭俱樂部的運(yùn)動科學(xué)家使用表面肌電針對運(yùn)動員進(jìn)行肌肉疲勞、運(yùn)作分析及生理、心 理參數(shù)的監(jiān)測和訓(xùn)練，使運(yùn)動員達(dá)到了最佳成績，同時減少他們的運(yùn)動損失達(dá)到90%。表面肌電技術(shù)在人機(jī)工程學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用表面肌電技術(shù)除了在醫(yī)療、體育等基礎(chǔ)科研領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在實際應(yīng)用領(lǐng)域也有巨大的潛力，在假肢控制方面、截肢傷殘人士專用的鼠標(biāo)的開發(fā)、智能輪椅的工藝研究和康復(fù)機(jī)器人的改進(jìn)方面都發(fā)揮著作用，相信在表面肌電技術(shù)的幫助下，更多操作簡便、實用性好的設(shè)

13、備將為患者解除痛苦和的帶來方便和舒適的生活。結(jié)語作為一種安全、簡單、無創(chuàng)的肌肉功能檢測手段，表面肌電圖在日常生活的諸多領(lǐng)域都 得到了廣泛的應(yīng)用?？傮w來說，總體來說對于疾病的機(jī)制探索、診斷鑒別、肌肉運(yùn)動功能評估和和藥物及康復(fù)療效評定等各個方面都有良好的效果，但是由于均未取得確定性的研究成果，不同研究結(jié)論之間尚存在一定的差異，故仍需要進(jìn)一步研究驗證，并且在疾病的早期診斷、疲勞分析和康復(fù)應(yīng)用方面仍需進(jìn)一步深入探討。牛靜,于學(xué)潔.急性腦血管意外患者足下垂的預(yù)防護(hù)理J.現(xiàn)代康復(fù)，2001,5(21):136.何紅燕，梁定杰，董玉華踝關(guān)節(jié)護(hù)理對腦卒中偏癱患者下肢運(yùn)動功能恢復(fù)的臨床觀察J.國際護(hù)理學(xué)雜志，2

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