表面肌电“屈曲一放松反应”相关指标及其在颈椎病患者肌肉功能评估中的应用

          关键词表面肌电图：屈曲一放松反应：颈椎病
         颈椎病多因颈椎退行性变引起椎管或椎间孔变形狭窄，刺激压迫颈部脊髓神经根并引起颈肩痛，可放射 至头枕部或上肢，病情较重者可出现双下肢痉挛、行走 困难，甚至四肢瘫痪。表面肌电(surface electromyog-
raphy，sEMG)信号是神经肌肉系统在进行随意性和非 随意性活动时的生物电变化经表面电极引导、放大、显
示和记录所获得的一维电压时间序列信号。该信号经 不同分析转换方法得出的指标可反映运动单位活动同 步化、肌纤维募集、肌肉疲劳程度、肌肉激活顺序及激活时间等情况。临床应用较多的表面肌电指标主要包 括时域指标、频域指标、肌肉触发时间与顺序、肌肉顺应性指标以及屈曲一放松反应相关指标等。
         表面肌电屈曲一放松反应相关指标对于康复医学和运动医学中的 颈椎肌肉功能评估具有重要意义。 腰部竖脊肌的临床研究中进一步证实了这个现象的存在并将其正式定义为屈曲一放松现象．是测试肌肉放 松能力的一个良好指标。屈曲一放松比值，是通过脊柱缓慢背伸时相中大肌电值除以大前届时相中大 肌电值获得，若被测肌肉放松时相时仍存在一定程度 的肌肉紧张，该值将降低。屈曲一放松反应测定中不同 阶段的肌电标准化值是屈曲一放松反应测定时各个时相的原始肌电值经过标准化之后的比值．主要反映不 同阶段的肌电活动强度．是近年来被研究较多的一个 肌电指标。屈曲一放松反应测定中不同阶段的肌电标准化过程即是将不同时相的原始肌电值除以待测肌肉大等长收缩(maximum voluntary isometric contraction.MVIC)时产生的肌电峰值[9]．标准化之后的肌电值有利 于增加个体之间的可比性．颈椎屈曲一放松反应相关指标的定义 2颈椎屈曲一放松现象的机制 颈椎屈曲一放松反应(flexion-relaxation response， FR)相关指标是指颈椎自中立位做大前屈后复位过 程中颈部竖脊肌的原始表面肌电值经不同的方法换算 所得到的指标。可用于评估肌肉的放松能力和协调能力等，在脊柱相关疾病如颈椎病、腰痛的评估中应用较多，主要包括屈曲一放松现象( flexion -relaxationphenomenon，FRP)、屈曲一放松比(flexion -relaxationratio，FRR)、屈曲一放松反应测定不同阶段的肌电标准 化值(normalised EMG in different phases)等指标。屈曲一放松反应相关指标原始表面肌电信号的收集测试 过程一般分为4个时相，个时相是放松保持脊柱的 中立位，第二个时相是脊柱缓慢前屈至大前屈位的 过程。第三个时相是在大前屈位置静止停留，第四个 时相是脊柱缓慢背伸至脊柱中立位的过程，每个阶段 一般维持3秒。屈曲一放松现象是指在躯干完全前届时， 颈部竖脊肌表面肌电活动完全消失的一种正常现象。 Allen于1948先发现这个现象，接着Floyd和Silver在 在脊柱前屈、背伸运动中，主要由三个系统相互作 用来维持脊柱的稳定，包括由椎体、椎间盘、韧带及筋 膜等组成的被动活动组织系统、由颈椎深层和浅层肌群主动收缩的主动系统以及中枢神经系统主导的动作 控制系统，三个系统相辅相承，任何一个系统的损害都 可导致脊柱稳定性下降[10]。目前颈椎屈曲一放松现象的 机制尚不明确，相关研究仍主要集中于上述三个系统 之间的相互作用关系。 
         颈椎在前屈时，头部重量等负荷转移到韧带、软组 织和椎间盘等被动系统上，椎旁肌肌电活动减弱，反映了负荷由主动系统向被动组织转移的中枢运动控制策 略，该运动控制策略在颈椎病患者中存在异常[¨]。颈椎 病患者因被动系统损伤引起疼痛，感觉刺激通过中间神经元引起相应节段水平α运动神经元兴奋性增高，导 致肌肉痉挛，表现为肌电活动增强，是一种改善脊柱稳定性、降低运动过程中疼痛的代偿性反应[12]。 此外，当颈椎前屈时，头部负荷转移到颈椎上的同时颈部椎旁肌的激活从浅层肌群逐渐转移至深层肌群，浅层肌群在躯干完全前屈时肌电活动减弱[13]。但在 颈椎病患者中，神经肌肉募集模式的改变导致了深层 肌肉的激活受到抑制和浅层肌肉持续激活，导致颈椎前屈时正常的颈部肌肉激活和协调模式受到干扰[14]。 还有少数学者认为[．5]当脊柱前屈角度增加时，脊柱后部韧带、纤维环、椎间盘及筋膜组织受到被动牵伸，其中的机械张力感受器向中枢组织传递信息，当达到阈值水平时，中枢神经系统会做出反应以抑制被牵 伸的肌肉激活。此观点受到一定质疑，因为针对腰椎屈 曲一放松现象的相关研究发现，虽然正常人站位腰部前屈时椎旁肌激活减弱，但从卧位至坐起时，腰部肌肉牵伸张力同样增加的情况下，腰部椎旁肌的激活程度并未减弱。 
         总之，颈椎病患者被动、主动或神经控制系统等损伤导致颈部神经肌肉募集模式改变、脊柱周围组织负荷转移策略失衡以及颈椎椎旁肌肌张力改变，屈曲一放 松反应相关指标作为探测肌肉放松能力和协调能力的 指标可有效反映机体神经肌肉功能改变。 3颈椎屈曲一放松反应相关指标的测定方法 测试颈椎屈曲一放松反应时，常采取双通道来采集 颈部两侧椎旁肌的原始表面肌电信号，记录电极贴布 位置一般选取C4水平棘奕旁开2 cm的两侧椎旁肌肌腹饱满处做标记，标记以上1 cm及以下1 cm处各贴布一个记录电极．同侧两个记录电极的连接方向与颈部椎旁肌的肌纤维走向相平行，两侧参考电极贴布于两 侧肩峰处以消除心电信号、机器信号等干扰的影响。测试动作分4个时相，每个时相的测试时间均由节拍器控 制在3秒钟左右。 目前颈椎屈曲一放松现象存在或缺失的定义尚无统一的判定标准，采用的计算方法主要包括以下几种[-6]：①第三时相中颈椎椎旁肌大肌电值小于颈椎 椎旁肌大肌肉收缩时肌电值的3%；②第三时相中颈椎椎旁肌大肌电值大于颈椎椎旁肌大肌肉收缩时肌电值的1%．但小于时相活动中颈椎椎旁肌大 肌电值；③第三时相中颈椎椎旁肌大肌电值小于第四时相活动中颈椎椎旁肌大肌电值的100-/0；④第三时相与第二时相的椎旁肌激活程度比值小于1。 4颈椎屈曲一放松反应相关指标的影响因素 Falla等[．7]发现上肢快速运动时可导致正常受试者 颈部屈肌活动障碍，颈部肌肉属曲一放松现象受到影 响．上肢运动速度增加时椎旁肌肌电活动增强，但屈 曲一放松现象起始和结束角度并没有发现明显改变。头部或肩部负荷增加对颈椎屈曲一放松现象有一定影响，国外学者Lee等[．8]研究了14例无症状健康人在3种不同 背包负荷重量情况下颈椎屈曲一放松比，发现背包重量越重，颈椎椎旁肌激活越显著，屈曲一放松比明显降低，同时在负荷增加的情况下屈曲一放松现象的起始及结 束角度都增大，提示负荷增加时颈部肌肉持续激活时间较长．且颈椎完全前屈时椎旁肌激活明显增强，对脊柱稳定性的要求也增加。Pialasse等ft91发现正常受试者 身体倾斜45。时，颈椎屈曲一放松现象出现率由直立位 时的84.20-/0上升到90.5%．虽然在统计学上无显著性差异，但躯体倾斜角度增加有助于颈椎屈曲一放松现象出 现，前倾位时可能更有益于颈部肌肉放松。年龄因素对颈椎屈曲一放松现象的影响似乎并不显著，年轻人群与 老年人群颈椎屈曲一放松现象出现率无统计学差异，而 疼痛程度对颈椎屈曲一放松现象有显著影响。 5颈椎屈曲一放松反应相关指标的研究进展 研究发现正常人颈椎屈曲一放松现象并非是在颈 椎前屈至大角度时出现，在前屈至大角度的72.6%-76.3%水平时，椎旁肌肌电活动开始消失，此时屈曲一放松现象开始出现，而在背伸至大角度的91.9%-93.1%水平时椎旁肌肌电活动开始出现，此时屈曲一放 松现象开始消失[20]，提示正常人颈椎在达到大前屈 位置前．椎旁肌激活程度已明显减弱，且颈椎背伸回复至一定位置时椎旁肌激活才开始明显增强。但在颈痛 患者中．为了维持脊柱的稳定性，颈椎椎旁肌的激活明显增加．导致颈椎前屈至较大角度时才出现颈椎屈曲一放松现象，甚至在完全前屈时，颈部肌肉仍保持一定程度的激活，颈椎屈曲一放松现象消失。也就是说颈椎病患者屈曲一放松现象出现晚且消失早，颈部肌肉在颈椎 前屈或背伸时均持续存在较高水平的肌电活动。 Shin等【8】对14名高空作业人员工作之前及工作10分钟之后上部斜方肌痛阈、颈椎活动度变化以及颈椎屈曲一放松比等指标的变化进行了研究，发现10分钟的 高空作业后受试者的上部斜方肌痛阈及颈椎活动度显著下降，而颈椎屈曲一放松比也显著下降，提示抬头工作显著增加了颈部肌肉的紧张和疲劳，同时说明屈曲一放松比可作为颈部不适的预测因子之一。通过观察20名男性电脑工作者发现，屈曲一放松比异常与颈椎运动功能、关节活动度下降有着密 切的关系．且有些受试者颈椎疼痛程度及关节活动度 等指标均正常，但屈曲一放松比指标却存在异常，提示 颈椎椎旁肌的协调功能障碍可能先于疼痛等临床症状 出现．屈曲一放松比可作为长期固定姿势工作者颈椎病患病风险的预测因子。Murphy等采用推拿疗法治疗 慢性颈椎病患者时发现，患者经治疗后颈椎屈曲一放松现象并无明显改变，提示单纯被动接受治疗可能对颈 椎病患者颈部肌肉激活程度及激活模式的改善作用有 限。颈椎屈曲一放松现象异常可反映受试者颈部肌肉顺应性及肌肉激活情况改变，能作为筛选亚临床颈椎病 患者的良好指标，．但其信度及效度等方面还有待进一步研究。 6颈椎屈曲一放松反应相关指标的研究展望 颈椎的屈曲一放松反应相关指标的研究尚处于初 级阶段，很多指标的计算方法、意义与临床症状之间的 联系尚需要进一步研究。颈椎屈曲一放松反应相关指标可作为反映颈部神经肌肉控制模式的一种客观指标．指标的异常也可能提示应对患者颈部核心肌群进行训练，改善颈部深、浅层肌肉募集模式，加强脊柱稳定性 控制能力。颈椎的屈曲一放松反应相关指标对于颈椎肌 肉功能的评估有着积极的意义，可以为临床评估和判 断提供一定参考，进一步深入的研究有待开展。 
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