腓腸肌表面肌電圖評估腰椎椎間盤突出癥手術效果

呂 宏,黃土林,劉小壘

腰椎椎間盤突出癥(lumbar disc herniation, LDH)是臨床上的常見病、多發病。依據病史、癥狀、體征及CT、MRI等影像學檢查不難診斷，手術治療效果確實。但對手術療效的評定，臨床上除了依靠患者主訴以外，很少有客觀的檢查依據。本文通過采集患者術前、術后腓腸肌表面肌電圖(surface electromyography, sEMG)信號并加以分析，對手術效果進行早期評定。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選擇2008年1月～2012年9月經病史、癥狀、體征結合CT或MRI等影像學檢查，確診為腰椎椎間盤突出癥的患者38例，男22例，女16例；年齡為38～65歲，平均54歲。CT或MRI顯示均為單側、單間隙側方突出，其中L4/L527例，男17例, 女10例，年齡為41～64歲，平均51歲；L5/S111例，男5例，女6例，年齡為38～65歲,平均57歲。所有受試者均未接受過手術治療；于術前及術后1周時復查腓腸肌sEMG。

1.2 實驗方法

采用加拿Infiniti10通道表面肌電圖儀，檢查時室溫為25℃左右，根據踝關節跖屈肌群的工作原理，采用自行設計的頭高足底成角20°檢測床。測試時被測對象俯臥位，骨盆由牽引皮帶固定作為對抗，踝關節90°中立位，足底抵于床位的踏板，進行腓腸肌等長收縮測試。皮膚用酒精消毒后，再將2對一次性的圓形Ag-AgCl電極置于腓腸肌內側頭肌腹隆起處，每個記錄部位的兩電極相距2 cm，參考電極位于兩測量電極內側3 cm處。測試開始時，前腳掌撐于踏板上，盡力踮起腳跟，腓腸肌保持最大等長收縮，持續10 s，同時記錄肌電圖。隨后將測驗中貯存在隨機存取存儲器(RAM) 中的EMG信號經光纖傳遞到計算機中，經快速富利葉轉換(FFT)頻譜分析程序處理，分別提取肌電圖的中位頻率斜率(median frequency，MFs)及平均肌電圖(average electromyography, aEMG) 波幅。

1.3 統計學處理

2 結 果

38個受試者接受手術治療后，35例癥狀不同程度的緩解，3 例癥狀無緩解或加重。癥狀緩解者治療前后的aEMG波幅和MFs分別見表1,2 。38例患者手術前各節段健側與患側aEMG波幅、MFs的差異有統計學意義(P<0.05)。手術后各節段健側與患側aEMG波幅的差異無統計學意義(P>0.05)，各節段健側與患側MFs相比差異有統計學意義(P<0.05) 。手術前、后各節段患側aEMG波幅、MFs值差異有統計學意義(P<0.05)。

3 討 論

sEMG檢查操作方便、無創，不受體位、姿勢、環境的影響，肌電信號可貯存，可在脫機狀態下測試，了解神經肌肉活動時的整體功能，尤其是對神經肌肉病損時產生的肌電信號變化進行分析，具有動態肌電圖(Dynamic EMG)之稱，并已廣泛用于康復醫學、運動醫學等方面的神經肌肉功能檢查。LDH 好發于負重多和活動度大的L4/L5和L5/S1椎間隙，易出現腰腿痛癥狀。通過術前sEMG檢查，對LDH患者腰部肌肉在運動負荷下出現的時域和頻域指標的改變進行研究分析，可以為手術提供客觀依據。但是由于腰部手術傷口疼痛，無法在術后早期對腰背肌進行表面肌電圖測試，對于手術療效的判定除了換裝主訴以外，很難找到客觀指標作為依據。

本研究采用自行設計檢測床,在腰椎間盤術后3 d即可做雙側腓腸肌等長收縮sEMG測試，對健側、患側腓腸肌內側頭的sEMG、MFs進行研究，結果表明患者患側下肢腓腸肌的aEMG波幅和MFs較手術前明顯提高，說明手術后患側腓腸肌肌力和耐力有所提高。

表1 手術前后健側、患側aEMG波幅值Tab.1 Pre- and postoperative aEMG amplitude of unaffected and affected side

表2 手術前后健側、患側的MFs值Tab.2 Pre- and postoperative MFs of unaffected and affected side

注：*與健側比較，P<0.05；△與術前比較，P<0.05
Note: *Compared with Unaffected side,P<0.05; △Compared with preoperation,P<0.05

sEMG的分析方法有時域分析和頻域分析等方法。aEMG波幅是一段時問內瞬間肌電圖振幅的平均值，屬于時域指標，在一定程度上反映肌力的大小[1]。髓核壓迫神經可引起肌電波幅的改變，波幅在一定程度上反映了肌力的大小。本實驗中，手術治療解除神經壓迫后患側肌電波幅有增大趨勢，與術前相比差異有統計學意義。而在頻域分析中，MFs在肌肉疲勞時會出現絕對值增大，已被認為是測量肌肉疲勞最合適的參數[2]。本實驗中經手術解除神經壓迫后，患側MFs絕對值有減小趨勢，與術前相比差異有統計學意義。

研究發現，缺血對神經功能的影響甚于壓迫本身[3]。因為局部代謝產物的聚集，使得肌肉易疲勞，動作電位傳導速度減慢，相應引起MFs 的改變。觀察證明，綜合物理治療使其臨床癥狀緩解時，MFs 的下降程度也同時降低，這反映了神經肌肉功能的恢復，可能是物理治療使局部炎癥消退，肌肉痙攣緩解，血液循環恢復，使局部代謝產物得以排除。

本研究認為腰椎椎間盤髓核摘除后受壓神經血供明顯改善，不僅緩解疼痛，也改善了局部神經受壓、循環不暢、代謝產物積聚導致動作電位傳導減慢而引起的MFs絕對值增加的情況。故利用sEMG作為肌肉功能評價的一種特異性良好的非損傷性檢測手段, 對骨骼肌收縮活動及其疲勞機制的定量化評定有一定的優勢[4 -5]，作為腰椎椎間盤突出癥臨床療效評定的客觀指標之一具有一定的臨床研究價值。

參考文獻

[1] Brody IR, Pollock MT, Roy SH, et al. PH induced effects on median frequency and conduction velocity of the myoelectric signal[J]. J Appl Physiol(1985), 1991, 71(5):1878-1885.

[2] Marquis N1, Debigaré R, Bouyer L, et al. Physiology of walking in patients with moderate to severe chronic obstructive pulmonary disease[J]. Med Sci Sports Exerc, 2009, 41(8):1540-1548,

[4] Hamlin MJ, Quigley BM. Quadriceps concentric and eccentric exercise 1: changes in contractile and electrical activity following eccentric and concentric exercise[J]. J Sci Med Sport, 2001, 4(1): 88-103.

[5] Farina D, Madeleine P, Graven-Nielsen T, et al. Standardising surface electromyogram recordings for assessment of activity and fatigue in the human upper trapezius muscle[J]. Eur J Appl Physiol, 2002, 86 (6): 469-478.