等速肌力訓(xùn)練和傳統(tǒng)肌力訓(xùn)練改善不完全脊髓損傷患者肌力和肌耐力的比較*

陳彥， 吳霜， 王志濤， 田新原， 裴強(qiáng)

(貴州醫(yī)科大學(xué)附院, 貴州 貴陽 550004)

脊髓損傷的康復(fù)干預(yù)目標(biāo)是使患者最大限度的重獲日常生活活動能力和提高生活質(zhì)量，對于不完全脊髓損傷(incomplete spinal cord injury,iSCI)患者而言，運(yùn)動功能的改善、完成步行活動及二便功能的恢復(fù)，是其康復(fù)治療的主要目標(biāo)。研究證實(shí)康復(fù)治療可以改善iSCI患者的運(yùn)動功能和步行能力[1]，但采取何種康復(fù)治療方法、哪種康復(fù)手段療效最佳，目前仍無定論[2]。腰段脊髓損傷患者由于上肢和軀干肌群得以較好的保留，因而相較頸髓、胸髓損傷而言，良好的下肢肌力和肌耐力是其能否完成社區(qū)性步行的重要因素[3-4]。等速肌力訓(xùn)練用于iSCI的研究國內(nèi)鮮有報(bào)道，本研究旨在探討等速肌力訓(xùn)練對iSCI的療效，以表面肌電檢測作為評估方法，觀察股二頭肌和股直肌表面肌電指標(biāo)和步行功能在干預(yù)前后的變化，為iSCI患者康復(fù)方案的制定提供參考。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選擇2012年2月～2016年6月收治的60例iSCI住院患者，入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)經(jīng)CT或MRI確診的外傷性脊髓損傷患者，2011版美國脊柱損傷協(xié)會(American Spinal Injury Association, ASIA)脊髓損害分級[5]C～D級；(2)脊髓損傷平面均為L1-3水平，年齡18～70歲并伴有下肢功能障礙，臨床病程在3個(gè)月之內(nèi)；(3)均簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并重要臟器損傷者，合并嚴(yán)重身體畸形及截肢者，伴意識、認(rèn)知障礙或精神病患者，合并四肢骨折者，合并深靜脈血栓者。以隨機(jī)數(shù)字表法分為觀察組和對照組，每組30例,對照組僅給予常規(guī)康復(fù)治療，觀察組在此基礎(chǔ)上增加等速肌力訓(xùn)練。入選患者在研究期間若出現(xiàn)以下情況則退出研究：患者因個(gè)人原因、經(jīng)費(fèi)原因不能繼續(xù)接受康復(fù)治療者，患者因并發(fā)癥需轉(zhuǎn)入其他科室治療者，患者住院過程中出現(xiàn)抑郁、焦慮等心理障礙無法完成康復(fù)治療者。觀察組中，1例因結(jié)石性膽囊炎急性發(fā)作轉(zhuǎn)入其他科室、2例因轉(zhuǎn)回當(dāng)?shù)刂委熗顺鲅芯?；對照組中，1例因輸尿管結(jié)石并腎積水轉(zhuǎn)入其他科室、1例因轉(zhuǎn)院退出研究，最終納入55例研究對象。兩組患者一般資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性，見表1。

表1 兩組iSCI患者一般資料Tab.1 Basic statistical data of the two groups

1.2 方法

1.2.1對照組 進(jìn)行膝關(guān)節(jié)肌群徒手抗阻肌力訓(xùn)練，3級以上的肌群采取漸進(jìn)性抗阻原則進(jìn)行，3級以下的肌群(如踝關(guān)節(jié)肌群)采用助力訓(xùn)練。每次治療45 min，1次/d，5 d/周。步行訓(xùn)練包括平行杠內(nèi)站立、步行訓(xùn)練，逐步過渡到持拐杖步行訓(xùn)練，每次訓(xùn)練30 min，1次/d，5 d/周。上述治療共進(jìn)行12周。所有治療由同組兩位經(jīng)過治療方案培訓(xùn)的資深治療師完成。

1.2.2觀察組 在對照組治療的基礎(chǔ)上增加等速肌力訓(xùn)練，儀器為ISOMED2000型等速肌力測試訓(xùn)練系統(tǒng)?；颊呷《俗挥诘人儆?xùn)練椅上，后背緊貼椅背，固定軀干及訓(xùn)練側(cè)踝關(guān)節(jié)。采用60-90-120(°/s)的訓(xùn)練模式進(jìn)行：依次在60°/s、90°/s、120°/s 3種角速度下進(jìn)行肌力訓(xùn)練[6]，每種角速度訓(xùn)練進(jìn)行10次最大收縮練習(xí)，各個(gè)角速度訓(xùn)練之間間歇1 min，30次收縮為一個(gè)訓(xùn)練循環(huán)，每個(gè)循環(huán)完成后休息3 min，每次進(jìn)行2個(gè)循環(huán)。上述訓(xùn)練1次/d，5 d/周；每周進(jìn)行2次180°/s下的肌耐力練習(xí)，連續(xù)收縮10次為一組，每組間歇3 min，共訓(xùn)練3組。肌力和肌耐力訓(xùn)練均治療12周。

1.3 觀察指標(biāo)

在干預(yù)前和治療12周結(jié)束時(shí)，對兩組患者分別進(jìn)行股二頭肌和股直肌表面肌電(surface electromyography,sEMG) 測試和6 min步行距離(6-minute walk test,6MWT)評估。測試前24 h內(nèi)患者無高強(qiáng)度運(yùn)動治療。

1.3.1sEMG測試 在室溫25 ℃的評估室中，患者取端坐位暴露下肢待測肌群部位，取酒精棉球脫脂。測試電極放置位置如下：(1)股直肌,取髂前上棘與膝關(guān)節(jié)連線中點(diǎn)處，沿肌纖維走向兩個(gè)測試電極間距2 cm平行粘貼固定；(2)股二頭肌,取股骨大轉(zhuǎn)子和腘窩中點(diǎn)連線的上2/3處，沿肌纖維走向兩個(gè)測試電極相距2 cm平行粘貼固定。在踝部給予徒手抗阻，要求患者保持膝關(guān)節(jié)在屈膝30°的位置完成3次60 s的屈膝等長收縮，同時(shí)記錄股二頭肌(biceps femoris,BF)的肌電積分值(integrated EMG,IEMG)BF-IEMG,每次收縮之間休息60 s。間歇3 min后，在同樣的位置下伸膝等長收縮,同時(shí)記錄股直肌(rectus femoris,RF)的肌電積分值RF-IEMG,取3次最大收縮中的最高者作為該肌肉的肌電積分值納入統(tǒng)計(jì)。MegaWin3.0軟件處理截取60 s最大等長收縮過程中sEMG，收集股二頭肌及股直肌平均功率頻率值(mean power frequency,MPF)，即BF-MPF和RF-MPF。

1.3.26MWT測試 在兩餐之間測試6MWT，測試前2 h內(nèi)不進(jìn)行高強(qiáng)度的訓(xùn)練。在室內(nèi)平地劃出一段30 m的直線距離，每3 m放置一個(gè)距離標(biāo)志，直線兩端各置一個(gè)橙色圓錐標(biāo)志?；颊叽┲孢m的衣褲、日?？祻?fù)訓(xùn)練所需的支具或助行器，在直線兩端往返步行，步行速度由患者根據(jù)自己體能決定。整個(gè)測試過程按照美國胸科協(xié)會指南[7]建議的指導(dǎo)語進(jìn)行操作，分別在開始步行第1、3、4、5 min及最后15 s時(shí)進(jìn)行提示。患者中途若需要休息時(shí)，可隨時(shí)暫停，計(jì)時(shí)不停止，最后計(jì)算6 min內(nèi)總的步行距離。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 IEMG

干預(yù)前，兩組患者BF-IEMG和RF-IEMG比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；干預(yù)12周后，組內(nèi)比較，兩組患者BF-IEMG和RF-IEMG均較干預(yù)前顯著升高(P<0.01)。與對照組相比，觀察組BF-IEMG和RF-IEMG提高更顯著(P<0.001)。見表2。

時(shí)間BF-IEMG對照組觀察組RF-IEMG對照組觀察組治療前58.21±26.4458.48±23.4679.85±39.1087.48±29.24治療后132.64±55.56(1)174.74±51.53(1)(2)180.11±70.82(1)246.67±59.33(1)(2)

(1)與同組治療前比較，P<0.01;(2)與同時(shí)間點(diǎn)對照組比較，P<0.001

2.2 MPF

干預(yù)前，兩組患者BF-MPF和RF-MPF比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；干預(yù)12周后，組內(nèi)比較，兩組患者BF-MPF和RF-MPF均較干預(yù)前下降(P<0.01)。觀察組BF-MPF和RF-MPF下降幅度低于對照組，(P<0.05)。見表3。

時(shí)間BF-MPF對照組觀察組RF-MPF對照組觀察組治療前75.32±12.5676.07±13.5874.11±12.0674.59±12.76治療后52.89±11.71(1)56.96±11.47(1)(2) 51.71±9.76(1)57.07±10.10(1)(2)

(1)與同組治療前比較，P<0.01;(2)與同時(shí)間點(diǎn)對照組比較，P<0.05

2.3 6MWT

干預(yù)前，兩組患者6MWT比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；干預(yù)12周后，組內(nèi)比較，兩組患者6MWT均較干預(yù)前增加(P<0.01)。與對照組相比，觀察組6MWT提高更顯著(P<0.05)。見表4。

表4 兩組iSCI患者干預(yù)前后Tab.4 Comparison of 6MWT before and after treatment between the two groups

(1)與同組治療前比較，P<0.01;(2)與同時(shí)間點(diǎn)對照組比較，P<0.05

3 討論

iSCI康復(fù)治療的關(guān)鍵性目標(biāo)是步行能力的恢復(fù)和改善，也是預(yù)測患者遠(yuǎn)期能否獲得較佳生活質(zhì)量的重要影響因素。影響脊髓損傷患者步行功能的因素包括神經(jīng)損傷平面、下肢肌力、肌耐力、感覺功能、心肺耐力以及痙攣等[3-4、8]。對于不完全腰髓損傷而言，由于其上肢和大部分軀干肌群肌力的保存，可通過運(yùn)動治療以期獲得較好的步行功能[9]。近期研究顯示，減重步行支持訓(xùn)練[10]、下肢機(jī)器人訓(xùn)練[11]、功能性電刺激訓(xùn)練[12]都能改善；SCI患者的步行能力，但目前尚無足夠的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)證實(shí)上述運(yùn)動訓(xùn)練中的哪一種優(yōu)于另一種運(yùn)動訓(xùn)練[2,13]。脊髓損傷后損傷平面以下的肌肉出現(xiàn)失神經(jīng)支配，很快出現(xiàn)肌肉萎縮，肌肉纖維類型出現(xiàn)改變[14]，快肌和慢肌纖維比例失衡，感覺傳導(dǎo)通路的異常，均是導(dǎo)致肌力和肌耐力下降的原因。下肢肌力，尤其是膝關(guān)節(jié)肌群肌力是與iSCI患者步行能力預(yù)后密切相關(guān)的因素，等速訓(xùn)練比徒手肌力訓(xùn)練能更有效地募集運(yùn)動單位，產(chǎn)生最大肌力，同時(shí)利用訓(xùn)練系統(tǒng)的生物反饋模式給予正性激勵作用，促進(jìn)肌力訓(xùn)練效果的最佳化。等速肌力訓(xùn)練在骨關(guān)節(jié)疾病[15]、運(yùn)動損傷[16]等領(lǐng)域已證實(shí)能更好的提高靶肌群肌力、肌耐力和關(guān)節(jié)控制能力，但在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷中的應(yīng)用尚不多見，訓(xùn)練模式的選擇尚無統(tǒng)一規(guī)范。目前尚無確切的證據(jù)顯示中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后肌肉對肌力訓(xùn)練的反應(yīng)和肌肉骨骼系統(tǒng)損傷的不同。因此本實(shí)驗(yàn)通過設(shè)計(jì)12周的隨機(jī)對照研究，采用等速系統(tǒng)下的肌力和肌耐力訓(xùn)練模式，聯(lián)合徒手肌力訓(xùn)練、常規(guī)步行訓(xùn)練對iSCI患者進(jìn)行干預(yù)，觀察這種新的肌力和肌耐力訓(xùn)練方法對不完全性腰髓損傷患者膝關(guān)節(jié)肌群肌力、肌耐力和6MWT的影響。

研究結(jié)果顯示，干預(yù)12周后，兩組患者股二頭肌和股直肌的IEMG、MPF和6MWT均較干預(yù)前改善，觀察組改善更佳(P<0.05)。表面肌電測試是用于評估肌肉力量、肌肉疲勞程度、肌肉收縮協(xié)調(diào)性、運(yùn)動控制等方面的無創(chuàng)、無痛的肌電檢測手段。IEMG是時(shí)域分析常用的參數(shù)，通過計(jì)算所選擇頻譜區(qū)域中所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均振幅值所得，反映了選擇區(qū)域募集的肌纖維活動在時(shí)間和空間上的總和，可用于反映肌力的大小。由于徒手肌力測定(manual muscle testing,MMT)將出現(xiàn)“天花板效應(yīng)”[17-18]，不能敏感地檢測出3級和3級以上肌力的改變，因此本研究采用IEMG評估肌力。本研究結(jié)果顯示，依次在60°/s、90°/s、120°/s三種角速度下的等速肌力訓(xùn)練模式，相較于常規(guī)的徒手肌力訓(xùn)練，能更好的改善股二頭肌和股直肌的肌電積分值。脊髓損傷后受累肌肉將出現(xiàn)肌纖維直徑的變小、主動收縮力量的下降、代謝的降低、肌纖維類型轉(zhuǎn)換的失衡。據(jù)此推測，等速肌力訓(xùn)練延緩了肌纖維直徑的變小、改善了快慢纖維之間的比例失衡，從而促進(jìn)主動收縮力量的改善。

MPF是頻域分析的常用參數(shù)，是某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，所有參與活動的肌電信號的快速傅里葉變換結(jié)果-功率譜，是判斷肌肉疲勞度的常用指標(biāo)。肌耐力和疲勞有關(guān)，研究顯示，等速訓(xùn)練可以改善膝關(guān)節(jié)肌群的耐力比，從而促進(jìn)耐力的提高，改善長距離步行的耐受性[19]。本研究結(jié)果顯示，在相同的干預(yù)時(shí)間內(nèi)，觀察組采用180°/s的角速度下進(jìn)行的等速肌耐力訓(xùn)練，其股二頭肌和股直肌的MPF下降幅度更小，提示肌耐力改善效果更佳。

6MWT是反映步行功能的一個(gè)綜合性指標(biāo)，受下肢運(yùn)動功能、心肺功能的影響。觀察組治療3月后6MWT優(yōu)于對照組，提高至治療前的近4倍，提示觀察組在增加等速訓(xùn)練后步行功能改善更佳。這可能與觀察組膝關(guān)節(jié)肌力和肌耐力更佳的改善有關(guān)，肌力和肌耐力的改善可促進(jìn)步速的提高[20]，從而提高6MWT。

綜上所述，本研究提出了一種針對iSCI患者新的肌力訓(xùn)練模式，與常規(guī)徒手肌力訓(xùn)練相比，能更有效的改善iSCI患者的膝關(guān)節(jié)肌群肌力、肌耐力和6 min步行能力。本研究只選取了股二頭肌和股直肌作為觀察肌肉，是否可以將等速肌力訓(xùn)練應(yīng)用于其他關(guān)節(jié)肌群，應(yīng)用于頸髓或胸髓的iSCI的康復(fù)治療，需進(jìn)一步優(yōu)化等速訓(xùn)練模式，有待進(jìn)一步探索。