表面肌電生物反饋在功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)康復(fù)中的應(yīng)用

黃墩兵，姜財，林忠華，賈小飛，鄭紹敏，陳雨翔，全俊，林堅

功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)(functional ankle instability，F(xiàn)AI)是指踝關(guān)節(jié)受到反復(fù)扭傷后，踝關(guān)節(jié)無解剖結(jié)構(gòu)的松弛，但存在踝周力量缺失、本體感覺功能下降和神經(jīng)肌肉控制功能改變等一系列臨床表現(xiàn)[1-3]。研究表明，踝扭傷中97.6%為足內(nèi)翻造成踝外側(cè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的損傷，尤其是腓側(cè)肌群[4]。然而，針對于腓側(cè)肌群常規(guī)肌力訓(xùn)練是在無監(jiān)測下的主動訓(xùn)練，其踝外翻訓(xùn)練往往被脛前肌收縮所代償，導(dǎo)致訓(xùn)練效果并不理想。表面肌電生物反饋(surface electromyographic biofeedback，sEMGBF)療法是在表面肌電圖的定量、定性分析下，通過調(diào)變反射條件建立起自主控制性特異生理反射的訓(xùn)練技術(shù)，其療效已得到了臨床證實[5-6]。本研究將探討sEMGBF對FAI患者腓側(cè)肌群力量和功能的影響，為臨床上進(jìn)一步推廣提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2020年1月～2020年10月在本院康復(fù)醫(yī)學(xué)科門診及住院的50例FAI患者。參考國際踝關(guān)節(jié)協(xié)會提出的慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者篩選標(biāo)準(zhǔn)[7]，納入標(biāo)準(zhǔn)：在進(jìn)行本研究之前12個月，至少出現(xiàn)過一次嚴(yán)重的踝關(guān)節(jié)扭傷，并出現(xiàn)患側(cè)疼痛、腫脹等癥狀；參加本研究前1年內(nèi)單側(cè)踝關(guān)節(jié)出現(xiàn)扭傷、失控和不穩(wěn)的感覺2次及以上；坎伯蘭踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)量表(Cumberland Ankle Instability Tool,CAIT)得分≤27分；另一側(cè)踝關(guān)節(jié)未出現(xiàn)過扭傷、失控及不穩(wěn)的情況；踝關(guān)節(jié)前抽屜實驗和距骨傾斜實驗結(jié)果均呈陰性。排除標(biāo)準(zhǔn)：下肢曾骨折或接受手術(shù)；下肢有任何已知的機(jī)械性不穩(wěn)定或急性病理癥狀；全身性神經(jīng)肌肉系統(tǒng)失調(diào)、前庭系統(tǒng)功能異常；雙側(cè)功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定者。本研究已通過福建省立醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(K2019-03-035)，所有患者均簽署知情同意書。根據(jù)隨機(jī)數(shù)字表分為觀察組和對照組各25例。2組患者性別、損傷側(cè)、年齡、身高、體重、BMI和CAIT等差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。見表1。

表1 2組患者一般資料比較

1.2 方法 2組患者均采用常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練，對照組在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上增加肌力訓(xùn)練，觀察組在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上增加sEMGBF治療。①常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練：包括關(guān)節(jié)活動度訓(xùn)練，通過主動和被動關(guān)節(jié)活動訓(xùn)練相結(jié)合以保持踝關(guān)節(jié)活動度。20min/次，1次/d，5次/周，共8周；平衡功能訓(xùn)練：在平衡墊上保持單、雙足站立，同時拋接球訓(xùn)練。20min/次，1次/d，5次/周，共8周。②肌力訓(xùn)練：在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上再進(jìn)行踝關(guān)節(jié)局部肌群力量訓(xùn)練，采用彈力帶進(jìn)行踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻/外翻抗阻訓(xùn)練。20次/組，2組/d，組間休息1min，5d/周，共8周。③sEMGBF治療：在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上再進(jìn)行sEMGBF治療。采用荷蘭產(chǎn)Myomed932肌電生物反饋治療儀，在安靜的治療室內(nèi)，患者舒適坐于椅子上，治療師先用95%的脫脂酒精擦拭患側(cè)小腿皮膚，待其干燥后將正電極置于腓骨肌運動點的皮膚上，將負(fù)電極置于腓骨肌肌腱上，參考電極貼于中間，但3塊電極互不接觸。治療前鼓勵患者努力做踝外翻動作3次，將采集到的肌電信號最高值作為基線。治療開始后，要求患者做踝外翻同時注視顯示屏上的動作提示和肌電信號，當(dāng)患者的肌電信號超過基線時，儀器依次發(fā)出“刺激”、“維持”和“放松”指令，患者會受到一個外加的電刺激，踝外翻動作幅度增大，然后盡力維持該動作一段時間，最后完全放松肌肉。治療期間當(dāng)患者的自發(fā)肌電信號連續(xù)3次超過基線，儀器將在患者下一次收縮時自動調(diào)高基線至3次的均值。刺激方式為自動觸發(fā)電流，頻率10～50Hz，電流強(qiáng)度調(diào)至最大耐受為宜。患者共接受8周治療，20min/次，1次/d，5d/周。

1.3 評定標(biāo)準(zhǔn) ①等速肌力測試：應(yīng)用Biodex System 4型多關(guān)節(jié)等速系統(tǒng)，患者髖、膝關(guān)節(jié)角度大約維持在45°屈曲位置，踝關(guān)節(jié)處于中立位置，并以皮帶固定髖、膝關(guān)節(jié)，待受試者熟悉等速肌力測試后，讓受試者在角速度以60°/s和120°/s下做5次內(nèi)/外翻重復(fù)最大收縮，記錄患側(cè)踝外翻峰值力矩(peak torque,PT)和外翻/內(nèi)翻峰值力矩(eversion/inversion,E/I)比值。其中，PT是指肌肉收縮產(chǎn)生的最大力矩，代表肌肉收縮產(chǎn)生的最大肌力[8]。E/I值代表關(guān)節(jié)活動中肌肉平衡情況，間接判斷關(guān)節(jié)穩(wěn)定性[9]。②姿勢穩(wěn)定性評估：采用Pro-Kin254評估FAI患者患足姿勢控制能力，包括靜態(tài)平衡能力、動態(tài)平衡能力和本體感覺。在正式測試前獲得受試者患側(cè)的壓力中心(Center Of Pressure，COP)變換情況。靜態(tài)平衡能力測試：鎖上測試臺的固定鎖，患者患側(cè)單足站于測試臺上，雙手自然垂于體側(cè)，患者盡可能控制身體保持靜止。靜態(tài)平衡能力指標(biāo)包括運動長度(mm)：指COP運動軌跡的總長度，反映人體重心移動的總距離和晃動程度，其數(shù)值越大表示穩(wěn)定性越差[10]。運動橢圓面積(mm2)：指COP運動軌跡所圍繞的面積，反映人體重心移動的區(qū)域面積，該面積越大表示穩(wěn)定性越差[10]。動態(tài)平衡能力測試：去除測試臺的固定鎖，調(diào)節(jié)測試臺阻力，患者單足站于測試板上，在20s時間內(nèi)通過踝關(guān)節(jié)控制盡可能保持身體不動。動態(tài)平衡能力指標(biāo)為總偏移指數(shù)，指患者整體偏移的位置與垂直中線形成的角度，其數(shù)值越大代表姿勢控制能力越差，跌倒風(fēng)險程度越高[11]。本體感覺測試方法：去除測試臺的固定鎖，調(diào)節(jié)測試臺阻力為第“5”檔，圈數(shù)為“5”，患側(cè)單足站于測試臺上，健足站立于測試臺外，根據(jù)顯示器上藍(lán)色曲線軌跡，控制足部斜板運動，在最短時間內(nèi)(最長不超過120s)完成5次圓周運動，電腦自動記錄評估耗時和平均軌跡誤差(average track error，ATE)。ATE=(患者踝足控制光標(biāo)所描記軌跡長度-理想軌跡長度)/理想軌跡長度。ATE值越小代表患者運動控制能力越強(qiáng)，本體感覺越好[12]。為避免因臨床因素和主觀因素造成的誤差，以上所有療效評估均由同一名治療師完成。

2 結(jié)果

治療前2組患者在60°/s和120°/s角速度下，踝外翻PT和E/I值組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義；治療8周后，2組患者在60°/s和120°/s角速度下，踝外翻PT值和E/I值均較治療前明顯提高(均P<0.05)，且觀察組在60°/s和120°/s角速度下踝外翻PT和E/I值均顯著高于對照組(均P<0.05)。見表2。

表2 2組患者等速肌力評定治療前后比較

治療前2組患者運動長度、運動橢圓面積、總偏移指數(shù)和ATE值差異無統(tǒng)計學(xué)意義；治療8周后，2組患者運動長度、運動橢圓面積、總偏移指數(shù)和ATE值均較治療前明顯下降(均P<0.05)；且觀察組運動長度、運動橢圓面積、總偏移指數(shù)和ATE值均低于對照組(均P<0.05)。見表3。

表3 2組患者姿勢穩(wěn)定性評估治療前后比較

3 討論

踝關(guān)節(jié)反復(fù)扭傷易導(dǎo)致FAI形成，并且踝關(guān)節(jié)扭傷好發(fā)于外踝，導(dǎo)致腓側(cè)肌群和韌帶的損傷，而腓側(cè)肌群對于控制踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻及維持穩(wěn)定起著重要的作用[13-15]。研究表明FAI患者肌肉和韌帶組織的受傷導(dǎo)致其中負(fù)責(zé)感受張力和位置等本體感受器和傳入神經(jīng)纖維破壞，外界干擾信息經(jīng)傳入神經(jīng)傳導(dǎo)到募集肌肉，促使募集肌肉正確收縮的時間延長。由于信息傳入障礙，踝關(guān)節(jié)在觸地后踝關(guān)節(jié)周肌肉無法對踝關(guān)節(jié)異常位置產(chǎn)生正確收縮反應(yīng)，導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)失控和扭傷的發(fā)生[16]。另有研究表明踝關(guān)節(jié)扭傷后會出現(xiàn)踝關(guān)節(jié)外翻肌無力和腓骨肌群延遲收縮[17,18]。目前，F(xiàn)AI患者常用的綜合康復(fù)訓(xùn)練以踝關(guān)節(jié)力量、本體感覺和平衡功能訓(xùn)練為主。本體感覺訓(xùn)練和平衡功能訓(xùn)練強(qiáng)調(diào)的是一個整體的訓(xùn)練方案，未能對腓側(cè)肌群等小肌群進(jìn)行針對性訓(xùn)練。而常規(guī)肌力訓(xùn)練(如彈力帶抗阻訓(xùn)練)對于訓(xùn)練腓側(cè)肌群時往往會被脛前肌等大肌群收縮所代償，導(dǎo)致訓(xùn)練效果并不理想。sEMGBF根據(jù)腦的可塑性理論，通過表面電極對腓側(cè)肌群進(jìn)行電刺激，經(jīng)過反復(fù)向中樞神經(jīng)系統(tǒng)提供輸入沖動，使大腦皮層逐漸恢復(fù)對失能肌肉的控制，提高患者主動運動的控制能力，達(dá)到恢復(fù)運動功能的目的[19-20]。本研究利用sEMGBF訓(xùn)練來彌補(bǔ)傳統(tǒng)運動康復(fù)訓(xùn)練的不可檢測性，通過反饋的視覺、聽覺信號提高患者對目標(biāo)肌肉訓(xùn)練的準(zhǔn)確性，增加患者參與治療的積極性，從而增強(qiáng)傳統(tǒng)運動訓(xùn)練對FAI患者的康復(fù)療效。

腓側(cè)肌肉力量下降導(dǎo)致踝內(nèi)翻控制能力的降低，是FAI的潛在因素[21-22]。臨床上許多治療師認(rèn)為外翻力量的薄弱是功能性不穩(wěn)的重要因素之一，并將腓側(cè)肌的力量訓(xùn)練作為功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的主要訓(xùn)練方案[23]。如何提高腓側(cè)肌力訓(xùn)練效果是目前亟需解決的臨床問題。本研究結(jié)果表明干預(yù)8周后sEMGBF組患者外翻肌PT值大于常規(guī)訓(xùn)練組，結(jié)果提示sEMGBF訓(xùn)練可有效改善FAI患者踝外翻肌力。既往研究表明sEMGBF通過主動反復(fù)刺激、收縮，使神經(jīng)、肌肉細(xì)胞發(fā)生興奮，促使中樞神經(jīng)系統(tǒng)釋放內(nèi)源性嗎啡，提高肌群神經(jīng)肌肉功能恢復(fù)和力量控制，有效提高患者康復(fù)訓(xùn)練療效[24]。FAI患者內(nèi)/外翻肌力出現(xiàn)不同程度降低，外翻肌力缺失程度大于內(nèi)翻肌力(即E/I值降低)，導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)側(cè)面力學(xué)上的不平衡。正常的E/I值能促使外翻和內(nèi)翻肌力保持平衡，維持肌群之間協(xié)調(diào)性，對于保持踝關(guān)節(jié)側(cè)面穩(wěn)定性，防止運動中較弱肌群的拉傷和降低踝關(guān)節(jié)受傷概率具有重要的意義[25]。本研究結(jié)果提示sEMGBF通過提高腓側(cè)肌PT值改善踝關(guān)節(jié)E/I值，從而維持踝關(guān)節(jié)側(cè)方穩(wěn)定性，降低了踝關(guān)節(jié)受傷風(fēng)險。在對FAI患者進(jìn)一步的姿勢穩(wěn)定性評估發(fā)現(xiàn)，sEMGBF能有效提高FAI患者單足靜態(tài)平衡能力、動態(tài)平衡能力和本體感覺，從而進(jìn)一步對上述結(jié)果予以驗證。分析原因來源可能在于：①患者通過肌電信號反饋來加強(qiáng)腓側(cè)肌群的肌力和神經(jīng)肌肉控制，增強(qiáng)踝關(guān)節(jié)外側(cè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少了外踝扭傷的風(fēng)險。②外踝反復(fù)扭傷致本體感受器和傳入神經(jīng)破壞，肌肉對異常位置正確收縮的反應(yīng)時間延長，增加踝關(guān)節(jié)失控、扭傷的發(fā)生率。而sEMGBF訓(xùn)練可增加運動皮質(zhì)的信號輸入，通過不斷刺激運動皮質(zhì)并建立新的感覺興奮痕跡，加強(qiáng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)對于目標(biāo)肌肉的控制，減少了肌肉在失穩(wěn)狀態(tài)下正確收縮的反應(yīng)時間。

綜上所述，sEMGBF通過強(qiáng)化肌肉訓(xùn)練能有效提高腓側(cè)肌肌力，改善踝關(guān)節(jié)側(cè)方動態(tài)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的平衡，增強(qiáng)FAI患者姿勢控制能力，減少踝關(guān)節(jié)扭傷和跌倒風(fēng)險。但是目前sEMGBF在FAI患者訓(xùn)練中的應(yīng)用尚不成熟，還需做大樣本、多中心的臨床研究及實驗總結(jié)對本研究結(jié)果予以進(jìn)一步的驗證。