本體感覺神經(jīng)肌肉促進技術(shù)對腦卒中患者膝關(guān)節(jié)運動控制功能的影響

鄭潔皎,俞卓偉,夏汶,徐國會,胡佑紅

本體感覺神經(jīng)肌肉促進技術(shù)(proprioceptive neuromuscular facilitation,PNF)最初由Herman Kabat于20世紀40年代末所發(fā)展。目前是國外腦卒中運動功能康復(fù)的主流治療技術(shù)之一[1-2]。傳統(tǒng)認為,PNF技術(shù)的作用機制是自生抑制(Autogenic Inhibition)和/或交互抑制(Reciprocal Inhibition)等神經(jīng)生理學機制,但現(xiàn)在另一些文獻表明這些神經(jīng)生理學的解釋并不充分[3]。盡管PNF技術(shù)的作用機制尚不明確,但是PNF技術(shù)的治療效果十分顯著。一項來自Cochrane的系統(tǒng)評價篩選20個隨機和半隨機的對照實驗,納入1087例研究對象,分析結(jié)果表明,PNF技術(shù)能夠改善腦卒中患者的下肢運動功能和姿勢控制能力[4]。

我國康復(fù)醫(yī)學起步較晚,于90年代初才開始引進和學習PNF技術(shù),目前尚缺乏高質(zhì)量的、在腦卒中患者中應(yīng)用PNF技術(shù)的作用機制和治療效果的臨床研究。腦卒中患者由于中樞神經(jīng)受損,常常出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)過伸,不能主動屈曲大于90°,導(dǎo)致完成從坐到站、步行等多種功能性任務(wù)障礙,患側(cè)下肢出現(xiàn)異常的偏癱步態(tài)。近年來多用表面肌電圖(surface electromyography,sEMG)在運動過程中對腦卒中患者進行實時定量監(jiān)測,客觀評價運動單位募集和肌群協(xié)調(diào)性等神經(jīng)肌肉運動控制因素[5]。

因此本研究采用表面肌電技術(shù),通過觀察PNF訓練時腦卒中患者下肢肌電活動的特征,分析主動肌和拮抗肌脊髓運動神經(jīng)元興奮性的變化規(guī)律,旨在探討PNF技術(shù)對于腦卒中患者下肢運動功能的影響及其作用機制,制定腦卒中患者有針對性的訓練方法。

1 資料與方法

我們采用隨機采樣,橫斷面的設(shè)計來評價PNF收縮-放松-拮抗肌收縮技術(shù)(contract relax agonist contract,CRAC)訓練時腦卒中患者膝關(guān)節(jié)肌肉的sEMG信號。

1.1 研究對象 本研究共納入44例腦卒中偏癱患者,經(jīng)由CT或MRI確定為只有大腦半側(cè)受損,受試者沒有認知功能障礙(改良MMSE評分≥24),沒有合并其他嚴重的骨骼關(guān)節(jié)問題。受試者平均年齡為(62.2±9.3)歲,腦卒中發(fā)病后平均時間為11.5個月?；颊叩呐R床一般情況見表1。本研究得到醫(yī)院倫理委員會的允許,所有受試者均知情同意。

表1 受試者一般情況

1.2 方法與評價 按Brunnstrom運動功能分期評價受試者患側(cè)下肢的運動損害,Brunnstrom分期將運動功能損害分為6期,Ⅰ期的損害程度最為嚴重,Ⅵ期的損害最輕[6]。

Brunnstrom下肢運動功能Ⅲ～Ⅵ期的受試者,取舒適坐位,進行患側(cè)PNF-CRAC訓練,分為兩步:①患側(cè)下肢屈膝至受限的關(guān)節(jié)活動末端,治療者將手置于患側(cè)小腿前方,囑受試者抵抗阻力做等長伸膝,維持5 s;②患者主動屈膝,將膝關(guān)節(jié)擺放到一個新的更大關(guān)節(jié)活動末端。整個訓練重復(fù)做3次。Brunnstrom下肢運動功能Ⅰ～Ⅱ期的受試者,由于患側(cè)主動運動功能受損,因此進行健側(cè)下肢的PNF-CRAC訓練。

記錄受試者:①舒適坐位時靜息狀態(tài);②PNF訓練前,患側(cè)在關(guān)節(jié)活動范圍內(nèi)主動伸膝;③PNF-CRAC訓練;④PNF訓練后患側(cè)主動伸膝;共4個時段的表面肌電圖;觀察雙側(cè)伸膝肌(股直肌)和屈膝肌(腘繩肌)的肌肉活動,皮膚用75%酒精棉球清潔以降低電阻。AgCl表面記錄電極置于肌腹部,與肌纖維走向平行,記錄股直肌的電極置于髂前上棘與髕骨上緣的中點處,腘繩肌的電極置于坐骨結(jié)節(jié)與腘窩的中點處,兩電極中心間距為30 mm[7]。

1.3 數(shù)據(jù)處理 表面肌電的原始信號經(jīng)過全波整流和平滑后,記錄肌電表面振幅值和肌電積分(integrated electromyography,IEMG)的值,取重復(fù) 3次的平均值,計算標準差。數(shù)據(jù)均利用SPSS 14.0統(tǒng)計軟件處理,采用組間t檢驗和配對t檢驗分析肌肉活動的變化。統(tǒng)計差異水平(α)定為0.05,顯著差異水平(α)定為0.01。協(xié)同收縮指數(shù)(co-contraction index,CCI)的計算等于主動肌積分肌電與拮抗肌積分肌電之比[8]。

2 結(jié)果

如表2所示,Brunnstrom Ⅰ～Ⅱ期患者健側(cè)PNF-CRAC訓練等長抗阻伸膝(第1步)時,患側(cè)股直肌肌電活動比坐位靜息時明顯增加(P＜0.01);Brunnstrom Ⅲ～Ⅵ期患者患側(cè)PNF訓練等長抗阻伸膝(第1步)時,健側(cè)股直肌肌電活動也比坐位靜息時明顯增加(P＜0.01),并且隨著Brunnstrom分級的提高,下肢運動能力的增加,健側(cè)股直肌的活動有逐漸下降的趨勢。這些研究結(jié)果說明,PNF-CRAC技術(shù)具有很好的擴散效應(yīng)(Irradiation),在訓練側(cè)應(yīng)用適當?shù)淖枇δ軌蛞鹋d奮向?qū)?cè)擴散,且這種擴散作用隨著患者運動功能的改善(即Brunnstrom等級的提高)而減弱。

表2 患者靜息和PNF-CRAC訓練等長抗阻伸膝時的EMG振幅值(μ V)

如表3所示,Brunnstrom Ⅲ～Ⅵ期患者PNFCRAC訓練后主動伸膝,患側(cè)股直肌的肌電活動比訓練前增加(P＜0.05)。

表3 患側(cè)PNF-CRAC訓練前后主動伸膝的 EMG振幅值(μ V)

表4中,BrunnstromⅢ期～Ⅴ期各期患者,患側(cè)PNF-CRAC訓練后主動伸膝的CCI,比訓練前主動伸膝的CCI顯著增加(P＜0.01)。

表4 患側(cè) HR訓練前后主動屈膝時的IEMG值(μ V×s)和 CI(%)

3 討論

腦卒中后偏癱患者由于各種異常反射、肌張力增高等原因而導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)運動控制障礙和步態(tài)的異常。因此,糾正下肢錯誤的運動模式,除了增加骨盆的穩(wěn)定性之外,控制膝關(guān)節(jié)的運動亦極其重要。PNF技術(shù)是腦卒中康復(fù)中常用的神經(jīng)促進療法。Alter認為,PNF技術(shù)是基于促進和抑制、阻力、擴散以及反射等重要的神經(jīng)生理機制[9]。本研究結(jié)果也提示,PNF技術(shù)具有很好的擴散效應(yīng),增加對側(cè)運動神經(jīng)元的去極化,延伸中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮。Marilyn Pink的研究也曾經(jīng)討論單側(cè)上肢PNF模式的對側(cè)效應(yīng),認為這種雙側(cè)主動肌共同興奮(co-agonists)的機制可能是由于神經(jīng)沖動溢流(overflow)的直接作用或是由于運動側(cè)抗阻而增加對側(cè)的穩(wěn)定[10]。因此腦卒中患者進行PNF訓練時,應(yīng)強調(diào)雙側(cè)對稱模式的應(yīng)用,利用健側(cè)的活動使興奮向患側(cè)擴散,可以更好的誘發(fā)患側(cè)肌肉的活動。

PNF收縮-放松-拮抗肌收縮技術(shù)最初被提出,是基于自生抑制和交互抑制的理論。自生抑制也稱為反肌伸張反射(inverse myotatic reflex,autogenetic inhibition),是指肌肉中本體感受器即高爾基腱器官(Golgi tendon organs,GTOs)在肌肉張力太大時會增加抑制性傳入,使收縮或牽伸的肌肉興奮性降低而放松,以免張力過大而傷害肌肉。交互抑制是指拮抗肌的興奮可以激活主動肌運動神經(jīng)元突觸上的 Ia抑制性中間神經(jīng)元,產(chǎn)生抑制性突觸后電位,從而抑制主動肌的活動。根據(jù)這些神經(jīng)生理學機制,PNF-CRAC訓練第1步主動肌等長收縮,利用自生抑制機制放松了主動肌,第2步拮抗肌主動收縮利用交互抑制機制,進一步放松主動肌。因此,臨床上常常將主動肌興奮性降低而獲得放松,來解釋所觀察到的PNF訓練后關(guān)節(jié)活動度增加的現(xiàn)象。但是近年來多項研究發(fā)現(xiàn),PNF訓練后主動肌興奮性反而增加[11]。本研究也觀察到采用PNF-CRAC訓練后,主動伸膝時股直肌肌電活動比訓練前增加,即不存在交互抑制?？赡艿慕忉尀镃RAC第2步主動屈膝(腘繩肌收縮)時,股直肌進行的是離心收縮[12]。由于離心負荷增加了肌肉對于疼痛和損傷的易感性,因此一些受試者在進行PNF-CRAC訓練時會感到不適。

此外,本研究亦發(fā)現(xiàn),PNF訓練后主動伸膝時患側(cè)的CCI比訓練前增加。由于CCI增高表明關(guān)節(jié)穩(wěn)定性增加[13],因此我們可以使用PNF-CRAC訓練腦卒中患者,提高患側(cè)肢體的運動控制能力和協(xié)調(diào)性。

4 結(jié)論與建議

PNF-CRAC技術(shù)具有很好的興奮擴散作用,增加主動肌的興奮性和膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性,提高腦卒中后患側(cè)膝關(guān)節(jié)的運動控制能力,促進偏癱下肢運動功能的恢復(fù)。此外,需要更多高質(zhì)量的關(guān)于腦卒中后應(yīng)用PNF技術(shù)進行康復(fù)訓練的臨床機制研究和PNF技術(shù)長期療效的研究。

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