生長痛患兒小腿肌肉表面肌電圖研究①

李范玲，張惠佳，李欣，王跑球，方科，劉宏，文捷，曾鳴，唐仲文

生長痛患兒小腿肌肉表面肌電圖研究①

李范玲1，張惠佳2，李欣1，王跑球2，方科1，劉宏1，文捷1，曾鳴1，唐仲文1

目的采用表面肌電技術(shù)比較生長痛患兒與正常兒童站立、提踵時小腿肌肉肌電活動的差異。方法32例伴有旋前足的生長痛患兒作為生長痛組，32名正常兒童作為對照組。所有受試者均測試站立與提踵時脛前肌、腓骨長肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭、脛骨后肌表面肌電信號。結(jié)果站立時，生長痛組腓骨長肌均方根值(RMS)較對照組明顯增加(P＜0.01)；提踵時，生長痛組腓腸肌RMS值較對照組降低(P＜0.05)，脛骨后肌RMS較對照組明顯增加(P＜0.01)。結(jié)論伴有旋前足的生長痛患兒在站立和提踵時小腿肌肉肌電活動會發(fā)生相應(yīng)改變。

生長痛；立姿跟骨休息位；旋前足；表面肌電圖；均方根值

[本文著錄格式]李范玲，張惠佳，李欣，等.生長痛患兒小腿肌肉表面肌電圖研究[J].中國康復(fù)理論與實踐,2015,21(3): 311-314.

CITEDAS:Li FL,Zhang HJ,Li X,et al.Surface electromyography of calf muscle in children with growing pains[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(3):311-314.

生長痛是兒童骨科門診常見病，發(fā)生機制不十分明確。我們臨床檢查發(fā)現(xiàn)，大部分生長痛患兒存在下肢力線異常，尤其是足部力線異常[1]。我們隨機選取伴有旋前足的生長痛患兒與正常足非生長痛兒童進(jìn)行表面肌電(surface electromyography,sEMG)測試，分析站立和提踵(踮足)時兩組兒童小腿肌肉的肌電活動差異，探討生長痛患兒足部力線與肌體表面肌電之間的關(guān)系，以期為臨床治療提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2012年9月～2013年10月在本院小兒骨科門診確診為生長痛且伴有旋前足的患兒179例(3～7歲)進(jìn)行編號，采用單純隨機抽樣法選取隨機數(shù)字對應(yīng)編號的32例作為生長痛組。將同期在本院小兒骨科門診就診的3～7歲非生長痛且足部力線正常的兒童58例進(jìn)行編號，采用單純隨機抽樣法選取隨機數(shù)字對應(yīng)編號的32例作為對照組。兩組兒童年齡、性別、身高、體重?zé)o

顯著性差異(P＞0.05)，后距跟角有顯著性差異(P＜0.05)。見表1。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)

生長痛：①發(fā)作年齡3～12歲；②疼痛發(fā)生于白天晚些時候或晚間，能自行緩解；③可能幾天、幾周或幾個月不發(fā)生疼痛；④疼痛3個月以上；⑤疼痛部位為雙側(cè)大腿、小腿和膝關(guān)節(jié)處，活動不受限，不伴跛行；⑥體格檢查無骨科異常、紅腫、壓痛、局部外傷、感染或關(guān)節(jié)活動度減少；⑦實驗室檢查結(jié)果均在正常參考值以內(nèi)[2-4]。

旋前足：圍繞足的長軸旋轉(zhuǎn)的足部運動，腳底平面朝向外側(cè)時稱為旋前[5]。立姿跟骨休息位(relaxed calcaneal stance position,RCSP)跟腱軸線與足跟部中軸線向外側(cè)所形成的夾角增大，即后脛距跟角＞8°時診斷為旋前足。

1.3 測試方法

采用Flexcomp表面肌電測試系統(tǒng)(加拿大THOUGHT TECHNOLOGY公司)，測試電極為一次性Triodes干電極，圓形，總直徑約5.6 cm，電極直徑約1.0 cm，記錄電極與參考電極的中心距離2.0 cm。

測試在表面肌電圖室進(jìn)行，室溫25℃。受試者暴露雙側(cè)小腿，75%醫(yī)用酒精局部擦拭皮膚充分脫脂。電極放置于6個待測肌肉(左右側(cè)脛前肌、腓骨長肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭)肌腹最豐滿處，并與肌纖維長軸方向平行，另2個電極置于雙側(cè)內(nèi)踝上方脛骨后肌體表投影處。

站立位測試要求：受試者雙腳開立，與肩同寬，腳尖朝前平行站立，身體正直，全身放松，持續(xù)時間30 s，取信號最平穩(wěn)波段20 s分析。

提踵測試要求：初始體位站立位，雙腳開立與肩同寬，身體正直，雙足腳后跟同時踮起至最高處，維持時間＞5 s，再恢復(fù)站立位。采集從初始體位回到初始體位整個過程sEMG，對執(zhí)行提踵動作至維持提踵姿勢共5 s的信號進(jìn)行分析。

所有測試均由同一人操作。測試前讓受試者盡量放松，講解和示范要完成的動作。測試時，受試者聽口令執(zhí)行動作，每個動作執(zhí)行3次并記錄保存，每次動作完成后休息2 min。

采用儀器自帶的信號處理軟件BioNeuro Infiniti系統(tǒng)對所采集的sEMG進(jìn)行均方根(root mean square, RMS)處理，得到站立、提踵時所測肌肉的平均RMS。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 站立

與對照組相比，生長痛組腓骨長肌RMS明顯增大(P＜0.01)。見表2。

對照組腓腸肌內(nèi)側(cè)頭RMS較腓骨長肌增大(t=-3.17,P=0.002)，而生長痛組腓骨長肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)頭之間RMS無顯著性差異(t=-1.55,P=0.13)。

2.2 提踵

與對照組相比，生長痛組腓腸肌內(nèi)側(cè)頭肌電活動減少(P＜0.05)，脛骨后肌電活動明顯增加(P＜0.01)。見表3。

表1 兩組兒童一般資料比較

表2 站立時兩組各肌肉RMS比較

表3 提踵時兩組各肌肉RMS比較

3 討論

生長痛是指反復(fù)發(fā)作的雙下肢間歇性疼痛，尤其以小腿、膝關(guān)節(jié)及其周邊部位為重。人們最初認(rèn)為生長痛是由于生長速度過快導(dǎo)致。但研究發(fā)現(xiàn)，生長痛患兒大部分處于青春期前，2～12歲兒童發(fā)病率為6%～49%[6]，學(xué)齡前兒童發(fā)病率可達(dá)36.9%[7]，而青春期才是生長速度最快的階段。Morandi等研究發(fā)現(xiàn)，生長痛患兒的生長速度與堿性磷酸酶值均處于正常范圍，與非生長痛兒童并無明顯差異[8]。我們研究也顯示，生長痛患兒與正常兒童身高并無明顯差別。因此，“生長痛”這一術(shù)語似乎不妥，應(yīng)該有其他因素導(dǎo)致生長痛的發(fā)生。

當(dāng)前生長痛存在3種病因?qū)W理論，分別為疲勞、解剖學(xué)和情感因素[3]。疲勞理論最早由Bennie提出，其認(rèn)為“小腿白天需要完成不同尋常的工作量”，由于疲勞而誘發(fā)肌痛，是“對肌肉過度活動提出的本能抵抗”[2]。解剖學(xué)理論由Hawksley提出，認(rèn)為腿痛是由于與扁平足、膝外翻或內(nèi)翻、股骨前傾、脛骨過度扭轉(zhuǎn)或肢體不等長等有關(guān)的姿勢缺陷造成的[2-3]。情感因素由Naish和Apley提出，認(rèn)為情緒困擾常見于生長痛患兒，是對家庭情緒困擾反應(yīng)模式的一種表達(dá)[9]。這3種理論都未經(jīng)研究證實。

根據(jù)跟骨相對于小腿在冠狀面的姿勢，足姿勢可分為旋前、旋后和中立位[10]。旋前包括足的外展、背屈和外翻3個動作[5]。RCSP和立姿跟骨中立位(neutral calcaneal stance position,NCSP)是足靜態(tài)評估的核心要素，并直接影響矯形處方的制定[10]。旋前足表明更大的后足外翻和中足矢狀面運動[11]，具體表現(xiàn)為承重位時跟骨外翻，內(nèi)側(cè)縱弓降低，冠狀面前足外展，跟腱縮緊；非承重位時，足弓看似正常；步行時，旋前足患兒被認(rèn)為缺乏推進(jìn)力及低效步態(tài)[12]。生物力學(xué)觀點認(rèn)為，異常的足姿勢或足功能會改變下肢功能力線和肌肉激活模式，并推測足過度旋前導(dǎo)致小腿過度內(nèi)扭轉(zhuǎn)和骨盆過度前傾，同時改變膝關(guān)節(jié)活動，導(dǎo)致關(guān)節(jié)應(yīng)力過度，對髖、膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生影響[13-14]。后足過度外翻被認(rèn)為是膝關(guān)節(jié)周圍疼痛的一個危險因素[15]。

足異常旋前是扁平足、外翻足、柔韌性扁平足和外翻畸形足生物力線/病理學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)[16]。盡管人們認(rèn)為旋前足(柔韌性扁平足)屬于異常，并可能導(dǎo)致相關(guān)的下肢問題，但僅有少數(shù)學(xué)者對此進(jìn)行研究。Chen等調(diào)查發(fā)現(xiàn)，27%的5～13歲兒童存在扁平足[17]。Benedetti等研究顯示，柔韌性扁平足兒童后足外翻發(fā)生率為83%，前足外展發(fā)生率為22%[18]。

劉宏等對1789例生長痛患兒臨床檢查發(fā)現(xiàn)，所有患兒均存在下肢肢體和/或足部力線的改變，其中54.7%存在雙旋前足伴不對稱，28.7%存在單足旋前，22.8%存在雙旋前足[1]。國外學(xué)者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，90%的生長痛兒童存在下肢癥狀，部分兒童存在足過度旋前，推測承重期足的機械不穩(wěn)定可能是引起兒童生長痛的一個重要因素，而對生長痛患兒采用鞋墊或矯形器治療可以糾正這種不良姿勢，減少疼痛發(fā)生[19]。通過臨床實踐，我們也認(rèn)為生長痛可能與足的不良姿勢有密切聯(lián)系，或在迅速發(fā)育時步態(tài)不穩(wěn)，足部力線異常使關(guān)節(jié)面受力不均勻，從而導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定而引起疼痛[20]。

我們通過臨床檢查發(fā)現(xiàn)，生長痛患兒下肢力線異常主要表現(xiàn)為旋前足，而提踵時RCSP通常能恢復(fù)正常。由于人體站立和提踵時主動肌均為小腿三頭肌，腓骨長肌作為次動肌參與這些姿勢維持；足外翻、內(nèi)翻主動肌分別為腓骨長肌、脛骨后肌?；谝陨涎芯?，我們假設(shè)伴有旋前足的生長痛患兒在活動時，這些肌肉的肌拉力線方向會發(fā)生改變，從而導(dǎo)致肌電活動發(fā)生相應(yīng)變化。因此，我們研究旋前足生長痛患兒在站立、提踵時這些肌肉的肌電活動，探討其與生長痛之間的關(guān)系。

sEMG與肌肉的活動狀態(tài)和功能狀態(tài)之間存在不同程度的關(guān)聯(lián)性，能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動。RMS作為sEMG的時域指標(biāo)，用于描述一段時間內(nèi)肌電的平均變化特征，一般認(rèn)為與運動單位募集程度和興奮節(jié)律的同步化有關(guān)，間接反映肌肉收縮力大小[21]。

本組研究顯示，旋前足生長痛患兒站立時腓骨長肌肌電活動水平增加，推測為適應(yīng)后足外翻這種異常足部力線，腓骨長肌作為外翻主動肌，肌拉力線方向

發(fā)生相應(yīng)改變，同時肌電活動增加。生長痛組腓骨長肌與腓腸肌內(nèi)側(cè)頭RMS值相仿，而對照組腓骨長肌RMS則小于腓腸肌內(nèi)側(cè)頭。參考楊唐柱等研究結(jié)果[22]，我們推測生長痛組站立時腓骨長肌可能存在肌電活動過度情況。

提踵時，生長痛組患兒腓腸肌內(nèi)側(cè)頭肌電活動偏少，而脛骨后肌肌電活動過度。推測提踵時，在后脛距跟骨之間的解剖力線恢復(fù)過程中，為糾正后足外翻，作為完成提踵動作的次動肌和內(nèi)翻主動肌的脛骨后肌肌拉力線方向發(fā)生相應(yīng)改變，肌電活動代償性增加，同時對腓骨肌和小腿三頭肌產(chǎn)生有利影響，因而腓腸肌內(nèi)側(cè)頭肌電活動減少。Evans等假設(shè)，旋前足類型需要脛骨后肌更多的收縮活動，同時對腓骨肌和小腿三頭肌產(chǎn)生影響；進(jìn)一步推測這些小腿肌肉由于附加的額外負(fù)荷而過度使用，從而導(dǎo)致腿痛[19]。這一假設(shè)也符合生長痛現(xiàn)有的兩個理論——疲勞和解剖力線因素。

綜上所述，對伴有旋前足的生長痛患兒與正常兒童進(jìn)行表面肌電測試對比分析顯示：站立時，旋前足生長痛患兒腓骨長肌肌電活動水平提高；提踵時，腓腸肌肌電活動減少，脛骨后肌肌電活動增加。推測足部力線異常時，肌肉活動的改變可能是導(dǎo)致出現(xiàn)生長痛的原因之一。

[1]劉宏,李欣,方科,等.“生長痛”兒童下肢力線的測量及分布規(guī)律[J].中華小兒外科雜志,2014,35(12):948-952.

[2]Baxter MP,Dulberg C."Growing pains"in childhood a proposal for treatment[J].J Pediatr Orthop,1988,8(4):402-406.

[3]Evans AM.Growing pains:contemporary knowledge and recommended practice[J].J FootAnkle Res,2008,1(1):1-5.

[4]Walters AS,Gabelia D,Frauscher B.Restless legs syndrome (Willis-Ekbom disease)and growing pains:are they the same thing?A side-by-side comparison of the diagnostic criteria for both and recommendations for future research[J].Sleep Med, 2013,14(12):1247-1252.

[5]Kapandji AI.顧冬云,戴尅戎,譯.骨關(guān)節(jié)功能解剖學(xué),中卷,下肢[M].6版.北京:人民軍醫(yī)出版社,2011:180.

[6]Pavone V,Lionetti E,Gargano V,et al.Growing pains:a study of 30 cases and a review of the literature[J].J Pediatr Orthop, 2011,31(5):606-609.

[7]Evans AM,Scutter SD.Prevalence of"growing pains"in young children[J].J Pediatr,2004,145(2):255-258.

[8]Morandi G,Maines E,Piona C.et al.Significant association among growing pains,vitamin D supplementation,and bone mineral status:results from a pilot cohort study[J].J Bone Miner Metab,2015,33(2):201-206.

[9]Uziel Y,Hashkes PJ.Growing pains in children[J].J Pediatr Rheumatol,2007,5(1):1-4.

[10]Jarvis HL,Nester CJ,Jones RK,et al.Inter-assessor reliability of practice based biomechanical assessment of the foot and ankle[J].J FootAnkle Res,2012,5(14):1-10.

[11]Menz HB,Dufour AB,Riskowski JL,et al.Association of planus foot posture and pronated foot function with foot pain:The Framingham Foot Study[J].Arthritis Care Res,2013,65(12): 1991-1999.

[12]Whitford D,Esterman A.A randomized controlled trial of two types of in-shoe orthoses in children with flexible excess pronation of the feet[J].FootAnkle Int,2007,28(6):715-724.

[13]Hetsroni I,FinestoneA,Milgrom C,et al.The role of foot pronation in the development of femoral and tibial stress fractures: a prospective biomechanical study[J].Clin J Sport Med,2008, 18(1):18-23.

[14]Riskowski JL,Dufour AB,Hagedorn TJ,et al.Associations of foot posture and function to lower extremity pain:results from a population-based foot study[J].Arthritis Care Res,2013,65 (11):1804-1812.

[15]Barton CJ,Levinger P,Webster KE,et al.Kinematics associated with foot pronation in individuals with patellofemoral pain syndrome:a case-control study[J].J Foot Ankle Res,2011,4 (Suppl 1):O4.

[16]Dragonetti L,Ingraffia C,Stellari F.The young tenosuspension in the treatment of abnormal pronation of the foot[J].J FootAnkle surg,1997,36(6):409-413.

[17]Chen JP,Chung MJ,Wang MJ.Flatfoot prevalence and foot dimensions of 5-to 13-year-old children in Taiwan[J].Foot Ankle Int,2009,30(4):326-332.

[18]Benedetti MG,Ceccarelli F,Berti L,et al.Diagnosis of flexible flatfoot in children:a systematic clinical approach[J].Orthopedics,2011,34(2):94.

[19]Evans AM.Relationship between"growing pains"and foot posture in children:single-case experimental designs in clinical practice[J].JAm Podiatr MedAssoc,2003,93(2):111-117.

[20]徐靜,劉宏.生長痛發(fā)生機制研究現(xiàn)狀[J].臨床小兒外科雜志,2007,86(4):56-57.

[21]馬慶春,李林.表面肌電圖在兒童神經(jīng)康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國康復(fù)理論與實踐,2010,16(12):1144-1146.

[22]楊唐柱,黃曉琳,熊蔡華,等.偏癱患者與正常人在五項日常生活活動中的表面肌電分析[J].中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,2011,26 (3):236-239.

Surface Electromyography of Calf Muscle in Children with Growing Pains

LI Fan-ling1,ZHANG Hui-jia2,LI Xin1,WANG Pao-qiu2,FANG Ke1,LIU Hong1,WEN Jie1,ZENG Ming1,TANG Zhong-wen1
1.Department of Pediatric Orthopedics,Hunan Province People's Hospital,Changsha,Hunan 410005,China;2. Department of Rehabilitation,Children's Hospital of Hunan Province,Changsha,Hunan 410007,China

Objective To compare the differences of electrical activity in calf muscle of children with growing pains from normal children when standing and heel raising.Methods 32 children with growing pains and foot pronation were as growing pains group,and 32 normal children as control group.All the children were measure with surface electromyography(sEMG)of tibialis anterior,peroneus longus, medial gastrocnemius and tibialis posterior when standing and heel raising.Results The root mean square(RMS)of peroneus longus increased significantly in growing pains group when standing(P＜0.01).The RMS decreased significantly in medial gastrocnemius(P＜0.05) and increased significantly in tibialis posterior(P＜0.01)when heel raising.Conclusion The characteristics of electrical activity in calf muscle is difference from the normal in the growing pains children with foot pronation during standing and heel raising.

growing pains;relaxed calcaneal stance position;foot pronation;surface electromyography;root mean square

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.03.016

R681.8

A

1006-9771(2015)03-0311-04

2014-10-31

2015-01-04)

1.湖南省教育廳課題(No.10C0969)；2.湖南省衛(wèi)生廳課題(No.B2010-066)。

1.湖南省人民醫(yī)院小兒骨科，湖南長沙市410005；2.湖南省兒童醫(yī)院康復(fù)科，湖南長沙市410007。作者簡介：李范玲(1986-)，女，漢族，湖南長沙市人，碩士，技術(shù)員，主要研究方向：表面肌電技術(shù)在兒童骨科疾病中的應(yīng)用。通訊作者：劉宏(1957-)，男，漢族，江西南昌市人，教授，主任醫(yī)師，主要研究方向：兒童骨科疾病。E-mail:liuhong35@sina.com。