神經(jīng)肌肉電刺激對(duì)前交叉韌帶重建術(shù)后腘繩肌功能的影響

陳建周敬濱解強(qiáng)李方祥李國(guó)平

1武漢體育學(xué)院健康科學(xué)學(xué)院（武漢 430079）2國(guó)家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所

神經(jīng)肌肉電刺激對(duì)前交叉韌帶重建術(shù)后腘繩肌功能的影響

陳建1周敬濱2解強(qiáng)2李方祥2李國(guó)平2

1武漢體育學(xué)院健康科學(xué)學(xué)院（武漢 430079）2國(guó)家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所

目的：觀察神經(jīng)肌肉電刺激（NMES）對(duì)前交叉韌帶（ACL）重建術(shù)后腘繩肌功能的影響，為預(yù)防自體腘繩肌腱重建ACL術(shù)后患側(cè)腘繩肌肌力的下降、及早促進(jìn)膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)提供依據(jù)。方法：選取自體腘繩肌重建ACL男性患者30名為對(duì)象，隨機(jī)分為常規(guī)康復(fù)組、等長(zhǎng)收縮組、神經(jīng)肌肉電刺激（NMES）組，采用BIODEX等速肌力測(cè)試儀測(cè)試雙側(cè)腘繩肌等長(zhǎng)肌力，采用Tensiomyography肌肉狀態(tài)測(cè)試分析儀測(cè)試電機(jī)械延遲（EMD）和收縮持續(xù)時(shí)間；行IKDC膝關(guān)節(jié)主觀功能評(píng)分。結(jié)果：術(shù)后3個(gè)月患側(cè)腘繩肌等長(zhǎng)肌力常規(guī)組較術(shù)前有所下降，而等長(zhǎng)收縮組和NMES組則較術(shù)前有所增加，且與常規(guī)組均有顯著性差異（P＜0.05）。半腱肌EMD：術(shù)后NMES組較常規(guī)康復(fù)組和等長(zhǎng)收縮組增加較少，均有顯著差異性（P＜0.05，P＜0.01）。股二頭肌EMD：術(shù)后三組受試對(duì)象EMD患側(cè)均較健側(cè)增加，等長(zhǎng)收縮組較常規(guī)康復(fù)組有顯著差異性（P＜0.05）。半腱肌和股二頭肌收縮持續(xù)時(shí)間：三組患者術(shù)前和術(shù)后無(wú)論是健側(cè)還是患側(cè)股二頭肌收縮持續(xù)時(shí)間均無(wú)顯著差異性。IKDC評(píng)分：三組患者術(shù)后3個(gè)月與術(shù)前差值，常規(guī)康復(fù)組較等長(zhǎng)收縮組差異顯著（P＜0.05）。結(jié)論：術(shù)后早期應(yīng)用NMES可以有效地預(yù)防自體腘繩肌腱重建ACL術(shù)后腘繩肌肌力的下降以及電機(jī)械延遲的延長(zhǎng)。

神經(jīng)肌肉電刺激；前交叉韌帶重建；肌力；電機(jī)械延遲

自體腘繩肌腱重建前交叉韌帶（ACL）術(shù)后患側(cè)膝關(guān)節(jié)股四頭肌和腘繩肌肌力發(fā)生明顯改變，且術(shù)后多年仍存在患側(cè)肌力缺失10%～20%[1]，從而影響患者功能活動(dòng)和生活質(zhì)量水平，因而促進(jìn)膝關(guān)節(jié)肌力恢復(fù)是ACL重建術(shù)后的重要康復(fù)目標(biāo)之一。神經(jīng)肌肉電刺激（neuromuscular electric stimulation，NMES）主要應(yīng)用于中樞神經(jīng)和周?chē)窠?jīng)損傷后急性期和恢復(fù)期的肢體癱瘓等康復(fù)治療。本研究將NMES應(yīng)用于自體腘繩肌腱重建ACL術(shù)后的早期康復(fù)治療，以防止術(shù)后腘繩肌萎縮和肌力下降，指導(dǎo)患者正確地進(jìn)行肌肉力量康復(fù)訓(xùn)練，提高患者膝關(guān)節(jié)功能活動(dòng)水平和生活質(zhì)量。

1 對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

選取國(guó)家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所附屬體育醫(yī)院創(chuàng)傷外科2013年7月至12月期間收治的確診為ACL斷裂并施行了自體腘繩肌重建的男性患者為試驗(yàn)對(duì)象，所有受試對(duì)象移植物均取自同側(cè)半腱肌和股薄肌，共30人（有合并軟骨Ⅲ度以上損傷、半月板縫合或韌帶修補(bǔ)術(shù)、傷后到手術(shù)時(shí)間超6個(gè)月、患膝曾有受傷或手術(shù)史者除外）。按入院先后順序隨機(jī)分為三組：常規(guī)康復(fù)治療組、常規(guī)康復(fù)結(jié)合等長(zhǎng)收縮練習(xí)組和常規(guī)康復(fù)結(jié)合NMES組各10人。3組受試對(duì)象在性別、年齡、身高、體重、功能活動(dòng)水平等方面無(wú)顯著性差異（表1），所有受試對(duì)象均簽署患者知情同意書(shū)。

表1　受試對(duì)象基本資料

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本研究于2013年7月至2014年3月在國(guó)家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷與康復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、體育醫(yī)院創(chuàng)傷外科、運(yùn)動(dòng)康復(fù)科完成。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括BIODEX Isokinetic system-Ⅲ多關(guān)節(jié)等速測(cè)試系統(tǒng)、Tensiomyography（TMG）肌肉狀態(tài)測(cè)試分析儀、神經(jīng)肌肉電刺激治療儀。

1.3康復(fù)干預(yù)

（1）常規(guī)康復(fù)組：術(shù)后接受?chē)?guó)家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所體育醫(yī)院制定的常規(guī)康復(fù)治療計(jì)劃，包括關(guān)節(jié)活動(dòng)度練習(xí)、等張肌力訓(xùn)練、負(fù)重訓(xùn)練、行走訓(xùn)練等；

（2）等長(zhǎng)收縮組：術(shù)后第3天開(kāi)始在常規(guī)康復(fù)治療的基礎(chǔ)上實(shí)施患側(cè)股后肌群等長(zhǎng)抗阻收縮，以1～2 kg綁式沙袋固定于術(shù)側(cè)小腿遠(yuǎn)端，每次持續(xù)5～6 s，重復(fù)收縮10次為一組，每次3組，組間間隔30 s，1次/天；

（3）NMES組：術(shù)后第3天開(kāi)始在常規(guī)康復(fù)治療的基礎(chǔ)上實(shí)施患側(cè)半腱肌、股薄肌和股二頭肌NMES，電流頻率20 Hz，脈寬200 μs，強(qiáng)度10～20 mA，通斷比1∶2，1次/天，20 min/次，5天/周。

3組干預(yù)時(shí)間均為6周。

1.4測(cè)試方法及觀察指標(biāo)

采用BIODEX Isokinetic system-Ⅲ，TMG肌肉狀態(tài)測(cè)試分析儀，分別在術(shù)前和術(shù)后3個(gè)月采集受試者雙側(cè)腘繩肌等長(zhǎng)肌力和EMD，評(píng)價(jià)IKDC膝關(guān)節(jié)主觀功能評(píng)分。所有測(cè)試均由同一位實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員完成。等長(zhǎng)肌力測(cè)試主要選取相對(duì)峰力矩（average peak torque/ bodyweight，APT/BW），即平均峰力矩與體重的比值，單位為N·m/kg。TMG主要選取Td（delay time）和Ts（sustain time）來(lái)評(píng)價(jià)術(shù)前和術(shù)后3個(gè)月半腱肌和股二頭肌反應(yīng)時(shí)間EMD（electromechanical delay）和收縮持續(xù)時(shí)間的變化。

1.5數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有統(tǒng)計(jì)學(xué)分析使用SPSS17.0軟件包，手術(shù)前后常規(guī)康復(fù)組、等長(zhǎng)收縮組和NMES組各參數(shù)比較采用多因素方差分析（ANOVA），P<0.05為顯著性水平，P< 0.01為非常顯著性水平。

2 研究結(jié)果

2.1等長(zhǎng)肌力測(cè)試結(jié)果

從表2可以看出，術(shù)前患者健側(cè)和患側(cè)腘繩肌等長(zhǎng)肌力三組間均無(wú)顯著性差異。術(shù)后3個(gè)月，患者健側(cè)腘繩肌等長(zhǎng)肌力三組間無(wú)顯著性差異，患側(cè)腘繩肌等長(zhǎng)肌力常規(guī)康復(fù)組較術(shù)前有所下降，而等長(zhǎng)收縮組和NMES組則較術(shù)前有所增加，且與常規(guī)康復(fù)組均有顯著性差異（P＜0.05），表明等長(zhǎng)收縮和NMES能有效預(yù)防術(shù)后腘繩肌等長(zhǎng)肌力的下降。

表2　三組患者腘繩肌等長(zhǎng)肌力測(cè)試結(jié)果（AVE PT/BW：N·m/kg）

2.2腘繩肌電機(jī)械延遲EMD

如表3所示，無(wú)論是術(shù)前還是術(shù)后三組患者患側(cè)半腱肌EMD均較健側(cè)增加。術(shù)前三組間無(wú)顯著性差異。術(shù)后常規(guī)康復(fù)組平均增加6.32 ms，等長(zhǎng)收縮組平均增加7.44 ms，NMES組平均增加1.66 ms，NMES組較常規(guī)康復(fù)組和等長(zhǎng)收縮組均增加較少，有顯著差異性（P＜0.05和P＜0.01）。此結(jié)果表明：NMES可以有效地減少ACL重建后患側(cè)腘繩肌電機(jī)械延遲，且較等長(zhǎng)收縮作用明顯。

表3　三組患者半腱肌EMD測(cè)試結(jié)果（單位：ms）

表4顯示，股二頭肌和半腱肌一樣，三組受試對(duì)象術(shù)前EMD患側(cè)均較健側(cè)增加，但三組間無(wú)顯著性差異。術(shù)后三組受試對(duì)象EMD患側(cè)均較健側(cè)增加，常規(guī)康復(fù)組平均增加9.71 ms，等長(zhǎng)收縮組平均增加1.48 ms，NMES組平均增加5.43 ms，等長(zhǎng)收縮組較常規(guī)康復(fù)組有顯著性差異（P＜0.05），NMES組與常規(guī)康復(fù)組和等長(zhǎng)收縮組間無(wú)差異性，但NMES組較常規(guī)康復(fù)組EMD時(shí)間增加較少。此結(jié)果表明：等長(zhǎng)收縮可以有效地減少ACL重建患者患側(cè)股二頭肌電機(jī)械延遲，較常規(guī)康復(fù)和NMES組效果顯著。

表4　三組患者股二頭肌EMD測(cè)試結(jié)果（單位：ms）

2.3半腱肌收縮持續(xù)時(shí)間

從表5可以看出，三組受試對(duì)象術(shù)前患側(cè)半腱肌收縮持續(xù)時(shí)間均較健側(cè)有所增加，這與患側(cè)半腱肌電機(jī)械延遲表現(xiàn)相一致，三組間無(wú)明顯差異性?；紓?cè)半腱肌收縮持續(xù)時(shí)間術(shù)后等長(zhǎng)收縮組和NMES組較健側(cè)有所減少，與EMD結(jié)果相似，但二組之間無(wú)差異性。但常規(guī)康復(fù)組術(shù)后患側(cè)半腱肌收縮持續(xù)時(shí)間較健側(cè)有所增加，與等長(zhǎng)收縮組和NMES組之間無(wú)明顯差異。

表5　三組患者半腱肌收縮持續(xù)時(shí)間測(cè)試結(jié)果（單位：ms）

2.4IKDC膝關(guān)節(jié)主觀功能評(píng)分

從表6可以看出，三組患者術(shù)前的IKDC評(píng)分無(wú)差異性（P＞0.05），術(shù)后3個(gè)月三組患者的IKDC評(píng)分均高于術(shù)前，但無(wú)顯著差異性。三組患者術(shù)后3個(gè)月與術(shù)前差值，常規(guī)康復(fù)組較等長(zhǎng)收縮組差異顯著（P＜0.05），此結(jié)果可能與本臨床研究隨訪時(shí)間較短有一定關(guān)系。

表6　三組患者膝關(guān)節(jié)IKDC評(píng)分

3 分析與討論

本研究針對(duì)自體腘繩肌腱重建ACL術(shù)后取腱對(duì)腘繩肌肌力的影響，在術(shù)后第3天開(kāi)始應(yīng)用神經(jīng)肌肉電刺激和等長(zhǎng)收縮來(lái)鍛煉患側(cè)腘繩肌，結(jié)果顯示：三組受試患者健側(cè)和患側(cè)腘繩肌等長(zhǎng)肌力較術(shù)前均有所下降，等長(zhǎng)收縮組和NMES組較常規(guī)康復(fù)組下降小，有顯著性差異，等長(zhǎng)收縮組與NMES組之間沒(méi)有差異性，此結(jié)果表明自體腘繩肌腱重建ACL術(shù)后患側(cè)腘繩肌應(yīng)用等長(zhǎng)收縮和NMES可以有效地預(yù)防患側(cè)腘繩肌等長(zhǎng)肌力的下降。相對(duì)于等張或等速練習(xí)來(lái)說(shuō)，等長(zhǎng)收縮練習(xí)無(wú)須關(guān)節(jié)活動(dòng)，僅在開(kāi)始訓(xùn)練早期內(nèi)有輕微酸脹不適，不會(huì)增加患膝疼痛，亦無(wú)須特殊設(shè)備支持，不受時(shí)間、地點(diǎn)限制，可行性好，易被患者接受。

本研究采用Tensiomyography肌肉狀態(tài)測(cè)試分析儀測(cè)試腘繩肌電機(jī)械延遲，該儀器具有非介入性、選擇性、客觀性、重復(fù)性和簡(jiǎn)潔性等特點(diǎn)，不會(huì)給測(cè)試者帶來(lái)任何傷害及影響。影響EMD的因素較多，其中肌肉疲勞和組織溫度也是影響EMD的主要因素，肌腱或肌肉組織性質(zhì)發(fā)生改變時(shí)會(huì)導(dǎo)致EMD延長(zhǎng)，可能原因：肌肉彈性結(jié)構(gòu)的機(jī)械性質(zhì)、肌肉大小及長(zhǎng)度、肌纖維類(lèi)型成份、疲勞的發(fā)生等[2]。Ristanis研究了自體腘繩肌腱重建ACL后疲勞狀態(tài)下腘繩肌的反應(yīng)，結(jié)果表明：盡管半腱肌和股二頭肌EMD由于疲勞而顯著延長(zhǎng)，但二者同步收縮性仍保持一致，故自體腘繩肌重建ACL后膝關(guān)節(jié)收縮反應(yīng)仍是平穩(wěn)而協(xié)調(diào)的，半腱肌與股二頭肌的激活方式一致[3]。Stavros認(rèn)為導(dǎo)致半腱肌和股二頭肌EMD延長(zhǎng)的原因可能與取腱后局部瘢痕組織的生物機(jī)械特性持續(xù)變化有關(guān)[4]。Fuminari等研究分析了ACL重建術(shù)后股四頭肌電機(jī)械延遲的原因，結(jié)果認(rèn)為：導(dǎo)致股四頭肌電機(jī)械延遲的主要原因是周?chē)M織生理結(jié)構(gòu)的破壞，例如：肌肉組織彈性纖維的僵硬，肌纖維成分的改變，神經(jīng)肌肉興奮收縮耦聯(lián)功能的下降[5]。本研究結(jié)果顯示：無(wú)論是術(shù)前還是術(shù)后三組受試患者患側(cè)半腱肌EMD均較健側(cè)增加，術(shù)前三組間無(wú)顯著差異性，術(shù)后NMES組較常規(guī)康復(fù)組和等長(zhǎng)收縮組均有顯著性差異，表明神經(jīng)肌肉電刺激可以有效地減少ACL重建后患側(cè)腘繩肌電機(jī)械延遲，且較等長(zhǎng)收縮作用明顯?；紓?cè)股二頭肌和半腱肌一樣，三組受試對(duì)象術(shù)前EMD患側(cè)均較健側(cè)增加，三組間無(wú)顯著性差異。術(shù)后三組受試對(duì)象EMD患側(cè)均較健側(cè)增加，等長(zhǎng)收縮組較常規(guī)康復(fù)組有顯著性差異，NMES組與常規(guī)康復(fù)組和等長(zhǎng)收縮組間無(wú)差異性，但NMES組較常規(guī)康復(fù)組EMD時(shí)間增加較少。此研究結(jié)果表明：等長(zhǎng)收縮可以有效地減少ACL重建患者患側(cè)股二頭肌電機(jī)械延遲，較常規(guī)康復(fù)和NMES組效果顯著。

鄭光新等將神經(jīng)肌肉電刺激應(yīng)用于全膝置換術(shù)后股四頭肌力量康復(fù)訓(xùn)練，結(jié)果表明NMES有助于早期提高伸膝裝置的功能[6]。Feil等比較了兩種不同的神經(jīng)肌肉電刺激作用于ACL重建術(shù)后患者股四頭肌對(duì)膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)的效果，結(jié)果表明神經(jīng)肌肉電刺激組較對(duì)照組在伸膝肌等速力量、單足跳等功能活動(dòng)方面效果顯著，研究結(jié)論為神經(jīng)肌肉電刺激結(jié)合康復(fù)訓(xùn)練能加速術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)[7，8]。Fitzgerald等研究發(fā)現(xiàn)ACL重建術(shù)后在傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上增加12周的股四頭肌電刺激治療，結(jié)果股四頭肌等速肌力力矩明顯較傳統(tǒng)康復(fù)程序組[9]。也有研究比較了神經(jīng)肌肉訓(xùn)練和傳統(tǒng)力量訓(xùn)練對(duì)ACL重建術(shù)后前6個(gè)月膝關(guān)節(jié)功能的影響，結(jié)果除了在臨床膝關(guān)節(jié)評(píng)分（cincinnati knee score，CKS）和疼痛視覺(jué)模擬評(píng)分法（visual analogue scale，VAS）方面，神經(jīng)肌肉訓(xùn)練組較傳統(tǒng)力量訓(xùn)練組有顯著效果外，而在平衡、本體感覺(jué)和肌力等方面沒(méi)有差異[10，11]。

本研究從術(shù)后第3天即開(kāi)始應(yīng)用NMES對(duì)取腱側(cè)腘繩肌實(shí)施電刺激治療，目的在于最大程度減少取腱后對(duì)肌腱特性的影響和術(shù)后佩戴支具制動(dòng)帶來(lái)的不利影響。研究結(jié)果表明術(shù)后早期應(yīng)用神經(jīng)肌肉電刺激可以有效地減少自體腘繩肌腱重建ACL術(shù)后腘繩肌肌力的下降以及電機(jī)械延遲，從而防止腘繩肌萎縮和肌力下降，使膝關(guān)節(jié)屈伸肌力量協(xié)調(diào)恢復(fù)，最大程度地保護(hù)移植物，恢復(fù)膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，但相關(guān)神經(jīng)生理學(xué)作用機(jī)制尚需進(jìn)一步深入研究。

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2015.08.24

湖北省教育廳一般項(xiàng)目（B20114104）

李國(guó)平，Email：ligp@263.net