等速肌力訓練和傳統(tǒng)肌力訓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

(貴州醫(yī)科大學附院, 貴州 貴陽 550004)

脊髓損傷的康復干預目標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，運動功能的改善、完成步行活動及二便功能的恢復，是其康復治療的主要目標。研究證實康復治療可以改善iSCI患者的運動功能和步行能力[1]，但采取何種康復治療方法、哪種康復手段療效最佳，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]。等速肌力訓練用于iSCI的研究國內(nèi)鮮有報道，本研究旨在探討等速肌力訓練對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和步行功能在干預前后的變化，為iSCI患者康復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，入選標準：(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個月之內(nèi)；(3)均簽署知情同意書。排除標準：合并重要臟器損傷者，合并嚴重身體畸形及截肢者，伴意識、認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)康復治療，觀察組在此基礎(chǔ)上增加等速肌力訓練。入選患者在研究期間若出現(xiàn)以下情況則退出研究：患者因個人原因、經(jīng)費原因不能繼續(xù)接受康復治療者，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?shù)刂委熗顺鲅芯浚粚φ战M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)計學意義(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 進行膝關(guān)節(jié)肌群徒手抗阻肌力訓練，3級以上的肌群采取漸進性抗阻原則進行，3級以下的肌群(如踝關(guān)節(jié)肌群)采用助力訓練。每次治療45 min，1次/d，5 d/周。步行訓練包括平行杠內(nèi)站立、步行訓練，逐步過渡到持拐杖步行訓練，每次訓練30 min，1次/d，5 d/周。上述治療共進行12周。所有治療由同組兩位經(jīng)過治療方案培訓的資深治療師完成。

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

1.3 觀察指標

在干預前和治療12周結(jié)束時，對兩組患者分別進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)患者無高強度運動治療。

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)連線中點處，沿肌纖維走向兩個測試電極間距2 cm平行粘貼固定；(2)股二頭肌,取股骨大轉(zhuǎn)子和腘窩中點連線的上2/3處，沿肌纖維走向兩個測試電極相距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。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)不進行高強度的訓練。在室內(nèi)平地劃出一段30 m的直線距離，每3 m放置一個距離標志，直線兩端各置一個橙色圓錐標志?；颊叽┲孢m的衣褲、日常康復訓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。整個測試過程按照美國胸科協(xié)會指南[7]建議的指導語進行操作，分別在開始步行第1、3、4、5 min及最后15 s時進行提示。患者中途若需要休息時，可隨時暫停，計時不停止，最后計算6 min內(nèi)總的步行距離。

1.4 統(tǒng)計學方法

2 結(jié)果

2.1 IEMG

干預前，兩組患者BF-IEMG和RF-IEMG比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；干預12周后，組內(nèi)比較，兩組患者BF-IEMG和RF-IEMG均較干預前顯著升高(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)與同時間點對照組比較，P<0.001

2.2 MPF

干預前，兩組患者BF-MPF和RF-MPF比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；干預12周后，組內(nèi)比較，兩組患者BF-MPF和RF-MPF均較干預前下降(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)與同時間點對照組比較，P<0.05

2.3 6MWT

干預前，兩組患者6MWT比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；干預12周后，組內(nèi)比較，兩組患者6MWT均較干預前增加(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)與同時間點對照組比較，P<0.05

3 討論

iSCI康復治療的關(guān)鍵性目標是步行能力的恢復和改善，也是預測患者遠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，減重步行支持訓練[10]、下肢機器人訓練[11]、功能性電刺激訓練[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)學證據(jù)證實上述運動訓練中的哪一種優(yōu)于另一種運動訓練[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，感覺傳導通路的異常，均是導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患者步行能力預后密切相關(guān)的因素，等速訓練比徒手肌力訓練能更有效地募集運動單位，產(chǎn)生最大肌力，同時利用訓練系統(tǒng)的生物反饋模式給予正性激勵作用，促進肌力訓練效果的最佳化。等速肌力訓練在骨關(guān)節(jié)疾病[15]、運動損傷[16]等領(lǐng)域已證實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)損傷中的應用尚不多見，訓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練的反應和肌肉骨骼系統(tǒng)損傷的不同。因此本實驗通過設(shè)計12周的隨機對照研究，采用等速系統(tǒng)下的肌力和肌耐力訓練模式，聯(lián)合徒手肌力訓練、常規(guī)步行訓練對iSCI患者進行干預，觀察這種新的肌力和肌耐力訓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12周后，兩組患者股二頭肌和股直肌的IEMG、MPF和6MWT均較干預前改善，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、運動控制等方面的無創(chuàng)、無痛的肌電檢測手段。IEMG是時域分析常用的參數(shù)，通過計算所選擇頻譜區(qū)域中所有數(shù)據(jù)點的平均振幅值所得，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”[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練模式，相較于常規(guī)的徒手肌力訓練，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，從而促進主動收縮力量的改善。

MPF是頻域分析的常用參數(shù)，是某個時間點，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。肌耐力和疲勞有關(guān)，研究顯示，等速訓練可以改善膝關(guān)節(jié)肌群的耐力比，從而促進耐力的提高，改善長距離步行的耐受性[19]。本研究結(jié)果顯示，在相同的干預時間內(nèi)，觀察組采用180°/s的角速度下進行的等速肌耐力訓練，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綜合性指標，受下肢運動功能、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患者新的肌力訓練模式，與常規(guī)徒手肌力訓練相比，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練應用于其他關(guān)節(jié)肌群，應用于頸髓或胸髓的iSCI的康復治療，需進一步優(yōu)化等速訓練模式，有待進一步探索。