退行性腰椎后凸術后椎旁肌肉功能變化的sEMG分析

易向東，劉旭，趙光輝，陳小龍

(太和縣中醫(yī)院，1.骨一科，2.骨二科，安徽太和 236600)

目前針對退變性腰椎后凸畸形 (degenerative lumbar kyphosis,DLK)患者，若保守治療效果較差、畸形較嚴重，或無法接受外觀改變，以減壓、融合、內(nèi)固定為基本方案的外科治療可取得良好療效[1]。但DLK患者豎棘肌、多裂肌存在明顯脂肪浸潤及肌肉萎縮，然而椎旁肌肉靜態(tài)下的評估僅能觀察到結構上的變化，關于肌肉功能，尤其是神經(jīng)肌肉控制、傳導信號方面的動態(tài)評估還有待進一步研究[2]。為此，本研究進行靜息狀態(tài)、伸展軀干狀態(tài)、抬物保持狀態(tài)等不同狀態(tài)的手術前后表面肌電信號(surface Electromyography,sEMG)變化分析，探討DLK患者術后椎旁肌肉功能變化，報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇本院2017年2月～2019年2月行減壓融合內(nèi)固定手術的24例DLK患者為研究對象，設為觀察組；選擇年齡、性別配對的24例志愿者，設為對照組。觀察組中，男10例，女14例；年齡57～73歲，平均(64.71±6.81)歲；后凸角度12～20°，平均(15.88±2.87)°；融合節(jié)段數(shù)2～4個，平均(3.02±0.20)個；固定節(jié)段3～6個，平均(4.37±0.50)個。對照組中，男10例，女14例；年齡50～70歲，平均(63.54±6.54)歲。兩組年齡、性別比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

1.2 納入與排除標準

納入標準[3]：DLK患者具有明顯的腰椎后凸畸形以及步行、彎腰困難等典型體征及癥狀；后凸角度<20°，骨盆傾斜>25°；側凸較輕；頂凸均位于L2～L3；胸椎后凸角≥60°；具有一定的伸展及抬物能力；既往無腰椎手術史；手術以斜外側入路為主，盡量降低椎旁肌醫(yī)源性損傷；對照組為年齡、性別配對的24名志愿者，步行、活動能力均正常。排除標準：合并腰椎腫瘤、嚴重骨質(zhì)疏松癥、感染等；因腦卒中、顱腦損傷、頸脊髓損傷等引起的軀體功能障礙；手術失敗或術后3個月內(nèi)死亡者。

1.3 研究方法

所有患者均采用減壓、融合、內(nèi)固定手術治療，術后采用胸腰骶矯形支具保護3個月，允許進行日?；顒蛹斑m當?shù)墓δ苠憻?。肌電測試時保持25～28℃的環(huán)境溫度，受試者腰部肌群外皮膚通過酒精進行消毒、脫脂處理。1、3號測試電極分別粘貼于脊柱后凸頂椎水平中線左、右側旁開2 cm處的豎脊肌肌腹最飽滿部位，2、4號測試電極分別貼于頂椎下一椎體水平中線左、右側旁開2 cm處的多裂肌肌腹最飽滿部位，各參考電極均粘貼在平行與測試電極對外側方10～15 cm處。采用肌電圖儀采集患者術前、術后以及對照組志愿者三個狀態(tài)下的椎旁肌肉sEMG信號，并采用配套軟件對肌電數(shù)據(jù)進行分析，取各測試電極平均值。靜息狀態(tài)：正常站立；伸展軀干狀態(tài)：軀干緩緩前屈90°，雙臂抓握地上重約2 kg的凳子，隨后緩慢伸展軀干；抬物保持狀態(tài)：雙臂盡可能上抬維持水平，手持重約2 kg的凳子維持，記錄第30秒～1分鐘時的均值。

1.4 觀察指標

靜息狀態(tài)、伸展軀干狀態(tài)下進行sEMG分析，記錄椎旁肌平均肌電值(average EMG,AEMG)；抬物保持狀態(tài)下進行sEMG分析，記錄平均功率頻率斜率(mean power frequency slope,MPFs)[4]。

1.5 統(tǒng)計學分析

2 結果

靜息狀態(tài)術后3個月AEMG顯著低于術前，且兩個時間段均顯著高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；伸展軀干狀態(tài)術后3個月AEMG顯著高于術前，但兩個時間段均顯著低于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；抬物保持狀態(tài)術后3個月MPFs顯著低于術前，但兩個時間段均顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1～2。

表1 靜息狀態(tài)、伸展軀干狀態(tài)手術前后椎旁肌肉AEMG比較

表2 抬物保持狀態(tài)下手術前后椎旁肌肉MPFs比較

3 討論

DLK是脊柱畸形中較容易被忽視的類型，主要表現(xiàn)為腰椎后凸或生理前凸顯著降低。相比于腰椎退變性側凸，DLK具有更高的發(fā)生率，且對患者的危害程度更高[5]。Lou等[6]發(fā)現(xiàn)，DLK患病群體中脊柱普遍存在退變表現(xiàn)，以椎間隙高度降低、椎體骨質(zhì)增生、關節(jié)突增生肥大、骨贅形成等為主要表現(xiàn)。通過多節(jié)段減壓、融合以及椎弓根螺釘長節(jié)段固定治療后，大部分患者的腰椎矢狀面畸形得以顯著矯正，椎體穩(wěn)定融合。但脊柱穩(wěn)定性的維持不僅與椎體、關節(jié)等有關，且與神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)也具有密切聯(lián)系，術后椎旁肌神經(jīng)肌肉控制功能的變化情況還不得而知。

本研究采用sEMG分析評估DLK患者手術前后椎旁肌肉功能變化，其中AEMG是一種時域分析指標，用于評估肌肉活動或激活強度[7]。結果顯示，靜息狀態(tài)術后3個月AEMG顯著低于術前，且兩個時間段均顯著高于對照組，說明DLK患者靜息狀態(tài)下腰椎后凸畸形也影響了椎旁肌肉活動，引起椎旁肌肉冠狀面及矢狀面兩個方向的張力均增加，肌群間壓力上升，造成椎旁肌肉活動增強，使椎旁肌肉處于持續(xù)激活狀態(tài)。后凸畸形矯正后，椎旁肌肉張力以及肌群間壓力下降，相應降低了靜息狀態(tài)下的肌肉活動，但相對于生理曲度的正常人群仍有一定的差距[8]。

伸展軀干狀態(tài)下，DLK患者手術前AEMG顯著低于對照組(P<0.05)，可能原因在于腰椎曲度變化對背伸肌力臂長短及功能造成了影響，如腰椎曲度反弓引起背伸肌群功能紊亂；另外，腰椎前凸下降可能對椎旁肌最適長度產(chǎn)生影響，并造成肌肉收縮功能降低；因此在伸展軀干狀態(tài)下，DLK患者椎旁肌肉收縮能力遠不及正常人群[9]。另外，術后3個月的伸展軀干狀態(tài)下AEMG顯著高于術前(P<0.05)，說明上述效應在腰椎生理曲度改善后得到相應改善，肌肉收縮功能得到加強。但術后3個月時AEMG仍低于對照組，主要源于術前椎旁肌已出現(xiàn)萎縮及脂肪浸潤現(xiàn)象，術后短時間內(nèi)萎縮、退變導致的肌纖維數(shù)量、質(zhì)量下降需要較長時間或針對性的功能鍛煉后才能恢復正常，在伸展軀干時，單位時間募集的肌纖維數(shù)量仍明顯低于正常水平[10]。

MPFs代表單位時間內(nèi)MPF的變化情況，其斜率值負值越大提示動作電位傳導速度具備越快的下降幅度，肌肉疲勞程度更高。觀察組抬物保持狀態(tài)術前MPFs高于對照組(P<0.05)，提示DLK患者術前椎旁肌肉疲勞程度較高。一方面，脊柱的異常結構引起椎旁肌肉萎縮及功能障礙；另一方面，上文提到椎旁肌肉靜息狀態(tài)下的持續(xù)異常激活狀態(tài)也會增強肌肉疲勞程度[11]。觀察組術后3個月MPFs顯著低于術前，但仍高于對照組(P<0.05)，可能原因在手術后早期仍存在明顯的椎旁肌肉萎縮，肌纖維募集數(shù)量不足，肌肉放電頻率增加，當持續(xù)負重時，有效放電頻率無法支持肌肉做功，則動作電位傳導速度下降更快，即MPFs較大[12]。

綜上所述，DLK患者術前靜息狀態(tài)下椎旁肌肉異常激活，伸展時活動能力降低，抬物保持時抗疲勞能力下降，手術夠改善椎旁肌肌做功效率以及抗疲勞性，但與正常狀態(tài)有一定差距。