【论著】膝关节等速训练对卒中偏瘫患者下肢轻中度肌痉挛的影响

摘要：目的 观察膝关节等速训练对卒中偏瘫患者下肢轻中度肌痉挛的影响｡ 方法 前瞻性连续纳入2021年8月至2023年12月苏州市相城人民医院收治的卒中偏瘫患者130例,按收集先后顺序进行编号,应用随机数字表法将所有患者完全随机分组为对照组和等速组,每组65例｡两组患者均接受常规康复训练治疗(5 d /周,40 min / d),等速组在常规康复训练基础上增加等速肌力训练(5 d /周,20 min / d),治疗周期均为6周｡分别在治疗前后采用患侧股直肌表面肌电信号的均方根值(RMS)和积分肌电值(iEMG)､改良Ashworth量表(MAS)评分､膝关节屈伸肌的峰力矩值及其比值､Fugl-Meyer评定量表—下肢部分(FMA-LE)评分和10 m步行测试来对比2组患者股直肌表面肌电､下肢肌肉痉挛程度和运动能力｡ 结果 治疗前,2组患者股直肌表面肌电RMS､iEMG､MAS评分､屈伸肌峰力矩值及其比值､FMA-LE评分和步行速度差异均无统计学意义(均P > 0. 05)｡治疗后对照组的股直肌表面肌电RMS､iEMG､MAS评分､膝关节屈伸肌的峰力矩值及其比值､FMA-LE评分和步行速度均较治疗前改善[(12. 3 ± 2. 2)μV比(15. 5 ± 2. 9)μV,(24. 8 ± 2. 3)μV· s比(29. 2 ±3. 1)μV· s,(1. 34 ± 0. 15)分比(1. 56 ± 0. 25)分,(20. 8 ± 3. 4)N· m比(12. 3 ± 2. 5)N· m､(34. 5 ±2. 3)N· m比(26. 3 ±3. 6)N· m､0. 60 ±0. 16比0. 47 ±0. 14､(26. 1 ± 2. 9)分比(21. 3 ± 2. 4)分､(0. 61 ±0. 14)m / s比(0. 46 ± 0. 15)m / s;均P < 0. 05]｡等速组治疗后股直肌表面肌电RMS､iEMG和MAS评分､膝关节屈伸肌的峰力矩值及其比值､FMA-LE评分和步行速度分别为(10. 9 ± 1. 8)μV､(22.4 ±2. 1)μV· s､(1. 25 ± 0. 18)分､(28. 7 ± 3. 0)N· m､(41. 5 ± 2. 8)N· m､0. 69 ± 0. 18､(29. 0 ± 2. 3)分､(0. 69 ± 0. 18)m / s,与治疗前[分别为(15. 4 ± 2. 2)μV､(29. 6 ± 3. 0)μV· s､(1. 58 ±0. 34)分､(12. 6 ± 2. 3)N· m､(26. 1 ± 3. 1)N· m､0. 48 ± 0. 17､(21. 5 ± 2. 1)分､(0. 48 ± 0.17)m / s]和对照治疗后比较,差异均有统计学意义(均P < 0. 05)｡治疗前,等速组轻度痉挛患者和中度痉挛患者与对照组内相应轻度痉挛和中度痉挛患者股直肌表面肌电RMS､iEMG差异均无统计学意义(均P >0. 05)｡治疗后,等速组内的轻度痉挛患者股直肌表面肌电RMS､iEMG[分别为(10. 2 ± 1. 0)μV､(20. 2 ± 2. 0)μV· s]与其治疗前[分别为(14. 1 ± 2. 3)μV､(28. 1 ± 3. 2)μV· s]以及对照组治疗后[分别为(11. 4 ± 1. 7)μV､(23. 6 ± 2. 5)μV· s]比较,差异均有统计学意义(均P < 0. 05);等速组内的中度痉挛患者股直肌表面肌电RMS､iEMG 较治疗前改善[分别为(11 . 8 ± 1 . 5)μV 比(16.9 ± 2. 6)μV,(24. 9 ± 2. 2)μV· s比(31. 3 ± 3. 8)μV· s;均P < 0. 05],与对照组治疗后[RMS､iEMG分别为(13. 2 ± 2. 5)μV､(26. 1 ± 2. 7)μV· s]比较,RMS 差异有统计学意义(P < 0. 01),iEMG差异无统计学意义(P > 0. 05)｡ 结论 等速肌力训练对改善下肢伸膝肌轻中度肌痉挛状态有积极效果,且痉挛程度越轻效果越显著｡

卒中是一种高发且致残率高的疾病,约80%的存活者遗留运动功能障碍,影响患者在家庭､工作和社交方面的参与能力｡肌肉无力与痉挛状态是卒中后常见的运动障碍,约43 %的患者在卒中后3 个月内发生痉挛,异常姿势如膝过伸､划圈步态､足内翻等可阻碍分离运动｡另外肌力减退可发生更早,既往报道卧床10 d 的健康老年人肌肉力量下降16%｡一项关于卒中患者的横断面研究结果显示,患者瘫痪侧较健侧大腿中部肌肉面积减少20%,且伴随着骨密度和骨皮质厚度的改变｡以上动动障碍可加剧卒中患者的残疾程度,使运动功能逐渐丧失,干扰康复训练进度,严重影响患者康复预后｡因此卒中患者偏瘫后改善其肌肉力量和痉挛状态至关重要｡等速训练能有效增强肌力,主要用于无异常肌张力的卒中患者,卒中患者存在肌痉挛时进行主动肌力训练是否会加重痉挛程度,或拮抗肌的肌力训练是否干扰协调作用,强化不正常的肌肉激活模式等均为存在争议的问题｡本研究旨在观察等速训练对轻中度伸膝肌痉挛的影响｡

1 对象与方法

1. 1 对象及分组

前瞻性连续纳入2021 年8 月至2023 年12 月苏州市相城人民医院收治的卒中偏瘫患者130 例,按收集先后顺序进行编号,应用随机数字表法将所有患者完全随机分组为对照组和等速组,每组65 例｡所有患者签署治疗方案知情同意书,本研究方案经苏州市相城人民医院伦理委员会审核批准通过(伦理审批号:2023-KY-01,临床试验注册号:ChiCTR2300072642)｡

纳入标准:(1)首次发生单侧脑血管疾病,头部CT 或MR 检查证实卒中;(2)病情稳定,病程在3 周以上6 个月以下;(3)下肢伸膝肌改良Ashworth 量表(modified Ashworth scale,MAS)分级为> 0 级且≤2级,屈膝肌群肌张力正常;(4)膝关节屈伸肌力徒手肌力评定分级均≥ 3 级｡排除标准:(1)病情加重或卒中复发者;(2)严重心､肝､肾功能不全或恶性高血压患者;(3)严重的认知障碍及交流障碍无法配合治疗者;(4)偏瘫侧膝关节活动范围严重受限者;(5)患侧膝关节挛缩而无法使用等速运动装置者｡

1. 2 资料收集

由2 名临床经验丰富的医师收集患者的基本资料,包括年龄､性别､体质量指数､病程等｡应用MAS对患者下肢伸膝肌痉挛进行评估,轻度痉挛为MAS分级1､1 + 级,中度痉挛为MAS 分级2 级,MAS 分级3､4 级为重度痉挛｡

1. 3 治疗方法

每组患者进行6 周常规综合康复(5 d /周,40 min / d)｡等速组增加等速肌力训练,共6 周,5 d /周,20 min / d｡

1. 3. 1 常规综合康复:尽早介入康复训练,进行良肢位摆放,以预防后期肌肉痉挛增加｡康复训练包括放松牵伸偏瘫侧肌张力较高的肌肉群,松解局部肌肉,缓解痉挛,降低张力｡指导患者进行膝关节主动屈曲伸展训练,以及踝关节背屈外翻训练｡指导患者坐位､站立位平衡训练和步行训练､上下楼梯训练等｡增强站立相膝关节控制,纠正膝过伸和跨栏步态等错误运动模式,指导患者正确的小腿摆动动作,诱发分离运动｡

1. 3. 2 等速肌力训练:采用REVO-KN-P3 膝关节等速肌肉力量测试与训练系统(杭州极智医疗科技有限公司)｡患者直立坐在测试椅上,背部靠着垫板,臀部充分向前,将小腿放松,腘窝贴近座椅前沿;移动动力仪使患侧股骨外侧髁与转动臂的中心齐平,阻力垫下沿距离内踝3 cm 处｡腰部和膝盖近端尼龙搭扣带系好,保证身体的稳定性并减少不必要的代偿｡在角速度60° / s 下分别进行3 组6 ~ 8 次最大力量的膝关节屈伸运动,测出患侧峰力矩值,起始按照其峰力矩值的50%为阻力,逐渐增加强度,进行膝关节的向心性､离心性屈伸肌力训练,等速肌力训练系统可以智能调节阻力和力矩输出,同时保持角速度不变｡设定运动角速度为30° / s,每组训练10 次,每次间隔休息3 s,组间休息1 min,进行3 ~5 组屈伸训练｡训练过程中要求患者尽力屈曲和伸展患侧膝关节,并通过电脑屏幕上的实时反馈来调整用力情况｡在训练开始前和结束后使用持续被动运动(continuous passive motion,CPM)式进行5 min的被动牵伸来放松肌肉｡控制训练量在能够引起肌肉适度疲劳的程度,并确保患者在第2 天无明显的酸痛或不适感｡

1. 4 疗效评价方法

治疗开始前和治疗第6 周结束时,由对该研究方案不知情的康复治疗师采用下列指标对患者伸膝肌张力及下肢运动功能进行评估｡

1. 4. 1 股直肌表面肌电:采用MyoNet-COW肌电反馈设备(上海诺诚医疗器械有限公司)评估股直肌表面肌电,采集频率≥1 000 Hz,分辨率16 bits,频率1 ~ 160 Hz,共模抑制比≥ 110 dB｡电极定位在实现表面肌电图(surface electromyography, sEMG )信号振幅､频谱变量和肌纤维传导速度的准确和可重复估计中起着关键作用｡放置电极的最佳位置为神经支配区和肌腱末端之间的区域,其肌电图变量估计值受信号生成和小电极位移的影响较小｡先用一次性剃须刀片剃刮所选位置周围的区域,并用纱布和75%乙醇清洁皮肤降低电极与皮肤阻抗,获得更好的电极固定和导电性｡在皮肤干燥后,遵循肌肉非侵入性评估的sEMG(sEMG for a non-invasive assessment of muscles, SENIAM)原则,应用双极sEMG 电极,正极靠近股直肌肌肉的中部,负极靠近股直肌的远端起点,电极间距离为20 mm,参考电极放置在膝关节髌骨侧面｡设定膝关节被动活动范围为0 ~ 120°,角速度为10° / s,进行5次屈曲和伸直运动,休息1 min,再进行第2组循环,仍为同速度下5次屈曲和伸直运动,记录被动活动过程中股直肌的表面肌电信号5 s｡测试结束后,采用仪器自带处理软件MegaWin 对采集的表面肌电信号进行数据处理,即对原始信号进行整流､平滑､归一化(以最大主动收缩的峰值作为归一化标准),进一步计算分析得出肌电信号幅度均方根值(root mean square,RMS)和积分肌电值(integrated electromyography, iEMG)｡

1. 4. 2 MAS评分:评定患侧股直肌的痉挛程度,为数据分析方便,将量表中的0､1､1 +､2､3､4级分别记为0､1 ､1. 5､2､3､4分,评分越高表示痉挛程度越严重｡

1. 4. 3 膝关节伸肌､屈肌的峰力矩及其比值:峰力矩为肌肉收缩时产生的最大力矩,反映了肌肉收缩的最大强度单位为N· m｡设定角速度为60° / s,让患者用最大力量做4 次膝关节伸展和屈曲运动,然后分别测量伸肌和屈肌的峰力矩值,并将其比值作为评估膝关节稳定性的指标｡在膝关节角速度60°/ s时,正常人的比值标准值为60% ~80%｡

1. 4. 4 Fugl-Meyer 评定量表—下肢部分(Fugl-Meyer assessment scale-lower extremity,FMA-LE):采用FMA-LE评定患者下肢运动功能,满分为34 分,共17项,分值越高表明患者下肢运动功能越好｡

1. 4. 5 10 m步行测试:患者以最“舒适的速度”走过10 m的距离所需的时间(避免加速和减速),用秒表记录｡确定3 次10 m试验的平均时间并计算步行速度｡

1. 5 统计学分析

应用SPSS 24. 0统计软件进行数据分析｡采用Kolmogorov-Smirnov检验方法分析计量资料的正态性｡符合正态分布的计量资料以x- ± s表示,组间比较采用两独立样本t 检验,组内比较采用配对t 检验;计数资料以例数和百分比表示,组间比较采用χ2 检验｡显著性水平α设为0. 05｡

2 结果

130例患者中,男74例,女56例;年龄28 ~ 61岁,平均(44 ± 15)岁;病程1. 5 ~ 4. 0 月,平均(2. 2 ±0.8)月;MAS分级1级27例,1 +级41例,2级62例;体质量指数19 . 4 ~ 28 . 9 kg / m 2,平均(24 . 5 ±2 . 5)kg / m 2｡

2. 1 两组患者一般资料比较

两组的性别､年龄､病程､MAS 分级､体质量指数差异均无统计学意义(均P > 0. 05),具有可比性,见表1｡

2. 2 两组患者股直肌表面肌电RMS､iEMG和MAS评分比较

治疗前,2 组患者股直肌表面肌电RMS､iEMG和MAS评分差异均无统计学意义(均P > 0. 05)｡等速组治疗后股直肌表面肌电RMS､iEMG和MAS评分较治疗前均明显降低(均P < 0. 05),且与对照组治疗后比较,差异均有统计学意义(均P < 0. 01)｡见表2｡

2. 3 两组患者屈伸肌峰力矩及其比值以及FMA-LE评分和步行速度比较

治疗前,2 组患者屈伸肌峰力矩值及其比值､FMA-LE评分和步行速度差异均无统计学意义(均P > 0. 05)｡治疗后,两组的屈伸肌峰力矩值及其比值､FMA-LE 评分和步速均较治疗前改善(均P <0. 05),且等速组治疗后屈伸肌峰力矩值及其比值､FMA-LE评分和步行速度均较对照组增加,差异均有统计学意义(均P < 0. 05)｡见表3,4｡

2. 4 两组轻度痉挛和中度痉挛患者的股直肌表面肌电RMS､iEMG比较

治疗前,等速组轻度痉挛患者和中度痉挛患者与对照组内相应轻度痉挛和中度痉挛患者股直肌表面肌电RMS､iEMG 差异均无统计学意义(均P >0.05)｡治疗后,等速组内的轻度痉挛患者股直肌表面肌电RMS､iEMG与其治疗前以及对照组治疗后比较,差异均有统计学意义(均P < 0. 05);等速组内的中度痉挛患者股直肌表面肌电RMS､iEMG 较治疗前改善(均P < 0. 05),与对照组治疗后比较,RMS差异有统计学意义(P < 0. 01),iEMG差异无统计学意义(P > 0. 05)｡见表5,6｡

3 讨论

恢复期的卒中偏瘫患者常出现患肢痉挛现象,表现为肌肉僵硬､结缔组织和关节挛缩,进一步损害肢体的定位､运动功能｡目前临床上有很多方法可以控制痉挛,包括手法牵伸控制､物理治疗､抗痉挛药物等,但这些方法的效果持续时间较短,而且存在副作用和不良反应｡有研究显示,肉毒杆菌毒素注射1个月后痉挛降低但其相应的肌力减弱,导致肌肉萎缩且运动功能无改善｡等速训练可加强肌肉力量,增加本体感觉,在临床骨科已经得到广泛应用和验证,等速训练联合表面肌电监测肌张力逐渐被证实具有客观性,但其降低肌痉挛的效果却易被忽视｡

痉挛的特点为因速度变化导致的肌张力增加及腱反射强烈,研究显示,保持恒定速度有助于调节与痉挛相关的反射敏感性｡有研究表明,特定任务训练及认知感觉训练后本体感觉得到改善,可达到减少肌肉痉挛和提高运动步行能力的效果｡吴祖贵等指出,本体感觉的恢复加速了肌肉力量的提高,有助于更好地定位肢体,减轻患者肌肉痉挛,从而间接降低痉挛状态｡Phadke等认为,在等速的往复运动中可能引起伸膝和屈膝的共同激活,通过反复训练,主动肌和拮抗肌之间形成协调作用,共同完成肌肉的收缩和舒张,可减轻膝关节过伸,缩短患侧支撑相,提高步行速度和控制能力｡本研究结果表明,治疗后等速组的股直肌表面肌电RMS及iEMG､MAS评分均较对照组低,屈伸肌峰力矩及其比值､FMA-LE 评分和步行速度均较对照组增加,等速训练不仅有利于提高步行速度和运动功能,还可降低卒中后轻中度的伸膝肌痉挛｡等速肌力训练在降低肌痉挛方面的具体作用机制尚不明确,可能原因有:(1)角速度恒定｡避免突然的加速运动,有助于调节与痉挛相关的反射敏感性｡(2)本体感觉｡等速可以更好地激发膝关节中本体感受器(Pacini小体和Lafini小体)的作用,更好地感知组织变形和压力,以及关节运动的加速启动和减速过程,提高定位能力和感觉反馈｡(3)肌肉力量｡有研究表明,肌肉力量训练通过增加雷帕霉素靶蛋白表达和核糖体S6蛋白激酶活性,诱导合成蛋白质,促进运动脊髓长距离轴突生长进而更好地控制肌肉和维持运动功能｡等速训练提供适应性的阻力,任何角度都能产生最大输出,相比常规综合康复训练,肌肉纤维的募集效率更高｡(4)拉长作用｡肌肉活检结果显示,卒中后神经损伤会继发肌肉特性的变化,肌肉僵硬与构成细胞外基质的胶原蛋白和蛋白质有关｡等速肌力训练,尤其是离心性等速训练,可拉长肌肉纤维之间的距离和胶原纤维,这种拉长作用还有助于调整肌肉的整体长度范围､长度与张力的关系,调整峰值力矩角度,优化肌肉与关节的协调｡这一点已经被证明对骨科疾病(如挛缩)具有治疗意义｡本研究结果显示,等速组内的轻度痉挛患者股直肌表面肌电RMS､iEMG 与其治疗前以及对照组治疗后比较,差异均有统计学意义(均P < 0. 05);等速组内的中度痉挛患者股直肌表面肌电RMS､iEMG均较治疗前改善(均P < 0. 05),但与对照组治疗后比较,iEMG差异无统计学意义(P > 0. 05),考虑轻度痉挛下共同运动模式较轻,而中度痉挛的共同运动模式相对更明显,训练时易引起痉挛伸肌的拉伸反射,制约和限制最大屈肌力矩的生成,同时轻度痉挛患者膝关节屈肌收缩阻力较中度痉挛小｡另外中度痉挛患者肌肉特性变化大,膝关节肌肉相对更加僵硬,肌肉与关节的协调更差｡这提示对于痉挛需要早期介入预防和控制｡本研究存在局限性,由于重度痉挛患者数量过少,同时主动活动困难,不能配合等速训练,故本研究暂未纳入该类患者;其次,干预期短,缺乏长期随访,未对训练后步态参数进行评估和测试;样本量不足,今后将寻求多中心研究,进一步扩大样本量,对轻度和中度痉挛患者进行亚组分析｡

综上所述,等速肌力训练对改善轻中度伸膝肌痉挛及下肢功能有积极效果,痉挛程度越轻效果越明显,可以帮助患者更好恢复肢体功能,回归家庭和社会活动｡