基于肌电、肌动信号评估不同频率电针对脑卒中病人上肢痉挛的干预作用

向 云，王 辉，倪俊杰，李光林，杨万章，张良清，许 娜

基于肌电、肌动信号评估不同频率电针对脑卒中病人上肢痉挛的干预作用

向 云1，2，王 辉3，倪俊杰4，李光林3，杨万章5，张良清1，2，许 娜1

目的 观察不同频率电针对脑卒中后上肢痉挛性瘫痪的治疗效果。方法 将30例脑卒中上肢痉挛性瘫痪病人随机分为两组，即低频电针组(2 Hz)与高频电针组(100 Hz)，每组15例。针对病人痉挛性瘫痪上肢进行电针治疗，治疗前后利用表面肌电图(sEMG)、肌动图(MMG)记录肘关节屈曲最大等长收缩时肱二头肌与肱三头肌表面肌电、肌动活动，采用改良Ashworth量表、Fugl-Meyer量表、改良Barthel指数作为疗效观察指标。结果 治疗前，两组病人肌肉表面肌电积分值(IEMG)比较，差异无统计学意义(P>0.05)；治疗后，两组病人在肘关节屈曲最大等长收缩时，肱二头肌的IEMG均下降，肱三头肌IEMG均提高，且差异有统计学意义(P<0.05)；与低频组比较，高频组病人在肘关节屈曲最大等长收缩时，肱二头肌IEMG低于低频组，肱三头肌IEMG高于低频组，差异有统计学意义(P<0.05)。治疗前，两组病人肱二头肌表面肌动信号均方根值(RMS)比较，差异无统计学意义(P>0.05)；治疗后，两组病人肘关节屈曲最大等长收缩时，肱二头肌的RMS均下降，差异有统计学意义(P<0.05)；与低频组比较，高频组病人肘关节屈曲最大等长收缩时，肱二头肌RMS低于低频组，差异有统计学意义(P<0.05)。治疗前，两组病人改良Ashworth量表评分、Fugl-Meyer量表评分(上肢)、改良Barthel指数评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)；治疗后，两组病人改良Ashworth量表评分均下降，Fugl-Meyer量表(上肢)与改良Barthel指数评分均提高，且差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后，高频组与低频组比较，改良Ashworth量表评分明显下降，Fugl-Meyer量表评分(上肢)、改良Barthel指数评分均明显提高，且差异有统计学意义(P<0.05)。结论 不同频率电针均能有效改善脑卒中病人上肢痉挛程度、运动功能及提高病人日常生活活动能力；高频电针组作用疗效明显优于低频电针组。

脑卒中；上肢痉挛；电针；频率；生物信号；改良Ashworth量表；Fugl-Meyer量表；改良Barthel指数

脑卒中对人民健康危害很大，WHO报道2005年—2015年我国为心脑血管病所支付经费居世界之首[1]。脑卒中目前已成为我国居民死亡的首要原因，而在脑卒中幸存病人中，约25%病人失去劳动能力，15%患有严重残疾。残疾的脑卒中病人几乎均有肢体肌张力增高或痉挛，且上肢程度较下肢重，严重影响病人回归家庭与社会[2]。由于人类在日常生活中应用最多的是上肢，且上肢比下肢更能完成精细动作，在康复训练过程中，上肢运动功能恢复更能反映康复治疗作用的效果。因此，寻找出改善卒中后病人上肢肌肉痉挛的有效方法已成为当今医学界的重要课题之一。

目前现代医学对中风后痉挛性瘫痪治疗主要包括药物治疗、外科手术、康复训练、肉毒素注射、矫形器应用等。虽然临床治疗肌张力增高方法很多，但存在许多弊端，如药物疗法产生的不良反应较多；因康复治疗所需周期较长，费用较高，病人不能坚持；外科手术因技术难度大、风险高、费用贵等原因在临床上难以推广。

针灸是我国传统医学治疗中风及中风后遗症的常用方法，历代医家治疗中风偏瘫，绝大多数遵从“治痿独取阳明”的原则。针灸对中风痉挛性瘫痪的疗效已得到国内外普遍认可，但以不同频率电针治疗中风痉挛性瘫痪效果有不同观点，尚缺乏足够的循证医学证据及科学而统一的疗效评定标准。

表面肌电图(surface electromyogram，sEMG)、肌动图(mechanomyography，MMG)分别代表肌肉收缩时生物电学特性与力学特性，可为研究肌肉运动提供互补信息。MMG为近年来康复医学界出现的研究肌肉运动收缩特性的新指标。本课题结合现代康复医学先进的检测手段，对不同频率的电针治疗中风后上肢痉挛性瘫痪效果进行临床评估，以期为临床有效应用电针治疗中风后肢体瘫痪提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择符合纳入标准2015年5月—2016年1月在深圳市南山区人民医院康复医学科进行治疗的脑卒中(包括脑出血、脑梗死)后有上肢痉挛性瘫痪病人30例作为研究对象。年龄42岁～69岁；男25例，女5例；病程最短2周，最长6个月；脑梗死18例，脑出血12例。

1.1.1 诊断标准 西医诊断标准：根据2003年第六届全国脑血管病学术会议通过的《各类脑血管病诊断标准》，经颅脑CT或MRI证实，明确诊断的新发脑卒中病人。中医诊断标准：符合1996年1月国家中医药管理局脑病急症协作组公布的《中风病诊断和疗效评定标准》。

1.1.2 纳入标准 符合诊断标准的40岁～70岁脑卒中病人(发病6个月之内)，具有典型单侧肢体偏瘫，偏瘫上肢Brunnstrom功能分期3期～4期，能完成肘关节屈曲动作，肌张力为改良的Ashworth评定量表Ⅰ+级或Ⅱ级；卒中病情平稳，无严重循环系统、呼吸系统及消化系统等疾病；意识清楚，无认知及言语功能障碍，愿意配合试验；适合做康复训练，无其他骨关节肌肉疾病影响康复训练；未接受肌张力增高治疗的药物和肉毒毒素注射等疗法。

1.1.3 排除标准 严重意识、运动、认知、情感、言语障碍，无法进行积极康复治疗者；严重心、肺、肝、肾等重要脏器疾病，肢体运动功能明显受限者；既往有痴呆病史；四肢瘫或交叉瘫病人、聋哑人、有颅骨缺损或已行颅骨修补术者、有单侧忽略；不愿意进行该研究者；有针灸禁忌证者。

1.1.4 剔除标准 误诊；符合排除标准；无任何检测记录者；由于采用某种禁用疗法，以致无法评估。

1.1.5 脱落标准 未按照规定治疗无法判断疗效；资料不全等影响疗效或安全性判定者；发生严重的不良事件、并发症和特殊生理变化不宜接受继续治疗；使用影响疗效的药物；不能完成整个疗程者。

1.2 研究方法

1.2.1 研究分组 病例来源于深圳市南山区人民医院康复医学科病房，依据随机数字表随机分成两组，分为低频组与高频组，低频组(15例)采用电针2 Hz治疗，高频组(15例)采用电针100 Hz治疗。

1.2.2 研究设备 肌电、肌动信号采集系统：DELSYS16通道无线肌电、肌动采集系统(德国)，通过内置三轴加速度传感器，16个肌电、肌动通道，48个加速度记录通道，每个传感器大小37 mm×26 mm×15 mm，重约2 g，采集肌电、肌动信息；由中科院深圳先进技术研究院医工所提供，见图1。

图1 肌电、肌动信号采集系统

等速肌力测试训练仪：型号：Isomed；产地：德国。见图2。

图2 等速肌力测试训练仪

分析系统软件若干；华佗牌30号针灸针若干；韩式电针仪。

1.2.3 针刺方法 低频组：选穴：患侧臂臑、肩髃、手三里、曲池、合谷、外关穴。操作：病人呈仰卧位，用75%医用酒精进行常规穴位皮肤消毒，选用由华佗牌医疗器械厂生产的30号1.5寸针灸针进行针刺。肩髃、臂臑、曲池、手三里、外关、合谷穴直刺0.8寸～1.5寸，针刺得气后，采用韩氏穴位电针仪，选择连续波2 Hz接于针柄进行电针治疗，正极分别接于肩髃和曲池两穴，负极分别接于手三里和外关两穴，电流强度以病人能承受为度，留针30 min。高频组：选穴与操作同2 Hz组。

1.2.4 治疗时间 每天治疗1次，5 d为一疗程，连续治疗3个疗程，病人在治疗前进行第一次康复评定及双模生物信号检测，3个疗程治疗结束后进行第2次康复评定及双模生物信号检测。康复评定与双模生物信号检测分别由两名医师进行，且不知病人分组。

1.2.5 常规治疗 治疗期间，病人均由康复医师根据病人需要进行内科常规药物治疗如控制血压、控制血糖、抗血小板聚集、降脂、改善循环、营养神经等对症支持处理，但不予抗痉挛药物，配合常规康复训练，如上肢关节活动度训练、作业疗法、运动疗法等相关康复训练。

1.3 检测指标

1.3.1 电针治疗前后sEMG、MMG同步检测 试验在等速肌力训练室进行，试验前被试者做好准备工作，各设备操作人员除去一切通信设备、手表等，以免产生干扰，设定同步操作指令，并调好同步指令器和倒计时钟表，专人指挥，专人记录。

最大等长收缩(MIVC)测试：病人平卧于等速肌力测试训练仪座椅上，将肘关节屈曲固定于支架上，使腕关节保持中立位，手指握住等速肌力仪上肢测试杆把手。测试时嘱病人用最大力量屈曲患侧上肢，每次坚持10 s，测试3次，中间休息10 s。

sEMG、MMG检测同步：试验对象进行上肢MIVC时，使用DELSYS16通道无线肌电、肌动信号采集电极贴附于肱二头肌与肱三头肌表面采集肌电、肌动信息。详见图3。

图3 sEMG、MMG检测同步

数据分析处理，sEMG：肘关节屈曲等长收缩时，记录肱二头肌和肱三头肌的肌电积分值(IEMG)；MMG：肘关节屈曲等长收缩时，记录肱二头肌的均方根值(RMS)。

1.3.2 康复量表评价 改良Ashworth痉挛评定量表，总共分为6级，级别越高，痉挛程度越重。Fugl-Meyer量表，上肢总分36分，分数越少，说明上肢运动功能障碍越严重。改良Barthel指数评定量表，该量表包括10项指标：穿衣、修饰、洗澡、吃饭、如厕、控制二便、平地行走、转移、上下楼等。

2 结 果

2.1 两组病人一般资料比较 两组各项目经χ2检验差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。详见表1。

表1 两组病人一般资料比较

2.2 两组病人sEMG比较 治疗前两组病人肱二头肌、肱三头肌IEMG比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。两组治疗前后比较，差异有统计学意义(P<0.05)；治疗后两组间比较，高频组较低频组明显增高，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表2。

表2 两组病人各肌肉表面肌电积分值比较(±s) 分

2.3 两组表面肌动信号比较 治疗前两组病人肱二头肌RMS值比较，差异无统计学意义(P>0.05)。治疗前后两组组内比较，高频组较低频组明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)；治疗后两组间比较，高频组较低频组明显增高，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表3。

表3 两组病人肱二头肌表面均方根值比较(±s)

2.4 两组病人改良Ashworth痉挛量表评分、Fugl-Meyer运动功能评分、改良Barthel指数评分比较 治疗前两组间病人改良Ashworth痉挛评定量表评分、Fugl-Meyer量表评分和改良Barthel指数比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性.治疗前后两组组内比较，差异有统计学意义(P<0.05)；治疗后两组间比较，高频组较低频组明显增高，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表4。

表4 两组病人Ashworth痉挛量表评分、Fugl-Meyer运动功能评分、改良Barthel指数评分比较(±s) 分

3 讨 论

现代神经生理学认为[3]，针刺拮抗腧穴，兴奋拮抗肌肌梭，冲动经Ⅰα纤维传至脊髓，兴奋支配同一肌肉的α运动神经，经α运动神经纤维，拮抗肌兴奋收缩，通过交互抑制原，可使患侧肌张力降低。针刺通过神经-体液途径，调节脑内代谢情况，激发抑制性氨基酸(GABA)分泌，使突触前膜得到抑制，从而缓解痉挛[4]。近年来有研究认为，针刺可缓解脑血管痉挛，降低血管阻力，增加脑血流量及改善脑的氧代谢[5]。鲍春龄等[6]报道，针刺可调节神经元线粒体功能，减少乳酸蓄积，推迟葡萄糖转运蛋白病变的发生，从能量代谢角度证明针刺具有改善循环、扩张血管等作用。王克键等[7]证明针刺对脑梗死病人颅内动脉血流有双向调节作用。王国祥等[8]研究发现，针刺对中风后处于异常活动状态的脊髓运动神经元具有抑制功能，能降低脊髓中枢对骨骼肌的下行性兴奋作用，从而降低肌肉紧张。

针刺疗效不仅与穴位选取有关，还与刺激强度、频率有关，有人认为当电针频率≤3 Hz时能引起肌肉缓慢同步收缩，具有兴奋作用，≥13 Hz具有解痉、止痛和镇静作用，50 Hz具有双向调节作用[9]。潘秋兰等[10]通过使用高频电针治疗脑卒中痉挛性瘫痪病人，结果发现100 Hz高频电针缓解痉挛状态、改善患侧肢体运动功能的疗效显著，而2 Hz低频电针未见明显效果。有学者[11]认为在缓解肌肉痉挛时，低频电针作用效果优于高频电针。目前针灸对中风痉挛性瘫痪的疗效已得到国内外普遍认可，但以不同频率电针对治疗中风痉挛性瘫痪效果有不同观点，尚未形成统一的评定标准。故本课题使用2 Hz与100 Hz作为刺激参数。

肌电信号用于研究运动功能由来已久。MMG是Mechanomyogram简称，中文译为肌动图，是一种机械信号。当肌肉收缩时，置于肌肉表面的传感器将采集记录这种信号，通过放大便于观察。当神经元激活运动单元后，肌肉收缩时，肌肉总体形态改变将引起MMG信号最大峰值改变。这种变化主要是在共振频率下肌肉纤维震颤引起。MMG也称声肌图，这一名字由来主要是Grimaldi偶然发现自己的手指在耳边快速收缩时，能听到一个声音[12]。有研究指出这种反复收缩肌肉纤维所发出声音的音调决定于收缩的频率[13]。Orizio[12]发现肌肉内部压力可导致肌肉轻微振动之后，提出改名Mechanomyography。

肌电信号观察指标主要是振幅、积分值，肌动图信号是一种低频信号在10 Hz～100 Hz，大部分在10 Hz～50 Hz，安放在假肢中可有一定距离，不需要紧贴在肌肉表面，不受皮肤阻抗影响，与肌电图、脑电图、超声图等联合应用时，干扰较小，观察指标主要是平均功率频率(MPF)、中位频率(MF)、均方根值(RMS)[12]。

肌电积分值是指一定时间内，所有参与活动的肌肉放电总量大小，实时反映肌肉活动状态，体现肌肉在单位时间内收缩特性。Onishi等[13]在研究肌电积分值与肌力、肌张力之间关系时发现，肌肉随意静力收缩时，利用表面肌电测定的肌电积分值与肌力、肌张力呈正相关。因此肌电积分值测定已成为研究神经肌肉功能的一个重要指标。杨坚等[14]研究表明，治疗前，患侧痉挛性偏瘫肢体IEMG值明显高于健侧，用中频电刺激治疗后患侧IEMG值较治疗前明显下降。故本试验以肌电图IEMG作为主要检测指标。

均方根值是Root Mean Square简称，平常应用在工程方面，如直流电方面，目前既可在肌电图信号上使用，也可应用于肌动图信号上。它是N个项平方后平均再开平方结果。肌肉收缩是通过神经放电产生的，肌电图仪的电极置于肌肉表面时，其所采集的是一瞬间产生肌肉电位幅值的平方平均再开平方的结果，可间接提示有多少运动单位被激活[14]；有研究表明，RMS可对肌张力进行评估[15]。肌动图仪是通过把肌肉横向振动的频率生成并记录下来，将传感器置于皮肤上，RMS反映传感器深部肌肉的振动情况，间接反映被激活的运动单元数量，同时反映肌肉收缩的强度，即肌张力大小。故本试验以肌动图RMS为主要检测指标。

鉴于MMG和EMG均是局部肌肉疲劳研究所采集的两种主要信号，许多研究对sEMG和MMG进行比较，有文献[16]提出单独使用MMG研究肌肉动态收缩是不妥当的。Alves等[17]认为MMG检测健康肢体肌群疲劳非常适合，但在神经疾患肌群中(尤其是帕金森病、肌震颤等)，信号容易被干扰，可能不适合单独用MMG检测。有研究指出单独使用sEMG、MMG检查和预测肌肉疲劳状态时各有利弊，将两者结合起来，可能更全面[18]。Malek等[19]研究提示联合sEMG和MMG测定肌疲劳是稳健和可靠的，但需进一步大样本临床研究以确定EMG和/或MMG评定肌肉功能何为最佳选择。Tian等[20]比较年轻人和老年人肌肉萎缩的sEMG和MMG信号，发现MMG较EMG更为敏感，但两者结合更能反映病人的肌肉变化。

本研究发现，两组病人治疗前后各肌肉表面肌电积分值比较：治疗前，两组病人肌肉IEMG比较，差异无统计学意义(P>0.05)；治疗后，两组病人肘关节屈曲最大等长收缩时，肱二头肌IEMG均下降，肱三头肌IEMG均提高，且差异有统计学意义(P<0.05)；与低频组比较，高频组病人肘关节屈曲最大等长收缩时，肱二头肌IEMG低于低频组，肱三头肌IEMG高于低频组，差异有统计学意义(P<0.05)，提示低频电针与高频电针均能降低病人肱二头肌肌张力，提高病人肱三头肌肌张力，且高频电针疗效优于低频电针，以上肢屈曲痉挛为主的卒中病人作用更大，更适合临床治疗。

两组病人治疗前后肱二头肌表面均方根值(RMS)比较：治疗前，两组病人肱二头肌RMS比较，差异无统计学意义(P>0.05)；治疗后，两组病人肘关节屈曲最大等长收缩时，肱二头肌RMS均下降，且差异有统计学意义(P<0.05)；与低频组比较，高频组病人肘关节屈曲最大等长收缩时，肱二头肌RMS低于低频组，差异有统计学意义(P<0.05)。两组病人改良Ashworth痉挛量表评分、Fugl-Meyer运动功能评分和改良Barthel指数评分比较结果一致：治疗前，两组间病人改良Ashworth痉挛评定量表评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)；治疗前后两组组内比较，差异有统计学意义(P<0.05)，治疗后两组组间比较，差异有统计学意义(P<0.05)。上述结果提示低频电针与高频电针均能降低肱二头肌肌张力，改善运动模式，提高运动功能，说明电针可改善脑卒中后肢体运动功能，印证临床广泛使用电针作为偏瘫病人治疗的必要性；且电针改善运动功能、降低肌张力的这种作用，在高频电针上更明显，考虑频率较高电针，对肌肉刺激通过频繁感觉反馈等神经回路促进运动功能改善，进一步具体机制研究有待开展。

由于受时间及临床条件限制，尚存在一些问题：本课题属小样本研究，样本含量数偏低，应扩大临床范围，进一步验证研究结论；电针频率选择是影响临床疗效的重要因素之一，但不是影响其疗效的唯一因素。目前实验与临床多集中研究某一种参数对疗效的影响，今后研究应考虑多种参数交互作用，以便寻找最佳参数组合，指导临床，提高疗效。

低频电针与高频电针均能有效缓解卒中后上肢痉挛性瘫痪，降低病人肌张力，改善病人上肢运动功能以及日常生活活动能力，降低病人肱二头肌IEMG、RMS，提高病人肱三头肌IEMG，即两组均能降低病人肱二头肌肌张力及提高病人肱三头肌肌张力，且高频电针疗效优于低频电针。

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(本文编辑 薛妮)

Effects of Different Frequency Electroacupuncture on Upperlimb Spasticity in Patients with Stroke Based on EMG and MMG Signal Evaluation

Xiang Yun，Wang Hui，Ni Junjie，Li Guanglin，Yang Wanzhang，Zhang Liangqing，Xu Na

The Sixth People’s Hospital of Shenzhen，Shenzhen 518052，Guangdong，China；Nanshan Hospital，Shenzhen University，Shenzhen，Guangdong，China

Objective To observe the therapeutic effects of different frequency electroacupuncture on upperlimb spasticity in patients with stroke based on EMG and MMG signal evaluation.Methods Thirty patients with upper limb spastic paralysis after stroke were randomly divided into two groups: group A (n=15) treated with low frequency electroacupuncture (2 Hz)，group B (n=15) treated with high frequency electroacupuncture (100 Hz).Before and after treatment，we used surface electromyography，mechanomyography to record，the biceps and triceps methods of electricity and motor activity when elbow flexion maximum isometric contraction.Ashworth Scales，Fugl-Meyer Scales，Barthel Index number and the overall clinical perimeters were used to evaluate therapeutic effect.Results Before the treatment，there was no significant difference in IEMG between two groups (P>0.05).After the treatment，during maximum isometric voluntary contraction of elbow flexion，the IEMG of biceps was decreased，the IEMG of triceps was increased in two groups，and there was a difference between two groups (P<0.05).Compared with group A，during maximum isometric voluntary contraction of elbow flexion，the IEMG of biceps in group B was lower than that in group A，the IEMG of triceps in group B was higher than that in group A (P<0.05).Before the treatment，there was no difference in RMS between two groups (P>0.05).After the treatment，during maximum isometric voluntary contraction of elbow flexion，the RMS of biceps was decreased in two groups，and there was a difference between two groups (P<0.05).Compared with group A，the high frequency group during maximum isometric voluntary contraction of elbow flexion，the RMS of biceps was lower than that in group A (P<0.05).Before the treatment，there no significant difference in the scores of Ashworth Scales，Fugl-Meyer Scales and Barthel Index between two groups (P>0.05).After the treatment，the scores of Ashworth scales were decreased in two groups while the scores of Fugl-Meyer Scales and Barthel Index were increased in two groups (P<0.05).After the treatment，the scores of Ashworth Scales，the Fugl-Meyer Scales and Barthel Index in group B was better than that in group A (P<0.05).Conclusion Different frequency of electroacupuncture can effectively improve the degree of the upper limb spasm，motor function and the patients’ daily life activities ability.The therapeutic effects of high frequency electroacupuncture is better than that of low frequency electric acupuncture.

stroke；upper limb spasticity；electroacupuncture；frequency；biological signals；Ashworth Scales；Fugl-Meyer Scales；Barthel Index

广东省科技计划项目(No.2014A020212383)；广东省医学科研基金项目(No.A2016287)；广东省深圳市科技研发资金知识创新计划项目(No.JCYJ20140411094009911)；广东省深圳市南山区科技计划重点项目(No.南科研卫2014-001)

1.广东省深圳市第六人民医院(南山区人民医院)(广东深圳 518052)E-mail：littlexiang20000@foxmail.com；2.深圳大学附属南山医院(广东深圳 518052)；3.中国科学院深圳先进 技术研究院；4.广东省工伤康复中心；5.南方医科大学附属深圳医院

引用信息：向云，王辉，倪俊杰，等.基于肌电、肌动信号评估不同频率电针对脑卒中病人上肢痉挛的干预作用[J].中西医结合心脑血管病杂志，2017，15(5)：541-546.

R743 R255.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2017.05.008

1672-1349(2017)05-0541-06

2016-10-22)