帕金森病患者前臂肌群负重前后表面肌电特征①

蔡奇芳，谭炎全，刘结梅

帕金森病患者前臂肌群负重前后表面肌电特征①

蔡奇芳，谭炎全，刘结梅

目的探讨负重前后帕金森病患者前臂表面肌电(sEMG)的变化特征。方法26例帕金森病患者和28例正常对照参加本研究。于坐位上肢屈肘无负重或负重1.5 kg静态负荷下采用表面电极引导，记录sEMG信号，并进行线性时、频分析。结果无负重时，帕金森病患者屈腕屈肌的中位频率(MF)和平均功率频率(MPF)均大于正常对照(P＜0.05)，两组平均肌电值(AEMG)相比无显著性差异(P＞0.05)；负重1.5 kg时，帕金森病患者AEMG显著小于正常对照(P＜0.001)，两组MF和MPF相比无显著性差异(P＞0.05)。帕金森病患者无负重时MF和MPF均显著大于负重时(P＜0.001)，AEMG显著小于负重时(P＜0.001)；而正常对照MF和MPF在负重前后均无显著性差异(P＞0.05)，只有无负重时AEMG显著小于负重时(P＜0.001)。结论帕金森病患者静止性震颤在sEMG上主要表现为频域参数的变化，而肢体乏力主要表现为时域参数的变化。

帕金森病；表面肌电信号；前臂肌群；负重；静止性震颤

[本文著录格式] 蔡奇芳，谭炎全，刘结梅.帕金森病患者前臂肌群负重前后表面肌电特征[J].中国康复理论与实践,2014,20 (4):356-358.

帕金森病是由于黑质和脑内其他多巴胺能及非多巴胺能区域的多巴胺神经元缺失所致的一种慢性进行性神经变性疾病，其临床表现以运动障碍为主，主要表现为静止性震颤、肌强直、运动迟缓和姿势不稳[1]。表面肌电(surface electromyogram,sEMG)是神经肌肉系统在进行随意性和非随意性活动时生物电变化经表面电极引导、放大、显示和记录所获得的一维电压时间序列信号[2]，可用于评价帕金森病患者的神经肌肉状态和运动功能[3]。

本研究旨在观察无负重和负重1.5 kg时帕金森病患者前臂sEMG的变化特征。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2010年8月～2013年10月入本院治疗的26例帕金森病患者，其中男性12例，女性14例；年龄49～75岁，平均(63.19±7.49)岁。诊断标准符合原发性帕金森病。纳入标准：①运动减少伴有肌肉僵直，或静止性震颤4～6 Hz，或姿势不稳；②良好的左旋多巴试验反应；③可以独立保持坐位姿势；④能配合完成本研究。排除标准：①心肺严重并发症；②失语；③认知功能障碍。

28名健康志愿者作为健康对照，其中男性14名，女性14名；年龄50～73岁，平均(63.82±8.26)岁；无神经系统疾病史。两组年龄和性别相比均无显著性差异(P＞0.05)。

所有纳入者均签署知情同意书。

1.2 方法

安静房间里，坐位，屈肘90°中立位，无负重或负重1.5 kg静态运动模式，同时检测双侧屈腕肌群的sEMG。

肌电记录仪采用Muscle Tester(MEGA Electronics Ltd.，Kuopio，芬兰，型号：ME3000P8)。设置为通频带8～500 Hz，输出阻抗10 GΏ，共模抑制比＞130 dB，增益为1000，噪声＜1 μV，A/D转换12 Bit，采样频率1000 Hz，通道数8。

表面探测电极为Ag-AgCl心电监护电极(德国健柏医疗器械香港有限公司)，电极粘附区直径35 mm，导电区直径10 mm。采样部位为双侧前臂屈腕肌群。电极放置部位按照系统软件提供的解剖位置放置，记录电极的方向顺着肌纤维的纵轴方向，参考电极和记录电极形成正三角形，两电极间的距离约为20 mm。

皮肤处理：75%医用酒精反复擦拭表面电极安放点，去除皮肤表面的油垢、坏死的角质层。

信号处理和分析采用MegaWin 700046 version 2.2软件，通过快速傅立叶变换(fast Fourier transform, FFT)方法进行线性功率谱分析，包括中位频率(median frequency,MF)、平均功率频率(mean power frequency,MPF)和平均肌电值(average EMG,AEMG)。

1.3 统计学分析

应用SPSS 13.0软件进行统计分析。先进行数据的正态性和方差齐性检验，组间对比采用独立样本t检验，组内对比采用配对样本t检验。设P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

数据为正态分布，方差齐。

无负重时，帕金森病患者屈腕屈肌的MF与MPF均大于正常对照(P＜0.05)，而两组间AEMG无显著性差异(P＞0.05)；负重时，帕金森病患者屈腕屈肌的AEMG显著小于正常对照(P＜0.001)，两组间MF和MPF相比均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

帕金森病患者无负重时MF和MPF均显著大于负重时MF和MPF(P＜0.001)，AEMG显著小于负重时AEMG(P＜0.001)。正常对照无负重时AEMG显著小于负重时AEMG(P＜0.001)，而MF和MPF有无负重相比均无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组屈腕屈肌的MF、MPF和AEMG比较

3 讨论

目前，sEMG技术已开始应用于帕金森病神经肌肉状态和运动功能的评估。有研究表明，sEMG技术是客观评估帕金森病症状的一个敏感工具[4]。sEMG是从肌肉表面通过电极引导、被记录下来的神经肌肉系统活动时的生物电信号。它源于大脑皮质区，与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性，在一定程度上反映神经肌肉的活动[5]。

sEMG线性分析主要包括时域和频域分析。时域指标是反映sEMG振幅变化的特征指标，常用参数有AEMG；频域参数是反映信号频域特征的生物物理指标，MF和MPF为频域参数[6]。频域参数高低与外周运动单位动作电位的传导速度、募集的运动单位类型及其同步化程度相关，时域参数变化主要反映肌肉活动时运动单位的募集数量、放电大小、参与活动的运动单位类型及其同步化程度[7]。

本研究中，静态无负重时，帕金森病患者屈腕屈肌的MF与MPF均大于正常对照，而两组AEMG没有显著性差异，表明静息时帕金森病患者的肌电信号增强，前臂肌群肌电募集过度，肌群的同步化程度降低，间接表明帕金森病患者前臂肌群力量较正常人降低。这与前人研究的结果一致，即静息状态下sEMG活动增强是帕金森病患者的一个共性特征[8]。这可能是由于帕金森病患者前臂肌群的震颤与强直引起。由此可见，帕金森病患者的肌电活动增强，但并不带来肌力的增加，反而出现肌力下降，临床表现为肌张力的增加和震颤，而肢体乏力。

负重(1.5 kg)后，帕金森病患者前臂屈腕屈肌的频域参数MF和MPF与正常对照无显著性差异，而AEMG显著小于正常对照，表明帕金森病患者负重后前臂肌群肌电募集相对正常，前臂肌群力量较正常对照显著降低，这与临床上帕金森病患者安静时静止性震颤明显，负重后静止性震颤减轻或消失相符，帕金森病患者无负重和负重时前臂肌群力量均有下降。

帕金森病是锥体外系的进行性变性疾病[9]，震颤为其突出的临床症状之一。帕金森病患者震颤在静止时出现，情绪激动时加重，主动运动时减轻[10]，典型震颤频率为4～6 Hz，以肘关节为中心屈伸和前臂旋转时明显[11]。有研究表明，帕金森病患者静止性震颤是由两种类型的抑制受损引起的，第一是运动神经元之间的抑制受损，使得这些运动神经元在没有刺激时就震荡放电，第二是运动神经元震荡式放电之间的相互抑制受损[12]。本研究中帕金森病患者前臂负重1.5 kg负荷后静止性震颤减轻，频域参数MF和MPF在前臂负重后也明显降低，所以震颤与频域参数在一定条件下是有关系的。这有待于我们做更深入的研究。

以往研究显示，频域降低，时域增高，表明募集活动增加，同步化程度增加，肌力增加[13-14]。本研究中，帕金森病患者负重后sEMG变化规律也是频域降低，时域增高，负重后肌力增加。所以，对帕金森病患者进行肢体训练时，可以利用负重来减轻震颤，提高肢体协调性，进而帮助其提高运动功能。

综上所述，帕金森病患者与正常人前臂无负重时，频域参数MF和MPF较正常人高，静止性震颤明显；负重1.5 kg时，频域参数MF和MPF与正常人无差异，静止性震颤减弱。帕金森病患者静止性震颤在sEMG上主要表现为频域参数的变化，而肢体乏力主要表现为时域参数的变化。

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[6]王健,金小刚.表面肌电信号分析及其应用研究[J].中国体育科技,2000,36(8):26-28.

房门就在这一刻被撞开了，警察冲了进来。法医拿着鼻吸在罗恬面前晃了晃，不一会儿她便清醒过来。原来陈洋用了催眠药水让罗恬失去了自控的意志。

[7]潘文平,范建中.表面肌电图在康复医学中的一些应用[J].中国康复,2011,26(1):59-60.

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Characteristics of Surface Electromyogram of Forearm Muscles of Parkinson's Disease Patients with or without Load

CAI Qi-fang, TAN Yan-quan,LIU Jie-mei.Department of Rehabilitation Medicine,the First People's Hospital of Shunde,Foshan 528300,Guangdong, China

ObjectiveTo explore the characteristics of surface electromyogram(sEMG)of the forearm muscles of Parkinson's disease patients with or without load.Methods26 Parkinson's disease patients and 28 healthy individuals participated in this study.All the subjects performed isometric contraction for elbow flexion without load or with a load of 1.5 kg.The sEMG signals were collected by surface electrodes and processed by linear time and frequency domain method.ResultsThe values of median frequency(MF)and mean power frequency(MPF)were higher in the patients than in the healthy controls without load(P＜0.05).The value of average EMG(AEMG)was lower in the patients than in the healthy controls with a load of 1.5 kg(P＜0.001).For the patients,the values of MF and MPF were higher without load than with a load of 1.5 kg(P＜0.001),and the value of AEMG was lower without load than with a load of 1.5 kg(P＜0.001).For the healthy controls,only the value of AEMG was lower without load than with a load of 1.5 kg(P＜0.001).ConclusionThe values of MF and MPF are higher in Parkinson's disease patients than in the healthy controls without load while the value ofAEMG is lower in Parkinson's disease patients than in the healthy controls with load.

Parkinson's disease;surface electromyogram signals;forearm muscles;loading;static tremors

10.3969/j.issn.1006-9771.2014.04.013

R742.5

A

1006-9771(2014)04-0356-03

2013-12-06

2014-01-17)

广东省佛山市科技发展专项资金资助项目(No.佛科[2011]103号201108193)。

佛山市顺德区第一人民医院康复医学科，广东佛山市528300。作者简介：蔡奇芳(1981-)，女，汉族，福建莆田市人，康复主管技师，主要从事神经疾病康复、表面肌电信号分析。通讯作者：谭炎全。