慢性颈痛患者颈肩肌的表面肌电信号特征分析*

宋娟，徐茂婷，朱博涵，胡子木，卞心怡

（安徽医科大学第一附属医院，安徽合肥 230022）

颈痛是当今社会人群的常见病与多发病，其发病率、复发率非常高，是全球致残的第四大因素[1]。根据颈痛症状的持续时间可分为三种：急性颈痛（≤6周）、亚急性颈痛（6周～3月）和慢性颈痛（≥6月）[2]，在临床上以慢性颈痛患者最常见。目前临床上针对慢性颈痛研究主要集中在颈痛的康复评定和康复治疗上，且多为颈部局部区域，鲜少有涉及肩周肌肉功能的研究。鉴于肩关节为上肢和躯干连接的唯一关节，其稳定性不仅依赖于骨性因素，还依赖于周围软组织的力量、张力协调性等，故慢性颈痛患者因颈背部肌肉力量、协调性等变化，可能会引起肩周肌肉特征变化。因此，本研究采用表面肌电图（surface electromyography,sEMG）技术分析慢性颈痛患者颈背部及肩周肌肉的肌电信号特征，旨在探讨慢性颈痛与肩关节功能紊乱之间的关系及其可能的机制，为慢性颈痛患者的临床精准治疗提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2020年6月～2021年12月在安徽医科大学第一附属医院康复医学科门诊治疗的20例慢性颈痛患者为试验组，其中男13例、女7例，年龄43～70（58.75±10.71）岁，病程6～24（13.25±5.63）个月；左侧颈痛8例，右侧颈痛12例。选取10例正常人为对照组，其中男5例、女5例，年龄41～67（55.40±9.13）岁。两组受试者均为右利手，且在性别、年龄、身高、体重等一般资料方面差异无统计学差异（P＞0.05），见表1。

表1 两组受试者一般资料比较（f

表1 两组受试者一般资料比较（f

注：性别、年龄、身高、体重等组间比较，P＞0.05

组别试验组对照组例数20 10性别男13 5女7 5年龄（岁）58.75±10.71 55.40±9.13病程（月）13.25±5.63/身高（cm）168.10±6.33 166.40±6.27体重（kg）64.56±6.89 68.52±6.22疼痛侧左侧8/右侧12/

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准①单侧颈痛；（2）病程≥6个月；（3）视觉模拟评分（visual analogue scale,VAS）[3]1～5分；（4）对照组为无颈痛病史的正常健康参与者；（5）自愿参与本研究，并签署知情同意书者。

1.2.2 排除标准（1）颈椎外伤、感染、肿瘤、骨折或有颈部手术史；（2）各种类型的肿瘤；（3）纤维肌痛综合征；（4）肩关节功能障碍；（5）近期使用任何止痛药；（6）妊娠；（7）有定期锻炼和体育活动的历史；（8）过去1个月内曾接受任何形式的康复治疗。

1.3 方法

1.3.1 表面肌电信号的采集 采用上海诺诚电气公司16通道表面肌电采集与分析系统（MyoMove-EOW），采集设定体位下（具体见采集方法）对应的上斜方肌、三角肌中束的表面肌电信号并给予记录[3]。

1.3.2 采集方法①皮肤准备：用70%酒精棉球擦拭并清洁被测试部位，以减小皮肤与电极间的阻抗。②电极放置方法：表面电极为一次性Ag-AgCl柔性心电监护电极，导电区直径1cm。上斜方肌的电极贴放于肩峰连线至第7颈椎棘突中点下2cm处；三角肌中束的电极贴放于在肩峰到尺骨鹰嘴连线上1/4处[5]。用于测量的两片电极放置在肌腹最隆起处，两圆心间距1.5cm。③具体采集步骤：评估前需向受试者详细说明评估过程和方案，所有受试者要在腰部无任何支撑的情况下在椅子上坐直，治疗师指导受试者以“空罐试验”的姿势抬高上肢，即肩关节外展90°，向前约30°，肘部完全伸展，前臂旋前（拇指朝下，犹如将空罐翻转朝下）[6]。在受试者前臂远端施加向下的压力，嘱受试者对抗，使三角肌达到最大等长收缩（maximum isometric voluntary contraction,MIVC）状态，记录上斜方肌（Upper trapezius,UT）和三角肌中束（Middle part of deltoid）的肌电活动活动持续3～5s，重复3次，每次间隔10s。

1.3.3 信号处理分析 从所采集的sEMG信号中截相对稳定收缩的信号段（信号幅度最大且能保持2s左右的稳定），利用软件自带的标准表面肌电报告标准模式和频率/疲劳度模式分析斜方肌和三角肌的平均振幅（root mean square,RMS）值、中值频率（median frequency,MF）。标准表面肌电报告分析按每组测试数据中每次肌肉活动为一节段进行手动打标对表面肌电图信号进行分析，频谱/疲劳报告分析按每1s为一节段进行标记分析，最后分析比较两组受试者MIVC时上斜方肌和三角肌中束的RMS、MF值。1.4统计方法 采用SPSS 20.0软件进行数据分析。计量资料以均值加减标准差（xˉ±s）表示，两组间均值比较采用两独立样本t/t＇检验。无序计数资料以频数（f）、构成比（P）表示，采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

正常对照组双侧上斜方肌、三角肌中束的RMS值差异无统计学意义（P＞0.05）。试验组双侧上斜方肌、三角肌中束的RMS均小于正常对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。试验组疼痛侧上斜方肌、三角肌中束的RMS值小于非疼痛侧，差异有统计学意义（P＜0.05），详见表2。

表2 两组受试者上斜方肌、三角肌中束RMS比较

表2 两组受试者上斜方肌、三角肌中束RMS比较

注：与正常对照组比较，①P＜0.05；与非疼痛侧比较，②P＜0.05

组别试验组正常对照组例数20 10部位疼痛侧非疼痛侧左侧右侧上斜方肌（μV）6.15±3.92①②8.66±3.66①13.14±6.10 14.13±4.61三角肌中束（μV）7.91±3.40①②10.26±3.32①20.93±4.83 19.78±4.66

正常对照组双侧上斜方肌、三角肌中束的MF值差异无统计学意义（P＞0.05）。试验组双侧上斜方肌、三角肌中束的MF均小于正常对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；试验组疼痛侧上斜方肌的MF与非疼痛侧差异无统计学意义（P＞0.05），疼痛侧三角肌中束的MF值小于非疼痛侧，差异有统计学意义（P＜0.05），详见表3。

表3 两组受试者时上斜方肌、三角肌中束MF比较（

表3 两组受试者时上斜方肌、三角肌中束MF比较（

注：与正常对照组比较，①P＜0.05；与非疼痛侧比较，②P＜0.05

组别试验组正常对照组例数20 10部位疼痛侧非疼痛侧左侧右侧上斜方肌（Hz）78.54±15.13①82.80±12.74①95.70±15.64 97.59±14.31三角肌中束（Hz）76.14±11.73①②90.52±21.15①106.58±11.89 107.30±10.65

3 讨论

慢性颈痛是一种常见的慢性肌肉骨骼系统疾病，临床症状除有颈部疼痛外，有时还会伴有头部、躯干及上肢区域疼痛。因慢性颈痛患者疼痛的症状可波及肩背部及上肢等部位，故认为长时间颈部疼痛的患者可能对肩周相关肌肉的力量、肌肉疲劳度等造成影响。邓思敏等[7]研究发现，因颈部相关肌肉组织参与维持肩胛骨正常功能（如上斜方肌、肩胛提肌等），当颈部存在疼痛症状时可刺激周围一些相关的软组织出现肌紧张或僵硬，肌力变化导致肩胛骨动力障碍。de Camargo VM等[8]研究发现C5/C6水平手法治疗可增加机械性颈痛患者由同一神经节段支配的三角肌的肌电图振幅信号和疲劳抵抗，提高压力痛阈值。因此，对慢性颈痛患者进行全面充分的评估，制定合理的康复治疗计划，是减少疼痛和临床症状、防止复发的关键。

表面肌电图作为一种无创的检查技术，目前已被建议作为一种工具来加强神经肌肉的康复评估和康复治疗，其可以获得其他评估技术无法提供的神经肌肉功能信息，动态监测肌肉活动变化、评估肌肉康复治疗的效果等[9]。表面肌电图的分析指标主要包括时域指标和频域指标：RMS为时域指标，是一段时间内瞬间肌电图振幅平方的平均平方根，与肌肉负荷性因素、肌肉本身的生化、生理过程等有密切联系，是放电的有效值[10]；MF是反映信号频率特征的指标，其高低与动作电位的传导速度、参与活动的运动单位类型及其同步化程度有关。有学者研究发现，RMS和MF这两个指标可用于检查和监测病变肌肉恢复的情况，明确神经肌肉的状态，为康复治疗计划的制定、提高康复效果提供有力的临床证据[11]。本研究选择的是时域指标RMS评估患者肌肉募集运动单位能力的情况，频域指标MF评估患者的肌肉疲劳状态，探讨慢性颈痛患者颈背部肌肉和肩周肌肉的功能状态，从而进一步探讨慢性颈痛患者影响肩关节活动的可能机制，以此作为临床上更精准的评估方法和作为制定个体化康复计划的依据。

Korhonen T等[12]提出疼痛可以抑制肌肉活动并改变其运动的方式，因此患者会因疼痛导致肌肉出现不同的募集方式。肌肉招募的改变往往导致肌筋膜结构的病理改变，并加重症状。在存在颈部疼痛及功能障碍的情况下，颈部运动、感觉和肌肉活动能力会显著下降，因此本研究通过选择VAS评分低于5分的患者来控制疼痛对运动控制的影响。

试验组在上肢“空罐试验”姿势下，三角肌做最大等长收缩状态时上斜方肌和三角肌中束的RMS值和MF值均低于正常对照组（P＜0.05），说明慢性颈痛患者在上肢外展90°、三角肌中束做最大等长收缩的状态下，疼痛侧和非疼痛侧斜方肌的肌肉收缩能力下降，同时双侧三角肌中束的收缩能力也下降。这可能是由于患者局部肌肉的疼痛和不适使中枢对肌肉抑制作用增加，功能活动下降，肌电活动相应减少，导致肌电信号的波幅降低。解剖和行为学的研究表明，人体上肢肌肉具有双侧神经支配的中枢控制功能[13]，故运动脑区在抑制同侧肌肉活动的同时，也会抑制对侧上肢运动控制。试验组疼痛侧RMS值显著低于非疼痛侧（P＜0.05），是由于疼痛的影响，导致疼痛侧肌肉的活动较非疼痛侧活动能力进一步下降，从而导致肌肉收缩能力下降更明显。在临床工作中也发现，与工作有关的颈痛患者常因疼痛而减少活动，甚至制动不活动，久而久之会引起相应肌肉的功能减退。

肌肉耐力是指肌肉维持使用某一程度肌力时，所能持续用力的时间或反复次数，MF是反映肌肉疲劳度常用的指标[9]。在正常情况下，人体不同部位骨骼肌之间的MF值差异较大，这主要与肌肉组织中快、慢肌纤维的组成比例有关[14]，慢肌纤维比例越高，肌耐力越好，MF值越高，反之亦然。另外，试验结果中还显示试验组疼痛侧上斜方肌MF值与非疼痛侧无显著性差异（P＞0.05），而三角肌的MF值低于非疼痛侧（P＜0.05）。其可能的原因有：①选择的慢性颈痛患者VAS评分小于5分，疼痛程度为中度疼痛，患者可以忍受，疼痛为非持续性、休息能稍缓解，其颈肩部肌肉劳损程度及肌肉疲劳不严重。②在肩关节外展90°、肌肉做最大等长收缩的条件下行sEMG检查，主要受力的肌肉为三角肌中束，上斜方肌并未达到最大等长收缩状态，故上斜方肌的MF值两侧无差异，而三角肌中束MF值，疼痛侧低于非疼痛侧。③对人体骨骼肌纤维活动特点研究发现，小于20%最大自主收缩状态下是以慢肌纤维活动为主，随着运动强度的增加，募集形式才会逐渐过渡到以快肌纤维活动为主[14]。双侧斜方肌在整个试验动作过程中，因未做最大强度的收缩，故参与的肌肉纤维均以慢活动为主，而肌肉是以一个相对固定的频率进行电活动，理论上平均频率可能不会产生任何变化。三角肌在肩关节外展做最大等长收缩的状态下，因运动强度较大，有快肌纤维活动参与较多，显示出肌肉耐力下降，易疲劳，疼痛侧易疲劳的程度高于非疼痛侧。

慢性颈痛患者会导致颈部肌肉厚度、肌肉横截面积及肌肉活动度等指标变化，且肌肉的这些变化不会自行恢复[15]。在本研究中发现慢性颈痛患者不仅出现颈背部肌肉活动水平的下降，还会出现肩周肌肉活动水平的下降，患者的肌肉活动改变可能是导致肩关节活动障碍的一个诱发因素，即慢性颈痛也是导致肩关节功能紊乱的一个重要因素。故在临床治疗慢性颈痛患者的过程中，不能忽视对肩周肌肉及肩关节功能的训练。

本研究所有受试者只分析了一种静态的肌肉收缩模式，不能动态评估肌肉激活程序的变化。另一方面，因考虑更大的疼痛可以改变运动控制，低程度的疼痛不会明显影响肌肉功能，本研究选择的是VAS评分小于5分的受试者，因此在本研究中VAS是有限的，未来的研究中会考虑动态肌肉运动模式和疼痛限制。