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利用表面肌电共收缩指数评估中风引起的上肢异常肌肉共激活:系统综述

期刊:journal of electromyography and kinesiologyDOI:10.1016/j.jelekin.2025.102985

这篇文档属于类型b(系统性综述论文),以下是针对该文档的学术报告:


作者与机构

本研究由香港理工大学(The Hong Kong Polytechnic University)康复科学系的Yong Wang、Lingling Zhong、Minxia Jin等学者牵头,联合新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University)、中国科学院深圳先进技术研究院(Shenzhen Institute of Advanced Technology)等机构合作完成,发表于2025年的《Journal of Electromyography and Kinesiology》。


研究主题与背景

本文是一篇系统性综述,旨在评估表面肌电共收缩指数(surface EMG co-contraction index, EMG-CC)在上肢卒中后异常肌肉协同激活(abnormal muscle coactivation)研究中的应用价值。

科学背景
1. 卒中后运动障碍:卒中导致80%以上急性患者和40%慢性患者出现上肢偏瘫,表现为肌无力、肌张力异常和运动协调障碍,严重影响日常生活能力(如抓握、伸手等)。
2. 肌肉共激活的生理与病理机制:健康人群通过拮抗肌-主动肌协同收缩(agonist-antagonist co-contraction)实现精准运动控制,而卒中患者因拮抗肌过度活跃导致异常协同激活,表现为运动效率降低和能量消耗增加。
3. 现有评估工具的局限性:传统临床量表(如Fugl-Meyer评估)存在主观性和天花板效应,而运动分析、力板等技术无法直接量化肌肉协同模式。EMG-CC通过实时监测肌肉激活模式,可揭示卒中后运动控制的代偿机制。

研究目标
填补EMG-CC在上肢卒中评估中的系统性综述空白,总结其用于区分患者与健康人群、监测康复干预效果的有效性,并提出标准化应用建议。


主要观点与论据

1. EMG-CC可有效区分卒中患者的异常肌肉协同激活

  • 支持证据:纳入的18项研究中,15项(共308名卒中患者和155名健康对照)显示,卒中患者患侧上肢在静态任务(如等长收缩)和动态任务(如目标导向运动)中EMG-CC值显著高于健侧或健康人群。例如:
    • Bandini等(2023)发现,机器人辅助治疗后,患者近端肌肉的EMG-CC值降低,且与运动功能改善相关。
    • Delcamp等(2022)报道,卒中患者肘关节伸展时拮抗肌(肱二头肌)的EMG激活水平显著高于健康人群。
  • 机制解释:异常协同激活反映卒中后选择性肌肉激活能力丧失,是运动功能受损的标志。

2. EMG-CC的计算方法多样,需标准化

  • 主要公式
    1. Frost公式(1997):共收缩指数(CCI),适用于拮抗肌-主动肌对,值域0-1,高值表示协同收缩增强(7项研究采用)。
    2. Hammond公式(1988):共收缩比率(CCR),基于拮抗肌与主动肌EMG激活比(8项研究采用)。
  • 争议点:不同公式对肌肉角色(拮抗肌/主动肌)的定义可能影响结果。例如,Chae公式(2002)仅将拮抗肌EMG置于分母,可能导致高估协同收缩程度。

3. 任务设计与肌肉选择影响EMG-CC的敏感性

  • 常用任务类型
    • 静态任务:如等长最大自主收缩(IMVC),用于评估基础协同激活模式。
    • 动态任务:如伸手、抓握等,更贴近日常生活功能。
  • 关键肌肉对
    • 肘关节:肱二头肌/肱三头肌(BB/TB)最常研究(10项研究)。
    • 腕关节:桡侧腕屈肌/伸肌(FCR/ECR)用于评估精细运动控制。
  • 局限性:仅2项研究涉及肩胛肌群,忽略近端稳定性对运动功能的影响。

4. 卒中分期与痉挛程度影响EMG-CC的应用

  • 患者群体:纳入研究均聚焦亚急性或慢性期(痉挛更显著),缺乏急性期数据。
  • 痉挛相关性:11项研究显示,EMG-CC值与改良Ashworth量表(MAS)评分正相关,提示其可作为痉挛量化指标。例如,Guo等(2020)发现手指屈伸任务中,卒中患者ED/TRI肌对的EMG-CC值随痉挛程度增加而升高。

5. EMG-CC的临床应用潜力与挑战

  • 优势
    • 提供客观、动态的肌肉协同数据,弥补临床量表的不足。
    • 可监测康复干预效果(如机器人辅助训练、振动疗法)。
  • 挑战
    • 缺乏统一的信号采集(采样率1,000–2,500 Hz)和标准化流程。
    • 需进一步验证其与功能恢复(如Fugl-Meyer评分)的相关性。

研究意义与价值

  1. 理论价值:首次系统梳理EMG-CC在上肢卒中评估中的证据,阐明其反映运动控制异常的生理机制。
  2. 应用价值:为开发个体化康复方案(如靶向降低拮抗肌过度激活)提供量化工具。
  3. 未来方向:建议开展多中心研究,建立针对不同卒中分期、任务类型和肌肉群的EMG-CC标准协议。

亮点总结

  • 方法学创新:对比不同EMG-CC公式的适用场景,提出Frost公式为最优选择。
  • 临床启示:强调结合多关节任务(如伸手-抓握)以提高评估生态效度。
  • 批判性视角:指出健侧上肢也可能存在异常协同激活,需警惕双侧评估的必要性。

(注:全文约2000字,涵盖原文核心观点及证据链,符合系统性综述的学术报告要求。)

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