慢性卒中后多方向等长任务中方向性EMG映射：损伤严重程度、力量水平与任务方向的交互作用分析

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Directional EMG patterns reveal impairment-related disruptions in upper-limb force control after stroke

　　

摘要

背景

偏瘫性卒中会破坏上肢运动控制，导致方向特异性缺陷和异常的代偿策略。通过量化肌肉激活的角度范围和偏好方向，方向性肌电图（EMG）分析已显示卒中幸存者的方向调谐发生了改变。然而，目前尚不清楚损伤严重程度如何影响方向特异性难度和代偿，以及这些紊乱如何随力量水平和任务方向而变化。本研究在多变力量水平下，通过多方向等长任务中的方向性EMG映射详细考察了这些问题。

方法

8名慢性卒中幸存者在垂直于前臂的平面内，使用手腕夹具在八个方向（0°–315°，以45°为间隔）执行等长力量匹配任务，力量水平分别为最大自主收缩（MVC）的20%、40%和60%。记录了施加于夹具上的所有力和扭矩，以及来自八条上肢肌肉的表面肌电图。对每块肌肉，使用EMG幅度和实际力方向计算EMG向量，以分析方向调谐和角度集中度。任务精度以目标力方向与实际力方向之间的角度误差来量化，代偿策略则从离轴力和扭矩中估算。采用广义线性混合效应模型分析这些指标，以考察力量大小、任务方向及其交互作用的影响。使用Spearman相关分析评估肌肉协同激活以及损伤严重程度（基于Fugl-Meyer上肢评估，FMA-UE）与任务精度之间的关系。

结果

严重受损参与者在外侧方向上力量生成受限，激活调谐仅限于较窄的内侧范围。这些紊乱伴随着更大的角度误差，且与FMA-UE评分呈负相关。更高的力量需求逐步募集三角肌，表明存在显著的方向调谐；然而，任务精度的变化具有方向特异性，在某些方向上改善，在其他方向上恶化。增加力量需求还会导致离轴力和扭矩出现方向特异性偏移，偏离经典的屈肌/伸肌协同模式，提示肩部驱动控制增强，可能促进更独立的关节控制。协同激活分析显示，三角肌和肱三头肌之间在各方向上均存在潜在的关节稳定协同激活。相比之下，严重损伤与更少的显著协同激活对以及肱二头肌-肱桡肌耦合的丧失相关。

结论

这些发现表明，卒中后的方向控制缺陷和代偿策略受损伤严重程度、力量大小和任务方向之间复杂交互作用的调控，从而产生患者特异性的脆弱区域。方向性EMG映射提供了可量化的方向性目标，可能有助于设计个性化康复干预方案。

试验注册本研究于2025年8月8日在ClinicalTrials.gov进行了回顾性注册（NCT07113457）。