《Physiotherapy Research International》：Acute Effects of Varying Neuromuscular Electrical Stimulation Amplitude on Quadriceps Isometric Torque and Muscle Thickness in Healthy Young Adults: A Randomized Split-Limb Trial
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## 摘要
**引言**：尽管神经肌肉电刺激（NMES）的剂量测定具有临床相关性，但增加自我报告的可耐受强度是否能增强急性神经肌肉反应尚不明确。
**目的**：探讨不同NMES强度及诱发收缩类型对股四头肌等长力矩（IT）和肌肉厚度的急性效应。
**方法*
## 摘要
**引言**：尽管神经肌肉电刺激（NMES）的剂量测定具有临床相关性，但增加自我报告的可耐受强度是否能增强急性神经肌肉反应尚不明确。
**目的**：探讨不同NMES强度及诱发收缩类型对股四头肌等长力矩（IT）和肌肉厚度的急性效应。
**方法**：研究采用随机分肢、受试者内重复测量设计，研究对象为健康年轻成年人。观察指标为IT和股四头肌肌肉厚度。受试者于膝关节屈曲60°（±5°）坐位下进行双侧测量。肌肉厚度通过超声评估，IT采用便携式测力计测定。澳式（Aussie）电流施加于两种剂量：受试者自报可耐受强度（阈值）及阈值上20%强度。在三个评估条件（无NMES的最大自主收缩、单独NMES、NMES合并最大自主收缩）下，各条件分设不同剂量，对优势肢和非优势肢进行随机分配。
**结果**：41名男女志愿者参与研究。单独NMES（阈值强度=0.49、超阈值强度=0.66 N·m·kg?1）诱发的IT显著低于其他条件，而最大自主IT（阈值强度=2.82、超阈值强度=2.84 N·m·kg?1）与NMES合并最大自主IT（阈值强度=3.03、超阈值强度=2.91 N·m·kg?1）无显著差异。超阈值条件导致股直肌（RF）厚度显著增加。探索性回归分析显示，RF厚度是唯一与IT显著相关的变量（R2=0.54）。
**结论**：急性澳西电流NMES未增强IT至超过最大自主收缩，单独使用NMES诱发的IT较低。然而，超阈值刺激可急性增加RF厚度。
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论文解读
**研究背景与目的**：肌肉力量是机体对抗阻力产生力的能力，是肌肉骨骼功能的基础。临床上，最大肌肉力量通常以关节力矩表示，即肌肉产生力乘以力臂的结果。肌肉力量对机体功能性的重要性，促使物理治疗和康复领域长期寻找有效提高肌肉力量的手段。神经肌肉电刺激（NMES）作为一种治疗性手段，通过向表层骨骼肌施加间歇性电刺激，使运动神经纤维去极化，从而诱发较大肌肉收缩，并期望通过反复、持续、系统的电刺激，最终产生慢性的神经肌肉适应性改变。NMES广泛应用于临床，尤其在运动功能恢复及长期肌肉适应性训练方面。在运动后急性阶段，NMES可使电极下运动神经元直接去极化，并经脊髓反射通路激活感觉与运动神经元，从而提高运动单位的募集能力，障碍机制是提升患者本体感觉的同时，可能增强运动单位收缩率和脊髓及皮层的兴奋性。NMES剂量的精确性至关重要，其关键参数包括刺激电流、脉冲时间、电极面积等。其中，电流及其变化与否极为重要，因为较高的电流在急性期可产生更大的力量输出并募集更多的运动单位，但可能伴随更强的不适感并加速疲劳。然而，目前关于NMES电流强度对肌肉力量训练的适宜剂量的研究尚存不足。具体问题是：单独用NMES是否比自主收缩更有效？NMES与自主收缩联用能否超越单纯自主收缩？可否基于患者个体的“可耐受强度”，即临床上常用的阈值剂量，是否足以产生足以破坏肌肉内稳态的急性刺激，并因此激发后续的肌肉适应过程？
**研究目的与设计**：为回答上述问题，研究团队在巴西巴拉那西部州立大学（Unioeste）生物康复实验室（BioRehab Lab）实施了一项随机、分肢体、受试者内的重复测量试验。共纳入41名健康成人（男性20例，女性21例），平均年龄20.1±2.07岁，体重70.4±19.2kg。排除标准包括下肢损伤史、心血管疾病、神经系统疾病等。整个测试方案包括三至三次实验会话，每次间隔至少24至48小时。受试者每次进行肌电刺激评估，分别于单纯的NMES、单纯最大自主收缩、NMES联合最大自主收缩共三种条件下测量股四头肌等长力矩（IT）与肌肉厚度。肌肉厚度用超声扫描仪在股直肌（RF）、股外侧肌（VL）和股内侧肌（VM）上标量测量；IT用便携式测力仪在水放松状态下测量。另外，实验采用澳西（Aussie）电流（1kHz载波，2msburst波）进行电刺激，刺激时间7秒，间歇60秒。刺激强度依据个体主观可耐受极限（阈值），在此基础上增加20%（超阈值）作为第二个刺激强度，随机地分配到优势腿或非优势腿；同一dose在两种状态下随机执行（NMES单独刺激 vs NMES合并最大自主收缩），重复测量同一个指标。Borg自感等级量表作为辅助用于评价主观感知负荷。
**技术方法**：主要测量方法包括：使用超声测量肌肉厚度（分别测量股直肌、股外侧肌、股内侧肌），具体位点构设为：RF在大腿中点（ASIS至髌骨上缘的50%处），VL于该水平向外侧移10%大腿周长方式定位；VM则置于上述距离20%并尺寸向内侧12.5%大腿周长之处。用超声采集参数测量，每组2个图像取均值。采用配备惯性传感的便携式测力仪（Dinabang-Movi）在60°弯曲位置，测量膝关节伸展力矩，推力杠杆臂长度以链固定点至膝关节中心计算；并转换为单位体重量（N·m·kg?1）。借ImageJ软件进行超声影像分析。所有测量（IT和肌肉厚度）均采用回归模型处理（高斯分布采用Generalized Estimating Equations (GEE)或者非高斯分布有时差gamma分布采用Generalized Mixed Model(GMM)），建模可能会影响结果的平均效应。模型的选择以AIC及残差诊断为依据。在固定基线（阈值vs超阈值）、收缩类型（最大自主、纯NMES及两者结合）及其交互效应均纳入统计模型。同时，以三重肌肉厚度（RF、VL、VM）中间值和通道电流作为协同变量，评估其对肌力变化的独立与交互效应。重复性采用组内相关系数（ICC [3,k]）和标准误测量（SEM）考证评价，保证测量质量。
**研究结论**：研究结果显示，刺激装置采用“分腿设计”得比较部位两种不同的刺激强度不相影响。根据结果，荷电强度对IT无独立主效应：纯NMES诱发IT（阈值0.49、超阈值0.66 N·m·kg?1）显著低于最大自主收缩与NMES合并最大自主收缩条件；而后两者之间差异不显著。即“超阈值”NMES并未增强IT超过自身的最大自主收缩所能达到的水平。但在肌肉厚度结果中，RF肌肉厚度受到刺激强度的影响：超阈值剂量条件下RF厚度较阈值条件增加0.59 mm (95% CI [0.009, 1.18])，相对增加约1.94%，且差异有统计学意义；VM和VL厚度则未表现出刺激强度的显著差异。在三种条件类型（听觉最大自主收缩、单独NMES、两者联合）中，除RF和VM肌肉厚度有影响外，VL没有观察到条件差异。进一步回归分析显示，RF厚度是唯一与IT显著相关的变量（R2=0.54；t=5.04，p<0.001）。同时主观自感疲劳（Borg评分）在三种条件间差异：在联合条件，但不同剂量的强度间没有显著在IMST、误等。
**讨论与结论**：研究结果表明，在健康年轻成年人中，一些类严重阈值强度或更高（+20%）的NMES（Aussie电流）未能ALL时增加IT在最大自主收缩以上；换言之，电刺激参与合并进行，超越最大自主用力收缩的能力叠加。这一结论与早期该团队的结论一致（Kramer，1987），提示电刺激在最大自主收缩中的附加作用有限。这种使NMES单独诱发的IT低于自主收缩结果反而可以解释为电刺激的募集频率和数量不及意志性募集团队，且受抗疲劳允许和刺激范围等限制。然而，超阈值NTMS提高了RF厚度（仅被测单个肌肉），由于肌肉厚度的急性变化显然不能归因于真正意义上的肌纤维增长，该变化更可能反映刺激导致的肌腹收缩或局部组织水肿等几何形态学改变。探索性回归提示RF厚度与IT有统计学关联（R2=0.54），提示IT的形成不仅依赖于肌肉结构的直接反映，还可能有神经激活、肌内协调等更多因素的影响。解释的斜率（54%）进一步说明单因素不能充分解释IT的全部变异性，拘泥于神经肌肉的共同作用。针对肌肉厚度与IT发生的差异，研究者强调神经中枢与投射式激活对IT更为重要，局部肌肉形态急性改变影响相对小。患者主要在急性表现，是否长期影响或产生结构适应目前暂无把握。Borg评分提示与条件关系密切，但不反映对NMES刺激性疼痛的感知。由于研究以健康年轻学生为样本，解释性具有一定的局限性；其实践意义不大，虽然超阈值刺激是可耐受的，但它是否能增强转矩在临床应用的价值（如神经功能受损患者）仍有待研究证实。未来的研究应纳入更多感知评价，并在多个人群进行剂量-反应设计，从而使NMES的临床应用更优化。
总体而言，本研究通过严谨的随机设计评价了刺激强度对NMES急性引起的肌肉力量增加AR的作用，其结论：超阈值刺激并未提高NMEMES引起的IT，仅可明急增加RF厚度；提示依靠扩大电流增加强度试图消除入队，效果可能不理想，肌肉厚度的即时变化与IT形成无关，对临床上剂量定位和后续研究设计提供依据。
