成人下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的嚼肌表面肌電圖研究

成人下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的嚼肌表面肌電圖研究

表面肌肉電圖（semg）也被稱為動(dòng)態(tài)肌肉電圖（dynamicelarkionistration），是一種安全、簡單、無創(chuàng)傷的肌肉功能狀態(tài)檢查手段。它已在許多運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。咀嚼肌的sEMG也在口腔頜面部肌功能檢查中應(yīng)用了幾十年,主要集中在全口義齒修復(fù)評(píng)價(jià)、正畸前后咀嚼肌功能的改變、顳下頜關(guān)節(jié)病的診斷和治療等方面,通常以峰值分析、平均幅值為sEMG參數(shù)的分析方法,而對(duì)這些參數(shù)反映咀嚼肌功能的代表性仍觀點(diǎn)不一,特別是對(duì)sEMG進(jìn)行各參數(shù)的綜合性分析和比較少有報(bào)道。本研究通過記錄正常牙合成人下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)咀嚼肌sEMG,分別進(jìn)行sEMG的時(shí)域分析和頻域分析,并對(duì)各參數(shù)反映咀嚼肌功能狀態(tài)的情況加以比較,以探討sEMG參數(shù)綜合性分析的臨床價(jià)值。1材料和方法1.1正常牙合納入標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)抽取10例本?？谇会t(yī)學(xué)專業(yè)正常牙合成人作為研究樣本,其中男性4例,女性6例,年齡(20.2±0.9)歲。正常牙合納入標(biāo)準(zhǔn):牙齒排列整齊無間隙,磨牙關(guān)系中性,前牙覆牙合覆蓋正常,中線一致。面部左右對(duì)稱,無不良口腔習(xí)慣,無正畸治療史,無神經(jīng)肌肉系統(tǒng)疾病,下頜運(yùn)動(dòng)正常,咀嚼肌無壓痛,雙側(cè)髁狀突運(yùn)動(dòng)基本對(duì)稱,無彈響,開口度37～45mm,開口型“↓”。1.2肌電圖記錄和分析系統(tǒng)澳大利亞ADInstruments公司生產(chǎn)的PowerLab8/30八通道多用途生理記錄儀,配置成八通道肌電圖記錄和分析系統(tǒng);丹麥Ambu公司產(chǎn)藍(lán)點(diǎn)電極片(型號(hào):N-00-S);綠箭口香糖等。1.3檢測方法1.3.1左學(xué)習(xí)肌后束及側(cè)頜肌后束左側(cè)顳肌前束(LTA)、右側(cè)顳肌前束(RTA),左側(cè)顳肌后束(LTP)、右側(cè)顳肌后束(RTP),左側(cè)咬肌(LMM)、右側(cè)咬肌(RMM)、左側(cè)二腹肌前腹(LDA)、右側(cè)二腹肌前腹(RDA)。1.3.2環(huán)境試驗(yàn)測試過程安靜,無噪音及信號(hào)干擾。室溫保持在22℃～25℃,濕度49%～51%。1.3.3電極的貼放位置①受試者顱面部潔凈,精神放松,端坐位,兩眼平視前方,下頜成姿勢位,眶耳平面與地面平行。②充分暴露測試部位,用75%乙醇擦拭皮膚。③電極貼放位置:受試者前額正中貼接地電極,記錄電極與參照電極相距15～20mm。顳肌前束位于眶耳平面上,由外耳孔上緣向前約6cm,垂直向上約6cm處;顳肌后束位于耳后乳突前上1.5cm處;咬肌位于眶耳平面上,由外耳孔上緣向前約2.5cm,垂直向下約6cm,下頜角的前上方,二腹肌前腹位于下頜骨下緣近中線處。由于不同個(gè)體顱面部形態(tài)、大小有一定差異,因此電極貼放位置在坐標(biāo)定點(diǎn)的基礎(chǔ)上,再根據(jù)觸捫相應(yīng)肌肉收縮時(shí)的動(dòng)度作適當(dāng)調(diào)整,使電極貼在肌腹上。④表面肌電圖記錄時(shí)所設(shè)參數(shù):采樣速率2k/s,采樣量程1mV,縮放比例100∶1。1.3.4雙側(cè)咀嚼、雙側(cè)二肌前腹記錄志愿者雙側(cè)顳肌前腹、雙側(cè)顳肌后腹、雙側(cè)咬肌、雙側(cè)二腹肌前腹分別處在下頜姿勢位、前牙對(duì)刃、下頜最大前伸、雙側(cè)咀嚼、最大張口、吞咽后緊咬牙等動(dòng)作時(shí)的肌電活動(dòng)。1.4肌電阻數(shù)字化測量、參數(shù)分析用PowerLab的ChartPro5軟件(ADInstruments,Australia)進(jìn)行肌電信號(hào)的原始圖形數(shù)字化測量、參數(shù)分析,結(jié)果以ˉx±s表示。運(yùn)用Origin5.0軟件(MicrocalSoftwareInc.,USA)進(jìn)行肌電信號(hào)的平均肌電值、峰值、平均幅值和幅值均方根的F檢驗(yàn),功率譜的中位頻率、平均功率頻率分析,以及功率譜圖繪制。2結(jié)果2.1下頜肌電活動(dòng)對(duì)10名正常牙合成人,同步記錄雙側(cè)顳肌前腹、顳肌后腹、咬肌、二腹肌前腹,在下頜姿勢位、前牙對(duì)刃、下頜最大前伸、雙側(cè)咀嚼、最大張口及吞咽后緊咬牙等動(dòng)作狀態(tài)的肌電活動(dòng)。受試者吞咽后緊咬牙的咀嚼肌肌電圖記錄結(jié)果(左、右對(duì)比)見圖1,受試者RDA,RMM,RTA,RTP在不同動(dòng)作時(shí)咀嚼肌肌電圖的記錄結(jié)果見圖2。2.2咀嚼肌semg的時(shí)間域分析時(shí)域分析是指可以在時(shí)間維度上反映肌電曲線變化特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)。2.2.1肌肉負(fù)荷強(qiáng)度的影響是一段時(shí)間內(nèi)瞬間肌電圖振幅的平均,是反映sEMG信號(hào)振幅變化的特征性指標(biāo),其變化主要反映肌肉活動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)單位激活的數(shù)量、參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位類型以及其同步化程度,與不同肌肉負(fù)荷強(qiáng)度條件下的中樞控制功能有關(guān)。10例受試者在下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下咀嚼肌sEMG的平均肌電值分析結(jié)果見表1,表明各咀嚼肌在下頜運(yùn)動(dòng)間的差異均有顯著性意義(P<0.05或P<0.01),除姿勢位、吞咽后緊咬牙外,下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)咀嚼肌間差異亦具有顯著性意義(P<0.05或P<0.01)。2.2.2下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下咀嚼肌肌電圖的平均峰值分析肌肉每次收縮時(shí)所能釋放的最大能量的電信號(hào)值。反映了肌肉收縮的強(qiáng)度,是咀嚼肌做功的表現(xiàn)。10例受試者在下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下咀嚼肌表面肌電圖的平均峰值分析結(jié)果見表2,顯示各咀嚼肌在下頜運(yùn)動(dòng)間的差異均有顯著性意義(P<0.05或P<0.01),除姿勢位、吞咽后緊咬牙外,下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)咀嚼肌間差異亦具有顯著性意義(P<0.05或P<0.01)。2.2.3下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的咀嚼肌電圖的平均幅值分析在時(shí)限范圍內(nèi),最大負(fù)峰與最大正峰的幅度差。反映肌肉電信號(hào)的強(qiáng)度,及參與的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)目。10例受試者在下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下咀嚼肌表面肌電圖的平均幅值分析結(jié)果見表3,顯示除LDA外各咀嚼肌在下頜運(yùn)動(dòng)間的差異均有顯著性意義(P<0.05或P<0.01),除姿勢位、吞咽后緊咬牙、大張口外,下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)咀嚼肌間差異亦具有顯著性意義(P<0.05或P<0.01)。2.2.4生物生化過程間的內(nèi)在聯(lián)系在時(shí)限范圍內(nèi),肌電圖振幅平方平均的平方根,是放電有效值,取決于肌肉負(fù)荷性因素和肌肉本身的生理、生化過程之間的內(nèi)在聯(lián)系。10例受試者在下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下咀嚼肌表面肌電圖的幅值均方根分析結(jié)果見表4,顯示各咀嚼肌在下頜運(yùn)動(dòng)間的差異均有顯著性意義(P<0.05或P<0.01),除姿勢位、吞咽后緊咬牙、大張口外,下頜不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)咀嚼肌間差異亦具有顯著性意義(P<0.05或P<0.01)。2.3葉轉(zhuǎn)換與參數(shù)分析頻域分析是評(píng)價(jià)肌肉疲勞度的常用指標(biāo)。頻域信號(hào)是將時(shí)域信號(hào)通過快速傅里葉轉(zhuǎn)換(fastFouriertransform,FFT)得出的,常以平均功率頻率(meanpowerfrequency,MPF)和中位頻率(medianfrequency,MF)進(jìn)行參數(shù)分析。2.3.1咀嚼肌的運(yùn)動(dòng)頻率所測咀嚼肌sEMG的平均功率頻率(表5)和中位頻率分析參數(shù)(表6)在左右側(cè)之間的差異無顯著意義(P>0.05),咀嚼肌在行使不同動(dòng)作時(shí)的平均功率頻率和中位頻率均有顯著性差異(P<0.05或P<0.01);除平均功率頻率在姿勢位和吞咽后緊咬牙時(shí),以及中位頻率在咀嚼和吞咽后緊咬牙時(shí)各咀嚼肌間無顯著差異(P>0.05)外,其他各個(gè)動(dòng)作時(shí)咀嚼肌間均有顯著性差異(P<0.05或P<0.01)。2.3.2肌肉電活動(dòng)的測量,并注意前牙對(duì)牙的信號(hào)強(qiáng)度。根據(jù)一般情況,認(rèn)為肌電信號(hào)的有用能量在0～500Hz的頻率范圍,主要集中在50～150Hz的范圍。本實(shí)驗(yàn)將sEMG的信號(hào)經(jīng)過快速傅里葉轉(zhuǎn)換(FFT)后,顯示功率譜集中在低頻段0～100Hz,而且前牙對(duì)刃、下頜最大前伸、咀嚼、吞咽后緊咬牙時(shí)均有肌電信號(hào)募集現(xiàn)象。募集現(xiàn)象(amplitudeofrecruitment)是在肌肉收縮時(shí),引起多個(gè)運(yùn)動(dòng)單位同時(shí)進(jìn)行放電所產(chǎn)生的現(xiàn)象。因此可以認(rèn)為功率譜分析能明確反映肌肉在不同狀態(tài)下的電活動(dòng)情況。圖3顯示的是受試者右側(cè)各咀嚼肌在吞咽后緊咬牙時(shí)的咀嚼肌功率譜圖(原始記錄見圖3)。3咀嚼肌在不同動(dòng)作時(shí)的肌電值和疲勞程度變化sEMG信號(hào)源于大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)控制下的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的生物電活動(dòng),形成于眾多外周運(yùn)動(dòng)單位電位在時(shí)間和空間上的總和,經(jīng)表面電極引導(dǎo)、放大、顯示和記錄所獲得的一維電壓時(shí)間序列信號(hào),是一種不穩(wěn)定的、非線性電信號(hào)。對(duì)肌電圖用不同方法進(jìn)行分析,各參數(shù)可能會(huì)反映肌肉運(yùn)動(dòng)的不同特點(diǎn)。由于表面電極與針刺電極不同,它所記錄到的是由肌肉的多個(gè)運(yùn)動(dòng)單位同時(shí)活動(dòng)產(chǎn)生的電信號(hào),檢測易受到多種客觀因素的影響,故有學(xué)者對(duì)sEMG的真實(shí)性和可靠性產(chǎn)生了懷疑。事實(shí)上,無論sEMG是否受到干擾因素的影響,其中含有反映肌肉電活動(dòng)狀態(tài)的肌電信息是無可置疑的。另外,無論是表面電極記錄還是針刺電極記錄,由于肌電活動(dòng)總伴隨著肌肉的收縮活動(dòng),必然會(huì)對(duì)記錄產(chǎn)生一定的干擾,所以要完全排除干擾也是不可能的。因此,如何進(jìn)行高保真的肌電信息提取和分析才是解決問題的關(guān)鍵。從本研究的初步結(jié)果可以看出,同一sEMG通過不同的分析方法所得到的參數(shù),對(duì)肌肉功能狀態(tài)的代表性不同,僅從單一的角度進(jìn)行分析所得到的結(jié)果或許并不客觀。正如測試結(jié)果顯示除LDA在平均幅值分析無顯著差異(P>0.05)外,咀嚼肌在行使不同動(dòng)作時(shí)的平均肌電值、峰值、平均幅值和幅值均方根均有顯著性差異(P<0.05或P<0.01),除在姿勢位和吞咽緊咬牙時(shí)各咀嚼肌的平均肌電值、峰值、平均幅值和幅值均方根,以及大張口時(shí)平均幅值和幅值均方根咀嚼肌間無顯著性差異(P>0.05)外,其他各個(gè)動(dòng)作時(shí)咀嚼肌間均有顯著性差異(P<0.05或P<0.01)。由此可見,咀嚼肌在完成不同動(dòng)作時(shí),肌纖維處于不同的收縮和舒張狀態(tài),因此呈現(xiàn)不同的放電情況。當(dāng)遇到運(yùn)動(dòng)幅度較小的姿勢位或各咀嚼肌處于高強(qiáng)度收縮狀態(tài)的吞咽后緊咬牙動(dòng)作時(shí),肌肉的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度及承擔(dān)負(fù)荷的變化不明顯,所以當(dāng)參與的運(yùn)動(dòng)單位之間的咀嚼肌變化幅度較小時(shí),肌肉之間肌電信號(hào)的差異就不顯著了。由于大張口動(dòng)作需要多塊肌肉的協(xié)同作用才能完成,在運(yùn)動(dòng)過程中每塊肌肉所處的收縮強(qiáng)度、承受的負(fù)荷均有所不同,但該動(dòng)作時(shí)處于收縮或舒張狀態(tài)下的開頜肌和閉頜肌的有效放電量差異性較小,故平均肌電值和平均峰值則呈現(xiàn)顯著性差異,而平均幅值和幅值均方根均無顯著性差異。因此,時(shí)域分析時(shí)多種分析方法相結(jié)合,能更為全面地反映咀嚼肌在不同狀態(tài)下肌肉的放電情況。但在下頜行使不同動(dòng)作對(duì)LDA進(jìn)行平均幅值分析結(jié)果提示右側(cè)有顯著性差異,而左側(cè)無顯著性差異,其原因還有待于進(jìn)一步研究。咀嚼肌的運(yùn)動(dòng)過程是受到反饋性調(diào)節(jié)的,并且在運(yùn)動(dòng)過程中存在肌肉間的協(xié)同作用。因此在收縮的過程中肌肉的疲勞度就會(huì)有所改變。如測試結(jié)果中的MF、MPF及功率譜的繪制均反映了sEMG信號(hào)在不同頻率分量的變化。咀嚼肌在行使不同動(dòng)作時(shí)的平均功率頻率和中位頻率均有顯著性差異(P<0.05或P<0.01);除平均功率頻率在姿勢位和下頜最大前伸時(shí)及中位頻率在咀嚼和吞咽后緊咬牙時(shí)咀嚼肌間均無顯著性差異(P>0.05)外,其他各個(gè)動(dòng)作時(shí)咀嚼肌間均有顯著性差異(P<0.05或P<0.01)。以上結(jié)果可以看出咀嚼肌處于不同狀態(tài)時(shí),也會(huì)呈現(xiàn)不同的疲勞程度。由于MPF的高低與外周運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)作電位的傳導(dǎo)速度,參與活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位類型以及其同步化程度有關(guān),因此當(dāng)咀嚼肌的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度比較小、肌肉之間的協(xié)同作用較弱時(shí)各組肌肉間無顯著性差異。而MF是指骨骼肌收縮過程中肌纖維放電頻率的中間值,故在咀嚼肌同時(shí)進(jìn)行節(jié)律性或持續(xù)性運(yùn)動(dòng)時(shí),肌纖維的放電頻率差異不顯著。繪制的功率譜圖則與原始sEMG圖形相對(duì)應(yīng),不僅從頻率維度上反映sEMG的變化特征,還體現(xiàn)了參加活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量、不同運(yùn)動(dòng)單位的放電頻率、運(yùn)動(dòng)