作者：河北省沧州中西医结合医院脊柱四科      贺银川

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是指在年龄＞10岁至骨骼成熟期间发生的，冠状面Cobb角＞10°的三维脊柱畸形，在青少年中发病率为1%～4%，具体病因尚不清楚，目前的观点认为AIS是一种具有遗传易感性的多因素疾病，尚不清楚何种因素为主要病因。生物力学研究表明，脊柱本身不能承受大的纵向和侧向负荷，是一种不稳定的结构。因此，需要肌肉和神经肌肉控制系统在特定姿势下提供躯干稳定性，并产生运动。在维持脊柱椎间稳定方面，肌肉组织是负责这一功能的主要结构，韧带起次要作用。已有文献报道，AIS患者凸凹侧椎旁肌不平衡，表现为凸侧Ⅰ型纤维比例增加。因此，在日常活动或姿势任务中，AIS患者椎旁肌可能存在异常激活。椎旁肌不平衡是一个特殊的因素，其与侧凸的发生发展及治疗相关。关于椎旁肌不平衡究竟是侧凸的病因还是结果，仍然是一个值得讨论的话题。表面肌电图（sEMG）通过表面电极记录肌肉活动水平和功能状态，具有灵敏、客观、无创无痛、操作便捷等优点。通过表面肌电图了解肌肉活动模式有助于探索AIS的发病机制，并为治疗提供参考。笔者主要从表面肌电图检测方法、AIS椎旁肌表面肌电特征、椎旁肌疲劳评估、平衡分析、步态分析、进展预测、康复锻炼、疗效评估等几方面对表面肌电图在AIS中的应用综述如下。

表面肌电图的检测方法

表面肌电图对AIS患者神经肌肉功能的评估方法主要包括静态评估和动态评估，静态评估如站立、坐位、卧位、站立等长收缩肌电分析等；动态评估如前屈运动分析、侧弯运动分析、轴向旋转运动分析、肌肉疲劳评估、平衡分析、步态分析等。评价指标包括时域指标、频域指标、激活时间、激活顺序、协调性指标等。时域指标是将肌电信号看作时间的函数，用来反应时间序列信号的振幅特征，主要包括平均肌电值（AEMG）、积分肌电值（IEMG）、均方根值（RMS）等，可一定程度上反映肌肉活动时运动单位激活的数量、每个运动单位的放电大小、参与活动的运动单位类型以及同步化程度。频域指标是通过对自相关函数做快速傅立叶转换（FFT），根据功率谱密度（PSD）确定表面肌电中不同频段信号分布，能够较好地在频率维度上反映表面肌电的变化情况，主要包括中位频率（MF）、平均功率频率（MPF）及其衍生指标，临床上常用于肌肉活动时疲劳程度的判断，其值大小与肌肉组织中快慢肌纤维的组成比例有关。

AIS患者椎旁肌表面肌电图特征

目前很多学者对AIS患者椎旁肌活动进行了表面肌电图研究，Riddle和Roaf报道，AIS患者俯卧抬头时凸侧椎旁肌电活动高于凹侧。Kwok等报道，PUMCIa和Ⅱc型AIS患者习惯性站立和坐位姿势凸侧椎旁肌电活动高于凹侧。Park等报道，椎旁肌不对称活动受侧凸类型影响，双主弯、胸腰弯和腰弯型AIS顶椎凸侧椎旁肌电活动高于凹侧，单胸弯和双胸弯AIS顶椎凸凹侧振幅平均RMS无显著差异。deOliveira等发现双弯AIS患者顶椎凸凹侧椎旁肌归一化均方根值无显著差异，并指出这可能是由于侧凸角度较小的缘故。Reuber等研究发现，Cobb角<25°的女孩站立抗阻试验中凸凹侧椎旁肌平均肌电活动无显著差异。Cobb角>25°的女孩凸侧腰椎旁肌平均肌电活动明显高于凹侧。Feipel等报道，在站立侧弯运动中，AIS组与正常对照组均表现为对侧椎旁肌激活高于同侧。Stetkarova等报道，凸侧增加的肌电活动可能与肌肉对高负荷需求的继发性适应有关。

椎旁肌表面肌电活动与冠状面Cobb角相关性

Reuber等报道，侧凸越严重，站立位脊柱弯曲力矩越大，凸侧椎旁肌电活动越大。但未对表面肌电活动与Cobb角相关性进行量化分析。Odermatt等报道，KingⅠ和KingⅡ型侧凸患者在站立等长任务中腰弯凸凹侧RMS比值与Cobb角呈正相关性。但胸弯凸凹侧RMS比值与Cobb角未报道此相关性。Park等报道，胸腰弯AIS患者在俯身超人任务中L3两侧竖脊肌、多裂肌RMS比值与冠状面Cobb角呈显著正相关。腰弯患者L3两侧多裂肌RMS比值与冠状面Cobb角中度相关。而单胸弯、双胸弯和双主弯未报道有此相关性。国内许轶等报道，AIS患者在腰背肌负荷耐力试验（BST）中顶椎凸凹侧椎旁肌AEMG比值与冠状面Cobb角呈正相关。王帅等报道，AIS患者站立位静息状态下顶椎凸凹侧RMS比值与Cobb角具有显著正相关性。袁望舒等报道，坐位背肌等长收缩试验中轻中度AIS患者顶椎凸凹侧椎旁肌RMS比值与轴向躯干旋转角呈正相关性，与Cobb角之间无相关性。贺晨等报道，站立位凸凹侧RMS比值与Cobb角无显著相关性。可见，目前关于椎旁肌不对称肌电活动与冠状面Cobb角相关性的研究尚不多，研究方法也不尽相同，椎旁肌不对称肌电活动与冠状面Cobb角相关性尚未形成一致共识，未来需要更多研究、更准确的方法来进一步评估。

肌肉疲劳评估

耐力是指肌肉持续维持一定力量输出的能力。通过使用表面肌电图（sEMG）研究肌肉疲劳的肌电表现，可以获得更客观、准确的肌肉疲劳评估。已知AIS患者背部伸肌在持续等长收缩期间sEMG信号的频谱向较低频率偏移，其与肌纤维传导速度减慢有关。分析肌电频域指标，可以了解肌肉的易疲劳程度，揭示肌肉耐力与运动表现的关系。Mohammadi等报道，与健康受试者相比，中度AIS患者呼吸肌耐力持续时间更短，中位频率更低。Gaudreault等报道，AIS组与健康对照组肌肉疲劳参数无显著差异。Chan等也报道，AIS患者与对照组脊柱伸肌耐力组间无差异，疲劳后肌肉激活的增加不能提供额外的主动姿势稳定性，但可能会增加脊柱凸侧背部疼痛的风险。

姿势平衡分析

平衡功能是人体进行正常日常生活的基本能力。良好的平衡控制需要视觉、本体感觉和前庭觉信息传入及中枢神经系统对信息的适当整合。当姿势平衡发生变化或受到干扰，感觉和运动系统进行及时纠正，以恢复或建立新的平衡，这代表了神经肌肉系统的自然行为。表面肌电图能够对姿势扰动时的肌肉反应进行评估，这被认为是表面肌电图研究的主要优势。AIS破坏了脊柱对齐，增加了主动稳定以保持姿势的内在需求，源于姿势控制策略的分析有助于更好地理解其行为的动态适应。了解肌肉活动模式有助于探索AIS的发病机制，并为治疗提供参考。

人类在正常站立期间，来自腿部的本体感觉输入是感知姿势摇摆的最灵敏的方式。良好平衡表现通过使用预期策略来传达，涉及踝关节多于髋关节。AIS患者可以根据威胁平衡的情况调整姿势控制策略。姿势控制策略可以是“反应性”（补偿）或“预测性”（预期）或两者结合。当预测到威胁平衡的情况时，机体通过肌肉提前激活，延长激活时间和减小压力中心（COP）偏移进行预期性调整。对于突然的快速姿势扰动，双侧肌肉同时激活，以进行平衡校正。与健康人相比，AIS患者更依赖踝关节肌肉来控制平衡幅度。

Farahpour等报道，姿势扰动测试中椎旁肌不对称肌肉活动可能不是AIS的固有特征，而是一种根据需要稳定躯干的适应性神经肌肉反应。Kuo等也认为，这种椎旁肌不对称活动归因于解剖变形，而不是神经病因学因素。AIS患者的病理形态导致机体在3个轴的运动不平衡。躯干变形，基本运动功能紊乱。AIS患者运动不省力，容易疲劳，更少协调，其运动功能不是丧失，而是减少。AIS患者存在平衡功能障碍，但很难说这种功能障碍是原发性还是继发性改变。因为AIS在青春期生长发育时期发生，尽管中枢神经系统控制运动模式，但运动反过来也影响神经系统的发育。

步态分析

步态是指一个人自然行走时的姿态。正常步态有赖于中枢神经系统、周围神经系统以及骨骼肌肉系统的协调有序的工作。在步态中，下肢执行动态运动，而躯干则帮助保持平衡，并与肢体运动连接以管理有效的运动。脊柱侧凸影响患者重心位置和体重在下肢的分布，改变脊柱的连接结构，导致活动能力和平衡能力的改变，进而影响步态模式。表面肌电图和运动学分析、运动力学分析及能耗评测、时空参数评测等一起构成完整的步态分析系统。它反映了步态周期期间每块肌肉的活动和功能。通过表面电极测量步态期间肌肉动作电位来区分肌肉活动的开始和相对强度，这个测量具有代表性，但不等同于肌肉力量。脊柱侧凸患者的步态模式与健康人不同，主要表现为步长缩短、步幅缩短、步幅时间延长、步频减小和肩、骨盆、髋关节活动范围减少。脊柱侧凸患者的步速较慢，腰部竖脊肌、腰方肌、臀中肌、半腱肌等腰-盆肌肉激活时间延长，运动的效率降低。但有些结果并不一致，Hopf等发现术前AIS患者椎旁肌及两侧阔筋膜张肌活动左右侧不对称，而Mahaudens等未发现AIS患者凸凹侧椎旁肌不对称活动。AIS患者术前双侧腰-盆肌过度激活，术后明显减小。这种过度激活可能是由于脊柱畸形导致的生物力学的改变，与各种运动和身体姿势有关。Garg等研究结果也支持这样的观点。

AIS患者脊柱畸形发生在生命的第2个十年，远超过行走年龄。患者已经形成固定的步态模式，之后畸形发展并开始影响步态。目前更多研究支持AIS步态改变为侧凸畸形的结果，而不是原因，进一步的研究可能有助于阐明步态不对称和异常与弯曲严重程度和弯曲进展的相关性，以代替标准的X线检查，从而减少儿童敏感年龄组的辐射暴露。

进展预测

评估特发性脊柱侧凸的进展一直是临床、影像学和肌电图研究的重要方向。然而，在疾病的早期阶段，并没有简单地定量或定性的预测方法。大多数特发性脊柱侧凸都发生在青春期快速生长阶段。现在人们普遍认为，没有单一的原因可以解释AIS的发生和进展，侧凸进展最可能的影响因素是骨骼剩余的生长潜力和椎旁肌肉的不平衡。Shimode等报道，右胸弯AIS患者下端椎水平腰背肌左右侧肌电潜伏期差与侧凸的进展密切相关。Dobosiewicz报道，进展性AIS患者在姿势扰动时椎旁肌首次激活的潜伏期延长。Cheung等报道，脊柱生长速率和下端椎水平sEMG比值是侧凸进展的显著危险因素。椎旁肌对于维持脊柱的相对稳定具有重要的的作用，椎旁肌不平衡反映了脊柱生物力学的不稳定性，通过表面肌电图监测椎旁肌电活动变化情况，有利于对脊柱侧凸进展进行动态评估。

疗效评估

康复锻炼      先前的文献报道，康复锻炼对青少年特发性侧凸患者生理及心理方面有潜在的益处。AIS患者椎旁肌失衡可以通过特定康复锻炼来纠正，进而减小侧凸角度。目前关于椎旁肌功能锻炼究竟锻炼凹侧还是凸侧仍然存在争议。一些学者支持锻炼凹侧，AIS患者凹侧肌肉激活减少可能会导致椎旁肌长时间维持紧张性收缩的能力降低，并导致持续的姿势缺陷。椎旁肌的功能不仅包括运动，还包括维持姿势。凹侧肌肉维持姿势能力差，因此，运动治疗应以锻炼凹侧肌肉为主，加强和恢复凹侧萎缩的肌肉。另外一些学者认为应该锻炼凸侧，凸侧椎旁肌电活动优势是肌肉的一种自然防御机制，也是防止侧凸进展的积极矫正机制。锻炼凹侧肌肉就如弓弦影响弓一样，弦越强，侧凸弯曲就会变得越严重。对称和不对称康复运动中任何增加凸侧肌肉电活动的运动都是一种积极的矫正模式，而增加凹侧肌肉电活动的运动，是一种不利的矫正模式。增加脊柱柔韧性和肌肉力量对AIS患者脊柱的稳定很重要。加强凸侧弱的肌肉，伸展凹侧挛缩的肌肉，对于纠正躯干稳定性和改善肌肉失衡是至关重要的。另外，通过表面肌电图观察背部强化训练中椎旁肌激活模式，并以视觉或听觉的方式反馈给患者，可以帮助指导康复锻炼实施，进而减小椎旁肌电活动不对称性，改善姿势并控制侧凸进展。表面肌电生物反馈促进了患者的积极参与，并增加了他们在肌肉骨骼治疗和神经肌肉再教育过程中对自我诱导变化的认识，但目前仍需要更多纵向研究验证其效果。

支具治疗      支具治疗是特发性脊柱侧凸保守治疗的主要方法之一,目前关于支具防止侧凸进展的机制存在两种理论：一种是被动理论，另一种是主动理论。被动理论认为，支具施加在躯干上的力阻止侧凸进展。主动理论认为，当使用支具矫正脊柱偏曲时，AIS患者可能会通过积极招募特定的椎旁肌来缓解支具对身体造成的不适，进而阻止侧凸进展。另外，Tecco等报道，使用功能性支具可显著降低躯干肌的不对称指数，显著提高咀嚼肌的收缩性。

手术治疗       目前AIS术后评估主要通过体表形态变化、全脊柱X线片、问卷调查等方式进行。融合脊柱的机械变化很可能会导致肌肉功能的改变，通过表面肌电图可以观察脊柱术后椎旁肌功能变化情况，进而评估手术疗效和预后，也可以通过研究脊柱融合后神经肌肉活动的变化制定有效的康复方案，防止脊柱融合后脊柱肌肉的萎缩。Mahaudens等报道，AIS患者术前双侧腰盆肌过度激活，术后随访时明显减少并接近正常。Lu等报道，右胸弯AIS患者站立时术前凸凹侧椎旁肌RMS和MF显著不对称，术后这种不对称减小。术后胸部椎旁肌活动减弱可能是肌肉萎缩，腰部椎旁肌活动增加可能是肌肉肥大。康复理疗师可以根据这些变化为脊柱侧凸术后患者制定康复计划。此外，表面肌电图还用于AIS筛查和术前评估。

总结及展望

表面肌电图作为一种无创检查，可以同时选择性地评估不同的肌群，对肌肉活动的变化具有很高的敏感度，可以监测AIS患者静态和动态肌肉活动情况，并进行定性和定量分析，为临床医生和研究人员提供客观有价值的参考。目前表面肌电测量方法尚未形成统一的规范，并且影响sEMG信号的因素很多，如果没有可以比较的参考值，从肌肉记录的电位很难用水平来描述。但对肌电数值进行归一化方法不同也导致对肌电现象的解释不同。未来研究仍需在AIS患者椎旁肌表面肌电规范化测量、归一化方法选择方面进一步完善，以期更加准确的评估椎旁肌功能。另外，不对称椎旁肌电活动与冠状面Cobb角相关性、不对称肌电活动与侧凸的因果关系、康复锻炼究竟锻炼凸侧还是凹侧等仍然是未来研究值得讨论的话题。本文总结了表面肌电图在AIS中的应用现状，并指出其中的不足，以期促进其在AIS研究中的应用。

来源：中国脊柱脊髓杂志2025年第35卷第2期

(本网站所有内容，凡注明来源为“医脉通”，版权均归医脉通所有，未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任，授权转载时须注明“来源：医脉通”。本网注明来源为其他媒体的内容为转载，转载仅作观点分享，版权归原作者所有，如有侵犯版权，请及时联系我们。)