91猫先生

健康人与慢性颈痛病患的头部復位动作控制模式之差异

物治系 鄭智修 助理教授

　　頸部疼痛是現代社會中常見的骨骼肌肉系統疾病。頸痛會造成頸部肌肉的肌力及耐力下降，且影響頸部活動時的協調性。在慢性頸痛患者的頸部肌肉體表肌電圖研究中，亦發現其肌肉控制的模式會發生改變，如肌肉協調不良、頸部肌肉的預期活化程度不足、神經肌肉系統的活化效率不佳(需要更多的肌肉活動來產生同等的肌力)、以及颈屈曲肌群較容易疲勞等等 ( Falla et al., 2004 )。因此，早期診斷出不正常的肌肉模式，對於預防頸部病變是很重要的。

　　動覺敏銳度 ( kinesthetic sensibility )，即人體判斷關節位置的能力，可幫助維持關節動作的協調性。頭部的動覺敏銳度測試常用於分析受試者頭部復位 ( repositioning ) 的能力，可以判定頭部方位感 ( head position sense ) 的好壞。在慢性頸部病患族群的研究中，亦發現有動作不規則 ( Ajolander et al., 2008 )，以及動作失誤率 ( Lee et al., 2008 ) 增加等動覺敏銳度缺損的情形。疼痛本身會造成肌梭性質的變化，進而影響關節角度的判斷，以致於改變中樞神經系統的控制策略。然而，頸痛病患在頭部復位動作下的神經肌肉控制機制，則尚未被探討過。

　　自主活動反應指數 ( voluntary response index ) 是近年來用來評估頸部肌肉控制模式正常與否的方法之一。由 Lee 等學者首度提出 ( Lee et al., 2004 )，用以量化分析受試者在功能性活動下的體表肌電圖資訊。自主活動反應指數包括”相似指數”( similarity index ) 和”肌電反應值” ( magnitude of response vector ) 兩個部分。相似指數是指某個受試者的肌電圖模式、與正常人平均的肌電圖模式之差異程度。肌電反應值則是呈現在自主活動下，所有同時量測的肌肉群之整體活動程度。其優點如下：1. 能夠客觀地呈現一整群肌肉在功能性活動下的肌電圖模式，而非侷限於觀察個別肌肉；2. 相似指數可以用來量化分析個人與一般正常人的差異；3. 肌電反應值可以代表整群肌肉在活動中能量的消耗情況。將這兩項指標在平面上作圖，則提供一種視覺化分析的方式，可探討不同受試者肌電圖模式間的差異，以及做為臨床診斷的工具。而病患在復健運動過程中，不僅要強調正確動作模式的訓練，亦要著重其整體肌群控制策略的應用。因此，自主活動反應指數分析法將整體肌群的表現化為一個簡單的指數，可幫助了解受試者控制不同肌群間的能力。之前的研究顯示，自主活動反應指數還可用以監測運動訓練過程中，神經肌肉控制的改善程度 ( Lim et al., 2005 )。

　　根据上述的背景，我们提出一个临床的研究，探讨年轻健康人与颈痛病患在头部復位动作时、其位置精确度以及肌肉控制模式的差异，藉以探讨头部的方位感和神经肌肉控制模式之间的关係。復位动作的位置精确度，是以”回到正中位置”的测试来评估；而动作过程中的颈部肌电图，则是以自主活动反应指数做為评估工具，以帮助了解中枢神经系统，在控制动态平衡时所採取的策略。

　　在这个研究中，徵集了 12 位年轻健康的受试者以及 12 位年龄相当、具有慢性且非创伤性的颈痛病史的病患。健康的受试者族群 ( 7 名男性及 5 名女性，平均 24.9 岁)没有任何颈痛病史或是颈部不适。颈痛族群( 6 名男性及 6 名女性，平均 25.4 岁)则至少都有两年以上的颈痛病史。疼痛的主因皆為工作所引起，但病患并没有接受过颈椎手术或是呈现任何的神经学症状。所有的病患都是两侧的颈部皆有疼痛现象。病患颈部疼痛的程度為轻微至中度(疼痛指数為 3-5 级，共 10 级)。而根据颈部失能量表的结果，疼痛问题影响日常生活活动的情况為轻度 (失能指数為 5-22 分，总分 50 分)。实验量测的肌群，包括胸锁乳突肌(颈屈曲肌)，以及夹肌和半棘肌(颈伸展肌)。实验过程中除了肌电讯号的量测之外，同时也以贴附在额头上的双轴电子量角器，记录矢状平面的头部运动。

　　实验中首先要求受试者坐在稳固的椅子上，头摆在正中位置。受试者需依序执行两个阶段的指令。在第一阶段时，受试者头顶住垂直於墙面的测力元，做颈部前后方向上的最大自主等长收缩。在第二阶段部分，受试者以自己觉得最舒服的速度，做前弯及后仰方向上的自主活动。颈前弯的动作定义為，由正中姿势至颈屈曲姿势，停住叁秒鐘，再由颈屈曲姿势回到正中姿势。同样的，颈后仰动作则是依照正中姿势-颈伸展姿势-正中姿势的顺序进行。

　　在第一阶段最大自主收缩动作后，可得最大肌电值，用於将肌电图资料正规化。在第二阶段部分，头部復位动作的精确度，是由一开始的正中位置，与颈前弯或是颈后仰之后再回到正中位置，这两个位置间的角度差值来决定。并进一步将这个差值计算為固定误差 ( constant error ) 变动误差 ( variable error )、以及均方根误差 ( root mean square error )。而復位动作过程中的肌肉活动情形可用两种方式表示，一种為平均正规化肌电值，另外一种则是肌电反应值。為了分析肌电图的模式，亦计算各种动作下的相似指数。

　　本研究的主要的结果显示：1. 颈痛病患的位置精确度较差(固定误差和均方根误差大)，但动作的重复性则相近 (变动误差值接近)；2. 颈痛病患的肌电图模式与正常模式差异大(相似指数较小)，但肌肉活动程度则差不多(肌电反应值接近)；3.颈痛病患有较大的拮抗肌共同收缩现象(在颈屈曲姿势回到正中姿势时期，胸锁乳突肌的活动程度较正常人高；而在颈伸展姿势回到正中姿勢時期則是夾肌的活動程度較高)。

　　第一項研究結果與 Rix 等學者 ( Rix et al., 2001 ) 的研究一致。他們提出只有在前彎方向的復位動作時，病患的位置精確度才會顯著地較正常人差。本實驗的病患在後仰方向的復位動作時，其固定誤差和均方根誤差整體而言，也是大於正常人。至於兩個族群的变动误差相近的結果，則與 Sjolander 等學者 ( Sjolander et al., 2008 ) 的研究結果不同。他們指出在頭部快速左右旋轉的動作中，中年的慢性頸痛病患相對於正常人會有顯著較大的变动误差。上述的結果顯示，年輕的頸痛病患在矢狀平面的頭部復位動作中呈現較差的位置精確度，但重覆執行相同的動作時，則如同年輕正常人一般，不會有太大的差異。然而隨著年紀漸長，動作的可重複性則有可能會愈來愈差。

　　研究中两个年轻族群的神经肌肉控制模式的差异，可由不同的肌电图模式看出(即相似指数)，但整体的肌肉活动程度(即肌电反应值)在两个族群中则非常接近。前项结果显示，受试者如果有比正常人较低的相似指数值(即不正常的肌电图模式)，則可被診斷為有功能上的異常。這個結果亦可用以解釋病患的位置精確度為何會較差。中樞神經系統整合來自肌梭、關節感受器以及前庭系統輸入的訊號，以調節肌肉的活化程度並控制關節動作。而疼痛本身會造成上述系統的本體覺功能上的改變。因此，不正常的方位感或本體覺，會導致中樞系統改變動作控制的模式，進一步造成顯著的動作誤差。此外，本實驗的正常人和病患的变动误差相近，可歸因於兩個族群在活動中有相似的肌肉活動程度。上述的結果顯示，位置精確度的下降與神經肌肉控制模式的改變有高度的相關性。

　　在本研究的第三項結果中，頸痛病患在頸屈曲姿勢回到正中姿勢時期，胸鎖乳突肌和夾肌的活動程度顯著高於正常人；而在颈伸展姿势回到正中姿勢時期，則是夾肌的活動程度高於正常人。這些結果具體地呈現病患在各別肌肉的控制模式上，亦有與正常人不同之處。根據疼痛適應理論，疼痛會造成主動肌的活動程度下降，而其他拮抗肌或是協同肌的活動程度則會代償性的上升 ( Lund et al., 1991 )。因此，在本實驗中，頸痛族群有較高的拮抗肌共同收縮現象，可視為中樞系統提高脊椎勁度，以維持不正常脊椎運動時的穩定度，即為代償動覺敏銳度不足的機制。然而高度的拮抗肌收縮也會造成肌肉容易疲勞，且增加椎間盤壓力。此與臨床上核磁共振檢查發現，頸痛病患有顯著的椎間盤退化的報告一致 ( Arana et al., 2004 )。

　　总结而言，在头部的矢状平面运动中，年轻的慢性颈痛病患的位置精确度较正常人差，肌肉控制模式也有显着改变。然而动作的重复性和整体的肌肉活动程度则与正常人差不多。病患在復位动作的位置精确度较差，可能是由於不正常的肌肉控制模式所致，这项研究的结果可做為将来评估设计颈痛病患的运动训练之参考。

参考文献

[1]Arana, E., Marti-Bonmati, L., Molla, E., Costa, S., 2004. Upper thoracic-spine disc degeneration in patients with cervical pain. Skeletal Radiol 33, 29-33.

[2]Falla, D., Bilenkij, G., Jull, G., 2004. Patients with chronic neck pain demonstrate altered patterns of muscle activation during performance of a functional upper limb task. Spine 29, 1436-1440.

[3]Lee, D. C., Lim, H. K., McKay, W. B., Priebe, M. M., Holmes, S. A., Sherwood, A. M., 2004. Toward an objective interpretation of surface EMG patterns: a voluntary response index (VRI). J. Electromyogr. Kinesiol. 14, 379-388.

[4]Lee, H. Y., Wang, J. D., Yao, G., Wang, S. F., 2007. Association between cervicocephalic kinesthetic sensibility and frequency of subclinical neck pain. Man. Ther.

[5]Lim, H. K., Lee, D. C., McKay, W. B., Priebe, M. M., Holmes, S. A., Sherwood, A. M., 2005. Neurophysiological assessment of lower-limb voluntary control in incomplete spinal cord injury. Spinal Cord 43, 283-290.

[6]Lund, J. P., Donga, R., Widmer, C. G., Stohler, C. S., 1991. The pain-adaptation model: a discussion of the relationship between chronic musculoskeletal pain and motor activity. Can J Physiol Pharmacol 69, 683-694.

[7]Rix, G. D., Bagust, J., 2001. Cervicocephalic kinesthetic sensibility in patients with chronic, nontraumatic cervical spine pain. Arch. Phys. Med. Rehabil. 82, 911-919.

[8]Sjolander, P., Michaelson, P., Jaric, S., Djupsjobacka, M., 2008. Sensorimotor disturbances in chronic neck pain--range of motion, peak velocity, smoothness of movement, and repositioning acuity. Man. Ther. 13, 122-131.