多发性硬化患者在等长收缩过程中表现出力量控制和肌肉激活能力受损的情况

《Journal of Electromyography and Kinesiology》：Impaired force control and muscle activation during isometric contractions in people with multiple sclerosis

MS患者及健康对照者下肢屈肌和伸肌等长收缩力量控制及肌电活动分析，结果显示MS组在两种肌群力量控制均显著下降，且存在不同肌群的特异性肌电活动异常，但未发现单侧肢体差异，为制定针对性康复方案提供依据。

　　

Mélanie Henry | Thomas Crompton | Enrique Alvarez | Roger M. Enoka

美国科罗拉多大学博尔德分校综合生理学系

摘要

运动障碍影响了高达80%的多发性硬化症（MS）患者，且通常表现为不对称性，导致患者自报一条腿受影响更严重，另一条腿受影响较轻。本研究旨在探讨MS患者小腿肌肉力量控制的不对称性。18名MS患者和17名健康对照组参与者进行了两种类型的次最大等长收缩实验，分别使用背屈肌和跖屈肌。研究结果包括力量控制指标和小腿肌肉的肌电图（EMG）活动数据。与健康对照组相比，MS患者在力量控制方面表现更差（p ≤ 0.003），无论评估的是哪条腿或执行的任务如何。此外，MS患者在跖屈时主动肌的EMG活动更强（p ≤ 0.042），而在背屈时拮抗肌的活动和共激活水平更高（p < 0.001）。不同肢体之间的表现或肌肉活动没有显著差异。主要结果表明，MS患者在背屈肌和跖屈肌的力量控制方面存在差异，但受影响更严重的腿和受影响较轻的腿之间没有不对称性。这些发现有望为了解患者的行动能力限制提供新的信息，并指导针对性的康复方法。

引言

多发性硬化症（MS）是一种慢性、免疫介导的神经系统疾病，其特征是轴突脱髓鞘，导致多达80%的患者出现行动能力障碍（Zackowski等人，2021年）。这些障碍通常具有不对称性（Rudroff和Proessl，2018年；Alenazy等人，2021年；Farrell等人，2021年），通常表现为患者自报一条腿受影响更严重，另一条腿受影响较轻。新的运动障碍可能包括肌肉无力以及肌肉力量控制能力下降。这些障碍很可能是由小腿肌肉的神经肌肉控制机制改变引起的（Taul-Madsen等人，2022年），但目前这一领域的研究还较为有限。

一种研究方法是比较MS患者和健康对照组在指定动作中的肌肉活动水平。例如，Ng等人（1997年）发现，在10%至70%的最大自主收缩（MVC）范围内，MS患者受影响更严重的腿的前胫骨肌的肌电图（EMG）振幅高于健康对照组。另一项研究则发现，在12分钟的自我节奏步行任务中，MS患者双下肢的比目鱼肌和内侧腓肠肌的EMG振幅也更高（Eken等人，2020年）。此外，一些研究发现MS患者在行走时大腿和小腿肌肉的主动肌-拮抗肌共激活增加（Boudarham等人，2016年；Cofré Lizama等人，2020年；Molina-Rueda等人，2023年）。虽然共激活有助于关节稳定性（Latash，2018年），但过度共激活会降低净扭矩并增加僵硬度（Busse等人，2006年）。在这些任务中观察到的较高EMG活动可能反映了神经驱动机制的变化和代偿性运动策略。

力量控制任务可以敏感地反映神经系统如何管理肌肉产生的力量（Enoka & Farina，2021年）。这些任务可以包括稳定的等长收缩或正弦波力匹配任务（Lodha等人，2016年；Davies等人，2017年）。从稳定任务中获得的关键指标是力量稳定性，通过力量的变异系数（CV）来量化（Galganski等人，1993年），这反映了神经对肌肉的驱动变化（Feeney等人，2018年；Thompson等人，2018年；Tvrdy等人，2025年）。或者，施加力量的波动可以通过力的第一导数来表示（Yacoubi和Christou，2024年）。力的CV所捕捉到的变异性与低频振荡密切相关（Farina和Negro，2015年；Tvrdy等人，2025年），而力的第一导数可能表明高频成分的存在，这在临床研究中很有用（Makhoul等人，2020年；Yacoubi和Christou，2024b）。

先前的研究对MS对小腿肌肉力量控制的影响得出了不同的结果。例如，Arpin等人（2016年）发现，MS患者在20% MVC力量下的跖屈肌力量稳定性低于健康对照组。另一项研究则发现，在0–20% MVC范围内的跖屈正弦波力匹配任务中，MS患者的误差更大（Davies等人，2015年）。相反，其他研究指出，在10%和20% MVC时，MS患者和健康对照组在跖屈肌的力量稳定性方面没有显著差异，但在背屈肌方面存在差异（Davis等人，2020年；Alenazy等人，2021年）。

MS对跖屈肌和背屈肌力量控制的不同影响可能反映了突触输入或运动神经元内在特性的适应。例如，前胫骨肌约占背屈肌产生的扭矩的60%，它接收到的皮质脊髓输入比其他腿部肌肉的运动神经元更强（Eisner-Janowicz等人，2023年），并且在疾病早期阶段更容易受到皮质脊髓通路的破坏（Neva等人，2016年；Pawlitzki等人，2017年）。此外，在出现足下垂的个体中，涉及前胫骨肌和比目鱼肌的脊髓反射通路的反应性也有所不同（Thompson等人，2009年），这可能反映了MS患者的症状。这一发现表明，MS患者这两组肌肉的传入输入存在差异。结合MS相关的运动神经元内在特性的变化（Ng等人，2013年；Boscia等人，2021年），这些适应性变化可以解释背屈肌和跖屈肌力量控制之间的差异。

本研究旨在比较MS患者在每条腿进行等长收缩时的背屈肌和跖屈肌的力量控制和肌肉活动。我们假设MS患者的力量控制会更差，肌肉活动和共激活程度会更高。基于先前的研究，我们预计MS对背屈肌的影响大于对跖屈肌的影响。此外，这些差异在受影响更严重的腿上更为明显，并且在更具挑战性的正弦波跟踪任务中比在简单的梯形任务中更为显著。比较不同肌肉和腿之间的力量控制有助于确定疾病是导致普遍性障碍还是特定肌肉和肢体的缺陷。解决这一问题是更好地理解MS如何改变运动控制并识别疾病相关功能障碍的敏感标志物的关键。

部分内容摘要

参与者

根据重复测量的F检验的先验样本量计算方法，考虑到两组、四次测量、中等效应大小（f = 0.25）和80%的统计功效，每组需要12名参与者（GPower）。我们招募了18名MS患者和17名健康对照组参与者，他们在年龄和性别上进行了匹配（表1）。参与者来自科罗拉多大学博尔德分校的教职员工和更广泛的社区。

表现

对照组的小腿肌肉MVC扭矩大于MS组（组主效应：p = 0.010），跖屈肌的扭矩也大于背屈肌（肌肉组主效应：p < 0.001）。显著的组×肌肉组交互作用（p < 0.001）及后续检验表明，对照组和MS组之间的差异仅存在于跖屈肌（p = 0.001）。不同肢体之间没有显著差异（肢体主效应：p = 0.36）。平均值见

讨论

本研究探讨了MS患者肌肉力量控制的不对称性。我们的研究发现，MS患者在背屈和跖屈时的力量控制都比健康对照组更差。与对照组相比，MS患者在跖屈时的主动肌活动更强，但在背屈时的拮抗肌活动和共激活程度更高。然而，受影响更严重的腿和受影响较轻的腿之间的差异较小。

结论

本研究为MS患者小腿肌肉的神经控制提供了新的见解。我们的发现表明，MS改变了背屈肌和跖屈肌的力量控制，对两组肌肉的影响不同。MS患者的力量变异性更大，肌肉共激活程度更高，这可能反映了神经驱动的噪声增加和精确度降低，可能是由于皮质脊髓传导受损、抑制性控制受损以及代偿性募集机制的作用。

作者贡献声明

Mélanie Henry：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目管理、方法学设计、实验设计、数据分析、概念化。Thomas Crompton：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、数据分析。Enrique Alvarez：撰写 – 审稿与编辑。Roger M. Enoka：撰写 – 审稿与编辑、项目监督、方法学设计、实验设计、概念化。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。