TNSRE:脊髓损伤患者第一骨间背肌的CMAP扫描检查

脊髓损伤（SCI）对患者的短期和长期健康相关的生活质量都有不利影响，因为脊髓损伤会中断感觉和运动通路，导致不同程度的瘫痪、感觉和运动功能丧失和自主神经功能障碍。脊髓损伤后，运动神经元、运动控制和肌肉特性会发生一系列病理变化，导致肌肉痉挛、肌力减少和肌肉功能丧失。骨骼肌是产生运动力的主要器官，也是脊髓损伤导致残疾的主要效应器官。研究脊髓损伤后瘫痪骨骼肌的变化非常重要，这有助于制定量身定制的康复策略，最大限度地促进运动恢复。特别重要的是评估和理解SCI后复杂的运动单位变化，因为它是神经肌肉控制的最终共同通路，为检查神经和肌肉疾病提供了基本的结构-功能框架。

脊髓损伤后运动单位或脊髓运动神经元功能的病理改变已通过电生理学研究进行评估（除了已知的脊髓白质损伤对自发肌肉激活的影响）。使用不同的肌电图（EMG）技术（例如，同心针肌电图、单纤维肌电图），研究人员报告了受损肌肉的电生理异常。包括长期不自主肌肉活动、运动单位动作电位（MUAP）大小和波形复杂性增加、异常抖动。复合肌肉动作电位（CMAP）测量和运动单位数估计（MUNE）也显示脊髓损伤后不同程度的运动单位丢失。

最近开发的CMAP扫描是一种新型的非侵入性神经生理学工具，它记录肌肉对运动神经全谱经皮刺激的电活动。本研究的目的是通过比较SCI和匹配的健康对照受试者之间的CMAP扫描特征来评估和理解SCI引起的肌肉改变。基于CMAP扫描记录，使用一种称为MscanFit的新型MUNE方法来检查SCI受损肌肉的运动单位数量是否低于匹配对照肌肉的估计数量。评估脊髓损伤后瘫痪肌肉的运动单位损失有助于理解脊髓损伤诱导的肌肉轻瘫的复杂决定因素，并提供损伤后脊髓运动神经元变性的证据。本研究中使用的CMAP扫描是非侵入性的，并且通过自动分析快速执行，因此，在临床应用中具有巨大的潜在应用前景。本论文发表在《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》。

13名SCI四肢瘫痪患者参与了本研究（10名男性和3名女性）。13名神经系统完整的受试者也被招募为对照组（8名男性和5名女性）。两组各有一名受试者为左撇子。检查的是C8/T1神经根支配的第一背侧骨间肌（FDI）。在实验中，皮肤温度保持在约32°C。对于SCI组，测试右手。对于每只受试手，通过数字手测功机（美国沃伦维尔Patterson Medical）测量握力，并通过PG-60夹持仪（美国圣安娜B&L工程公司）测量夹持力。

患者信息

在放置电极之前，使用酒精清洁该区域。受试者舒适地坐在轮椅上，肩部和肘部弯曲90°，前臂半俯卧在高度可调的桌子上。将活性电极和参比电极（Ag–AgCl一次性电极，直径10mm）分别放置在FDI肌肉的运动点和拇指远端指骨上。接地电极放在手的背侧。将标准棒电极（每个接触面直径9 mm，相隔20 mm）置于手腕附近1-2 cm处，用于向尺神经传递电刺激。电极的阴极位于远端。使用外科胶带电极棒牢固地固定在皮肤上。在记录过程中，受检手被Nyletax®缠绕物（4′宽）限制在旋后位置，以尽量减少运动伪影。所有数据均采用UltraPro S100肌电图系统采集。提取CMAP振幅（定义为波形的基线与负峰值之间的差值）和相应的刺激强度，以生成刺激响应曲线。对于每次CMAP扫描，MScanFit程序执行三次，并接受最小百分比误差<7%的结果MUNE值进行进一步分析。

电极位置

SCI组的S0显著高于对照组（p=0.01）。SCI受试者和对照受试者之间的S50、S100和刺激强度范围没有显著差异（分别为p=0.19、0.16和0.98）。SCI受试者的CMAP扫描曲线有明显的间隙，而对照受试者的CMAP扫描连续且更平滑。SCI受试者的最大CMAP振幅为8.01±3.97 mV，对照组为16.75±3.55 mV（p<0.001）。脊髓损伤组和对照组的CMAP扫描D50分别为37±17和44±9。两组之间的D50无显著差异（p=0.2）。SCI受试者的夹持力、握力、GRASSP评分和SCI持续时间分别为2.7±3.5 kg、8.3±12.7 kg、57.2±36.2和9.5±9.2年SCI受试者的MUNE和CMAP波幅或任何临床评估（夹持力、握力、GRASSP评分、SCI持续时间）之间未发现显著相关性（p>0.05）。SCI受试者的MUNE与损伤持续时间呈负相关，但未观察到显著性（r=−0.5，p=0.08）。

来自SCI受试者的实验性CMAP扫描示例

在本研究中检查的FDI肌肉是唯一一块能够外展食指的肌肉，其神经分布很容易用于临床肌电图测试。尽管SCI受试者FDI肌肉的CMAP振幅和MUNE明显低于健康对照受试者，但本文未发现它们与任何临床评估相关。这并不奇怪，因为本研究中的电生理参数仅通过FDI估算，而临床或功能评估涉及多个肌肉的协调。例如，除了远端手部肌肉外，最大握力还包括手臂近端肌肉的贡献，这在目前的研究中没有考虑。脊髓损伤后，除运动单位数目外，还可能出现不同程度的复杂神经和肌肉改变。这也会影响MUNE和临床评估之间的校正。结果证实，SCI受试者FDI肌肉的CMAP振幅显著低于健康对照受试者。结果还显示脊髓损伤后运动单位数量显著减少。发现一些SCI受试者的CMAP振幅在正常范围内，但由于代偿性肌纤维再神经化，估计的运动单位数量显著减少。尽管两名受试者的最大CMAP振幅几乎相同，但运动单位的数量却显著不同。

总之，这些发现为SCI后运动单位丢失或运动神经元变性提供了进一步的电生理学证据，对于SCI的预后和治疗以及药物或治疗效果的评估具有潜在的临床价值。

Y. Zong et al., "CMAP Scan Examination of the First Dorsal Interosseous Muscle After Spinal Cord Injury," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 29, pp. 1199-1205, 2021, doi: 10.1109/TNSRE.2021.3088061.