婴幼儿膝爬的肌肉协同收缩及其对脑瘫早期运动功能评估的研究

The dysfunction of cerebral palsy (CP) is one of the most causes for disable in infant, of which the injury of cerebral nerve affect the organization for skeletal muscle activities and cause the abnormal contractions. However, the lack of objective evaluation for CP children's motor function in early months greatly effects the rehabilitation. Infant hand-knee crawling has been implemented by the CNS-controlled synergistic muscle contraction serving for rhythm limb extensor and flexor, and the relevant muscle synergies reflect the development status of infant's motor function. We proposed that, the neural impairment of CP will destroy the neural system driving the muscle contraction, and the muscle synergies will be changed during infant crawling accordingly. To test this hypothesis, the sEMG from skeleton muscle will be detected to extract the muscle synergies among muscle groups and MUAP trains, explore the pattern of muscle synergy recruiting. Then, the effect of crawling kinetic parameters and CP on muscle synergy will be analyzed as well. The objective of this project is to develop a antitative method for evaluating the infant motor function, hopefully this work will provide an effective scheme to objectively measure the CP motor function in earlier stage.

脑瘫性运动功能障碍是婴幼儿致残的主要疾病之一，其根本原因是脑神经损伤影响了对骨骼肌活动的组织调控能力而导致异常收缩；但是，脑瘫儿早期肢体运动的肌肉活动模式尚无客观评价方法，严重制约临床康复治疗。婴幼儿膝爬运动是神经系统通过控制骨骼肌协同收缩驱动上下肢关节的节律性屈伸，膝爬运动的肌肉协同收缩将反映婴幼儿运动生理发育状态。申请人认为，脑瘫性中枢神经损伤将影响神经系统对肌肉收缩的调控过程，进而改变婴幼儿膝爬运动的肌肉协同收缩特性。为了验证上述科学假设，本课题拟通过检测分析婴幼儿膝爬运动中骨骼肌表面肌电的信号特征，系统研究：1）膝爬运动肌肉协同收缩特性在骨骼肌群、MUAP序列等不同层次的表达形式；2）肌肉协同收缩模式的时间募集过程；3）膝爬运动状态及脑瘫对肌肉协同收缩模式数目及其募集时序的影响。项目将建立基于肌肉协同收缩模式的婴幼儿运动功能定量分析方法，为脑瘫儿运动功能的早期评价提供有效技术手段。

针对脑性瘫痪（CP）患儿早发现、早治疗、早康复，开展了定量评测婴幼儿膝爬运动的肌肉收缩及关节运动模式的研究，对掌握婴幼儿运动功能发育状态、早期筛查运动发育障碍以及脑性瘫痪等有重要的临床应用价值。.本项目在基金委的资助下，在国内率先开展了膝爬运动肌肉协同收缩特性在骨骼肌群、主动肌/拮抗肌、肌电不同振荡成分的动态募集等不同层面的分析，在4年多的项目执行期间，通过与重庆医科大学儿童医院康复中心合作，招募了正常发育婴幼儿、运动发育迟缓、以及CP婴幼儿并进行肌电和关节运动学信号检测，主要研究工作及成效包括：.（1）通过分析关节运动伸肌、屈肌的共激活特征及运动学参数，初步阐明婴幼儿运动功能发育状态对主动肌/拮抗肌协同激活模式的影响，共激活增强有助于关节运动稳定性；通过分析四肢肌群协同激活模式，发现脑损伤性运动发育迟缓影响了四肢肌群的协同募集，具体表现在协同模式减少和异常激活模式出现；初步证实中枢性运动功能障碍抑制了膝爬关节运动的平滑性；通过改进的EMD算法提取膝爬运动上肢肌电的多尺度振荡成分募集模式，初步证实膝爬运动功能障碍将改变运动单元激活模式及其表面肌电不同振荡模式的募集特性。.（2）通过分析关节运动生物力学参数，证实运动功能发育障碍将改变膝爬运动的时相组成，并延长运动时相的转换，显著降低关节运动的流畅性和平滑性。通过肌群协同收缩、肌电成分募集的神经肌肉组织模式与四肢关节运动的相关性分析，初步揭示了运动功能发育状态与神经肌肉调控的内在联系。.（3）建立了基于表面肌电、关节运动分析的婴幼儿膝爬运动神经电生理、运动生物力学参数检测方法，为婴幼儿膝爬阶段运动功能的动力学、运动学定量评测奠定了基础。针对临床应用需要，设计开发了基于肌肉协同募集及运动学参数分析的膝爬运动功能测评软件，为婴幼儿膝爬运动功能及康复疗效评估提供了新的技术方法。