吞咽是人體最復(fù)雜的運動之一，看似簡單的一次吞咽，實際上需要口腔、咽喉及食管等多個結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)配合。其中，舌骨上肌群（Suprahyoid muscles）承擔(dān)著提升舌骨和喉部、打開食管上括約肌的重要功能，是保證食物順利進(jìn)入食管的關(guān)鍵動力來源。隨著腦卒中、帕金森病、頭頸部腫瘤以及人口老齡化的增加，吞咽障礙（Dysphagia）患者數(shù)量不斷上升，如何客觀評價吞咽相關(guān)肌肉功能已成為康復(fù)醫(yī)學(xué)的重要研究方向。目前，臨床主要依賴吞咽造影（VF）、纖維內(nèi)鏡檢查（FEES）以及傳統(tǒng)表面肌電（sEMG）評估吞咽功能。然而，這些方法要么依賴大型設(shè)備，要么只能記錄整體肌肉活動強(qiáng)度，難以進(jìn)一步分析運動單位的募集及空間激活特性。近年來，高密度表面肌電（High-density Surface Electromyography，HD-sEMG）憑借其高空間分辨率和檢測優(yōu)勢，為深入研究吞咽肌群神經(jīng)肌肉控制提供了新的技術(shù)手段。

來自日本廣島大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊將HD-sEMG應(yīng)用于舌骨上肌群功能評估，探索了舌上抬（Tongue Elevation）過程中運動單位募集規(guī)律的變化，并建立了健康成年人吞咽相關(guān)肌群的參考數(shù)據(jù)。研究成果發(fā)表于《Journal of Oral Rehabilitation》，題為“Analysis of the suprahyoid muscles during tongue elevation: High-density surface electromyography as a novel tool for swallowing-related muscle assessment”。研究采集了健康成年人在不同舌上抬力量下的HD-sEMG信號，并利用變異系數(shù)（Coefficient of Variation，CoV）、修正熵（Modified Entropy）、相關(guān)系數(shù)（Correlation Coefficient）及均方根值（Root Mean Square，RMS）四項指標(biāo)，系統(tǒng)分析運動單位募集模式隨肌肉收縮強(qiáng)度的變化。結(jié)果顯示，隨著舌上抬力量逐漸增加，運動單位募集由離散逐漸趨于集中，肌肉激活水平持續(xù)增強(qiáng)，而男女之間未觀察到明顯差異。研究證明，HD-sEMG能夠穩(wěn)定、客觀地反映吞咽相關(guān)肌群的神經(jīng)肌肉活動，為吞咽障礙評估提供了一種新的檢測方法。

 論文信息

本研究共納入30名健康青年志愿者（男性15名、女性15名），所有受試者均無神經(jīng)系統(tǒng)疾病、吞咽障礙或口腔疾病史。實驗過程中，研究人員將64通道高密度表面肌電電極陣列貼附于下頜部舌骨上肌群區(qū)域，首先測量每位受試者的自主收縮力（Maximum Voluntary Contraction，MVC），隨后分別完成20%、30%、40%、50%、60%、70%和80% MVC七個不同強(qiáng)度的舌上抬任務(wù)，并保持穩(wěn)定收縮約10秒，以模擬不同程度的吞咽相關(guān)肌肉激活狀態(tài)。

圖1 實驗設(shè)置

（A）使用舌頭力量計測量舌頭等長收縮肌力（B）測量了用舌頭按壓傳感器所產(chǎn)生的肌肉力量（C）電極置于舌骨和下頜骨之間，位于前頸中部（D）分析了每個10%增量（共八個增量）前后各0.5秒的肌電tu信號，從最da自愿收縮（MVC）的0%到80%（E）測量MVC后，執(zhí)行了40% MVC持續(xù)15秒和60% MVC持續(xù)10秒的肌肉收縮任務(wù)

數(shù)據(jù)處理階段，研究人員首先對原始HD-sEMG信號進(jìn)行帶通濾波及空間差分處理，以降低噪聲和鄰近肌肉干擾，并計算每個電極通道的均方根值（RMS）。隨后，從空間分布和運動單位募集兩個角度提取四項關(guān)鍵指標(biāo)，包括反映空間均勻性的變異系數(shù)（CoV）和修正熵（Modified Entropy），以及反映運動單位同步募集程度的相關(guān)系數(shù)（Correlation Coefficient）和均方根（RMS），從而定量評價不同收縮強(qiáng)度下舌骨上肌群的神經(jīng)肌肉控制特征。

結(jié)果顯示，隨著舌上抬力量由20% MVC逐漸增加至80% MVC，舌骨上肌群的運動單位募集模式呈現(xiàn)出一種穩(wěn)定且連續(xù)的變化趨勢（圖2）。首先，在空間變異性方面（圖2A），肌電信號的變異系數(shù)隨著收縮強(qiáng)度增加持續(xù)下降，整體呈現(xiàn)出從分散向集中的轉(zhuǎn)變。這意味著在低強(qiáng)度收縮（20% MVC）時，不同肌肉區(qū)域之間的激活差異較大，而當(dāng)收縮逐漸增強(qiáng)至80% MVC時，肌肉活動趨于一致，空間分布更加統(tǒng)一。與之相反，反映信號復(fù)雜性的指標(biāo)則呈現(xiàn)相反趨勢。修正熵（圖2B）與相關(guān)系數(shù)（圖2C）均隨著收縮強(qiáng)度逐級上升，在高強(qiáng)度收縮階段（60%–80% MVC）達(dá)到較高水平，并且在不同強(qiáng)度之間均表現(xiàn)出顯著差異（p < 0.001）。這說明隨著力量輸出需求增加，運動單位之間的同步性逐漸增強(qiáng)，肌肉整體協(xié)同程度不斷提高。同時，均方根值（RMS）（圖2D）也呈現(xiàn)出穩(wěn)定上升趨勢，在20% MVC時處于較低水平，而在80% MVC時達(dá)到最gao值。這一變化直接反映了肌肉激活程度隨負(fù)荷增加而逐步增強(qiáng)的生理過程。更重要的是，這種變化并不是階躍式，而是一個連續(xù)的遞進(jìn)過程。在相鄰10% MVC的強(qiáng)度區(qū)間之間，多個指標(biāo)仍然能夠檢測到顯著差異。這說明HD-sEMG不僅可以區(qū)分高低兩種強(qiáng)度，甚至能夠敏感捕捉到非常細(xì)微的力量變化所對應(yīng)的運動單位募集差異。

圖2 對20%至80%的每個10%段，分別顯示了（A）變異系數(shù)（CoV）（B）修正熵（C）相關(guān)系數(shù)和（D）均方根（RMS）

研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，從性別角度來看，如圖3所示，雖然男性與女性在體型及BMI等方面存在一定差異，但在四項核心指標(biāo)（CoV、修正熵、相關(guān)系數(shù)及RMS）上均未觀察到顯著統(tǒng)計學(xué)差異。這表明舌骨上肌群的基本募集規(guī)律在健康人群中具有較高一致性，不受性別因素明顯影響，也為建立統(tǒng)一的吞咽肌功能參考標(biāo)準(zhǔn)提供了重要依據(jù)。

圖3 不同力度水平下的每個參數(shù)指標(biāo)按性別區(qū)分，在最da自愿收縮間隔的20%至80%之間，男女之間無顯著差異

隨著高密度表面肌電技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)能夠不僅觀察肌肉是否收縮，還能夠進(jìn)一步分析運動單位如何募集、肌肉活動如何分布以及神經(jīng)肌肉控制策略如何變化。本研究建立了健康成年人舌骨上肌群運動單位募集的HD-sEMG參考特征，為吞咽功能的客觀量化評估提供了新的技術(shù)基礎(chǔ)。

盡管本研究僅納入健康青年受試者，尚未涉及腦卒中、帕金森病、肌少癥及頭頸部腫瘤等吞咽障礙患者，但作者認(rèn)為，該方法具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性，未來有望用于吞咽障礙早期篩查、康復(fù)療效評價及個體化訓(xùn)練效果監(jiān)測。隨著更多臨床研究的開展，高密度肌電技術(shù)有望成為連接神經(jīng)肌肉機(jī)制研究與吞咽康復(fù)實踐的重要橋梁，為精準(zhǔn)康復(fù)提供更加客觀、可靠的評估工具。

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