ExamWise
114年:物治技術(2)

以電刺激訓練肌肉時，若治療目標為肌肉每2秒強直收縮一次，收縮時間1秒，放鬆時間1秒，下列何種電刺激參數的組合最為適當？

A波長1秒，波與波間歇時間1秒，頻率1 Hz
B波長1秒，波與波間歇時間1秒，頻率2 Hz
C波長1毫秒，波與波間歇時間99毫秒，頻率10 Hz，持續1秒
D波長1毫秒，波與波間歇時間19毫秒，頻率50 Hz，持續1秒

詳細解析

本題觀念：

本題主要考查神經肌肉電刺激 (Neuromuscular Electrical Stimulation, NMES) 的參數設定，特別是頻率 (Frequency) 與肌肉收縮型態 (Muscle Contraction Type) 之間的關係。

要讓肌肉產生強直收縮 (Tetanic Contraction)，需要足夠高的刺激頻率，使肌肉纖維的單次收縮 (Twitch) 能夠疊加 (Summation) 起來，形成持續且平滑的收縮。

  • 單顫收縮 (Twitch)：低頻率刺激 (通常 < 15-20 Hz)。
  • 不完全強直 (Unfused Tetanus)：中頻率刺激 (約 20-30 Hz)，肌肉震顫但張力疊加。
  • 完全強直收縮 (Fused Tetanus)：高頻率刺激 (通常 35-50 Hz 或更高)，肌肉呈現持續、平滑的高張力收縮。

選項分析

題目要求：「強直收縮 (Tetanic Contraction)」、「每2秒一次（收縮1秒，放鬆1秒）」。

  • (A) 波長1秒，波與波間歇時間1秒，頻率1 Hz

    • 頻率分析：1 Hz (每秒1下)。
    • 生理效應：極低頻率只會引起單次的肌肉抽動 (Twitch)，無法產生強直收縮。且波長 (脈冲寬度) 1秒在臨床電刺激極不合理 (通常為微秒或毫秒級)，極易造成化學灼傷。
    • 結果：錯誤。

  • (B) 波長1秒，波與波間歇時間1秒，頻率2 Hz

    • 頻率分析：2 Hz (每秒2下)。
    • 生理效應：同樣屬於低頻，只會引起單顫，無法產生強直收縮。
    • 結果：錯誤。

  • (C) 波長1毫秒，波與波間歇時間99毫秒，頻率10 Hz，持續1秒

    • 參數驗證：週期 T=波長+間歇=1 ms+99 ms=100 ms=0.1 sT = \text{波長} + \text{間歇} = 1\text{ ms} + 99\text{ ms} = 100\text{ ms} = 0.1\text{ s}。頻率 f=1/T=1/0.1=10 Hzf = 1/T = 1/0.1 = 10\text{ Hz}。計算吻合。
    • 生理效應：10 Hz 的頻率通常只能引起單顫 (Twitch) 或極輕微的不完全強直，不足以產生題目要求的「強直收縮」。
    • 結果：錯誤。

  • (D) 波長1毫秒，波與波間歇時間19毫秒，頻率50 Hz，持續1秒

    • 參數驗證：週期 T=波長+間歇=1 ms+19 ms=20 ms=0.02 sT = \text{波長} + \text{間歇} = 1\text{ ms} + 19\text{ ms} = 20\text{ ms} = 0.02\text{ s}。頻率 f=1/T=1/0.02=50 Hzf = 1/T = 1/0.02 = 50\text{ Hz}。計算吻合。
    • 生理效應：50 Hz 是臨床上誘發骨骼肌產生強直收縮 (Tetanic Contraction) 的標準頻率範圍 (通常為 35-80 Hz)。
    • 時間設定：「持續1秒」對應題目要求的「收縮時間1秒」。隨後停止刺激 (進入放鬆期)，符合題目時間設定。
    • 結果：正確。

答案解析

題目明確要求產生強直收縮 (Tetanic Contraction)。根據神經肌肉生理學，骨骼肌需要 35-50 Hz 以上 的刺激頻率才能達到融合強直收縮 (Fused Tetanus)。

  • 選項 A、B 的頻率 (1-2 Hz) 太低，僅能產生單顫。
  • 選項 C 的頻率 (10 Hz) 亦不足以產生完全強直收縮。
  • 選項 D 的頻率 (50 Hz) 符合強直收縮的生理需求，且其脈衝週期計算 (1+19=20ms→50Hz1+19=20\text{ms} \rightarrow 50\text{Hz}) 正確無誤。

因此，最合適的參數組合為 (D)。

核心知識點

考生應掌握 神經肌肉電刺激 (NMES) 的頻率與肌肉反應對照表：

  1. 1-10 Hz：單顫收縮 (Twitch)。用於放鬆肌肉、促進循環、消腫 (幫浦效應)。
  2. 20-30 Hz：不完全強直 (Unfused Tetanus)。肌肉會顫抖，張力開始疊加。
  3. 35-50 Hz+：完全強直收縮 (Fused Tetanus)。用於肌力訓練、肌肉再教育、關節活動度維持。
    • 注意：過高的頻率 (如 >80-100 Hz) 容易導致神經肌肉疲勞 (Fatigue) 快速產生。

計算公式複習：

  • 週期 (Period, T) = 脈衝寬度 (Pulse Duration/Width) + 波間間隔 (Inter-pulse Interval)
  • 頻率 (Frequency, f) = 1 / 週期 (T)
    • (注意單位換算：1 sec = 1000 ms)

參考資料

  1. Cameron, M. H. (2022). Physical Agents in Rehabilitation: An Evidence-Based Approach to Practice. Elsevier. (關於NMES頻率與強直收縮的標準參數)
  2. Bellew, J. W., Michlovitz, S. L., & Nolan, T. P. (2016). Modalities for Therapeutic Intervention. FA Davis. (詳述頻率對肌肉纖維徵召與收縮型態的影響)
了解本站架構