以功能性電刺激誘發脊髓損傷患者的下肢肌肉收縮，主要是刺激下列何組織？

本題觀念

功能性電刺激（functional electrical stimulation, FES）是以電脈衝驅動仍有周邊神經支配的肌肉，讓脊髓損傷（spinal cord injury）病人完成具有功能目的的動作，例如抬腳、站立或踩踏。典型 FES 並不是直接把肌肉纖維當成主要興奮目標，而是優先使支配目標肌肉的周邊運動神經或肌肉內運動軸突產生動作電位；訊號沿軸突傳到神經肌肉接合處後，才帶動肌肉纖維收縮。因此，看到「以 FES 誘發肌肉收縮」時，應先判斷運動神經是否完整，再區分主要刺激目標與可能同時出現的感覺傳入或反射貢獻。

選項分析

• A 運動神經：正確。 臨床常用的短脈衝 FES 主要興奮周邊運動神經及其運動軸突。動作電位向肌肉方向傳導，經神經肌肉接合處啟動肌肉纖維，形成可見的收縮與關節動作。這條周邊運動路徑是本題所問的主要機轉。
• B 第一級傳入纖維：錯誤。 感覺傳入纖維確實可能被電刺激波及，也可能經由 H 反射等脊髓反射路徑增加運動單位募集。不過，這屬於感覺輸入與中樞反射的附加貢獻，不能取代運動軸突作為典型 FES 直接誘發目標肌肉收縮的主要組織。
• C 肌肉纖維：錯誤。 在下運動神經支配完整時，常用 FES 參數主要讓神經軸突去極化，肌肉纖維是後續執行收縮的組織，不是首要刺激目標。若肌肉已去神經化，才需要以明顯更長的脈衝直接克服肌膜較低的興奮性；文獻指出所需脈衝可比有神經支配的肌肉長約 100 至 1000 倍，這已不是本題描述的典型情境。
• D 肌梭：錯誤。 肌梭是偵測肌肉長度與伸展變化的感覺受器，其 Ia 傳入可參與牽張反射及反射性運動單位募集。然而，標準 FES 並非以肌梭本體作為產生目標肌肉收縮的主要刺激組織。

答案解析

本題答案為 A 運動神經。解題關鍵是把「被電流首先有效興奮的組織」與「最後發生收縮的組織」分開。FES 電極雖可能放在肌腹表面，看起來像直接刺激肌肉，但電流主要興奮的是肌肉內或鄰近的運動軸突；之後才經神經肌肉接合處把訊號交給肌肉纖維。研究比較神經幹與肌腹刺激時，也把運動軸突的周邊路徑列為電刺激形成收縮的重要來源。脊髓損傷位在中樞神經系統，不代表損傷以下的周邊運動神經必然失去功能；只要相關下運動神經與神經肌肉接合仍完整，FES 就能繞過受損的自主下行控制，直接經周邊運動路徑產生動作。

第一級傳入纖維與肌梭可能影響反射性募集，所以不是完全與電刺激無關；但題目問的是「主要」刺激組織，應選直接連結電刺激與目標肌肉收縮的運動神經。肌肉纖維則是效應器，典型短脈衝參數下並非主要去極化目標。只有在周邊運動神經嚴重受損、形成去神經肌肉時，直接肌肉刺激才成為另一套需要特殊長脈衝參數的策略。

核心知識點

• **典型 FES 路徑：**電脈衝 → 周邊運動神經／運動軸突興奮 → 神經肌肉接合處傳遞 → 肌肉纖維收縮 → 產生功能動作。
• **主要目標與附加效應要分開：**運動軸突是主要刺激目標；感覺傳入與脊髓反射可增加收縮，但屬附加機轉。
• **去神經狀態是例外：**肌肉失去完整神經支配後，需使用遠長於典型 FES 的脈衝才較可能直接引發肌纖維收縮。
• **考題判讀：**電極貼在肌腹不等於主要刺激肌肉纖維；應依組織興奮路徑，而不是只看電極位置作答。

參考資料

1. Motor unit recruitment when neuromuscular electrical stimulation is applied over a nerve trunk compared with a muscle belly: triceps surae（PMID: 21183628）
2. Electrical stimulation and denervated muscles after spinal cord injury（PMID: 31997798）
3. Electrical Stimulation of Muscle: Electrophysiology and Rehabilitation