懸吊運動療法治療慢性非特異性下腰痛后站立位腰屈伸運動表面肌電信號的變化

于瑞，王楚懷，潘翠環，許軼

懸吊運動療法治療慢性非特異性下腰痛后站立位腰屈伸運動表面肌電信號的變化

于瑞1，王楚懷2，潘翠環1，許軼2

目的 研究慢性非特異性下腰痛患者(CNLBP)懸吊運動療法(SET)治療前后站立位腰屈伸運動時豎脊肌、多裂肌表面肌電信號的變化特征。方法 30例CNLBP患者接受SET治療，每周3次，持續4周。分別在治療前后采集患者在站立位做腰屈伸運動時雙側豎脊肌(L1/2水平)和多裂肌(L4/5水平)在站立位、前屈運動、最大屈曲及回到直立位的表面肌電信號，分析平均肌電值(AEMG)，計算屈伸比(FRR)。結果 治療前患側豎脊肌和多裂肌FRR均小于對側(P＜0.05)；治療后雙側豎脊肌和多裂肌FRR無顯著性差異(P＞0.05)。結論 SET治療后，CNLBP患者患側豎脊肌、多裂肌的主動活動機能得到改善，屈曲-放松現象部分恢復。

慢性非特異性下腰痛；懸吊運動療法；表面肌電圖；屈曲-放松現象；屈伸比

[本文著錄格式] 于瑞，王楚懷，潘翠環，等.懸吊運動療法治療慢性非特異性下腰痛后站立位腰屈伸運動表面肌電信號的變化[J].中國康復理論與實踐,2015,21(8):943-946.

CITED AS:Yu R,Wang CH,Pan CH,etal.Change of surface electromyographic signalduring lumbar flexion-extension after sling exercise therapy in patientswith chronic nonspecific low back pain[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(8):943-946.

慢性非特異性下腰痛(chronic non-specific low back pain,CNLBP)是下腰部、腰骶部、骶髂部疼痛的臨床綜合征，其發病率高，不同程度地影響患者的日常生活和工作。研究表明，腰部神經肌肉和脊柱周圍組織負荷的失衡是腰痛的主要發病原因[1-2]。表面肌電圖(surface electromyogram,sEMG)檢測技術能夠檢測并記錄在運動過程中肌肉的動態肌電變化特征，可以反映肌肉的神經支配狀況[3]。本文旨在利用sEMG技術檢測CNLBP患者在懸吊運動療法(sling exercise therapy,SET)治療前后豎脊肌、多裂肌在站立位屈伸運動時表面肌電信號的變化情況，客觀反應SET治療后豎脊肌、多裂肌活動水平及神經肌肉功能狀況。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選取2013年5月～2014年12月就診于本科門診，經病史、癥狀、體征及必要的輔助檢查確診的CNLBP患者30例，其中男性19例，女性11例；年齡(39.12±6.70)歲；身高(162.95±5.62)cm；體重(58.68± 6.70)kg；病程中位數24個月；疼痛部位：左側6例，右側無，雙側24例(以右側明顯者16例，以左側明顯者8例)。

納入標準：①反復的腰部或(及)腰骶部疼痛病史；②病程≥3個月；③X線和(或)CT、MR等未見明顯異常；④年齡20～55歲，體質量指數＜28 kg/m2，無其他系統嚴重疾病；⑤所有患者在試驗期間均能從事工作。

排除標準：①既往有腰椎外傷及手術史，在過去3個月內曾進行腰肌功能鍛煉；②神經系統陽性體征；③腰椎特異性或者非特異性感染性疾病(如腰椎結核等)；④嚴重的心腦血管系統疾病，孕、產婦，精神病及認知障礙不能配合試驗。

所有患者均按照規范療程治療并收集完整病例。在治療前，詳細告知患者治療過程、試驗方法，并征得其同意。

1.2 方法

患者接受SET訓練，訓練以腰部、腹部及盆底肌群為主。每次訓練前先進行弱鏈測試；根據測試結果，選取相應部分動作。動作包含仰臥單腿懸掛提髖、俯臥單腿懸掛，另一側下肢水平外展、側臥單腿懸掛并維持、側臥單腿懸掛提髖、俯臥雙腿懸掛提髖。每組動作先進行低負荷的等長收縮(訓練局部穩定肌)，根據訓練的情況來加大或減小負荷；然后進行低負荷、高重復的訓練。每個動作做3組，每組5次，每組間休息1～2m in。整個治療過程持續4周，每周3次，共計12次。

1.3 評價指標

采用腰部肌肉sEMG信號進行評價。

1.3.1 測試準備

ME3000P型四導聯表面肌電圖測試儀(芬蘭)；新生兒心電電極(成分為AgCl，直徑3 cm)；可接收信號的便攜式電腦1臺。室溫控制在為24℃左右，空氣濕度70%～80%；所有實驗者實驗前24 h均未進行任何劇烈體力活動，并于實驗前掌握實驗動作要求，均能自愿并認真地完成實驗動作。

根據肌肉解剖位置及肌纖維走向和既往文獻[4-5]報道選取最佳放置電極位置點。豎脊肌：L1/2水平，距正中線3 cm，電極間距離為3 cm；多裂肌：L4/5水平，距正中線2 cm，電極間距離為3 cm。為了保證引導效果，實驗前測試區用75%酒精脫脂，酒精干后再貼電極，必要時剔去毛發。

1.3.2 測試動作

按照腰部屈伸方法[6]。患者直立，雙腳與肩同寬，雙手自然垂于身體兩側，均勻緩慢前屈(5 s)至最大屈曲位置(維持5 s)，然后緩慢直立(5 s)，同時記錄表面肌電信號至動作結束為止。共進行上述動作3次，每次之間休息3m in。

1.3.3 信號采集

受試者處于靜止狀態時即開始記錄肌電信號，待信號基線平穩后，即開始實驗。囑受試者執行相應動作，并持續記錄表面肌電信號，至動作測試結束且表面肌電信號平穩為止。sEMG信號采樣的頻率1000 Hz，輸入阻抗＜10 GΩ，差分放大器放大倍數1000倍，噪聲水平＜1μV，帶通濾波10～500Hz。在測試結束后采用MegaWin2.3軟件對采集到的sEMG信號進行線性分析，分析指標為患者屈曲過程和伸直過程的平均肌電值(average electromyogram,AEMG)，計算屈伸比(flexion-relaxation ratio,FRR)。FRR是指屈曲時AEMG/最大屈曲(maximum voluntary flexion,MVF)時AEMG；或者伸直時AEMG/最大屈曲時AEMG，即FLEXAEMG/MVFAEMG或EXTAEMG/MVFAEMG。

1.4 統計學分析

采用SPSS 13.0統計學軟件進行統計分析。計量資料采用(±s)表示。對治療前兩側數據以及治療后兩側數據進行t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

治療前患側豎脊肌和多裂肌的FRR均小于對側(P＜0.05)；治療后，兩側均無顯著性差異(P＞0.05)。治療后雙側豎脊肌和多裂肌的FRR值均增大，但與治療前比較無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 治療前后豎脊肌和多裂肌表面肌電信號(FRR,n=30)

3 討論

下腰痛發病率高，給人們的日常生活和工作帶來不同程度的影響。腰椎生物力學研究及基礎研究均提示，慢性下腰痛與腰部肌肉疲勞、功能狀況及活動模式的改變密切相關[7-8]。腰椎生理功能的正常發揮依賴于其機械穩定性，機械穩定性由椎體、椎間盤韌帶、筋膜等被動活動結構、腰部腹部肌肉等主動結構及神經控制單位三大系統共同維持[9]。神經控制系統通過肌腱及韌帶中各種張力傳感器，對外來信號做出反應，通過主動穩定系統來達到穩定脊柱的目的。

sEMG[10]是無損傷的實時測量，可以反映運動過程持續肌肉活動的變化趨勢，常用來評價腰痛患者運動時腰背肌功能變化。

正常狀態下，腰椎屈曲運動中腰部肌肉募集出現所謂屈曲-放松現象，當腰部屈曲在40°～70°及到最大屈曲角度時，此時腰椎的韌帶、椎間盤及筋膜被動牽伸下，張力逐漸增大，反射性抑制腰背肌的活動，腰部肌肉處于放松狀態僅僅起到維持體位，從而保護韌帶不被過度的屈曲拉傷的作用[11-12]，此時通過表面肌電 “幾乎”記錄不到信號，稱為屈曲-放松現象。據文獻報道[13]，FRR有多種計算方式，但是其中FLEXAEMG/MVFAEMG、EXTAEMG/MVFAEMG與腰部疼痛指數及功能障礙相關程度最高，故本研究選此兩種計算方法。

下腰痛患者由于疼痛刺激而使腰部肌肉更加緊張甚至痙攣，以維持姿勢的穩定[11]。Strobel等用31P通過核磁共振來觀察下腰痛患者腰肌，通過31P/PCr(肌酸磷酸鹽)比率反映肌肉代謝情況，從而反映腰肌的功能狀態，研究發現下腰痛患者與正常對照組相比，31P/PCr比增高[14]。這提示下腰痛患者腰肌不能完全地放松。腰椎間小關節囊、韌帶及椎間盤上存在本體感受器，這些感受器對壓力、剪切力及炎癥因子敏感。正常人這些感受器在腰椎活動(如前屈)時能準確傳遞感覺信息，及時通過肌肉收縮放松等調整姿勢；而疼痛使這些感受器受損，不能正確傳遞感覺信息，導致肌肉募集發生改變。另外，腰痛患者可由韌帶肌肉反射直接或間接地增加腰背肌的活動來減少肌肉韌帶上的負荷以避免進一步的損傷和疼痛[15]，導致患者在屈曲運動過程中，腰部肌肉不能及時放松。因此患者在腰椎屈曲伸直動作中患側FRR值較對側明顯降低，這與既往研究結果相符[14,16]。

有研究表明，懸吊運動療法對腰痛有較好的治療效果[17-18]。SET是穩定性訓練的有效方法，先進行弱鏈測試[19]，再通過結合開鏈和閉鏈訓練，先著重激活和鍛煉多裂肌等關鍵穩定肌的 “局部肌肉”，再逐漸激活腹直肌、豎脊肌等 “整體肌”共同作為穩定肌和動力運動肌，另外通過增加不穩定支撐面等強調感覺運動綜合訓練，激發感覺運動器官從而改善神經肌肉協調功能，逐步恢復神經肌肉的協調控制能力，增加穩定肌的體積，加強腰椎的穩定性。在懸吊下可以減少重力對腰部肌肉的影響，使肌肉、關節逐漸增大活動范圍達最大化，同時產生一種牽伸作用，這樣使腰部緊張的肌肉能夠得到放松，活動腰椎關節，增加血液循環，利于局部代謝物質、炎癥物質的清除[20]。

SET訓練先進行低負荷的等長收縮，然后進行低負荷、高重復的訓練。這樣腰椎始終處于 “中立位”，被動穩定系統受力明顯減少，對腰椎間盤纖維環、關節囊及韌帶的壓力、剪切力減小，從而減少這些組織內痛覺感受器的刺激，減少炎性物質的產生，有效減輕疼痛感。同時椎間關節囊、韌帶上的本體感受器因受到刺激而敏感性增加，能正確輸入感覺信息，從而提高神經肌肉控制的效率以及準確性。深層穩定肌被最大限度地激活，在日常的姿勢、動作時更多地參與脊柱穩定性的維持。深層穩定肌耐力及感受性增強，能更有效地發揮功能，表現為患者疼痛減輕，通過改善疼痛癥狀，避免前屈時由于疼痛刺激引起的反射性的肌肉緊張。因而，SET治療4周后，L1/2、L4/5水平患側FRR值均有增高，與對側差異消失；與治療前相比，FRR治療后改變無顯著性差異，考慮可能與治療隨訪時間較短有關。

SET治療后，CNLBP患者屈曲伸直運動過程中豎脊肌、多裂肌的異常激活和主動活動機能得到部分改善。今后的研究應進一步延長治療隨訪時間、增加隨訪次數深入探討SET對腰痛患者的治療作用。

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Change of Surface Electrom yographic Signal during Lumbar Flexion-extension after Sling Exercise Therapy in Patientswith Chronic Nonspecific Low Back Pain

YU Rui1,WANG Chu-huai2,PANCui-huan1,XU Yi2
1.The Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University,Guangzhou,Guangdong 510260,China;2. The FirstA ffiliated Hospitalof Sun Yat-sen University,Guangzhou,Guangdong 510700,China

Objective To investigate the changes of surface electromyographic signal during lumbar flexion-extension after sling exercise therapy(SET)in patientswith chronic nonspecific low back pain(CNLBP).Methods30 patientswith CNLBP received SET,3 timesa week for 4 weeks.The surface electromyographic signals of erector spinae and multifidus of both sideswere collected,when they were in erect position,flexionmotion,maximum voluntary flexion,and back to erect position,before and after intervention.The average electromyogram(AEMG)wasanalyzed,and the flexion-relaxion ratio(FRR)was compared.Results The FRRsof both erector spinae andmultifiduswere lower in the painful side than in the healthy side before intervention(P＜0.05).Therewas no significant difference in the FRRs of both erector spinae andmultifidus between 2 sidesafter intervention.Conclusion SETmay improve the activemotion function of the erector spinae andmultifidusof the painfulside and recovery of flexion-relaxation phenomenon.

chronic nonspecific low back pain;sling exercise therapy;surface electromyography;flexion-relaxation phenomenon;flexion-relaxion ratio

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.08.015

R681.5

A

1006-9771(2015)08-0943-04

2015-06-16

2015-7-27)

1.廣州醫科大學附屬第二醫院康復醫學科，廣東廣州市510260；2.中山大學附屬第一醫院東院康復醫學科，廣東廣州市510700。作者簡介：于瑞(1984-)，女，漢族，河南駐馬店市人，碩士，醫師，主要研究方向：骨科康復。