懸吊訓練對慢性頸肩痛女性患者疼痛水平和肌電活動的影響

彭金鳳,　劉慶廣,　薄成志,　黃強民

(上海體育學院 運動科學學院,上海 200438)

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懸吊訓練對慢性頸肩痛女性患者疼痛水平和肌電活動的影響

彭金鳳,劉慶廣,薄成志,黃強民

(上海體育學院 運動科學學院,上海 200438)

目的:探討懸吊訓練治療女性頸肩痛的療效及其對頸肩部肌電活動的影響。方法:將慢性頸肩痛女性患者隨機分為常規訓練組(CG)和懸吊訓練組(TG),均進行6周的治療性訓練。TG組采用自主研發懸吊設備進行前屈、后伸、側屈、旋轉、肩部提拉和前推動作訓練，CG組進行日常頸肩部保護健康教育和常規頸肩部屈伸、側屈、旋轉訓練。采用視覺模擬評分(VAS)和頸痛量表(NPQ)評估患者頸肩疼痛和不適;采用表面肌電圖(sEMG)評估患者在完成30 min持續打字任務時肌肉的激活和疲勞狀況。結果:兩組訓練后的VAS和NPQ評分均下降,但僅TG組有顯著性差異(P<0.05)。訓練后,TG組上斜方肌和頭夾肌肌電振幅較CG組顯著降低(P<0.05)，G組中位頻率無顯著性變化,而TG組中位頻率呈上升趨勢,并隨著打字時間的延長,差異越顯著(P<0.05);兩組胸鎖乳突肌的肌電振幅和中位頻率無顯著性差異。結論:懸吊訓練和常規訓練均能減緩女性頸肩疼痛,但懸吊訓練療效更佳。

懸吊訓練;頸肩疼痛;表面肌電;視覺模擬評分；女性患者

慢性頸肩痛是一種常見的骨骼肌紊亂疾病,主要因長時間保持同一姿勢,使頸肩部肌肉持續處于靜態收縮狀態等引發的肌肉超負荷負重、損傷和疲勞[1-2]。頸肩痛的發生與肌肉功能紊亂、肌肉募集模式改變密切相關;表現為頸肩部深層穩定肌活動降低和淺層肌肉(如上斜方肌、頸后肌等)活動增加[3]。此外,長時間坐位工作、重復的手臂和頸部用力動作導致的頸肩部肌肉疲勞和耐力下降也是引發疼痛的重要因素[4-5]。

作為一種新興的核心穩定性訓練方式,懸吊訓練在國內外已被廣泛用于體育界力量訓練[6-7];在康復醫學界,有研究表明其治療慢性下腰痛療效顯著[8]，但治療慢性頸肩痛方面的研究較少。因此,本文對模擬真實打字工作環境下采集的淺層肌肉的肌電數據進行分析,觀察6周懸吊訓練對頸肩部淺層肌肉肌電活動的影響,同時利用疼痛和頸痛評分評價其對減緩疼痛和提升功能水平的作用,以確定懸吊訓練治療慢性頸肩痛的效果,為臨床工作者選擇有效的治療方式提供新方向。

1　研究對象與方法

1.1研究對象通過問卷調查受試者年齡、身高、體重等基本信息以及疼痛和伏案時間,最終篩選32例上海體育學院在校女大學生,并將其隨機分為常規訓練組(CG)和懸吊訓練組(TG)。受試者納入標準:有明顯頸肩痛的在校女大學生;VAS評分在3分以上和NPQ評分在25%以上,每周坐位作業和使用電腦時間超過20 h;過去一年內超過30 d有頸肩疼痛史;過去7 d出現頸肩疼痛。排除標準:患者曾有過頸肩部外傷或手術史;月經痛、經期前后頸肩痛或其他部位疼痛患者;有頸椎病、腫瘤、肩周炎等;有炎癥性疾病或伴有嚴重的關節病變;在過去3個月內曾接受過頸肩部肌肉功能訓練或康復治療。所有受試者均自愿參與本研究,并簽署知情同意書。患者基本情況如表1所示,2組各項指標均無統計學差異。

表1　TG組和CG組基本情況比較(M±SD)

1.2實驗方法

1.2.1分組TG組受試者使用自主研發懸吊設備(工作原理:通過懸吊系統的幫助,可以使身體的某部分或整個身體都可以懸掛在器械上,使受試者擺脫或利用身體重力影響,放松原動肌和拮抗肌,調動和鍛煉關節穩定肌功能。與其他同類設備相比,不需固定天花板亦可使用,對場地要求小,成本低,實用性強)完成一套動作練習,該方案由頸部前屈、后伸、側屈、旋轉、肩部提拉和前推等7項訓練內容組成。訓練動作如圖1所示,動作說明及描述見表2。所有動作均在不引發患者疼痛的前提下完成,另可根據患者的個體情況,通過增加組數提高訓練的強度。

CG組受試者在無任何輔助設備的條件下完成由前屈、后伸、側屈和旋轉動作組成的一套常規動作訓練。每套動作完成5組,每天1次,堅持6周。

1.2.2指標測量(1) 頸肩部疼痛和功能評估。訓練前后進行VAS和NPQ量表評分。通過VAS評分評估患者頸肩疼痛水平,通過NPQ評分評估頸肩痛對日常生活、工作的影響。

圖1　懸吊訓練動作

訓練項目訓練方法訓練周次(3次/周)訓練負荷(組×次數)主要針對肌肉類型鍛煉1仰臥寬懸頭頸側屈訓練1,23,45,63×83×104×12上斜方肌、頭夾肌鍛煉2側臥寬懸頭頸前后側屈訓練1,23,45,63×83×104×12胸鎖乳突肌、頭夾肌鍛煉3仰臥彈懸頭頸阻力側屈訓練1,23,45,63×83×104×12深層小肌群(頭夾肌、頸半脊肌)鍛煉4仰臥彈懸頭頸抗阻前后側屈訓練1,23,45,63×83×104×12胸鎖乳突肌、頭夾肌鍛煉5仰臥彈懸頭頸抗阻左右旋轉訓練1,23,45,63×83×104×12上斜方肌深層小肌群(多裂肌、頭旋肌、頸半脊肌)鍛煉6仰臥屈膝懸手抓懸繩提拉訓練1,23,45,63×83×104×12斜方肌鍛煉7跪位手抓懸繩前推訓練1,23,45,63×83×104×12斜方肌背部肌群

注:寬懸即寬懸吊帶;彈懸即彈性懸吊帶;懸繩即無彈性繩索

(2) sEMG肌電數據采集與分析。采用美國Delsys 16通道Trigno Wireless EMG傳感器信號采集與分析系統采集sEMG,采樣頻率為4 MHz,選用香港產的Delsys肌電片,肌電片置于肌腹處,且與肌纖維走向平行。所監測肌肉為雙側胸鎖乳突肌(SCM)、上斜方肌(UT)和頭夾肌(SC)。肌電片的貼放位置依據The ABC of EMG的標準選取安置:SCM 為乳突到胸骨上切跡中點旁開1.5 cm的肌腹處，UT為C7至肩峰中點處,SC為C4,C5旁開1～2 cm處。貼肌電片之前,先處理好貼放位置處的毛發,用酒精棉球擦拭皮膚以降低阻抗。

首先采集這些肌肉最大自主收縮(MVC)時的肌電信號。在對抗最大阻力時,采集受試者的肌電信號進行后續肌電分析。每條肌肉MVC測試進行3次,每次持續6 s,相鄰2次測試間隔1 min,測試動作標準參照 ABC of EMG(美國 Noraxon公司)。之后,讓患者在根據自身情況調整桌子、椅子、電腦顯示屏距離、高度、遠度的舒適姿勢下完成30 min打字任務,在靜息(T1)和每隔5 min采集60 s肌電數據,各時間點分別記為T2、T3、T4、T5、T6、T7(圖2)。

肌電數據處理:先將MVC肌電信號通過10～400 Hz的帶通濾波和整流處理,隨后讀取MVC最大自主收縮時段4 s的均方根值,取3次測試的最大值進行后續處理。選取7個時間點60 s肌電數據進行濾波，計算出60 s肌電數據的均方根均值,并將其與相應肌肉的MVC值進行標準化處理得出百分比(%MVC),后文記為肌電平均振幅;并將以時間為函數的肌電信號轉換為以頻率為函數的肌電信號,計算其平均中位頻率(MF)。

圖2　2個受試者(一個TG組，一個CG組)干預前后典型肌電活動示意

1.2.3統計學分析采用Excel2013、SPSS17.0統計軟件進行分析。統計結果以均數±標準差表示。組內干預前后比較采用配對t檢驗,組間比較采用獨立樣本t檢驗,顯著性水平設為P<0.05。

2　研究結果

整個實驗中受試者無脫落。從整體看,干預前后TG組和CG組疼痛評分和肌電圖均發生變化，主要表現為訓練后TG組的VAS和NPQ評分、平均肌電振幅顯著下降，但平均MF顯著上升(圖2)。

2.1頸肩疼痛及功能評估訓練前,2組VAS和NPQ頸痛評分無差異,經過6周的懸吊訓練和常規訓練后,VAS和NPQ頸痛評分均下降,相對CG組,TG組下降更明顯(表3)。

表3　TG組和CG組疼痛及功能障礙情況

注:組內干預前后比較,▲表示P<0.05,▲▲表示P<0.01;組間比較,◆表示P<0.05,◆◆表示P<0.01；圖3、圖4同此

2.2表面肌電振幅訓練后,CG組在完成打字任務時SCM肌電振幅無明顯變化,UT和SC肌電振幅下降,但差異不顯著。TG組左側SCM肌電振幅在20 min后的3個時間出現明顯下降,右側SCM肌電振幅在靜息時出現下降,并具有統計學差異(P<0.05);左右側UT肌電振幅在訓練后顯著降低,具有顯著的統計學差異(P<0.01)。左側SC肌電振幅在靜息和開始打字后就出現降低(P<0.05),隨著打字時間的延長,差異越顯著(P<0.01);右SC在各時間點都比訓練前顯著降低(P<0.01)。兩組組間比較顯示,SCM、UT和SC肌電振幅在訓練前均無差異;訓練后,左側UT肌電振幅在打字任務前部分無差異,隨著時間的逐漸增加,兩組出現統計學差異(P<0.05);右側UT肌電活動在打字10 min后兩組出現統計學差異(P<0.05);左右側SC分別在打字20 min后和10 min后兩組出現統計學差異(P<0.05，圖3)。

圖3　訓練前后TG組和CG組平均肌電振幅變化示意

2.3肌電平均MF訓練后,CG組SCM、UT和SC平均MF基本無變化;TG組左側SCM平均MF在第25 min時出現差異,右側SCM無明顯變化;左側UT平均MF在靜息和打字剛開始時無明顯變化,打字10 min后,平均MF增加,打字25 min后出現顯著性差異(P<0.01),右側UT在打字15 min后平均MF具有統計學差異(P<0.05);左側SC平均MF在打字任務后期,逐漸增高,并具有統計學差異(P<0.05);右側SC平均MF在打字任務開始10 min后出現顯著差異(P<0.01)。兩組組間比較結果顯示:訓練前兩組平均MF無差異,訓練后,TG組UT平均MF明顯高于CG組,并具有統計學差異(P<0.05);TG組SC平均MF較CG組高,但差異出現在打字任務后期(圖4)。

圖4　訓練前后TG組和CG組肌電平均MF變化示意

3　討論

本文主要是為了確定懸吊訓練對頸肩部淺層肌肉肌電活動的影響,以及其對緩解頸肩疼痛及不適的作用,同時和常規頸肩鍛煉之間的療效進行對比。先前諸多研究所采用的指標大多是疼痛評分和功能殘障指數評分。本文增加對淺層肌肉肌電活動的觀察,研究疼痛患者頸肩肌肉的激活水平和疲勞指數,客觀評價懸吊訓練對改變肌肉功能狀態及疼痛的影響。

目前,許多研究已經證實頸肩痛病患肌肉激活模式的不適應是引發疼痛的重要機制[9]。頸肩疼痛激活模式的改變主要為深層肌肉激活水平降低,淺層肌肉活動水平增加[3,10],通過sEMG表現為肌電振幅的增加和MF的降低；因此,通過干預方式調整肌肉的激活模式至關重要。

3.1懸吊訓練與肌電振幅本實驗分析結果顯示:通過6周的懸吊訓練干預后,TG組胸鎖乳突肌平均振幅變化不大,上斜方肌、頭夾肌平均振幅明顯降低,具有顯著的差異性,這表明經過訓練干預后,在完成相同任務時募集上斜方肌和頭夾肌運動單位比之前減少,說明懸吊訓練使其他肌肉得到訓練,增加了對其他肌肉的募集和激活,從而降低了上斜方肌和頭夾肌的募集水平。這與之前的許多研究結果相一致。Jull等[11]的研究表明，特殊的頭頸屈曲訓練能增加頸部深層屈肌的激活水平,降低淺層胸鎖乳突肌和前斜角肌的活動水平。Mok等[12]通過對4種不同懸吊方式進行比較發現,無論何種懸吊方式,只要在懸吊繩上進行訓練就能更好地激活深層肌肉(腰部多裂肌)參與活動,降低淺層腹直肌和腹外斜肌的活動。Bjerkefors等[13]通過將電極植入肌肉調查穩定性訓練期間核心肌肉腹橫肌和表層肌肉腹直肌的激活水平,研究表明核心穩定性訓練過程中,激活了腹部深層肌肉腹橫肌,而并非表層肌肉。

懸吊訓練是通過繩索將身體全部或某一部位部分懸吊起來,形成不穩定訓練環境,同時減少身體重量進行練習的一種訓練方式;懸吊訓練的不穩定特點可使神經肌肉控制和肌肉募集改變[14]。在不穩定平面上鍛煉會增加感覺運動刺激,增加神經肌肉系統的需求,使神經中樞和肌肉感受器對接收到的信息重新整合,并調整運動程序,喚醒失活或“休眠”肌肉,重建肌肉正常功能模式及神經控制模式,提高肌肉激活水平[15];同時懸吊訓練閉鏈和漸進式分級訓練原理逐漸增加的負荷,能刺激弱化的本體感覺和失活的深層肌肉,達到激活深層穩定肌,提高深層肌肉適應性,增加運動單元募集率和數量的目的[16]。根據肌肉代償原理,深層穩定肌被激活參與活動,會減少淺層肌肉在完成工作任務時的作用,從而降低其激活水平；因此,經過懸吊訓練后上斜方肌和頭夾肌活動水平降低。組間比較無差異可能是因為常規的頸肩活動只能放松肌肉,無法影響肌肉的激活和募集,以及調整紊亂的肌肉系統發揮正常功能。

3.2懸吊訓練對肌肉疲勞的影響肌電頻譜分析中的MF是肌肉收縮過程中疲勞的敏感標志,同時也是監控疲勞的客觀方法。在頸痛和正常人的頸部肌肉測試過程中,一般頸痛病患平均振幅會高于正常人，MF值會小于正常人[17]。本實驗結果顯示:經過6周的懸吊訓練干預后,左右側上斜方肌和頭夾肌平均MF在打字的各時間均出現增加現象。這與Falla的研究結果相一致,Falla等[18]研究6周的頭頸屈曲耐力力量訓練對緩解慢性頸痛患者胸鎖乳突肌和前斜角肌疲勞的影響,結果表明6周的耐力力量訓練使肌電MF增加,肌電振幅值降低,對緩解肌肉疲勞有效果。

肌肉疲勞與參與活動的肌纖維相關,低負荷運動時,慢肌纖維運動單元因募集閾值較低被優先募集,快肌纖維運動單元只有在高負荷運動、運動時間長或肌肉疲勞時才能被募集[19]。打字鍵入任務為低強度運動,但由于30 min時間較長,慢性頸肩疼痛患者深層肌肉勞損,因此在完成任務時動用淺層的快肌運動單元是正常反應。經過6周懸吊訓練后,深層肌肉在訓練中被激活參與活動,進而得到鍛煉；因此,TG組在干預后完成打字任務時無須動用過多的快肌運動單元參與活動或動用較晚,故上斜方肌和頸后肌在完成任務時未出現疲勞,或疲勞出現遲,表現為平均MF增加,說明懸吊訓練使得慢肌纖維參與活動的比例增加,疲勞延緩。

常規頸肩部訓練因其無法影響肌肉的募集和激活,使得機體動用更多的慢肌纖維參與活動,因此對推遲肌肉疲勞,減緩疲勞無作用。兩組比較的結果也得到了證實。

3.3懸吊訓練與疼痛水平本研究結果顯示,通過懸吊訓練干預后,VAS評分和NPQ頸痛評分顯著下降，表明懸吊訓練能達到減緩疼痛和不適的作用。

4　結束語

6周的懸吊訓練和常規訓練均能緩解女性頸肩部肌肉緊張,改善骨骼肌功能障礙和松弛本體感覺,從而減緩疼痛。另外,懸吊訓練還能影響打字任務下頸肩部肌肉的激活水平,達到降低淺層肌肉活動水平,緩解和推遲肌肉疲勞的效果。綜上,懸吊訓練可作為改善肌肉功能狀況及治療慢性頸肩痛的有效方式。

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Effect of Sling Training on the Pain Level and sEMG Activities of Female Patients with Chronic Neck-shoulder Pain

∥PENG Jinfeng,LIU Qingguang,BO Chengzhi,HUANG Qiangmin

Objective: To investigate the effect of the sling training on the treatment of chronic neck-shoulder pain in female patients and observe its influence on the electromyography activity of the neck and shoulder muscles.Methods: female students with chronic neck-shoulder pain were randomly divided into conventional training group (CG) and sling training group (TG),receiving 6 weeks of different training respectively.TG group used sling equipment for flexion,extension,lateral flexion,rotation,shoulder lift and push training and CG group received routine neck-shoulder protection health education and regular neck-shoulder training.VAS (Visual Analogue Scale) and NPQ (The Northwick Park Pain Questionnaire) were used to measure the pain of patients,and surface electromyography (sEMG) were assessed when the participants performed 30 minutes of typing task.Results: The VAS and NPQ scores decreased after training both groups,but only the score of TG group had significant difference (P<0.05).After training,the electromyography of upper trapezius muscle and splenius capitis muscle decreased significantly compared with that in CG group (P<0.05).The median frequency (MF) has no obvious change in CG group;while the MF in TG group was on the rise and kept increasing over time (P<0.05).The sternocleidomastoid (SCM) had no special change in both groups.Conclusion: Both sling training and regular training can reduce neck-shoulder pain,but the effect of sling training is better on female patients.

sling training;neck-shoulder pain;surface electromyography;visual analogue scale;female patients

’s addressSchool of Kinesiology,Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China

2016-02-06;

2016-05-20

上海市地方高校大文科研究生學術新人培育計劃項目(xsxr2013046);上海市人類運動能力開發與保障重點實驗室資助項目(11DZ2261100)

彭金鳳(1990-),女,湖南岳陽人,上海體育學院碩士研究生;Tel.:(021)51253357,E-mail:pengjf119@sina.com

簡介:黃強民(1956-),男,云南昆明人,上海體育學院教授,博士生導師;Tel.:(021)51253357,E-mail:huaqia404@aliyun.com

G804.5

A

10.16099/j.sus.2016.05.010

文章編分類號1000-5498(2016)05-0063-07