核心穩定康復訓練系統對慢性非特異性腰痛干預效果研究

劉曉龍，何夢曉，尹貽錕，楊旸，張敬之

慢性非特異性腰痛（chronic non-special low back pain，CNSLBP）作為最常見的脊柱外科疾病，嚴重影響著患者工作及生活，并造成沉重的社會醫療負擔[1]。腰痛治療指南中曾提出運動等非侵入療法應作為CNSLBP首選治療手段[2]，其中核心穩定訓練作為一種運動康復方法在CNSLBP的康復治療中被廣泛應用并顯示出較好的療效[3]。傳統核心穩定訓練的實施依賴治療師口述指令以對患者進行運動輔助與安全監督[4-5]，訓練過程較為單調且對治療師體力消耗較大，并且現存增加本體感覺輸入的核心穩定訓練設備普遍缺乏人體保護及輔助訓練功能[6-7]。基于此，本課題組研發了一種核心穩定康復訓練系統（專利號：2021107165452），并招募CNSLBP患者進行隨機對照試驗以檢驗其康復治療效果，研究有望解決CNSLBP患者長期治療依從性下降、運動能力下降，治療師作業任務重，人群康復訓練動作及訓練設備可選擇性低等難題。

1 對象與方法

1.1 研究對象 2021年12月至2022年1月在廣西師范大學、桂林學院內招募男性CNSLBP患者22例，并采用隨機數字表法將其分為試驗組（n=11）與對照組（n=11）。在試驗開始前由研究人員講解試驗流程，患者均知情同意并簽署《知情同意書》。本研究經廣西師范大學倫理委員會審批（審批號：GXNU202105007）。

納入標準[8-9]：（1）腰部疼痛持續時間超過12周；（2）病因不明，除脊柱特異性疾病及神經根性疼痛以外原因所引起的肋緣以下、臀橫紋以上及雙側腋中線之間區域內疼痛與不適；（3）伴或不伴下肢牽涉痛；（4）年齡18～65歲。排除標準：（1）存在脊柱創傷史、手術史；（2）確診為嚴重的高血壓等心血管系統疾病；（3）確診為嚴重的痛風等代謝性疾病；（4）確診為嚴重的肺炎等感染性疾病；（5）確診為腰椎間盤突出癥、腰椎滑脫、腰椎管狹窄等病理解剖學病變。脫落標準：（1）納入后不配合治療的病例；（2）試驗期間接受其他腰痛治療方案的病例；（3）試驗期間出現其他傷病的病例；（4）試驗期間發生不良事件的病例；（5）試驗期間主動退出的病例。

1.2 運動干預方法 兩組患者均進行6周干預，3次/周，30 min/次。試驗期間患者的運動訓練均在康復治療師監督指導下進行。兩組患者均被要求在試驗期間內保持日常生活及工作狀態，除試驗要求完成的治療外不再進行其他額外的治療。

1.2.1 試驗組干預方法 采用本研究所設計的核心穩定康復訓練系統進行訓練，在進行正式的核心穩定訓練之前，患者需要在指導下進行以脊柱、肩部、髖部為主的熱身活動，包括肌肉的動態拉伸運動和下肢的簡單跑跳運動，持續5 min，隨后在康復治療師的引導下完成共計30 min的核心穩定訓練。訓練前治療師先根據患者康復訓練需求預設平衡板阻力，隨后設置游戲種類與難易度。訓練時患者雙腳開立、保持與肩同寬、立于平衡板上，隨后通過調整姿勢控制平衡板前后左右搖動，進而控制游戲中的虛擬對象，實現趣味性核心穩定康復訓練。在訓練結束后，進行5 min的靜態拉伸訓練作為放松活動，試驗組訓練如圖1a所示，人機交互界面如圖1b所示。

圖1 試驗組訓練方法Figure 1 Intervention using the core stabilization rehabilitation training program for the experimental group

1.2.2 對照組干預方法 采用傳統物理治療床和Bobath球進行核心穩定訓練。在進行正式的Bobath球訓練之前，患者需要在指導下進行5 min與試驗組一致的熱身活動。在訓練結束后進行5 min的靜態拉伸訓練作為放松活動。對照訓練方法包括雙橋運動、單橋運動、屈膝雙橋運動、屈髖屈膝單橋運動、反橋運動、單腿反橋運動，每種訓練動作完成后再依序進行下一種（圖2）。訓練中患者取仰臥位，在動作頂峰收緊核心肌群，保持等長收縮10 s后回歸動作起始體位。每種訓練動作重復3組，5次/組，每組間休息1 min，所有單橋運動左右側交替進行。

圖2 對照組訓練方法Figure 2 Intervention using the usual Bobath ball core stabilization training program for the control group

1.3 觀察指標

1.3.1 疼痛程度 干預前后采用視覺模擬評分法（visual analogue scale，VAS）評估患者的腰部疼痛程度。使用0～10刻度的直尺，0分代表無任何痛感，10分代表想象到的最為劇烈的疼痛，患者根據主觀感受在無刻度的一面上選擇最能代表當時疼痛程度的位置劃線，治療師根據患者標出的位置讀出分數[10]。臨床評定以0～2分為優，3～5分為良，6～8分為可，8分以上為差[11]。

1.3.2 腰部功能障礙 功能障礙指數（oswestry disability index，ODI）是一種評估脊椎疾病治療效果的指標，也是腰痛者最常用的預后指標[12]，反映了腰痛者腰部功能障礙情況。ODI已被廣泛測試，顯示出良好的心理測量學特性。ODI量表由10個問題構成，每一個問題有6個選項，分別對應0～5分，因此分值最高為50分，最終的ODI總分為患者填選的10個題得分除以滿分50分得到的百分比。若有一個題目缺失或不適用，則總分相應地減去5分。根據最終得分將患者分為5個階段：0%～20%為最小障礙，21%～40%為中度障礙，41%～60%為重度障礙，61%～80%為殘廢，80%以上為臥床不起或夸大癥狀，需要進一步行其他方式的評估。本研究分別于干預前后使用ODI對患者進行腰部功能障礙評估。

1.3.3 腰部肌肉力量 使用Hoggan MicroFet 2肌肉與骨骼檢測儀測定干預前后患者上腹屈、下腹屈、脊柱伸、脊柱回旋肌群的等長收縮肌力及肌力。檢測前須向患者講解檢測儀器與環境，并熟悉檢測方法。（1）上腹屈肌力檢測：患者采取仰臥位，全身放松，雙手抱頭，治療師將手持檢測儀放置于患者胸口平第4～5肋處，囑患者盡全力前屈抬起胸廓，與檢測儀持續對抗約8 s；（2）下腹屈肌力檢測：患者采取仰臥位，全身放松，雙手抱頭，雙腿并攏，治療師將手持檢測儀放置于患者髕骨上緣處，囑患者盡全力屈髖抬腿，與檢測儀持續對抗約8 s；（3）脊柱伸肌力檢測：患者取俯臥位，全身放松，雙上肢置于體側，治療師將手持檢測儀放置于患者第4～5胸椎棘突處，囑患者盡全力將胸廓下部抬起，與檢測儀持續對抗約8 s；（4）脊柱回旋肌力檢測：患者采取中立直背坐位，全身放松，雙上肢自然垂于體側，治療師將手持檢測儀放置于患者盂肱關節處，囑患者分別盡全力左旋、右旋脊柱，與檢測儀持續對抗約8 s。所測肌力數值均由軟件自動記錄，兩種肌力檢測均重復進行5次，取最大值。

1.3.4 動態平衡能力 Y 平衡測試（Y-balance test，YBT）是在星形動態平衡測試基礎上被開發出的一種更具實效性的測試方法，基于關節與關節理論對核心穩定、神經肌肉控制、平衡等功能進行綜合性的量化測試，在研究中顯示出了較高的評分者信度和重測信度[13]。測試前須向患者講解測試內容，熟悉檢測方法，采用卷尺量取患者內踝到髂前上棘的距離，并記錄為下肢長度，正式測試開始前先在前側、左后側、右后側3個方向上各做一次嘗試練習。正式測試時，患者單足站立于站臺中心，雙手掐腰，大踇趾朝前對準前側標尺中線，保持單足站立姿勢，對側足盡可能地向3個方向伸出并推動標尺，分別記錄標尺所對應的讀數（精確到0.5 cm），每個方向測試3次，取最大值。隨后更換對側、重復上述測試并記錄結果。YBT最終得分以單側為單位，取3個方向得分與下肢長度的平均值，如3個方向得分與下肢長度分別為a、b、c、d，則最終得分為〔（a+b+c）/3d〕×100%。若最終得分＜95%則提示該側存在較高的運動損傷風險[14]。

1.4 統計學方法 使用SPSS 26.0軟件進行統計學分析。計量資料以（±s）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。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料比較 試驗組脫落0例、對照組脫落1例。最終試驗組納入11例、對照組納入10例。試驗組與對照組患者年齡、體質指數（BMI）、病程比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 兩組患者一般資料比較Table 1 Comparison of general information of subjects in the two groups

2.2 疼痛程度、腰部功能障礙比較 干預前兩組VAS值、ODI值比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。試驗組、對照組干預后VAS值、ODI值低于干預前，差異均有統計學意義（P＜0.05）；干預后試驗組VAS值、ODI值低于對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組患者干預前后VAS值、ODI值比較Table 2 Comparison of VAS and ODI values of subjects before and after intervention in two groups

2.3 腰部肌肉力量比較 兩組患者干預前后腰部肌肉肌力信號見圖3～12。試驗組和對照組干預后上腹屈、脊柱伸、脊柱左旋、脊柱右旋肌力高于干預前，差異有統計學意義（P＜0.05），試驗組和對照組干預前、后下腹屈肌力比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。試驗組和對照組干預前上腹屈、下腹屈、脊柱伸、脊柱左旋、脊柱右旋肌力比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表3。

圖3 試驗組1例CNSLBP患者干預前后上腹屈肌力信號變化圖Figure 3 Signal changes of upper abdominal flexor strength before and after the intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

圖4 對照組1例CNSLBP患者干預前后上腹屈肌力信號變化圖Figure 4 Signal changes of upper abdominal flexor strength before and after intervention in one control CNSLBP patient

圖5 試驗組1例CNSLBP患者干預前后下腹屈肌力信號變化圖Figure 5 Signal changes of lower abdominal flexor strength before and after intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

圖6 對照組1例CNSLBP患者干預前后下腹屈肌力信號變化圖Figure 6 Signal changes of lower abdominal flexor strength before and after intervention in one control CNSLBP patient

圖7 試驗組1例CNSLBP患者干預前后脊柱伸肌力信號變化圖Figure 7 Signal changes of spinal extensor before and after intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

圖8 對照組1例CNSLBP患者干預前后脊柱伸肌力信號變化圖Figure 8 Signal changes of spinal extensor before and after intervention in one control CNSLBP patient

圖9 試驗組1例CNSLBP患者干預前后脊柱左旋肌力信號變化圖Figure 9 Signal changes of spinal levator muscle strength before and after intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

圖10 對照組1例CNSLBP患者干預前后脊柱左旋肌力信號變化圖Figure 10 Signal changes of spinal levator muscle strength before and after intervention in one control CNSLBP patient

圖11 試驗組1例CNSLBP患者干預前后脊柱右旋肌力信號變化圖Figure 11 Signal changes of right spinal muscle strength before and after intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

圖12 對照組1例CNSLBP患者干預前后脊柱右旋肌力信號變化圖Figure 12 Signal changes of right spinal muscle strength before and after intervention in one control CNSLBP patient

表3 兩組患者干預前后腰部肌肉力量比較（kg）Table 3 Comparison of in lumbar muscle strength before and after the intervention in two groups

2.4 動態平衡能力比較 干預前兩組左側、右側YBT得分比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；試驗組與對照組干預后左側、右側YBT得分高于干預前，差異均有統計學意義（P＜0.05）；干預后試驗組左側、右側YBT得分高于對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表4。

表4 兩組患者干預前后動態平衡能力比較（%）Table 4 Pre-and post-intervention dynamic balance abilities in two groups

3 討論

3.1 核心穩定康復訓練系統訓練對CNSLBP患者腰部疼痛的影響 本研究證實傳統核心穩定訓練與采用核心穩定康復訓練系統進行訓練均能減輕CNSLBP患者腰部疼痛，而采用核心穩定康復訓練系統進行訓練效果更好。林科宇等[15]將30例CNSLBP患者隨機分為懸吊組（n=15）與墊上組（n=15），懸吊組接受懸吊式核心穩定訓練，墊上組接受墊上核心穩定訓練，兩組均進行1次/d，3次/周，共計6個月的運動訓練，干預后發現懸吊組VAS評分變化值大于墊上組。PAUNGMALI等[16]將30例CNSLBP患者隨機分為Bobath球訓練組（n=15）與肌力訓練組（n=15），Bobath球訓練組采用Bobath球進行核心穩定訓練，肌力訓練組則接受脊柱淺層肌力訓練，兩組訓練頻次均為30 min/次，2次/周，共計6周，結果發現采用Bobath球進行核心穩定訓練的患者VAS評分改善程度明顯優于接受脊柱淺層肌力訓練的患者。這表明核心穩定訓練能減輕CNSLBP患者疼痛，本研究結果與之一致。

脊柱的穩定性是由控制核心穩定的主動系統、被動系統、神經控制系統共同決定的，CNSLBP患者由于椎間盤退變、腰椎穩定肌萎縮和功能異常、長期疼痛導致核心區反射性抑制、神經控制系統障礙等因素致使腰椎穩定性下降，造成“萎縮-疼痛-活動限制”的惡性循環[17]。此外，CNSLBP患者存在神經控制障礙，局部穩定肌在人體運動時啟動時間相對較晚，肌肉募集延遲而導致脊柱穩定性進一步下降[18]。由于腰椎穩定性下降而造成CNSLBP患者無法應對日常負荷，當體內外微小刺激作用于感受器，經換能后產生神經沖動并循相應傳入通路進入中樞系統，再經脊髓、腦干、間腦到達大腦皮質與邊緣系統后，經過各級中樞整合則形成人體腰部疼痛感覺[19]。

康復訓練過程中核心穩定康復訓練系統能通過屏幕向使用者發出運動指令，使用者跟隨指令完成動作后系統能瞬時通過屏幕及揚聲器給出反饋，以輔助患者糾正運動軌跡。采用傳統核心穩定訓練進行訓練時，患者僅能聽見治療師口述的運動指令及較為遲滯的人聲反饋，因此神經控制系統的康復收益較少。此外，由于核心穩定康復訓練系統采用游戲化訓練模式，訓練過程較為有趣，因此患者訓練積極性較傳統核心穩定訓練高，這也有可能是核心穩定康復訓練系統改善CNSLBP患者主觀疼痛效果優于傳統核心穩定訓練的原因之一。既往研究發現6～12周的核心穩定訓練不僅能增強脊柱穩定性，也能增加CNSLBP患者體內β-內啡肽（β-endorphin，β-EP）與皮質醇水平[20]，進而抑制疼痛信息傳遞，產生鎮痛效果。本研究限于試驗條件，未對分子生物學指標進行測評，未來還需進一步研究。

3.2 核心穩定康復訓練系統對CNSLBP患者腰部功能障礙的影響 NORRIS等[21]招募了59例慢性腰痛患者并將其分為對照組（n=32）與干預組（n=27），干預組接受了為期6周的脊柱穩定性訓練，而對照組只接受了

背部護理建議，研究結束后發現核心穩定訓練能夠有效改善腰部功能障礙。劉艷麗等[22]將66例腰痛患者隨機分為對照組（n=33）與觀察組（n=33），其中對照組給予常規康復理療聯合美式脊柱矯正，觀察組則在常規康復理療聯合美式脊柱矯正的基礎上又添加了懸吊核心穩定訓練，經6周治療后發現在常規康復理療的基礎上添加懸吊核心穩定訓練能夠更好地改善患者腰部功能障礙。本研究亦發現傳統核心穩定訓練與采用核心穩定康復訓練系統進行訓練均能改善CNSLBP患者腰部功能障礙，與以上研究結果一致，同時本研究發現采用核心穩定康復訓練系統進行訓練改善CNSLBP患者腰部功能障礙效果更好。

腰痛患者的功能障礙主要表現為日常洗漱、穿脫衣物、提物、行走、坐立、站立、睡眠、性生活、社會活動等不同程度受限，進而致使ODI值下降。完成以上日常活動均需要在某一時段維持脊柱中立位，本研究中試驗組功能障礙改善的優異效果可能來源于本研究所設計的核心穩定康復訓練系統側重脊柱的中立位姿勢控制訓練，而對照組采用的傳統核心穩定訓練側重仰臥姿勢訓練，其訓練收益較少。除此之外，本研究試驗組干預后ODI值低于對照組，不僅反映出核心穩定康復訓練系統在改善CNSLBP患者日常生活能力方面優于傳統核心穩定訓練，而且再次證明采用核心穩定康復訓練系統進行腰痛康復訓練在緩解疼痛方面效果更優。腰部功能障礙降低了日常生活能力，而日常生活能力是生命質量的重要決定因素。核心穩定康復訓練系統對CNSLBP患者產生了較好的腰部功能障礙改善與疼痛康復效果，但其是否能應用于健康人群以實現疾病預防或保健效果，還有待深入探究。

3.3 核心穩定康復訓練系統對CNSLBP患者腰部肌力的影響 本研究結果顯示，傳統核心穩定訓練與采用核心穩定康復訓練系統進行訓練均能有效提升CNSLBP患者上腹屈、下腹屈、脊柱伸、脊柱左旋、脊柱右旋肌力，而兩種康復訓練方法效果相近。KLIZIENE等[23]通過對17例女性慢性腰痛患者和11例健康女性進行為期8個月的核心穩定訓練后發現，核心穩定訓練計劃有效增加了腰椎多裂肌橫截面積。王萬宏等[24]將40例慢性腰痛患者隨機分為觀察組（n=20）與對照組（n=20），其中觀察組采用懸吊核心穩定訓練，對照組則在治療床上進行核心穩定訓練，經6周干預后發現懸吊核心穩定訓練能有效增加背伸肌肌力。

從人體腰椎主動支持亞系模型來看，腰部肌力來源于淺層及深層肌群。CNSLBP患者因疼痛產生的肌肉反射性抑制會使肌纖維募集率下降，且活動受限引發的運動缺乏會造成核心區肌群失用性萎縮，腰背肌橫截面積變小，最終造成肌力下降[25]。

核心穩定康復訓練系統與傳統核心穩定訓練均強調軀干穩定訓練，即借助不穩定平面以增加本體感覺輸入，機體在該刺激下得以被動激活與募集更多的核心肌群運動單位，打破了疼痛-肌萎縮的惡性循環，進而促進了神經肌肉功能恢復，建立了穩定的核心區肌力。核心穩定康復訓練系統擺脫了傳統核心穩定訓練依賴治療師口述指令與輔助運動的弊端，很大程度上減輕了治療師作業負擔，同時又能產生與傳統核心穩定訓練相近的肌力恢復效果。總體來看，本研究所設計的核心穩定康復訓練系統對腰部肌力的提升具有良性效益，但本研究未探明兩組患者干預后的腰部肌力是否恢復至健康狀態，并且兩組患者深層肌群和淺層肌群的具體恢復情況也尚不明朗。后續研究可以此為方向，進一步優化產品結構和功能設計。

3.4 核心穩定康復訓練系統對CNSLBP患者動態平衡能力的影響 本研究發現，傳統核心穩定訓練與采用核心穩定康復訓練系統進行訓練均能有效改善CNSLBP患者腰部動態平衡能力，而采用核心穩定康復訓練系統進行訓練效果更好。除此之外，試驗組干預后左側與右側YBT得分均值皆高于95%，說明采用核心穩定康復訓練系統進行訓練能夠有效地降低CNSLBP患者運動跌倒風險。對照組干預后左側與右側YBT得分均值皆低于95%，說明采用傳統核心穩定訓練無法有效消除CNSLBP患者運動跌倒風險。HOOPER等[26]認為YBT能夠很好地反映下腰痛患者動態平衡能力，其在隨后的一項橫斷面研究中發現，下腰痛患者YBT得分較健康人群有所降低，這表明下腰痛患者具有平衡能力下降隱患。章禮勤等[27]將20例腰痛患者與20例健康者進行對比分析后發現，腰痛患者整體平衡能力較差，特別是側方平衡能力，其認為在腰痛康復治療中應加強平衡訓練以預防跌倒。

人體平衡能力是機體姿態穩定或在外力作用下軀體進行自我調整以預防跌倒的能力，該能力的維持依賴于視覺、前庭覺、本體感覺系統的輸入與中樞神經系統的整合分析[28]。視覺系統可向中樞神經系統輸入身體運動、運動方向、環境信息；本體感覺系統可通過肌肉、肌腱、關節等效應器向中樞神經系統輸入本體感覺信息；前庭系統則負責向中樞神經系統輸入加速度信息并對視覺、相關效應器進行調節；神經系統則對輸入信息進行整合分析，并通過椎體束發出隨意運動的指令以支配肌、骨系統實時糾正機體偏移、維持穩定[29]。有研究表明腰痛患者運動模式、協調控制、應對外部干擾而保持平衡穩定的能力有所下降，其可能與腰椎本體感覺受損、肌肉反應延遲、脊柱功能受限有關[30]。

既往研究證實，在不穩定條件下進行訓練能更有效地刺激神經中樞對肌群的控制，訓練過程中人體核心肌群放電活動也有明顯增加[31]。患者在使用核心穩定康復訓練系統時身處不穩定平面，康復訓練過程中能瞬時接收到上位機發送的運動指令與角度修正信息，因此患者與治療師對患者軀干空間位置、姿態、運動狀態掌握更為精確，長久訓練后表現出的動態控制能力改善效果較傳統核心穩定訓練更好。此外，YBT為站姿測試，核心穩定康復訓練系統側重站姿訓練而不是仰臥姿訓練，因此采用核心穩定康復訓練系統進行訓練的CNSLBP患者動態平衡能力提升較高。未來可將靜態平衡能力評價納入研究，以探明CNSLBP與平衡能力損傷之間的關聯。

綜上所述，傳統核心穩定訓練與采用核心穩定康復訓練系統進行訓練均能減輕CNSLBP患者腰部疼痛、改善腰部功能障礙、增加上腹屈與脊柱伸和脊柱回旋肌力、提高動態平衡能力，而采用核心穩定康復訓練系統進行訓練在減輕腰部疼痛、改善腰部功能障礙、提高動態平衡能力方面效果更好，值得推廣。本研究的局限性在于樣本量有限，可能在一定程度上會影響結果的準確性，并且本研究尚缺乏康復治療后的長期隨訪。

作者貢獻：劉曉龍、何夢曉負責文章的構思與研究設計，對文章整體負責及管理監督；劉曉龍、楊旸負責論文撰寫與統計學處理；尹貽錕負責研究的實施及可行性分析；張敬之負責數據收集。

本文無利益沖突