下腰痛防治康复座椅的研制与应用

【作 者】王红

上海健康职业技术学院，上海市，200237

下腰痛(Low Back Pain，简称LBP)是一组以下背、腰、骶、臀部疼痛为主要症状的综合征[1]。是骨科及康复门诊最常见的疾病之一，流行病学调查表明，下腰痛发病率仅次于上呼吸道疾患而就诊的第二位常见的临床症状。虽然导致下腰痛的病因复杂，机制不清，但腰骶椎生物力学的改变始终是重要原因之一[2]。腰椎的稳定依靠脊柱本身的骨性结构和与之相关联的肌肉、韧带系统来维持。生活中不正确的坐姿是形成下腰痛的主要原因之一，长时间的久坐会加重危险。分析目前人们的坐姿状态，普通座椅在维持腰椎的正常生理弯曲方面存在不足之处。

1 康复座椅设计思路

1.1 座椅与坐姿的关系

坐姿与坐具紧密联系，很多时候人的坐姿并不完全取决于人的本身，而是取决于选择什么样的坐具。坐具不合适，同样也可引起下腰痛。欲改进普通座椅，先分析一下座椅与坐姿的关系：当人坐在座椅上时，支撑人体处于相对稳定形式的主要结构是脊柱、骨盆、双腿和足。由于腰椎和骶椎承受着坐姿时人体的大部分体重负荷，从座椅的设计思路而言，座椅的首要条件是维持脊柱的正常生理弯曲，使压力均匀地分布在腰、骶椎的椎间盘上；其次是使腰部肌肉左右对称，处于自然放松状态。日常生活中，我们常用的坐具有凳子和座椅。凳子因无靠背，人们自然弯腰或直腰坐着。弯腰坐时腰椎保持自然屈曲状态，腰肌相对松弛，此时腰椎的稳定由腰椎周围的韧带维持，久坐后腰椎周围韧带易发生劳损；直腰坐时，腰肌处于收缩状态，久坐后腰背肌持续收缩，也易发生劳损，以上两种情况都可产生下腰痛。老年人和下腰痛者背部肌肉的韧带弹性及耐力较差，有不同程度的退变或损伤，不适合坐凳子，尤其太低的凳子；而座椅由于有靠背，可以承担躯体的部分重力，使腰背肌肉处于相对松弛的状态，同时也不加重腰椎周围韧带的负担，可减少劳损机会。因此，座椅的靠背对长期伏案工作人士很重要。骨盆和腿的姿势同样非常重要，因这两个部位在稳定人体的功能上，可被看作是简易的杠杆支撑系统。 人体大部分重量是由两个坐骨结节来承担，这种系统在力学上很不稳定，需增加双腿所提供的杠杆作用，另通过双足增加支撑面积来维持身体的稳定。大腿后部有大量的血管和神经，压力过大会影响血液循环和神经传导而感到不适。因此，座椅的设计要符合人体解剖生理学和腰椎的生物力学，座椅上的压力应围绕坐骨结节向外呈梯度递减，这是座椅设计的压力分布不均匀原则。体压[3]分布各条曲线为等压力线，是最为理想的压力分布状态。由此可见，座椅的设计是非常复杂的课题，该研究主要为长期伏案工作的办公人士设计具有防治下腰痛功能的康复座椅。

1.2 座椅的改革方案

1.2.1 座面的角度和舒适的靠背是维持脊柱生理弯曲的充分必要条件

Mandal[4]2001年提出骨盆前倾增大了腰椎前凸的可能性，身体大角度前倾的坐姿比较接近站立姿势。Bendix[5]1985年建议增加座椅高度，且座面前倾，他认为这样能减少腰椎劳损的可能性，并且有益于椎间盘的解剖结构。Veli-Jussi Jalkanen 设计的马鞍座椅独特之处是座面接近于马鞍，使人上身高昂地挺立在马上，此坐姿迫使身体挺立起来，脊柱呈自然生理弯曲状态。但由于马鞍座椅没有靠背，并且前倾的椅面容易使人产生下滑感。而该研究设计的椅面是利用球面的倾斜度，躯干与大腿之间的夹角在100o～120o之间，通过座椅座面的高度来调节。靠背的设计是是座椅的重要组成部分，合理的腰部靠背应该是支撑腰部，维持腰部的生理前凸和减轻肌肉张力。该研究设计的靠背为弧形的圆柱体，下与座椅腿相连。

1.2.2 座面的材质和外形是缓解臀部和大腿压力的充分必要条件

目前国内外对压力分布的合理性有两种解释：一是围绕坐骨结节向外呈梯度递减的状态；二是使臀部各部位压力平均分布[6]。试验得知充气防滑球压力呈平均分布，因此，座面由以往的木质、皮质等改为充气防滑球设计。这样不仅提供臀部均匀受压来缓解臀部及大腿的血液循环，而且由于放在球上的双腿会自然分开、双腿随着球的坡度自然伸髋，提高脊柱自主直立；同时使座面的倾斜度和下滑问题迎刃而解。充气防滑球具有很好的均压性、散热性，有助于稳定坐姿，防止臀部下滑，长时间使用还可改善或修正不正确的坐姿，提醒使用者改变体位或站起活动等，见图1、图2。

图1 座椅正面图Fig.1 Front view of chair

图2 座椅俯视图Fig.2 Top view of chair

2 康复座椅的应用

2.1 对象

在本校随机选择长期伏案工作的教师16人，年龄（28～45）岁，纳入标准：每天座椅工作6 h以上者，曾有过下腰痛病史者，VAS (visual analogue scales)视觉类比疼痛评分在5分以下，符合李华贵等[7]提出下腰痛的诊断标准。下腰痛的主要依据为：(1)症状 疼痛可以是单纯局限于腰部，也可以向臀部或下肢放射。其性质为酸痛、胀痛、钝痛或刺痛。患者常不能久坐，但站立稍行活动后疼痛反而减轻，然行走较多或站立久后疼痛又加重。(2)体格检查 下腰痛病人的体征差异和变化较大，轻者腰部活动不受限或轻度受限，在许多特定部位可以找到压痛点,部分患者直腿抬高试验可为阳性。(3)X线检查 大都无特殊病变发现。而在临床上，下腰痛患者往往表现为腰椎生理曲度变直，同时伴有腰椎稳定性下降[8-11]。(4)排除标准坐骨神经综合症和强直性脊椎炎患者、孕妇、癌症患者、有腰椎管狭窄者和腰椎骨折史患者以及有泌尿、消化道疾病的患者。

2.2 方法

16例下腰痛者随机分为研究组和对照组，对照组继续使用原先的座椅，研究组使用该研究设计的康复座椅每天使用时间在6 h以上，共进行6个月的观察研究。均在试验前后采用JOA score-日本骨科协会的下腰痛评价表进行评估。JOA score评分： 满分29分，治疗改善率＝[（治疗后评分－治疗前评分）÷（满分29－治疗前评分)]×100%，改善率100%为治愈、大于60%为显效、25%～60%为有效，低于25%为无效。采用SPSS 16.0统计软件进行数据分析，计量资料两组之间疗效比较用成组t检验，治疗前后评分比较应用配对t检验。

2.3 结果

采用日本骨科学会创立的JOA score评定量表分别对研究组和对照组进行使用前后的评定，评定结果见表1和表2。

表1 两组患者治疗前后JOA score评分Tab.1 The JOA score of two groups before and after the experiment

试验前研究组与对照组比较：t =-0.2931，P = 0.7738，无统计学差异，说明两组有可比性；试验后研究组与对照组比较：t = 3.7165，P = 0.0023，有统计学差异。对照组试验前后比较 t = 1.9856，P = 0.088，无差异；研究组试验前后比较，t = -10.1671， P ＜ 0.001，有统计学差异。

另根据JOA score下腰痛的评分结果对研究组进行改善率计算：改善率＝[（治疗后评分－治疗前评分）÷（满分29－治疗前评分)]×100%得出治疗改善率，治疗改善率结果统计均在25%～60%之间，为有效，详见表2。

表2 两组患者试验后JOA 评分的改善率Tab.2 JOA score improvement rate of two groups after the experiment

3 结论

研究显示，应用该课题组研制的康复座椅与普通座椅6个月试验后相比，两组组间比较有差异（P＜ 0.005）；且应用康复座椅组前、后自身比较也有差异（P ＜ 0.001）；另通过JOA score-日本骨科协会的下腰痛评价表评估结果显示，治疗改善率均在25%～60%范围，为有效。提示该康复座椅对防治下腰痛有应用意义。该研究大胆采用充气防滑球不仅改变了以往座椅的质地硬和易下滑的缺点，更重要的利用球的坡度改变坐姿，通过改善座面与靠背的角度来维持腰骶椎生物力学的稳定机制，以达到减轻和缓解下腰痛，从而保持脊柱的正常自然形态和增加舒适感。随着人类工作环境的进化，座椅已成为人类生活的必需品，开发研制出实用、经济，具有可靠性和安全性的康复座椅势在必行。科学合理的座椅应遵循人体工程学原理，减少疲劳、减少由于长期坐姿所引起的疾病，有效提高工作效率。据调查，由于不正确的坐姿，青少年的脊柱侧弯和脊柱后突现象明显，在欧洲50%的成年人遭受外生殖器周期性疾患的困扰，一个主要的原因就是血液循环不畅。康复座椅将改善长期办公室工作人员的腰部疲劳和缓解疼痛，减少医疗费用和家庭负担，提高国民的生活质量。

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