慢性腰痛运动疗法研究进展

陈岚岚

(杭州师范大学 钱江学院,浙江 杭州 310036)

慢性腰痛(chronic low back pain，CLBP)是指一组以下背、腰骶和臀部疼痛和不适为主要症状且持续时间超过3个月以上的疼痛综合征[1]，是仅次于上呼吸道疾病而居第二位的常见疾病[2]，终生流行率高，医疗资源耗费多，易发人群年龄介于35～55岁之间[3]，易患职业主要包括汽车司机、伏案工作人群、手术医生和护士及职业运动员等。患者中约40%的人有意减少娱乐活动，20%的日常生活明显受限，5%的患者日常生活活动严重受限[4]。LBP已经成为目前引起功能障碍、致残误工、增加社会经济负担和影响生活质量的重要原因[5]。

运动疗法是CLBP康复治疗中的重要手段，特指以运动康复练习为主要手段，以腰椎稳定肌运动控制的恢复和功能能力发展为目标的腰椎稳定性重建和疼痛缓解过程，通常包括徒手练习、器械训练、平衡训练、健身球练习、全身震动和悬吊运动等手段以及运动控制和功能能力训练等方法。与传统的药物、手术等治疗手段相比，运动疗法具有安全、有效、便于操作等特点，是一种从根本上预防和治疗CLBP的手段，受到越来越多的关注。2004年发布的欧洲慢性非特异性腰痛治疗指南将运动疗法推荐为首选康复治疗方法[6]。

1 运动疗法治疗慢性腰痛的原理

1.1 腰椎稳定性及其理论模型

腰椎稳定性指腰椎在载荷作用下维持自身结构正常形变的能力，即腰椎刚度的大小[7]。腰椎由5个椎骨组成,相邻两个椎体及其间的小关节、椎间盘、韧带等组成一个运动节段,脊柱运动节段可以看作体现整个脊柱生物力学特征的最小单位。腰椎活动可使各运动节段间发生位移、旋转。腰椎各节段在外力作用下产生部分节段的过度移位就会使腰椎不稳,引发腰背疼痛、椎间盘或韧带变形以及腰骶神经受损,腰椎节段稳定性下降作为LBP的主要诱发因素已得到越来越多的研究支持[8，9]。

1992年著名生物力学学者Panjabi[10]提出了维持脊柱稳定性的三系统模型(three subsystem model, TSM)：即被动子系统(passive subsystem)、主动子系统(active subsystem)和神经控制系统(neural control subsystem)。被动子系统主要由椎体、椎骨关节突和关节囊、脊柱韧带等成分组成，承载着大约24%～55%的躯干屈曲外力[11]；主动子系统由肌肉和肌腱组成，它们与神经控制系统协同活动，共同维持脊柱的稳定性；神经控制系统主要接受来自主动子系统和被动子系统的反馈信息，判断用以维持脊柱稳定性的特异性需要，然后启动相关肌肉活动，实现稳定性控制的作用。脊椎本身提供了内源性的稳定，而主动子系统的肌肉组织则为脊椎提供了一个外源性的稳定，神经控制系统主要接受来自主动子系统和被动子系统的反馈信息，这三个子系统协同作用一起维持腰椎的动作和稳定度。上述三个子系统中，任一部分的病损和破坏均会产生以下结果：①立即从其它系统中得到补偿，恢复脊柱的正常功能(调整)；②导致一个或者多个子系统的长期适应性反应，虽然恢复了脊柱的正常功能，但改变了脊柱稳定系统的状态(代偿)；③产生一个或者多个子系统的损伤，造成脊柱运动的丧失(失代偿)。脊柱稳定性的破坏往往会形成LBP等疾病[10]。

1.2 CLBP患者脊柱稳定性系统的改变

1.2.1 肌肉子系统变化。与腰椎稳定性有关的肌肉可根据其解剖位置分为局部稳定性肌群(local stabilizing muscles)和整体稳定性肌群(global stabilizing muscles)两大类，其中局部稳定性肌肉位于躯干的较深层，主要参与腰椎稳定性的维持[13]。整体性稳定肌主要包括腹直肌、腹斜肌、竖脊肌、腰方肌及臀部肌群等，这些肌肉通常跨越多个腰椎节段，收缩时可以控制脊椎的动作方向并产生较大的力矩，因此可借此对抗平衡冲击与脊椎的外力，从而维持脊椎在运动中的稳定性，它与腰部躯干的整体活动有关[14]。腰椎最重要的稳定肌是腹横肌与多裂肌，另外包括部分的腹内斜肌及腰方肌。大量研究证实多裂肌在维持腰椎稳定性方面起到了重要作用。Panjabi等[15]早期对新鲜尸体腰椎标本分别作前屈、后伸、侧曲、旋转运动,施加模拟回旋肌、多裂肌、棘间肌收缩所产生的力,结果减少了椎体间各个方向的移动,证实深部肌群在腰椎稳定性中的重要作用，而多裂肌在腰部比较发达,因而对腰椎稳定性作用就显得尤为突出。以往的一些证据表明多裂肌形态功能的改变与CLBP密切相关。Hides等[16]对腰痛患者与健康被试的多裂肌的大小和对称性进行比较研究，结果表明长期的CLBP患者与健康被试相比最低两个脊椎水平的多裂肌横断面积明显减小。另外，除L5水平外的其它腰椎水平，男性多裂肌横断面积明显大于女性。该研究也表明单侧疼痛病人均伴有疼痛侧多裂肌横断面积缩小的现象，并且L5水平多裂肌萎缩现象最为明显，Wilke等[17]对肌肉的检测结果也表明多裂肌对L4-L5腰椎刚度的贡献率高达67%，Hides的上述研究结果也支持了以往认为CLBP患者多裂肌萎缩形式为局部性而并非泛化性的观点。Kader等[18]的研究也发现CLBP患者疼痛一侧多裂肌具有不同程度的萎缩现象，并且临床测定水平的激活程度降低，更进一步的研究显示CLBP患者多裂肌肌肉内脂肪增加， CLBP患者由于疼痛而产生的肌肉反射性抑制,以及患者由于活动受限导致较长时间的肌肉静力性负荷不足及运动缺乏,引起肌肉不同程度的废用性萎缩,从而使稳定系统发生病理改变,进一步引起腰椎不稳。

1.2.2 被动子系统。许多学者认为CLBP尽管其病因复杂,但脊柱生物力学的改变是一重要原因,下腰椎及其周围组织的生物力学改变与组织病理、生化、解剖等方面的问题互为因果,导致CLBP迁延难愈和反复发作[19]。腰椎承受重复性屈曲负荷和轴向扭转负荷会使终板、关节平面、纤维环及关节韧带等过早出现损伤，另外压缩力引起的椎间盘损伤会加重它的退行性变化,退行性病变的椎间盘稳定性差、外凸增大,使得髓核承受较大的压缩应力并且也会出现严重的扭曲[20,21]。椎间盘结构和生物力学特性的变化引发了椎体、椎间关节、脊柱韧带及肌肉的受力和排列的改变，同时也降低了对所承受负荷进行吸收和分散的能力。椎间关节具有控制脊柱运动、抵抗压缩负荷等功能,在抵抗扭转力矩和剪切力方面发挥重要作用。正常情况下,腰椎的椎间关节和椎间盘一起承受大约80%的扭转力,椎间关节占其中的一半,其余的20%是由被动受力的韧带结构提供的，切除单个椎间关节的连接,会使可承担负荷显著下降[19]。

1.2.3 神经控制子系统。CLBP患者通常具有持续的神经肌肉控制受损，而神经控制系统可以预测即将发生的肢体运动，在动作前预先激活相关稳定肌活动，确保腰椎的稳定和安全。多裂肌作为深层局部稳定肌，其在维持腰椎稳定性方面的作用一直被学者所关注。研究表明多裂肌肌梭内本体感觉传入信号传至中枢引起一系列的反射活动,使肌肉协同收缩,从而稳定腰椎，但LBP患者腰骶椎本体感觉差,多裂肌肌梭传入纤维或中枢处理这一神经肌肉控制功能发生改变,导致腰椎的部分节段过度移位,引起损伤[22]。肌电方面相关研究表明LBP患者会出现异于健康人的肌肉激发模式，研究指出健康人多裂肌和腹横肌在肢体运动前持续收缩，但LBP患者却存在肌肉的延时性收缩；Hiromoto Ito等[23]对LBP患者在不同躯干运动中的表面肌电信号的研究也发现LBP组在躯干旋转动作之前不存在对腰部竖脊肌和多裂肌的预激活现象。另外，LBP患者最具代表性的特点为缺乏屈曲放松现象——当躯干屈曲接近最大角度时，背部一些肌肉开始放松，此时由脊椎韧带来维持姿势，而LBP患者背部肌肉仍有持续的肌电活动[24]。Hiromoto Ito的研究也证实了健康对照组在躯干屈曲末期腰部竖脊肌和多裂肌并无肌电活动，而LBP患者仍有持续的肌电活动；腰部较深层位置的多裂肌有一部分暴露在表层，称为表层多裂肌(surface multifidus,SM)一般用表面肌电图技术可以直接探测浅表层多裂肌的肌电活动。而近来有研究指出CLBP的运动治疗应当以深层多裂肌(deep multifidus,DM)为主，而不是SM，并提出了关于DM的五大主要特点[25]:①DM对腰椎起稳定作用，而SM与竖脊肌(erector spinae,ES)使腰椎伸展和/或旋转；②DM与SM、ES相比具有更多的I型纤维；③在躯干和步态活动中，DM是紧张性收缩，而SM、ES是位相性收缩；④运动过程中，DM与腹横肌具有协同收缩机制；⑤在腰椎旁肌中，DM的改变与LBP的关系较SM和ES密切。但有研究并不支持DM是紧张性活动和SM与ES位相性活动的观点，有学者认为神经系统并不只是简单地维持多裂肌的紧张性收缩，它需要在时间和空间上支配多裂肌的活动，使之与脊柱运动时外力与内力不断改变的要求相适应。在执行功能任务时，DM、SM和ES显然存在着不同的肌肉活动。因此，在实施运动治疗时也应该考虑到这一点。相关研究还表明，LBP患者腹横肌的延时性收缩也可能与神经控制受损有关[26]。今后的研究需进一步阐明神经控制与LBP之间的关系，以上的一些研究结果为增强神经控制功来治疗LBP奠定了一定的理论基础。

2 CLBP运动疗法的手段和方法

运动疗法被广泛应用于CLBP的康复治疗，其目的是提高脊柱稳定性，CLBP运动疗法的主要手段包括徒手练习、器械训练、平衡训练、健身球练习、全身震动和悬吊运动等。这些手段被用于CLBP运动治疗的各个阶段。

2.1 早期治疗

早期治疗的目的主要在于学习和掌握独立控制腰椎稳定肌活动能力，此时所选择的康复练习强度较小且以腰部稳定肌的运动控制性练习为主。Shaughnessy 等[27]在CLBP的康复中采用仰卧位、胸膝位或俯卧位的徒手练习来锻炼腹横肌和多裂肌，从而达到增加腰部稳定性的目的。结果证实该练习方法能显著改善患者腰部功能和生活质量。健身球用于CLBP治疗是一种较为保守的康复治疗手段，健身球练习有利于加强和发展维持脊柱稳定性的核心肌肉组织。运动治疗早期，利用健身球上的一些不稳定性练习来加强对腰部稳定肌的动作控制训练。Marshall等[28]利用健身球对CLBP患者进行渐进式的为期12周的阶段性康复练习，并对治疗后4周、8周、12周、3个月的疗效进行跟踪评估。结果显示CLBP患者在12周的康复练习后肌肉动作控制功能评价方面有显著提高。另外，有许多学者主张对CLBP患者采用悬吊运动疗法(sling exercise therapy，SET)，SET指利用悬吊架、悬吊带、海绵橡胶垫等组成的悬吊系统来进行主动训练和康复治疗的一种运动治疗手段，它以持久改善肌肉骨骼疾病为目的。该运动疗法包括肌肉放松、增加关节活动范围、牵引、稳定肌训练、感觉运动协调训练、开链运动和闭链运动以及整体肌活动等训练体系，其中稳定肌训练强调初期采取低负荷(为最大收缩阻力的30%～40%)的等长收缩训练，随后逐渐延长训练时间但不增加负荷量的分级式训练方式。研究也证实了SET对腰背痛患者进行腹横肌等局部稳定肌的低负荷训练具有显著疗效[29]。

2.2 中期治疗

中期治疗的目的在于训练和建立腰部稳定肌与躯干运动肌之间协同活动的能力，通常是采用一些中等强度负荷的练习方法。前阶段局部稳定肌达到满意稳定功能后，可以进行整体肌的渐进式训练，如在SET体系中主要通过开链运动和闭链运动结合达到治疗目的，对于躯干运动肌的肌力训练，要采用相对较大的负荷，运动一般分3～4组进行，每组重复训练5～6次，组间需要一定的休息时间[29]。魏敏如等[30]把58名CLBP患者随机分成常规治疗组和常规治疗加悬吊腰部稳定性练习组，干预10周后，两组被试在功能障碍方面均有明显改善，但悬吊稳定性练习组在身体操作测试、腰部稳定性测试和总体评价上相比对照组有更大的提高，表明常规治疗结合采用悬吊装置进行腰部稳定性的练习对于提高CLBP患者的腰部稳定性和功能方面有额外的效果。

2.3 后期治疗

后期为整体功能训练阶段，该阶段重在采用一些强度稍大的开链运动以训练和提高腰椎节段稳定性，主要采用躯干肌肌力与耐力强化训练以及腰背功能锻炼。通常借助相关训练器械来提高CLBP患者腰背部肌肉肌力、耐力水平。Manniche等[31]采用长凳上的俯卧位等张背伸运动和有负荷的背阔肌伸展运动对CLBP患者进行治疗，并且把105名患者随机分成高强度训练组、低强度训练组和对照组，其中高强度练习组的练习强度为低强度组的5倍。12周治疗结果表明背伸肌强化练习疗效高于对照组，并且 3个月和6个月的随访结果证实高强度练习组腰痛综合评分显著高于低强度练习组和对照组。Clause 等[32]采用强化动态背肌训练来治疗LBP患者，并与比较透热加按摩法进行疗效对照，结果发现前者在改善疼痛和功能性残疾方面更为有效，且3个月随访时疗效仍存在。他们认为强化背肌训练能长久改善疼痛,但预防复发须坚持训练。Timm等[33]利用等张与等速训练仪对CLBP患者进行背伸肌强化练习，在背伸肌强化练习时结合腰部屈曲旋转、自行车运动等。8周治疗结果显示患者在腰部功能、搬举能力及屈曲能力方面的疗效优于被动治疗组和对照组。

3 CLBP运动疗法疗效评价

Jill A. Hayden等[34]搜集了1999-2004年间的61项RCT研究，采用Meta分析比较了主动康复训练与非治疗和其他保守治疗手段对急性、亚急性和CNLBP患者的影响，研究发现:①主动康复训练对急性LBP的作用与非治疗组相比没有明显差异；②没有足够的证据表明主动康复治疗对亚急性下背痛有明显缓解作用；③与非治疗和其他保守治疗相比，主动康复训练能够有效缓解疼痛和改善肌肉功能水平。

Rackwitz B 等[35]在MEDLINE, EMBASE等权威数据库上搜索了1988-2006年间的关于局部稳定性练习对治疗LBP的7项RCT研究并采用Mata分析。结果表明：①局部稳定性练习在减轻急性LBP患者疼痛与功能障碍方面的疗效等同于全科医师(general practitioner,GP)的治疗，但对长期复发性LBP患者的疗效优于GP治疗；②局部稳定性练习对CLBP患者的短期和长期疗效都优于GP治疗，但在减轻患者疼痛与功能障碍方面也可能与其它物理疗法同样有效；③没有足够证据表明物理疗法结合局部稳定性练习比单独的物理疗法治疗LBP患者的功能障碍更有效。

May S等[36]在PubMed, CINAHL, AMED, PEDro 及Cochrane等权威数据库上搜索了2006年前的关于稳定性练习对改善LBP患者疼痛和功能障碍方面的RCT研究，并进行系统综述。结果表明：①特定的稳定性练习可以减轻CLBP患者的疼痛和功能障碍，但是对急性LBP并无疗效；②稳定性练习对特异性LBP的疗效优于非特异性LBP，并且对疼痛的影响大于对功能的影响；③稳定性练习比无治疗、常规照顾和少量干预更为有效，但与其它运动疗法相比疗效并无差异。由于大部分研究涉及到综合干预，因此不能确认稳定性练习是否有效。

Susan C.等[37]对Cochrane图书馆系统评价资料库中搜索的6篇关于运动治疗CLBP的高质量RCT研究进行Meta分析，结果有强证据表明无负荷的促进性练习在改善CLBP患者疼痛和功能状况方面优于不参加练习组，它与力量和次数强化等其它类型的稳定性练习具有同等疗效，这对强化练习来治疗CLBP提出了挑战。

John Mayer等[38]在MEDLINE, EMBASE和Cochrane等数据库搜索了关于腰伸肌渐进性抗阻强化练习对CLBP患者康复的影响，对11项RCT研究的系统综述表明：①腰伸肌强化练习在增加腰椎旁肌横断面积上比稳定性练习和家庭练习更有效；②在增加腰部肌肉力量和耐力上，比无治疗和被动治疗更有效，但相比其他运动疗法无显著优势；③高强度的腰伸肌强化练习在增加肌肉力量和耐力上优于低强度练习；④当仅以训练腰伸肌力量和耐力为目的时，腰部肌力训练仪是最好的选择，Roman椅和长凳也是可行的，但不建议采用地板、健身球和无负重练习。

综上所述，运动疗法对急性LBP患者疗效不显著或并无疗效，对慢性LBP患者的疗效值得肯定，并且众多研究也表明运动疗法的短期和长期疗效较为明显，但具体哪一类运动疗法最为有效，或与哪些方法结合治疗更为有效，目前还缺乏循证医学的结论。

4 小 结

运动疗法是治疗CLBP的一种有效手段，但其最佳练习方式、强度、频率及时间的选择还需进一步研究，针对CLBP运动治疗的不同时期，需采用相应的手段以达到特定的治疗目的。不同患者对运动疗法的反应不尽相同，因此需制定个体化的训练方案。各种运动疗法治疗CLBP的原理和机制尚不完全清晰，还有待于进一步研究。

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