肌肉疲劳与慢性颈痛的研究现状

潘泳鸿，仲卫红，张俊新，王诗忠

·综述·

肌肉疲劳与慢性颈痛的研究现状

潘泳鸿1，仲卫红2，张俊新1，王诗忠3

慢性颈痛是一种常见的慢性肌肉骨骼疾病，有关颈部肌肉疲劳的研究有助于认识慢性颈痛的发病机制。颈肌疲劳会对颈椎本体感觉和身体平衡等产生影响，易造成慢性损伤。慢性颈痛患者肌肉组织形态学和募集策略等的改变，使颈部肌肉抗疲劳能力下降，又可能导致颈部肌肉进一步损伤。针对性地治疗和训练能够缓解肌肉疲劳，提高肌肉功能，减少慢性颈痛的复发率。表面肌电图在评价颈肌疲劳中有着独特的优势，颈肌疲劳的评估可为慢性颈痛的治疗和疗效评价提供帮助。

慢性颈痛；肌肉疲劳；耐力；综述

［本文著录格式］潘泳鸿，仲卫红，张俊新，等.肌肉疲劳与慢性颈痛的研究现状［J］.中国康复理论与实践，2015，21（2）: 168-170.

CITED AS:Pan YH，Zhong WH，Zhang JX，et al.Research status on relation of muscle fatigue and chronic neck pain（review）［J］. Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2015，21（2）:168-170.

颈痛可放射或不放射至头部、躯干和上肢区域，颈后范围包括上项线至肩胛骨区域，侧面区域的下界至锁骨上缘和胸骨上切迹［1］。颈部疼痛持续时间大于3个月称为慢性颈痛（chronic neck pain，CNP），具有病史长、复发率高、年轻化趋势明显的特点。目前对慢性颈痛的发病机制认识尚不明晰，在临床上也缺乏有效的治疗方法。最近研究表明，肌肉疲劳在慢性颈痛的发病过程中可能起到重要作用。因此，肌肉疲劳的研究对于阐明慢性颈痛发病的机制及其诊断治疗等方面均有重要的意义。本文对有关文献进行回顾，就二者相关研究的现状及进展做一综述。

1 肌肉疲劳及其机制

肌肉疲劳是指经过长期或强烈收缩后所达到的状态，主观感受为能量的耗尽，客观则表现为运动效率的降低、最大主动收缩力量的下降和速度的减低，以及肌肉松弛的减慢。疲劳将导致肌肉运动能力尤其是快速重复运动能力的下降。肌肉耐力是指肌肉持续地维持一定强度的等长收缩或做多次一定强度的等张（速）收缩的能力，通常被理解为肌肉抗疲劳的能力。

肌肉疲劳的生理机制极其复杂，目前尚未完全阐明。主流观点认为，其可能与持续收缩时ATP耗竭，快运动单位（motor units，MUs）很快疲劳，而以慢运动单位替代；疲劳时为维持肌肉张力而加强运动单位兴奋的同步化；肌肉疲劳时肌内压升高使血流受阻、肌肉乳酸等代谢废物积累，引起肌膜兴奋性降低，导致肌纤维传导速度（muscle fiber conduction velocity，MFCV）降低等因素相关［2-3］。

2 肌肉疲劳与慢性颈痛的关系

2.1 颈部肌肉疲劳的表现

肌肉疲劳是肌肉在长期或剧烈收缩后的生理现象。但是其发生的时间和程度及其恢复过程受到年龄、性别、肌肉的收缩方式等诸多因素的影响。

颈部肌群分为前后方，深浅各两层。各肌群互相协调地收缩、放松，在保持颈椎稳定和运动中起重要作用。相对细小的颈部肌肉为了维持头颈部的位置和姿势而长期收缩，这种长时间低负荷的肌肉收缩易诱发肌肉疲劳［4-5］，而越小的肌肉在持续收缩后也越容易疲劳［6］。颈部各肌肉在对应运动方向上担任主动肌时容易产生疲劳，胸锁乳突肌尤为明显。而在疲劳性屈颈运动时主动肌胸锁乳突肌和拮抗肌头夹肌均较易产生疲劳［7］。研究表明，较之无颈部疼痛等症状的人群，慢性颈痛患者的颈部肌肉出现疲劳的时间相对提前，发展的速度也更快［4，8］，并且不受颈部疼痛和持续时间的影响［8-9］。一般认为，较差的耐力和神经肌肉效率的减低是各种原因所致的慢性颈痛、颈源性头痛和颈椎病的共同现象［10-11］。

2.2 对颈椎本体感觉的影响

众所周知，颈部的肌肉中较其他部位更富含肌梭，参与协调眼睛及头部的运动。随着颈部肌肉疲劳的发生、发展，颈椎关节位置觉［12］和空间定向能力［13］也会随之减弱，从而影响姿势控制和平衡的维持［14］。颈部做后伸及左右后斜方向动作所导致的肌肉疲劳对平衡的影响更为显著［14］。各肌群不同程度的疲劳均会导致身体平衡的改变，而颈伸肌群疲劳对平衡的维持影响最大，这可能跟颈部后方深层肌肉富含肌梭有关。简言之，颈部肌肉疲劳后，颈椎关节本体感觉传入的降低导致反射性的关节不稳和姿势反射能力的降低，大大增加关节及其周围软组织损伤的可能性。

2.3 组织形态学基础

慢性颈痛患者更容易出现肌肉疲劳，且疲劳后，其身体平衡及本体感觉均会受到影响。肌肉的易疲劳性的原因可能与其肌肉本身的组织学及形态上的改变和肌肉收缩方式有关。

研究发现，慢性颈痛患者大多伴有颈部肌肉的组织形态和结构的改变［15-17］，主要表现为肌肉体积变小、肌群间脂肪间隙增宽及相应的肌纤维萎缩。Wharton对颈椎病患者和正常人的颈部浅部肌肉和深部肌肉组织进行活检，发现颈椎病患者颈部肌肉I型肌纤维增多而特异性的Ⅱ型肌纤维萎缩，部分肌肉发生慢性去神经作用［16］。这与Uhlig［18］之前做的肌肉活检结果一致，且Uhlig认为颈痛患者的肌纤维能从I型向Ⅱb型转变。颈痛患者中，Ⅱc型纤维增多，肌纤维的毛细血管减少。慢性颈痛患者颈部肌肉I型肌纤维所占比例较正常人高，Ⅱ型肌纤维相对萎缩。这也许跟低阈值的运动单位在低负荷收缩中过度使用所发生的代偿和适应有关。

2.4 肌肉负荷的影响

肌肉疲劳最直接的表现就是最大主动收缩力量的下降。研究表明，颈部肌肉在低、中、高3个水平〔相当于20%、50%、80% 最大随意收缩（maximal voluntary contractions，MVC）〕上持续收缩时，颈痛患者颈屈、伸肌群的肌力和耐力均有明显的减少，肌力输出水平越高，肌肉疲劳越快发生。低负荷等长收缩（sub-maximal isometric），如长期伏案工作、使用电脑及手机，是人类（尤其是慢性颈痛患者）最常见的颈部肌肉收缩方式。在这种负荷下，颈痛患者的伸屈肌肉耐力表现出更大的变异性［19］。在低负荷情况下，头颈部的姿势主要由深层肌肉所控制，深层肌肉较细小，也更容易疲劳。

根据运动单位募集大小原则，在低负荷收缩方式中，初始阶段中枢神经系统只选择性募集部分慢运动单位参与肌肉收缩，随着运动持续时间延长及疲劳程度加深为维持既定的运动负荷中枢神经系统会募集更多运动单位参与收缩，引起参与收缩的运动单位数量和种类变化。研究发现，相对于无颈部疼痛的人，颈痛患者颈部肌肉在低负荷收缩时均方根值（root mean square，RMS）较高，提示可能更早地募集高阈值的运动单位［20］。

3 颈部肌肉疲劳的评估

目前肌肉疲劳的评估及检测主要有生理指标测定法、主观疲劳感觉、观察评定以及表面肌电信号分析等方法，各自有其优缺点。生理指标测定主要是一些生化指标的检测，包括H+、乳酸浓度及代谢率等。主观疲劳感觉主要是一些量表的评估，最常用的是Borg版感觉尽力程度评分表（Borg Scale of Perceived Exertion），亦称主观疲劳感觉量表（Rating of Perceived Exertion Scale，RPE），由瑞典心理学家Gunnar Borg发明。RPE是目前比较公认的评价和量化主观疲劳的量表。RPE不仅能表达整个机体的主观疲劳感受，而且还可以反映局部肌肉疲劳状态，且与表面肌电（surface electromyography，sEMG）信号一些相应的疲劳指标有较好的相关性［21］。

随着肌电信号采集及分析技术的发展，大量的研究证明肌肉疲劳与sEMG信号的有关指标有很好的相关性，且证实了在颈、腰背、四肢肌群肌疲劳评估方面有很好的信度和效度［3，22］。在控制良好的条件下，sEMG信号可以在一定的程度上反映肌肉收缩功能的变化［3］。

研究认为，一般情况下，静态或是动态运动，伴随颈肌疲劳的发生和发展，sEMG信号的振幅指标增大，傅立叶频谱曲线可以发生不同程度的左移现象，并且导致反映频谱曲线特征的MPF和MF产生相应的下降［4，7，10，20，23-24］。关于颈肌疲劳过程中振幅指标的增大，目前的研究认为可能与动作单位募集数量的增多、活动的同步化加强有关；关于频谱左移、MPF下降的原因和机制，一般认为与中枢驱动的发放率降低、运动单位活动的同步化和肌细胞代谢性H+累积，而导致MFCV下降有关。又有研究表明，MF的表现与肌纤维的改变有着一定的相关性［24］。除了线性指标外，研究也发现sEMG信号具有混沌信号的基本特征，并出现了相应的指标，如基于非线性分析计算的Lempel-Ziv复杂度也是目前应用较广泛的指标。sEMG表现出很好的优势，但也存在不足，如目前采样仅局限在表层肌群，无法掌握深层肌肉的运动功能情况等。而对于深层肌肉耐力测试更多地采用特定肌肉的耐力维持时间的测试方法，如颈深屈肌耐力测试（deep neck flexors endurance test）［25］。

4 治疗与训练方法

近年来，许多学者从肌肉疲劳角度对慢性颈痛患者进行治疗和训练，证明了肌肉耐力的提升有助于慢性颈痛的整体康复。颈部运动训练（包括肌力训练、耐力训练和协调性训练）能减轻慢性颈痛的疼痛症状，提高肌肉功能。美国物理治疗协会将运动训练作为A级推荐，认为临床医师应该考虑采用协调性、力量性训练及耐力训练来缓解颈痛［26］。最近的研究也表明，特定的训练方法能够影响中枢系统对于肌肉的控制，提高肌肉的协调性［27-28］。

手法和传统推拿治疗颈痛的疗效一直被认为是有效的，它作为最原始的镇痛方法被广泛运用于临床。一些手法和传统推拿［29-30］也能够缓解疲劳，提高肌肉耐力。

5 结论

综上所述，慢性颈痛患病日趋明显，颈部肌肉疲劳与慢性颈痛的发生发展存在复杂的关系，国内外学者阐释了部分机制，但其内在的关系和机制仍不明晰。针对颈部肌肉的运动训练能提高肌肉耐力，延缓肌肉疲劳、影响运动皮层的兴奋性和运动策略的变化。在检测颈肌疲劳方面，表面肌电信号有很好的信度和效度，是评定肌肉疲劳有效方法。由于颈部肌肉的复杂性，仍需要更多地研究颈部肌肉疲劳特性，进一步提高对慢性颈痛的认识和进行有效的治疗和训练。

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Research Status on Relation of Muscle Fatigue and Chronic Neck Pain（review）

PAN Yong-hong，ZHONG Wei-hong，ZHANG Jun-xin，WANG Shi-zhong.School of Rehabilitation Medicine，Fujian University of Traditional Chinese Medicine，Fuzhou，Fujian 350108，China

Chronic neck pain is a common chronic musculoskeletal disorder.Research on neck muscle fatigue contributed to the understanding the pathogenesis of chronic neck pain.The influences caused by the neck muscle fatigue，such as the change of cervical proprioception and balance，could easily lead to chronic injury.Changes in morphology and recruitment strategy of cervical muscle could decrease muscle endurance，which bring about further damage.Targeted therapy and training can relieve muscle fatigue，improve muscle function，and reduce the recurrence rate.Surface electromyography has unique advantages in the evaluation of cervical muscle fatigue.The assessment of muscle fatigue could provide for assistance to the treatment and curative effect of chronic neck pain.

chronic neck pain；muscle fatigue；endurance；review

R685

A

1006-9771（2015）02-0168-03

2014-07-31

2014-09-19）

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.02.010

科技部“十二五”国家科技支撑计划项目（No.2013BAI10B05）。

1.福建中医药大学康复医学院，福建福州市350108；2.福建中医药大学附属康复医院，福建福州市350003；3.福建生物工程职业技术学院，福建福州市350003。作者简介：潘泳鸿（1989-），男，汉族，福建永春县人，硕士研究生，主要研究方向：康复医学与理疗学。通讯作者：王诗忠（1963-），男，汉族，福建福州市人，医学博士，教授、博士生导师，研究方向：脊柱疾病的临床与康复研究。E-mail:1365866912@qq. com。