悬吊运动疗法治疗慢性非特异性下腰痛后站立位腰屈伸运动表面肌电信号的变化

于瑞，王楚怀，潘翠环，许轶

悬吊运动疗法治疗慢性非特异性下腰痛后站立位腰屈伸运动表面肌电信号的变化

于瑞1，王楚怀2，潘翠环1，许轶2

目的 研究慢性非特异性下腰痛患者(CNLBP)悬吊运动疗法(SET)治疗前后站立位腰屈伸运动时竖脊肌、多裂肌表面肌电信号的变化特征。方法 30例CNLBP患者接受SET治疗，每周3次，持续4周。分别在治疗前后采集患者在站立位做腰屈伸运动时双侧竖脊肌(L1/2水平)和多裂肌(L4/5水平)在站立位、前屈运动、最大屈曲及回到直立位的表面肌电信号，分析平均肌电值(AEMG)，计算屈伸比(FRR)。结果 治疗前患侧竖脊肌和多裂肌FRR均小于对侧(P＜0.05)；治疗后双侧竖脊肌和多裂肌FRR无显著性差异(P＞0.05)。结论 SET治疗后，CNLBP患者患侧竖脊肌、多裂肌的主动活动机能得到改善，屈曲-放松现象部分恢复。

慢性非特异性下腰痛；悬吊运动疗法；表面肌电图；屈曲-放松现象；屈伸比

[本文著录格式] 于瑞，王楚怀，潘翠环，等.悬吊运动疗法治疗慢性非特异性下腰痛后站立位腰屈伸运动表面肌电信号的变化[J].中国康复理论与实践,2015,21(8):943-946.

CITED AS:Yu R,Wang CH,Pan CH,etal.Change of surface electromyographic signalduring lumbar flexion-extension after sling exercise therapy in patientswith chronic nonspecific low back pain[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(8):943-946.

慢性非特异性下腰痛(chronic non-specific low back pain,CNLBP)是下腰部、腰骶部、骶髂部疼痛的临床综合征，其发病率高，不同程度地影响患者的日常生活和工作。研究表明，腰部神经肌肉和脊柱周围组织负荷的失衡是腰痛的主要发病原因[1-2]。表面肌电图(surface electromyogram,sEMG)检测技术能够检测并记录在运动过程中肌肉的动态肌电变化特征，可以反映肌肉的神经支配状况[3]。本文旨在利用sEMG技术检测CNLBP患者在悬吊运动疗法(sling exercise therapy,SET)治疗前后竖脊肌、多裂肌在站立位屈伸运动时表面肌电信号的变化情况，客观反应SET治疗后竖脊肌、多裂肌活动水平及神经肌肉功能状况。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选取2013年5月～2014年12月就诊于本科门诊，经病史、症状、体征及必要的辅助检查确诊的CNLBP患者30例，其中男性19例，女性11例；年龄(39.12±6.70)岁；身高(162.95±5.62)cm；体重(58.68± 6.70)kg；病程中位数24个月；疼痛部位：左侧6例，右侧无，双侧24例(以右侧明显者16例，以左侧明显者8例)。

纳入标准：①反复的腰部或(及)腰骶部疼痛病史；②病程≥3个月；③X线和(或)CT、MR等未见明显异常；④年龄20～55岁，体质量指数＜28 kg/m2，无其他系统严重疾病；⑤所有患者在试验期间均能从事工作。

排除标准：①既往有腰椎外伤及手术史，在过去3个月内曾进行腰肌功能锻炼；②神经系统阳性体征；③腰椎特异性或者非特异性感染性疾病(如腰椎结核等)；④严重的心脑血管系统疾病，孕、产妇，精神病及认知障碍不能配合试验。

所有患者均按照规范疗程治疗并收集完整病例。在治疗前，详细告知患者治疗过程、试验方法，并征得其同意。

1.2 方法

患者接受SET训练，训练以腰部、腹部及盆底肌群为主。每次训练前先进行弱链测试；根据测试结果，选取相应部分动作。动作包含仰卧单腿悬挂提髋、俯卧单腿悬挂，另一侧下肢水平外展、侧卧单腿悬挂并维持、侧卧单腿悬挂提髋、俯卧双腿悬挂提髋。每组动作先进行低负荷的等长收缩(训练局部稳定肌)，根据训练的情况来加大或减小负荷；然后进行低负荷、高重复的训练。每个动作做3组，每组5次，每组间休息1～2m in。整个治疗过程持续4周，每周3次，共计12次。

1.3 评价指标

采用腰部肌肉sEMG信号进行评价。

1.3.1 测试准备

ME3000P型四导联表面肌电图测试仪(芬兰)；新生儿心电电极(成分为AgCl，直径3 cm)；可接收信号的便携式电脑1台。室温控制在为24℃左右，空气湿度70%～80%；所有实验者实验前24 h均未进行任何剧烈体力活动，并于实验前掌握实验动作要求，均能自愿并认真地完成实验动作。

根据肌肉解剖位置及肌纤维走向和既往文献[4-5]报道选取最佳放置电极位置点。竖脊肌：L1/2水平，距正中线3 cm，电极间距离为3 cm；多裂肌：L4/5水平，距正中线2 cm，电极间距离为3 cm。为了保证引导效果，实验前测试区用75%酒精脱脂，酒精干后再贴电极，必要时剔去毛发。

1.3.2 测试动作

按照腰部屈伸方法[6]。患者直立，双脚与肩同宽，双手自然垂于身体两侧，均匀缓慢前屈(5 s)至最大屈曲位置(维持5 s)，然后缓慢直立(5 s)，同时记录表面肌电信号至动作结束为止。共进行上述动作3次，每次之间休息3m in。

1.3.3 信号采集

受试者处于静止状态时即开始记录肌电信号，待信号基线平稳后，即开始实验。嘱受试者执行相应动作，并持续记录表面肌电信号，至动作测试结束且表面肌电信号平稳为止。sEMG信号采样的频率1000 Hz，输入阻抗＜10 GΩ，差分放大器放大倍数1000倍，噪声水平＜1μV，带通滤波10～500Hz。在测试结束后采用MegaWin2.3软件对采集到的sEMG信号进行线性分析，分析指标为患者屈曲过程和伸直过程的平均肌电值(average electromyogram,AEMG)，计算屈伸比(flexion-relaxation ratio,FRR)。FRR是指屈曲时AEMG/最大屈曲(maximum voluntary flexion,MVF)时AEMG；或者伸直时AEMG/最大屈曲时AEMG，即FLEXAEMG/MVFAEMG或EXTAEMG/MVFAEMG。

1.4 统计学分析

采用SPSS 13.0统计学软件进行统计分析。计量资料采用(±s)表示。对治疗前两侧数据以及治疗后两侧数据进行t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

治疗前患侧竖脊肌和多裂肌的FRR均小于对侧(P＜0.05)；治疗后，两侧均无显著性差异(P＞0.05)。治疗后双侧竖脊肌和多裂肌的FRR值均增大，但与治疗前比较无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 治疗前后竖脊肌和多裂肌表面肌电信号(FRR,n=30)

3 讨论

下腰痛发病率高，给人们的日常生活和工作带来不同程度的影响。腰椎生物力学研究及基础研究均提示，慢性下腰痛与腰部肌肉疲劳、功能状况及活动模式的改变密切相关[7-8]。腰椎生理功能的正常发挥依赖于其机械稳定性，机械稳定性由椎体、椎间盘韧带、筋膜等被动活动结构、腰部腹部肌肉等主动结构及神经控制单位三大系统共同维持[9]。神经控制系统通过肌腱及韧带中各种张力传感器，对外来信号做出反应，通过主动稳定系统来达到稳定脊柱的目的。

sEMG[10]是无损伤的实时测量，可以反映运动过程持续肌肉活动的变化趋势，常用来评价腰痛患者运动时腰背肌功能变化。

正常状态下，腰椎屈曲运动中腰部肌肉募集出现所谓屈曲-放松现象，当腰部屈曲在40°～70°及到最大屈曲角度时，此时腰椎的韧带、椎间盘及筋膜被动牵伸下，张力逐渐增大，反射性抑制腰背肌的活动，腰部肌肉处于放松状态仅仅起到维持体位，从而保护韧带不被过度的屈曲拉伤的作用[11-12]，此时通过表面肌电 “几乎”记录不到信号，称为屈曲-放松现象。据文献报道[13]，FRR有多种计算方式，但是其中FLEXAEMG/MVFAEMG、EXTAEMG/MVFAEMG与腰部疼痛指数及功能障碍相关程度最高，故本研究选此两种计算方法。

下腰痛患者由于疼痛刺激而使腰部肌肉更加紧张甚至痉挛，以维持姿势的稳定[11]。Strobel等用31P通过核磁共振来观察下腰痛患者腰肌，通过31P/PCr(肌酸磷酸盐)比率反映肌肉代谢情况，从而反映腰肌的功能状态，研究发现下腰痛患者与正常对照组相比，31P/PCr比增高[14]。这提示下腰痛患者腰肌不能完全地放松。腰椎间小关节囊、韧带及椎间盘上存在本体感受器，这些感受器对压力、剪切力及炎症因子敏感。正常人这些感受器在腰椎活动(如前屈)时能准确传递感觉信息，及时通过肌肉收缩放松等调整姿势；而疼痛使这些感受器受损，不能正确传递感觉信息，导致肌肉募集发生改变。另外，腰痛患者可由韧带肌肉反射直接或间接地增加腰背肌的活动来减少肌肉韧带上的负荷以避免进一步的损伤和疼痛[15]，导致患者在屈曲运动过程中，腰部肌肉不能及时放松。因此患者在腰椎屈曲伸直动作中患侧FRR值较对侧明显降低，这与既往研究结果相符[14,16]。

有研究表明，悬吊运动疗法对腰痛有较好的治疗效果[17-18]。SET是稳定性训练的有效方法，先进行弱链测试[19]，再通过结合开链和闭链训练，先着重激活和锻炼多裂肌等关键稳定肌的 “局部肌肉”，再逐渐激活腹直肌、竖脊肌等 “整体肌”共同作为稳定肌和动力运动肌，另外通过增加不稳定支撑面等强调感觉运动综合训练，激发感觉运动器官从而改善神经肌肉协调功能，逐步恢复神经肌肉的协调控制能力，增加稳定肌的体积，加强腰椎的稳定性。在悬吊下可以减少重力对腰部肌肉的影响，使肌肉、关节逐渐增大活动范围达最大化，同时产生一种牵伸作用，这样使腰部紧张的肌肉能够得到放松，活动腰椎关节，增加血液循环，利于局部代谢物质、炎症物质的清除[20]。

SET训练先进行低负荷的等长收缩，然后进行低负荷、高重复的训练。这样腰椎始终处于 “中立位”，被动稳定系统受力明显减少，对腰椎间盘纤维环、关节囊及韧带的压力、剪切力减小，从而减少这些组织内痛觉感受器的刺激，减少炎性物质的产生，有效减轻疼痛感。同时椎间关节囊、韧带上的本体感受器因受到刺激而敏感性增加，能正确输入感觉信息，从而提高神经肌肉控制的效率以及准确性。深层稳定肌被最大限度地激活，在日常的姿势、动作时更多地参与脊柱稳定性的维持。深层稳定肌耐力及感受性增强，能更有效地发挥功能，表现为患者疼痛减轻，通过改善疼痛症状，避免前屈时由于疼痛刺激引起的反射性的肌肉紧张。因而，SET治疗4周后，L1/2、L4/5水平患侧FRR值均有增高，与对侧差异消失；与治疗前相比，FRR治疗后改变无显著性差异，考虑可能与治疗随访时间较短有关。

SET治疗后，CNLBP患者屈曲伸直运动过程中竖脊肌、多裂肌的异常激活和主动活动机能得到部分改善。今后的研究应进一步延长治疗随访时间、增加随访次数深入探讨SET对腰痛患者的治疗作用。

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Change of Surface Electrom yographic Signal during Lumbar Flexion-extension after Sling Exercise Therapy in Patientswith Chronic Nonspecific Low Back Pain

YU Rui1,WANG Chu-huai2,PANCui-huan1,XU Yi2
1.The Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University,Guangzhou,Guangdong 510260,China;2. The FirstA ffiliated Hospitalof Sun Yat-sen University,Guangzhou,Guangdong 510700,China

Objective To investigate the changes of surface electromyographic signal during lumbar flexion-extension after sling exercise therapy(SET)in patientswith chronic nonspecific low back pain(CNLBP).Methods30 patientswith CNLBP received SET,3 timesa week for 4 weeks.The surface electromyographic signals of erector spinae and multifidus of both sideswere collected,when they were in erect position,flexionmotion,maximum voluntary flexion,and back to erect position,before and after intervention.The average electromyogram(AEMG)wasanalyzed,and the flexion-relaxion ratio(FRR)was compared.Results The FRRsof both erector spinae andmultifiduswere lower in the painful side than in the healthy side before intervention(P＜0.05).Therewas no significant difference in the FRRs of both erector spinae andmultifidus between 2 sidesafter intervention.Conclusion SETmay improve the activemotion function of the erector spinae andmultifidusof the painfulside and recovery of flexion-relaxation phenomenon.

chronic nonspecific low back pain;sling exercise therapy;surface electromyography;flexion-relaxation phenomenon;flexion-relaxion ratio

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.08.015

R681.5

A

1006-9771(2015)08-0943-04

2015-06-16

2015-7-27)

1.广州医科大学附属第二医院康复医学科，广东广州市510260；2.中山大学附属第一医院东院康复医学科，广东广州市510700。作者简介：于瑞(1984-)，女，汉族，河南驻马店市人，硕士，医师，主要研究方向：骨科康复。