躯干肌在不同速度等速运动中的特征

2019-04-28陈景洲石真润范建中

中国康复理论与实践 2019年4期

陈景洲，石真润，范建中

南方医科大学南方医院康复科，广东广州市510515

近年来，临床上对于躯干肌的功能锻炼越来越重视，其中躯干稳定性的概念最为突出。躯干的稳定性依赖于局部稳定肌群(local stabilizing muscles)和整体稳定肌群(global stabilizing muscles)[1-2]。躯干的稳定性失衡可能是导致慢性非特异性腰痛(nonspecific low back pain,NLBP)的主要原因之一。

Akhtar等[3]研究发现，对躯干局部和整体稳定肌群进行力量训练，可显著降低患者的疼痛程度。NLBP被认为是一种症状而不是疾病[4]，据统计其1个月内的发病率可达30.8%[5]，甚至更高，因一部分患者虽有症状但不寻求任何治疗[6]。NLBP会对国家的医疗系统带来负担[7]，同时对个人也会带来经济损失[8]，影响生活质量。如何简易、有效和准确评估患者躯干的力量情况，协助患者有针对性地进行康复治疗训练，降低医疗卫生支出及改善患者的生活质量，显得越来越重要。

等速肌力测试与训练技术作为目前国际上较为先进的肌力测试与训练方法，具有客观性、安全性和可重复性等特点，可将力量数据化，应用越来越广泛[9-12]。目前尚无太多关于躯干整体稳定肌群的等速力学研究报道，我们对正常人群躯干的屈曲和伸展肌群在等速不同角速度下的力学特征了解不足。本文研究躯干肌在不同角速度下等速运动的力学特征，探讨正常人群躯干屈肌和伸肌的平衡状态，用于指导对慢性腰痛患者的临床评估及训练。

1 对象与方法

1.1 对象

选取2018年3月至9月在本科实习的27例健康青年作为研究对象，其中男性15例，女性12例；平均年龄(21.7±2.2)岁；平均身高(168±10.1)cm；平均体质量(61.1±13.0)kg。

纳入标准：无腰背伤史、近半年无特异性腰痛[13-15]。

排除标准：有等速肌力测试的禁忌症，如不稳定高血压、关节不稳、呼吸系统疾病等。

所有受试者均自愿参加本测试，测试前均向每位受试者解释存在的风险并签署知情同意书。本研究经本院伦理委员会通过。

1.2 方法

测试在本科评定室进行，室温保持24～26℃，湿度保持75%～85%。采用IsoMed 2000等速测试仪及躯干屈伸测试附件(D&R Ferstl GmbH,德国)。为保证测试结果的准确性和有效性，受试者在测试前均观看等速躯干肌力测试的录像，确保每位受试者均清楚整个测试流程。测试过程中嘱每例受试者保持最大用力，同时给予口头鼓励“用力”“加油”等。

测试体位严格按照IsoMed 2000的操作指南进行。患者放松坐于测试座椅上，运动轴心与第3腰椎棘突平行，双足置于踏板上，固定双下肢，机器自动调整至合适位置，最后使用骨盆带固定骨盆，测试者双手置于固定手柄上。测试模式为向心-向心收缩和重力补偿，测试速度顺序为 30°/s、60°/s和 90°/s，每种速度均重复10次屈-伸收缩，测试范围为-30°～+30°。每种速度正式测试前均有5次亚极量收缩作为热身，组间休息时间以受试者自我感受为导向，不超过3 min。

1.3 统计学分析

本测试数据采用SPSS 24.0统计软件包进行后期处理。计量资料先用K-S作正态性检验，组内比较采用配对样本t检验，组间比较采用方差分析(ANOVA)，附加亚组检验法(Post-hoc,Bonferroni)比较组内差异。同时选取每组测试的第2至第10次收缩的峰力矩(peak torque)平均值进行统计分析。显著性水平α=0.05。

2 结果

在测试过程中和测试结束后，全部受试者腰部均未出现疼痛和不适。

不同运动速度下屈曲/伸展的峰力矩比较，受试者躯干屈曲和伸展峰力矩随着速度的增大略微减小，但无显著性差异(P ＞ 0.05)。30°/s和60°/s时，伸展峰力矩明显大于屈曲(P＜0.01)；90°/s时，屈曲与伸展峰力矩无显著性差异(P＞0.05)。屈曲和伸展峰力矩在30°/s和60°/s时比值均约为0.79∶1。见表1。

相同速度下第2次和第10次收缩时峰力矩比较，屈曲峰力矩均下降，但只有30°/s时有非常显著性差异(P＜0.01)；伸展峰力矩均增加，但只有60°/s时有显著性差异(P＜0.05)。见表2。

3 讨论

躯干屈伸主要依靠表浅肌群腹直肌和竖脊肌，可产生较大的动作力矩，因此可对抗施加在躯干的外力，维持脊柱的姿势。躯干屈伸肌群肌力的不平衡可能与慢性腰痛有关[16]，但正常人躯干屈伸肌群的平衡状态如何，尚无较多报道。

峰力矩是等速肌力测试的黄金指标，其准确性高、可重复性好，能真实反映肌肉收缩的最大力量。坐位下行躯干屈伸测试可减少屈髋肌群的影响，排除测试的干扰因素，使测试更有针对性，结果更能反映躯干屈伸肌群的真实力量[17]。

本研究结果显示，躯干屈肌和伸肌峰力矩随着速度的加快而出现下降趋势，但差异无统计学意义，与Ben Moussa Zouita等[18]的研究结果相似。有研究证明，在低角速度情况下肌肉向心收缩力量更强，随着速度的加快，力量会相应降低[19]。然而，其他学者认为等速肌力测试的力矩值主要反映的是不同类型肌肉纤维的募集情况[20]，并非取决于运动速度而取决于收缩强度[21-22]。由此可见，此现象尚无一致解释，未来仍需要更多研究。临床上，一般慢速测试通常采用低于60°/s的角速度，主要用于测试最大肌力[23]，而对于急性期疼痛明显或者慢性疼痛的患者，因测试会加重疼痛，测试时抵触情绪较强，早期可选用60°/s至90°/s先行肌力测试或训练，症状缓解后，再逐渐降低速度。

脊柱的生理曲度依靠骨性结构和韧带、肌肉等软组织维持，腰椎的稳定性依赖于躯干屈伸肌力大小和比值的稳定[24]。本研究发现，角速度低于60°/s时，躯干屈肌和伸肌峰力矩具有显著性差异，但超过90°/s后无显著性差异。所以在无腰疼情况下，运动角速度低于60°/s时，躯干的屈肌峰力矩要小于伸肌，此结果与过往的研究[25]相似。本研究显示，屈肌和伸肌峰力矩在30°/s和60°/s时比值均约为0.79∶1，有异于其他研究结果[18,26]。差异可能来源于：①研究对象不一，虽均选择无腰痛的受试者，但受试者人群的职业和运动习惯不同；②使用的等速测试仪器各异，每个系统可能应用不一样的数据计算和统计方法；③研究速度不完全相同。尽管如此，该发现亦可能可用于评价躯干屈伸肌群是否平衡。临床上，对于NLBP患者，在增加躯干屈伸肌群肌力的同时，我们可尝试恢复躯干屈伸肌群肌力的比值，观察疼痛程度与两者的力量差的大小是否存在联系。

选取同等速度第2次与第10次收缩进行比较，在保证每次均为极量收缩情况下，躯干屈曲峰力矩呈下降趋势，但只有30°/s时有显著性差异；而躯干伸肌峰力矩则呈现增加趋势，只有60°/s时有显著性差异。导致该现象的原因可能为，肌力的大小基本上取决于[27-28]：①肌纤维类型；②运动单位募集程度；③参与收缩的运动单位收缩的同步性；④肌肉横截面积。躯干屈肌和伸肌所含的I型肌纤维和II型肌纤维比例可能不一致，I型肌纤维为慢肌纤维，抗疲劳，II型肌纤维为快肌纤维，易疲劳；虽然如此，但两种类型的肌纤维均可行有氧代谢[29]。大部分受试者日常较少行躯干力量训练，且腹直肌肌腹横截面积较竖脊肌小，这可能会导致腹直肌相对易疲劳，连续数次收缩后，肌力易出现下降趋势。而躯干伸肌因人体直立时保持收缩[30]，且肌力相对较强[18]，连续数次收缩后，神经-肌肉顺应性提高，运动单位募集数量增加，同步性提高[21]，可能是肌力增高的原因。