成人退行性脊柱侧凸中老年患者的腰背屈伸肌群等速运动特征▲

陈 灿 杨 森 汤 勇 喻学科 李 凯 罗 飞

[中国人民解放军陆军军医大学(第三军医大学)1 第一附属医院骨科，2 卫勤训练基地，重庆市 400038，电子邮箱：chencan418@126.com]

随着全球人口老龄化的进展，成人退行性脊柱侧凸(adult degenerative scoliosis，ADS)在老年人群中的发病率明显升高[1]，严重影响其生活质量。对于症状较轻的患者，常优先考虑物理治疗、功能锻炼等保守方法[2]，可有效地减轻疼痛症状，改善患者生活质量[3]。以椎旁肌为代表的腰背屈伸肌群的功能变化在ADS的发生和发展过程中发挥至关重要的作用，但目前仍缺乏客观评估其功能状况的方法。临床上常采用徒手检测法来评估肌肉功能，但该法可重复性较差，且易受主观因素影响[4]。近年来，等速系统在肌肉功能评估及训练中的应用越来越广，可作为评估肌肉功能的金标准[5-7]。有关ADS中老年患者腰背屈伸肌在不同角速度下的力学特征以及该选择何种角速度的研究，国内外尚未见报道。本研究旨在通过分析ADS中老年患者腰背屈伸肌群在不同角速度下的等速运动特征，为ADS中老年患者腰背肌功能锻炼及改善其生活质量提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2018年10月至2019年10月于中国人民解放军陆军军医大学(第三军医大学)第一附属医院门诊就诊的38例ADS患者(ADS组)，以及32例脊柱形态正常的健康志愿者(对照组)作为研究对象。ADS组纳入标准：腰椎正侧位片显示冠状面Cobb角>10°，无冠状位及矢状位失平衡[8-9]；年龄≥45 岁，性别不限；等速测试时无明显腰背部疼痛症状(以排除因疼痛对肌肉力量产生的影响)，视觉模拟量表(Visual Analogue Scale，VAS)疼痛评分≤1分。ADS组排除标准：(1)强直性脊柱炎、脊柱肿瘤、脊柱结核、脊柱感染等脊柱疾病患者；(2)近2年内有脊柱手术史者；(3)近1年内有新发的外伤性或骨质疏松性脊柱压缩骨折病史者；(4)存在严重的骨盆、髋膝关节、下肢病变及其他严重系统疾病者；(5)术后早期、关节活动度严重受限、软组织瘢痕挛缩、急性肿胀、急性拉伤或扭伤以及严重疼痛等患者。对照组纳入标准：脊柱形态正常，近半年无明显下腰痛等症状(VAS评分≤1)，年龄≥45 岁，性别不限。排除标准同ADS组。两组受试者在性别、年龄、身高、体重、VAS评分比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)，具有可比性，见表1。所有受试者均签署知情同意书，本研究经我院伦理委员会批准通过。

表1 两组一般资料的比较(x±s)

1.2 等速测试方法

1.2.1 测试前准备：受试者均在我院康复科进行等速测试，测试前由研究人员指导受试者进行10 min热身运动，尽量拉伸躯干屈伸肌肉，同时再次向受试者介绍测试方法及流程。

1.2.2 测试角速度选择：等速测试中可根据测试目的选择不同角速度。相关研究建议，最大肌力测试推荐常用速度为30°/s或 60°/s[4]，肌肉功率及耐力测试推荐常用速度为快速120°/s或180°/s，在屈伸运动中通常选取30°/s、60°/s 、120°/s作为测试角速度[10]。故结合ADS患者腰背肌功能退变情况，本研究选定30°/s、60°/s、120°/s作为峰力矩测试角速度，120°/s作为耐力水平测试角速度。

1.2.3 主要观察指标：(1)峰力矩，指肌肉收缩过程中的最大力矩输出。(2)屈伸比，指屈伸肌群峰力矩的比值，反映屈伸肌群平衡情况。(3)耐力比，指肌肉重复收缩时耐受疲劳的能力，常用最后5次肌肉做功量与最初5次肌肉做功量之比来表示。

1.2.4 测试步骤：采用IsoMed 2000等速系统(厂家：D&R Technology GmbH,德国法兰克福)进行测试，角速度可调范围为2～500°/s，最大扭力矩500 Nm，测试模式选择向心收缩模式。由专业技术人员指导协助受试者调整测试体位(屈髋屈膝90°)，分别固定双下肢及胸腰部，指导受试者抓握手柄。测试动作共包括4组，前3组分别在30°/s、60°/s、120°/s下连续做5次最大俯屈伸展向心收缩运动，第4组在120°/s下做最大俯屈伸展向心收缩运动20次，组间休息2 min，尽可能减少疲劳对测量结果的影响。设置躯干活动范围为40°(20°屈曲，20°背伸)，如图1。每种角速度开始前先进行3次亚极量热身，测试过程中由研究人员不断语言激励患者，使其始终维持最大做功。记录不同角速度肌肉运动情况，等速测试仪数据图文报告如图2所示。

图1 等速力量测试方法

图2 腰背肌等速测试图文报告

1.3 统计学分析 采用SPSS 25.0软件进行统计学分析。正态分布的计量资料以(x±s)表示，组间比较采用独立样本t检验或方差分析，非正态分布数据采用M(Q)表示，比较采用非参数检验；计数资料以例数(百分比)表示，组间构成比采用χ2检验。以双侧检验P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

(1)两组角速度为120°/s时的腰背屈肌峰力矩均大于其他角速度(均P<0.05)，但角速度为30°/s和60°/s时的腰背屈肌峰力矩差异无统计学意义(P>0.05)；3种角速度下腰背伸肌峰力矩差异均无统计学意义(均P>0.05)。3种角速度下，对照组腰背屈肌峰力矩差异无统计学意义(均P>0.05)，而ADS组在120°/s时，腰背伸肌峰力矩均大于其他两个角速度(P<0.05)；ADS组腰背伸肌峰力矩均低于对照组(均P<0.05)，其中60°/s时差异度最大。(2)腰背肌屈伸比：角速度为60°/s和120°/s时，ADS组屈伸比均高于对照组(均P<0.05)，其中60°/s时差异度最大。(3)耐力比：两组受试者腰背屈伸肌群耐力比差异无统计学意义(P>0.05)。见表2至表5。

表2 两组内和两组间不同角速度下腰背屈肌群峰力矩的比较

表3 不同角速度下两组受试者腰背伸肌群峰力矩的比较[M(Q)，N]

表4 不同角速度下两组受试者腰背肌屈伸比的比较[M(Q)]

表5 两组受试者腰背屈伸肌群耐力比的比较(x±s)

3 讨 论

腰背肌是构成躯干核心肌群的重要组成部分，根据功能不同区分为屈肌群和伸肌群，两者共同维持脊柱稳定[11]。其中，腰背伸肌群主要由深层的竖脊肌及多裂肌组成，在保持正常体态、维持脊柱动态稳定及实现运动功能中发挥更为重要的作用。以腰背肌锻炼为代表的运动疗法在ADS患者保守治疗以及术后康复中受到越来越多的关注[12-13]，但目前现有的脊柱畸形分型系统并未将肌肉这一因素考虑在内。既往关于ADS患者腰背屈伸肌群退变的研究主要借助磁共振等影像学手段，通过对肌肉体积、横截面积以及脂肪浸润度的定量评估来判断其退变程度[14-15]。临床上常常采用徒手检测法评估肌肉力量，准确性欠佳，且易受主观因素的影响[16]，因此难以准确地评估ADS患者的腰背屈伸肌力量及耐力情况。近年来，等速测试仪器已经发展成为世界范围内公认的客观评估肌肉力量及耐力的工具，具有较高的信效度及安全性[17]，主要应用于肌肉功能训练、运动损伤风险评估等领域[18-19]。本研究采用IsoMed 2000等速测试系统，在不同角速度下测试ADS中老年患者腰背屈伸肌群等速运动特征，多维度评估ADS中老年患者腰背屈伸肌的运动特征。

峰力矩是指肌肉活动过程中的最大力矩输出，是等速肌力测试中的黄金指标，具有较高的准确性及可重复性[4]。本研究中，受试者全程采取坐位测试并固定下肢及胸腰部，有效减少无关肌群的干扰因素，使测试结果更加真实可靠，结果显示，随着角速度增加至120°，两组受试者的腰背屈伸肌峰力矩增大，这与Ben Moussa等[10]的研究结果基本一致。但也有学者认为，等速肌力所测最大峰力矩与肌肉纤维种类及含量相关，与角速度大小无明显相关关系，这可能是纳入样本量太少造成的结果偏差[20]。由此可见，峰力矩与角速度是否相关尚需进一步研究。有研究表明，ADS患者腰椎退行性变的同时伴随腰背伸肌群的脂肪变及横截面积的减少，肌肉脂肪化造成机体胰岛素敏感性降低，进而表现为肌肉力量的下降[21-22]。本研究结果显示，3种角速度下ADS组腰背伸肌峰力矩均小于对照组(均P<0.05)，其中60°/s时差异度最大；在3种角速度下ADS组的腰背屈肌峰力矩虽小于对照组，但差异并无统计学意义(P>0.05)。该结果进一步验证了ADS中老年患者腰背肌功能减退以伸肌肌力下降为主，同时提示在角速度为60°/s时，更容易甄别ADS中老年患者腰背伸肌肌力减退情况。从组织形态学来看，人体骨骼肌纤维包括快肌纤维(ⅡB型)和慢肌纤维(Ⅰ型)，ⅡB型纤维主要参与肌肉快速收缩和随意运动，Ⅰ型纤维主要参与特定体位或姿势的维持[23]。不同部位肌肉所含两种肌纤维比例有所差异，人体腰背伸肌群以ⅡB型纤维为主，腰背屈肌群中两种纤维均匀分布。因此，根据研究结果我们推断，ADS患者腰背屈伸肌的退变以ⅡB型纤维的功能减退为主。

腰椎的整体稳定性由骨性结构的支持作用以及脊柱周围肌肉的整体协调性共同决定，腰背肌屈伸比是评估腰椎整体稳定性的重要参考指标[24-25]，等速运动时中腰背肌屈伸比正常范围为0.79～0.85[26]。腰背肌屈伸比在一定范围内波动，对维持腰椎正常生理弯曲、保证腰背部运动协调性有重要意义。本研究中，当角速度为60°/s、120°/s时，ADS组腰背肌屈伸比高于正常范围，且较对照组增大(P<0.05)，其中60°/s时组间差异度最大，但当角速度为30°/s 时两组差异无统计学意义(P>0.05)。这一现象提示角速度为60°/s 时，更容易发现腰背屈伸肌群的失衡现象。

耐力比表示肌肉耐受疲劳的能力大小，根据测试仪器的不同计算方法略有差异。本研究采用IsoMed 2000等速系统进行检测，腰背屈伸肌群耐力比值等于后5次做功与前5次做功量的比值。为防止因测试次数过多而造成肌肉拉伤及结果的不准确性，在耐力测试时仅设置在120°/s重复屈伸动作20次。本研究结果显示，两组腰背屈伸肌群的耐力比差异无统计学意义(P>0.05)，提示在等速测试中，腰背屈伸肌群的耐力比可能与脊柱退行性变的关系并不密切，这与杨森等[27]采用站立位拉力测试仪测量ADS患者腰椎旁肌功能水平的研究结果基本一致。分析其原因可能为本研究所纳入受试对象均为中老年患者，日常生活中屈曲伸张活动量少且无长时间维持姿势的需要。

综上所述，ADS中老年患者腰背肌功能减退以伸肌肌力下降为主，但相较于正常同龄人，其腰背屈伸肌群耐力水平无明显变化；角速度为60°/s更能客观精准地检测出ADS中老年患者腰背屈伸肌功能退变情况，其或可作为ADS中老年患者行腰背屈伸肌群肌肉功能评估的推荐角速度。然而，本研究存在一定的局限性：首先，本研究纳入样本量偏少，需进一步扩大样本含量；其次，缺乏长期的动态随访观察，关于ADS中老年患者腰背肌不同运动方式、不同病变时期等速运动的特点还有待进一步的研究。