基于疼痛机制的物理治疗方法研究

徐盛嘉，宋彦霖，孟凡华，马继政

基于疼痛机制的物理治疗方法研究

徐盛嘉1，宋彦霖2，孟凡华1，马继政1

1.中国人民解放军陆军工程大学军事运动科学研究中心，江苏 南京，211101；2.南京体育学院运动健康科学系，江苏 南京，210014。

对于出现急性或持续性疼痛症状的患者，减轻疼痛是物理治疗的主要目标。需要对患者的周围组织和痛觉感受器的变化、神经性疼痛的症状和体征、中枢抑制减弱和中枢兴奋性增强、社会心理因素以及运动系统的改变进行评估，才能进行针对性的疼痛干预。5种类别的疼痛机制（伤害性，非伤害性，神经性，心理社会和运动系统）可以同时导致患者的疼痛，一种或两种主要机制也可能会导致患者疼痛。为了个性化干预，可以使用常规的物理治疗措施，例如教育，运动，手法治疗和经皮神经电刺激，针对特定的疼痛机制进行治疗。以机制为基础的方法提供了一个概念框架，可根据已知的基础科学和临床证据，结合个性化评估做出治疗决策，从而优化患者的干预效果。

物理治疗；疼痛管理；机制；运动干预

无论是急性还是慢性，疼痛都是患者寻求物理治疗的主要原因。持续疼痛的代价包括工作效率下降和医疗费用的增加[1]。疼痛机制是用来描述能够促进疼痛发展、维持或增强的因素，以周期性的方式对疼痛作出反应[2]。一位患者可能有多个疼痛机制同时发生，诊断相同的两位患者也可能有不同导致疼痛的潜在机制。因此，需要评估患者特定的疼痛机制，并针对随时改变的机制选择适当的物理治疗方法。

基于疼痛机制的干预方法结合并建立在生物心理社会模型的基础上，将特定的病理生物学、疼痛相关心理因素和运动系统功能障碍整合并构建起来[3]，它扩展了物理治疗的实践，包括来自多个领域的最新研究，并能够使用目标为优化结果的针对性干预措施。目前已经认识到疼痛机制对个性化治疗的重要性，但在物理治疗的实践中尚未得到广泛应用。本文将综述基于疼痛机制的方法，包括对5种疼痛机制（伤害性，非伤害性，神经性，心理社会和运动系统）的评估，以及针对疼痛机制的物理治疗方案，有助于理解这些机制如何重叠和相互作用，并提供关于如何识别、评估和治疗个体疼痛机制的详细信息。

1 疼痛机制概述

疼痛机制可分为五类：伤害性（外周），非伤害性（中枢）、神经性、社会心理和运动系统[4]。伤害性疼痛是指当伤害感受器因损伤，炎症或机械刺激而激活时，起源于外周神经系统的疼痛。伤害性信号被传递到脊髓和大脑皮层，从而导致对疼痛的感知。尽管伤害性疼痛是通过中枢神经系统（Central nervous system, CNS）处理，但疼痛主要是由于伤害感受器的激活而引起，通常会导致急性局部性疼痛（例如踝关节扭伤）。

非伤害性疼痛是典型的慢性疼痛，比伤害性疼痛更为广泛，典型的例子是纤维肌痛。非伤害性疼痛虽然可以独立于周围的伤害感受器活动而发生，然而，有些情况同时涉及伤害性疼痛和非伤害性疼痛机制，如腰痛或膝关节骨性关节炎等[3]。周围和中枢敏化增强的疼痛可能只对切除病灶有良好的反应，去除外周输入在某些情况下可消除中枢敏化（例如全膝关节置换术），但也可能只会产生部分效应，残余的中枢敏化会导致持续的疼痛。

当躯体感觉系统中有病变或疾病时，神经性疼痛就会发生[3]，这可能是由于神经直接损伤（例如腕管综合症），或由代谢疾病（例如糖尿病）引起[5]。

社会心理因素被认为是从急性疼痛向慢性疼痛过渡的关键因素，并可预测术后慢性疼痛的发展。解决社会心理因素问题可以最大限度地提高急慢性疼痛的治疗效果[6]。消极的情绪因素，如抑郁或恐惧回避信念，则可能增加其他疼痛机制的反应[7]。

对运动系统的评估和治疗是对疼痛患者干预的重要组成部分。伤害性退缩反射是传入痛觉通路与传出神经运动系统之间的一种特征明确的联系。但疼痛和运动系统之间的关系是复杂的，而且在不同个体之间往往是高度可变的，不同运动方案减少肌肉疼痛的潜在机制也存在差异[8]。因此，针对性的运动干预措施可能有助于减少疼痛的反应，也可以通过尽量减少疼痛的运动效应来改善功能。此外，将运动系统中的专业知识与其他疼痛机制相结合，可更有效的评估和治疗疼痛。

2 疼痛机制的评估

对疼痛机制的评估是提供精确治疗迈出的第一步。为了应用基于机制的方法，首先必须评估提示周围组织和伤害感受器改变、中枢抑制的减少或中枢兴奋性的增强，以及经病理性疼痛的迹象和症状、社会心理因素和改变的运动模式。其次对其进行更具体全面评估，例如可以识别出与疲劳和睡眠障碍相关的疼痛（中枢因素），高眼压（社会心理因素）和腹肌无力（运动系统因素）相关的疼痛。最后，通过定义导致患者疼痛的机制，优先考虑并针对主要疼痛机制的特定干预措施[9]。

生物性疼痛机制的评估通常通过患者报告的病史、问卷调查和潜在的定量感觉测试（Quantitative sensory testing，QST）进行。但伤害性、非伤害性和神经性疼痛机制的识别并不能直接测量，必须从间接评估中推断而来。

伤害性疼痛是指在正常组织愈合时间内，组织损伤部位的疼痛。外周因素也可能导致慢性肌肉骨骼疼痛，但更难辨别。与对侧相比，通过降低损伤部位的压痛阈值可以检测到周围敏感性的增强（例如原发性痛觉过敏）[10]。

非伤害性疼痛包括更广泛的症状，包括疲劳、睡眠障碍和认知障碍等，但也可能涉及因中枢神经系统处理改变而引起的相对孤立的疼痛，如继发性痛觉过敏或牵涉性疼痛[11]。此外，研究人员使用了几种QST方法来识别疼痛处理过程的改变，可能有临床用途的进一步发展[12]。目前，使用QST作为临床指标的局限性在于，既缺乏有助于解释结果的规范，也缺乏既定的测试度量标准。中枢兴奋性增强可通过对重复刺激的疼痛增强反应来评估，称为疼痛的时间总和[10]。疼痛抑制可通过条件性疼痛调节测试（Conditioned pain modulation，CPM）评估，CPM测量在条件反射伤害刺激期间或之后远距离部位的疼痛阈值（例如将手浸入冰冷的水中时腿部的压痛阈值）。大多数无痛个体表现为疼痛阈值增加（敏感性降低），而在慢性疼痛条件下，疼痛阈值往往减少或没有变化[13]。

图1 四种运动系统对疼痛的适应及其对运动干预方案的影响

神经性疼痛表现为阳性神经症状，如刺痛、灼烧和感觉异常，以及阴性神经症状，如感觉丧失。这些症状可以通过感官测试或疼痛检测问卷来评估[14]。

根据患者自我报告的病史，可能会选择筛查导致疼痛的社会心理因素。临床可使用1种或多种工具评估社会心理因素，以筛查抑郁、焦虑、剧烈疼痛、运动或再损伤恐惧，以及疼痛自我效能感[15]。

物理治疗师具有相关的技能来评估患者特定的运动功能障碍。对于疼痛的患者来说，运动系统的变化因人而异，可能是任务依赖性的，也可能从细微到严重不等[16]。图1概述了评估运动系统功能与疼痛的关系时需要考虑的几个因素。对一些患者来说，疼痛会导致运动抑制（例如虚弱），而另一些患者则会出现运动促进（例如增加肌肉紧张）。需要确定运动功能障碍是疼痛的直接结果，还是意志或反射的更长期适应，如果是疼痛的直接结果，那么减轻疼痛可能会恢复运动模式。愈合阶段也与如何处理运动适应有关。例如，对于近期髋部骨折的患者，辅助装置最初用于帮助减轻受伤肢体的负荷，但随着时间的推移，患者可能需要帮助恢复非保护性的运动适应，以避免长期的负荷失衡[17]。

3 不同疼痛机制的物理治疗

精确评估确定疼痛机制后，就可以进行针对性的物理治疗。以下简要概述几种潜在的治疗方法如何改变个体疼痛机制，包括运动干预、手法治疗、经皮电神经刺激（Transcutaneous electrical nerve stimulation, TENS）和对患者进行疼痛教育（仅涉及物理治疗），但并不详尽，选择这4种治疗方法是由于它们对于疼痛治疗的有效性，其中每一种治疗方法都涉及各种形式。

3.1 伤害性疼痛的物理治疗

运动干预。运动通过降低离子通道的表达，增加运动肌肉中内源性镇痛物质（神经营养素）的表达以及改变局部免疫细胞活性（增加抗炎细胞因子），从而降低伤害感受器的活性[18]。此外，运动可以恢复关节和组织的正常运动，可能会排除对伤害感受器的机械刺激[12]，降低了痛觉感受器的兴奋性，增加了外周抑制，促进受伤组织的愈合，这使得运动干预对伤害性疼痛的患者较为有效。

手法治疗。关节操作可激活外周镇痛系统（大麻素、腺苷）[19]，拉伸则可增加炎症介质的表达和释放，促进愈合和减轻疼痛的分解蛋白[20]。此外，按摩可降低炎症基因，激活痛觉受体的细胞因子的表达，并增加组织修复基因，部分恢复关节和结缔组织的正常活动，去除对痛觉感受器的机械刺激[21]。因此，手法治疗对伤害性疼痛具有针对性，可增加外周抑制，促进受伤和炎症组织的愈合，并减少痛觉感受器的机械激活。

TENS。应用TENS可针对不同的伤害性疼痛机制，TENS可通过激活局部α2A-去甲肾上腺素受体改变交感神经活动，从而减轻疼痛[22]。此外，TENS可激活外周抑制性μ阿片受体，减少兴奋性神经递质P物质，而P物质在受伤动物模型中通常会增加[23]。因此，TENS对于交感神经活动增强和痛觉感受器敏感的患者可能较为有效。

3.2 非伤害性疼痛机制的物理治疗

疼痛教育。对患者进行有关疼痛机制的教育，改变不适应疼痛的认知和行为，可以改善中枢疼痛处理。在慢性疼痛患者中，使用“解释疼痛”范式促进患者对疼痛的理解，可使疼痛阈值和中枢抑制的增加[33]。因此，疼痛教育可能对于改变中枢神经系统处理相关的认知和行为不适应的患者具有针对性。

运动干预。通过运动产生镇痛作用的被广泛接受的核心机制包括内源性阿片类物质的增加，以及血清素功能改变而激活下行抑制系统[34]。研究表明，定期运动可以预防或降低患慢性疼痛的风险[35]。从机制上讲，经常性的规律运动会降低中枢兴奋性，减少脊髓、脑干和皮层伤害性部位兴奋性神经递质的表达[34]。在疼痛动物模型中，规律的有氧运动增加了中脑和脑干内源性阿片类物质的释放，特别是中脑导水管周围灰质和延髓头端腹内侧[25]。在5-羟色胺能系统中，5-羟色胺转运体的表达减少，延髓头腹内侧神经递质5-羟色胺的释放增加，也增强了镇痛作用[35]。此外，规律运动可以减少神经胶质细胞的活化，增加抗炎细胞因子，减少脊髓中的炎症细胞因子[36]。健康成年人的QST显示，运动水平越高，中枢兴奋性（即时间总和）越低，疼痛阈值越高，中枢抑制能力越强[37]。因此，规律的运动可以通过改变中枢痛觉过程和增加中枢抑制来调节痛觉敏感性。

手法治疗。越来越多的证据表明，按摩和关节操作可调节中枢疼痛的机制。按摩激活下行抑制通路，使催产素分泌，而关节活动使用脊髓中的5-羟色胺、去甲肾上腺素、腺苷和大麻素受体分泌，产生镇痛效果[38]。手法治疗可通过减少原发性痛觉过敏区域和慢性疼痛患者继发性痛觉过敏区域的时间总和，降低中枢兴奋性[39]。因此，手法治疗技术激活了中枢抑制机制，降低了中枢兴奋性，对于中枢性（非伤害性）疼痛具有较好的镇痛作用。

TENS。TENS主要通过增加中枢抑制和降低中枢兴奋性的机制发挥作用[40]。动物疼痛模型研究显示，高、低频率的TENS可激活多个中枢通路，包括脊髓、延髓头端腹内侧、中脑导水管周围灰质和多个皮层部位。涉及镇痛的中枢抑制性神经递质包括μ阿片和5-羟色胺受体（低频率）和δ-阿片受体（高频率），并在慢性疼痛患者中得到证实[41]。TENS也通过激活脊髓中的GABA受体和毒蕈碱受体（M1，M3）来产生镇痛作用[33]。同时，TENS还减少了直接测量到的伤害性背角神经元的中枢敏化作用，减少了兴奋性神经递质（谷氨酸和P物质）、胶质细胞激活、炎症细胞因子和介质在背角神经元的释放和表达[33]。在纤维肌痛症患者中，高频TENS恢复了中枢抑制，并增加了刺激部位和刺激部位外的压力痛阈值，支持了中枢痛觉过程的调节[42]。因此，TENS可激活中枢抑制通路，同时降低中枢敏化，减轻疼痛和痛觉过敏。

3.3 神经性疼痛机制的物理治疗

运动干预。规律的有氧运动可增加抗炎细胞因子（例如白细胞介素4）和M2巨噬细胞的表达（M2巨噬细胞在损伤部位分泌抗炎细胞因子），减少M1巨噬细胞的表达和损伤部位炎症细胞因子的产生[34]。这些对细胞因子和巨噬细胞的影响促进了神经性疼痛动物模型的神经愈合和镇痛[34]。在糖尿病神经病变患者中，疼痛的减轻与常规运动干预后表皮神经纤维的增长有关[43]。因此，运动可被作为一种通过促进损伤组织的愈合来改善神经性疼痛状况的干预手段。

手法治疗。在神经性疼痛的动物模型中，神经动员通过增加周围损伤神经的髓鞘厚度来促进愈合[35]。理论上，手法治疗与神经动员中使用的技术类似，可以改善神经压迫，因为尸体研究显示，神经动员时神经内液体出现扩散[44]。因此，手法治疗有可能改善神经性疼痛的愈合和减少神经压迫，然而，这些影响需要在未来的研究中得到证实。

3.4 社会心理疼痛的物理治疗

疼痛教育。教育和认知行为治疗技术旨在改变导致痛苦、恐惧和焦虑的思想和行为。例如，急性下腰痛患者接受过恐惧回避模型和分级运动的教育后，恐惧回避下降[36]。疼痛教育减少了对疼痛的负面化的疼痛认知，但可能不会直接影响疼痛评分。

运动干预。运动是一种被广泛接受的方法，可以改善许多与疼痛相关的消极心理因素，包括焦虑、抑郁和认知功能障碍[37]。运动还可改善学习、记忆和神经生成[38]。在小鼠中，随着脑源性神经营养因子及海马阿片受体表达的增加，自发性运动可减少抑郁行为[37]。尽管人类的神经生物学机制尚不清楚，但研究表明，运动可以减轻抑郁症状，改善认知功能，疼痛程度也会随着运动而减少[39]。因此，运动可以减少与疼痛相关的消极心理因素，并可以改善认知和社会因素。

手法治疗。按摩可以降低血液中皮质醇的含量，这些皮质醇存在于患有多种疼痛的人群中，包括风湿关节炎、烧伤、偏头痛和自身免疫性疾病[40]。许多研究表明，按摩可以缓解心理压力，但手法治疗对社会心理疼痛却并没有明显的效果。

3.5 运动系统疼痛的物理治疗

疼痛教育。改变运动系统的教育技术常常与运动干预方案结合使用，因此很难单独评估教育的效果。例如，与解剖学教育相比，运动的疼痛教育后直腿抬高和前屈的表现有较大的改善，这表明运动的疼痛教育可能会增强运动模式的改变[41]。此外，放松技术、生物反馈和认知行为治疗相关的技术可以减少运动促进或肌肉痉挛。因此，神经科学教育可能对改善一般功能具有较好的作用，而生物反馈和放松技术可能对运动促进能力增强的个体效果更佳。

运动干预。所选择的运动干预类型取决于评估中发现的运动系统功能障碍（图1）。例如，如果存在虚弱和运动抑制，力量运动可能较为适合。但如果存在肌肉痉挛，则可能效果较差。神经肌肉再训练可以帮助运动模式的正常化，从而减少疼痛[45]。拉伸对于关节活动范围受限的患者可能较为有效[46]。力量和有氧组合训练对纤维肌痛症患者的疼痛和功能表现出较大的效果，而仅有氧运动没有效果或效果较小[47]。后期需要更多的研究来确定适当训练参数。

手法治疗。手法治疗可用于缓解疼痛，增加关节活动范围，并改善各种肌肉骨骼疼痛条件下的功能。脊柱手法治疗技术，从高速推力操作到非推力动员技术，都会降低运动神经元的兴奋性，另一方面，对于腰痛患者，按摩可以增加腹外斜肌的活动[48]。因此，手法治疗可能有助于使运动功能正常化。

TENS。如果疼痛是反射性引起异常的运动激活，或者随着活动而增加，那么使用缓解疼痛的物理治疗方式，如TENS等，可以使运动正常化，因为它可有效减少运动引起的疼痛[49]。虽然TENS可能不会直接针对运动系统，但这一技术或其他镇痛技术，都可以用于针对疼痛引起的非意志性异常运动模式，或增强患者对运动的耐受力。

4 实现基于机制的治疗方法

虽然以上讨论的治疗方法可以单独处理每种疼痛机制，但是当同时处理多种疼痛机制时，干预的效率可实现最大化。物理治疗师通常会制定运动处方解决运动系统的变化，而在使用基于机制的方法时，运动类型的选择则是由并发的疼痛机制决定的。对于由痛觉驱动的疼痛患者，疼痛区域特异性的训练计划可能是最有效的；与此相反，非伤害性疼痛患者可能需要进行改变中枢抑制和兴奋的全身力量或有氧训练。此外，由于患有慢性疼痛的人经常会有运动引起的疼痛，因此增加一种辅助治疗，比如使用TENS等，有助于提高运动耐受性。对于有运动恐惧的患者来说，逐步接触运动，即根据患者的恐惧程度进行运动，可以在增加功能的同时减少与疼痛相关的恐惧。值得注意的是，减少疼痛和改善功能所需的运动强度可能远远低于通常的推荐值。大量的临床试验表明，每周2-3次，每次20-30min训练，就足以缓解疼痛，改善各种疼痛状况下的功能[50]。

虽然几乎所有的患者都接受了一些关于自身疼痛状况的教育，但根据评估的不同，教育的类型可能会有明显的不同。个体化的患者教育可以从关注高度疼痛患者适应不良想法的改变到对伤害性疼痛患者潜在中枢机制的教育。在慢性腰痛患者中，与生物力学疼痛教育方法相比，运动结合有针对性的疼痛教育能更有效地减轻疼痛[51]。社会文化因素则可以通过鼓励家庭成员和医生强调患者积极参与运动来解决，这也可以提高干预的依从性[52]。

基于已知的潜在机制，物理治疗可能与药物制剂产生协同作用，或增强多种干预的有效性，治疗之间也可能发生负相互作用。因此，了解其机制将有助于根据患者目前的治疗方案可作出更好的个体化治疗选择。

5 小 结

尽管对潜在的疼痛机制和最佳干预措施仍有很多需要了解，但与物理治疗临床相关的疼痛科学已经取得了重大进展。疼痛现在被认为不仅是一种外周驱动的症状，而是一个多维结构，当慢性疼痛时可以成为一种疾病本身。不论患者是因急性还是持续性疼痛而接受治疗，治疗的目标通常是减轻疼痛和恢复功能。虽然目前能对物理治疗的潜在机制有相当深刻的理解，并从概念上理解个别治疗可能如何影响不同类型的疼痛机制，但以机制为基础使用非药物治疗的研究非常有限。未来的研究应该根据潜在的机制来确定治疗方法，并测试靶向治疗是否产生改善的结果。此外，还应该研究结合多种物理治疗的多模式效果，以及结合物理治疗和药物治疗的潜在机制，为临床提供最有效的疼痛治疗方案。

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Methods in Physical Therapy Based on Pain Mechanism

XU Shengjia1, SONG Yanlin2, MENG Fanhua1, et al

1.The Research Center of Military Exercise Science, the Army Engineering University of PLA, Nanjing Jiangsu, 211101, China;2.Department of Exercise and Heath, Nanjing Sport Institute, Nanjing Jiangsu, 210014, China.

Pain reduction is a primary goal of physical therapy for patients who present with acute or persistent pain conditions. It is increasingly clear that patients need to be evaluated for changes in peripheral tissues and nociceptors, neuropathic pain signs and symptoms, reduced central inhibition and enhanced central excitability, psychosocial factors, and alterations of the movement system. 5 categories of pain mechanisms (nociceptive, nociplastic, neuropathic, psychosocial, and movement system) can simultaneously contribute to a patient’s pain; alternatively, 1 or 2 primary mechanisms may cause a patient’s pain. To individualize care, common physical therapist interventions, such as education, exercise, manual therapy, and transcutaneous electrical nerve stimulation, can be used to target specific pain mechanisms. The mechanism-based approach provides an conceptual framework to make educated treatment decisions that incorporate known basic science and clinical evidence with individualized assessments to optimize patient clinical effectiveness.

Physical therapy; Pain management; Mechanism; Exercise therapy

1007―6891（2023）06―0035―06

10.13932/j.cnki.sctykx.2023.06.08

2022-11-12

2023-02-18

马继政（1971-），男，江苏新沂人，汉族，博士，教授，邮箱：mjz_mjj@sina.com，学科研究方向：运动分子生物学。

G804.55

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