非特異性腰背痛青少年脊柱-骨盆矢狀面平衡特征研究

蘭冠儀 馮 強 周 譽

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非特異性腰背痛青少年脊柱-骨盆矢狀面平衡特征研究

蘭冠儀1馮 強2周 譽3

（1.北京市三十五中, 北京 100032；2.國家體育總局體育科學研究所, 北京 100061；3.中國教育科學研究院, 北京 100088）

青少年非特異性腰背痛發(fā)生呈上升趨勢，脊柱-骨盆矢狀面的平衡與腰背疼痛關系密切。了解非特異性腰背部疼痛青少年脊柱-骨盆平衡參數(shù)的基本特征，可以為該疾病的積極防治提供理論依據(jù)。對北京3所中學，天津1所中學學生進行問卷調(diào)查，篩選符合條件受試者并使用spinalMouse?進行脊柱形態(tài)與功能測試。最終采集有效樣本377例，其中初中、高中總計261名非特異性腰背痛青少年（男112名，女149名），隨機篩選無痛組受試者共116名（男，60名，女，56名）。對受試者進行直立位脊柱-骨盆矢狀面參數(shù)測試，同時測量脊柱在前屈、后伸，左右側(cè)屈等動作中的功能。主要指標有胸椎后凸角（TKA）、腰椎前凸角（LLA）、骶骨傾角(SA)、傾斜角(INA)，并計算矢狀面平衡指數(shù)（T/L）。 研究對象分男女組，再按年級和疼痛部位分為初、高中單純背痛組，單純腰痛組，腰背結合痛組。對不同疼痛類型組與無痛組進行單因素方差分析，并使用LSD法進行事后檢驗。（1）初中女生在直立位時，單純背痛和單純腰痛組其SA較無痛組增大，經(jīng)檢驗有顯著性差異（P<0.05）。初中女生單純背痛組、單純腰痛組T/L較無痛組減小，腰背結合痛組T/L較無痛組則增大，差異有顯著性意義（P<0.05）。高中女生INA，單純腰痛組合腰背結合痛組顯著小于無痛組（P<0.05）。（3）初中和高中學生疼痛各組和無痛組在脊柱屈伸功能上差異沒有顯著性。非特異性腰痛青少年脊柱-骨盆的平衡破壞情況存在，女性更為顯著。容易導致身體重心失衡，這可能是青少年腰背痛疼痛發(fā)生的重要原因。

青少年；非特異性腰背痛；脊柱-骨盆矢狀面平衡；特征

1 研究背景

腰背疼痛是指下背、腰骶、骶髂、臀部或腿部一組疼痛的主觀感覺，據(jù)統(tǒng)計大約有60-80%的成年人在生活中有腰痛經(jīng)歷[1-4]。然而對于很多腰痛患者來說，很難給出確切的診斷，故使腰痛的診斷錯綜復雜[4]。非特異性腰痛是指引起疼痛的具體病理部位不十分肯定，主要包括腰肌勞損，肌纖維膜炎、韌帶炎等急慢性腰部病變的各種常見的腰背疼痛病癥[5]。兒童青少年的腰背疼痛情況與成年人類似[6]。同時，兒童青少年的腰背疼痛還有著高復發(fā)率的特征[7]。雖然和成年人相比，兒童青少年腰背疼痛的程度較低[8]，持續(xù)時間通常短于一周[8-9]。但是通常會造成兒童青少年活動障礙、缺課、減少甚至停止體力活動[10]。非特異性腰背疼痛，嚴重者還有可能影響內(nèi)臟器官的發(fā)育。

國內(nèi)研究表明，青少年腰背疼痛的發(fā)生率較高。1998年劉建平等對成都某中學1558名學生的調(diào)查結果顯示，55.1%的學生存在腰背痛的歷史，現(xiàn)患病率為42.8%，并且患病率隨年級增大而增高。在接受調(diào)查的中學生中，17.2%因腰背疼痛影響上學或活動，6.6%的因腰背疼痛就醫(yī)[11]。姚衛(wèi)光等采用自行設計問卷,多級整群抽樣方法,分兩個觀察點對廣東省4所中學共361名在校學生進行問卷調(diào)查。結果顯示廣東省在校學生非特異性下腰痛時點患病率分別為16.62%和19.67%，歷史患病率分別為35.73%和37.40%[12]。

正常生理狀態(tài)下的脊柱矢狀面力線是具有四個生理性彎曲弧度(頸椎前凸、胸椎后凸、腰椎前凸、骶椎后凸)的彈性結構。軀干自身重力及運動產(chǎn)生的應力經(jīng)此結構由頭部-肩膀-上肢一脊柱—骨盆一雙膝一雙踝一雙足弓傳導,構成了雙側(cè)對稱的應力傳導鏈[1]。因此,脊柱的四個生理性彎曲和骨盆位置及活動能力,是脊柱-骨盆矢狀面平衡的解剖學結基礎。也是維持人體正常坐姿、站姿以及步態(tài)的關鍵。青少年處于身體高速發(fā)育的階段，神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼肌肉系統(tǒng)發(fā)育并不完善，外界的干擾很容易影響到青少年的發(fā)育狀況，特別是脊柱。

脊柱矢狀面的正常曲度是脊柱進行運動、承載軸向負荷以及維持相應的強度、保持站立姿態(tài)穩(wěn)定性的重要保障。矢狀面曲度的改變會很大程度上影響脊柱的力學平衡。常見的矢狀面失衡疾病有頸椎曲度變直、駝背（胸椎后凸）、腰椎曲度變直（腰椎前凸）。多數(shù)脊柱疾患可影響脊柱矢狀面的平衡，從而增加脊柱肌肉負荷，產(chǎn)生肌肉疲勞和背痛。人體重心前移可增加脊柱后方肌肉負荷，是導致矢狀面失衡的主要原因[1]。

成人脊柱疾病軀體矢狀面平衡不僅由脊柱矢狀面形態(tài)決定，還包括位于脊柱與遠端肢體之間并能調(diào)節(jié)軀體整體平衡的骨盆，它是矢狀面平衡的關鍵部位。脊柱-骨盆矢狀面失衡可能導致軀干前傾、頑固性腰痛等一系列情況，均嚴重影響患者的生活質(zhì)量[16]。脊柱矢狀面形態(tài)對維持正常的生物力學結構至關重要，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)在研究脊柱矢狀位平衡變化時必須包括骨盆的形態(tài)研究，正常的脊柱和骨盆形態(tài)曲線使得身體處于最佳平衡狀態(tài)并消耗最小的能量[17]。綜上，通過了解我國患有非特異性腰背疼痛的青少年脊柱-骨盆平衡參數(shù)的基本特征，可以為該疾病的積極防治提供理論依據(jù)

2 研究對象和方法

2.1 研究對象

選取北京市3所中學和天津市1所中學的學生（初中一、二年級和高中一、二年級學生）進行問卷調(diào)查。共發(fā)放問卷1560份，回收1483份。通過問卷，篩選在一個月內(nèi)出現(xiàn)背部或者腰部疼痛且沒有明確疾病診斷青少年學生，并排除1個月內(nèi)出現(xiàn)腰背部急性損傷史。受試者基本情況如表1，在年齡、身高、體重以及BMI上，各種間均不存在顯著性差異。

所有接受脊柱形態(tài)與功能測試受試者排除脊柱相關疾?。ㄏ忍旒怪?、脊柱腫瘤、腰椎間盤突出、脊柱骨折、馬尾綜合征等）與近一個月內(nèi)出現(xiàn)急性腰背損傷的情況。各組受試者的篩選的條件為：

單純背痛組：近一個月內(nèi)出現(xiàn)背部疼痛并且沒有出現(xiàn)腰部疼痛，疼痛程度達到3分以上（VAS評分）。單純腰痛組：近一個月內(nèi)出現(xiàn)腰部疼痛并且沒有出現(xiàn)背部疼痛，疼痛程度達到3分以上（VAS評分）。腰背結合疼痛組：近一個月內(nèi)既出現(xiàn)背部疼痛也出現(xiàn)背部疼痛，疼痛程度均達到3分以上（VAS評分）。篩選疼痛組受試者后，隨機篩選對照組。無痛組篩選條件為“近一個月內(nèi)無任何背部、腰部疼痛的情況出現(xiàn)。在受試學生和家長簽署脊柱形態(tài)測試知情同意書后，最終采集有效樣本377例，分組情況見表2。

表1 受試者的基本情況

年齡（歲）身高（cm） 體重（kg） BMI 初中 男性（n=118）13.12±0.76167.73±8.1359.79±15.9221.11±4.92 女性（n=124）13.05±0.80161.69±5.5851.61±10.3919.71±3.77 高中 男性（n=54）16.06±0.90174.91±6.0467.94±16.3322.19±5.14 女性（n=81）15.81±0.71163.56±5.5254.11±10.1420.22±3.61

表2 受試者分組情況表

無痛單純背痛單純腰痛腰背結合疼痛總計 初中 男性39441520118 女性33402229124 高中 男性2110101354 女性2323132281

2.2 研究方法

2.2.1 測試方法

在問卷調(diào)查后一周內(nèi)對出現(xiàn)單純性背痛、單純性腰痛、腰背部結合疼痛以及無痛的青少年學生進行脊柱形態(tài)與功能的測試。采用雙盲實驗設計進行測試，減小實驗誤差。

SpinalMouse?作為一種新的脊柱測試方法被學者們在實踐中應用。SpinalMouse?通過一種無放射性的測試，測量在矢狀面、冠狀面脊柱的形態(tài)、以及在不同運動狀態(tài)下脊柱形態(tài)的變化、以及活動度水平[25]。此類設備(脊柱三維空間運動分析儀)的優(yōu)點在于測量正常人以及脊柱疾病患者的脊柱形態(tài)具有明確的可靠性和重復性,是一種無創(chuàng)傷的檢測手段。脊柱動態(tài)測量儀(Spinalmouse)可以直接、方便的測量出胸、腰椎各個椎間角變化,并且存在很好的可靠性、重復性和可信性,是脊柱各個節(jié)段運動能力評定的良好工具。

本測試中所有操作人員均進了儀器使用培訓并通過考核，整個測試過程嚴格按照儀器操作流程進行。

2.2.2 測試指標

脊柱形態(tài)指標：直立位的胸椎后凸角（TKA）、腰椎前凸角（LLA）、骶骨傾角（SA）、傾角線（IA）；

脊柱功能指標：直立位脊柱前屈最大幅度到后伸最大幅度以及脊柱左右最大側(cè)屈過程中

的胸椎總體活動度(TROM)、腰椎總體活動度(LROM)、骶骨傾角活動度(SROM)。

計算矢狀面平衡指數(shù)（T/L），計算方法為，直立位胸椎后凸角（TKA）/腰椎前凸角（LLA）。

2.2.3 統(tǒng)計方法

分性別和年齡組（初中組和高中組）對不同疼痛類型組與無痛組進行了單因素方差分析，檢驗各個脊柱形態(tài)與功能的指標的差異是否具有統(tǒng)計學意義，對出現(xiàn)統(tǒng)計學差異的使用最小顯著性差異（LSD法）進行組間的兩兩比較。

3 結果

3.1 直立位脊柱形態(tài)

直立位脊柱形態(tài)指標見表2、表3。結果顯示初中女生在直立位時，單純背痛和單純腰痛組其骶骨傾角是較無痛組增大，經(jīng)檢驗有顯著性意義（P<0.05）。初中女生單純背痛組、單純腰痛組矢狀面平衡指數(shù)指標較無痛組減小，腰背結合痛組矢狀面平衡指數(shù)指標較無痛組則增大，差異有顯著性意義（P<0.05）。高中女生傾角線指標，單純腰痛組和腰背結合痛組顯著小于無痛組。除此之外，其余指標各組間差異沒有顯著性。

表2 初中各組間直立位脊柱形態(tài)指標差異性分析

TKA（°）LLA（°）SA（°）IA（°）T/L 男 無痛組(n=39)38.9±9.4721.6±8.1515.8±6.616.5±3.102.2±1.83 單純背痛(n=44)38.1±9.4723.2±10.4116.3±8.116.1±3.922.1±1.35 單純腰痛(n=15)36.6±9.6321.4±6.9914.7±7.005.0±1.561.9±0.87 腰背結合痛(n=20)38.6±8.0720.1±7.6614.2±5.956.6±3.272.2±0.90 女 無痛組(n=33)43.1±9.3525.4±8.9615.9±6.234.9±3.201.9±0.67* 單純背痛(n=40)41.5±8.1928.5±9.7718.4±7.48*3.7±3.011.6±0.76* 單純腰痛(n=22)36.3±11.8928.6±8.4420.3±7.09*3.7±2.401.3±0.51* 腰背結合痛(n=29)39.4±11.8123.5±12.5714.7±9.404.1±3.352.4±1.97*

注：*表示為P<0.05

表3 高中各組間直立位脊柱形態(tài)指標差異性分析

TKA（°）LLA（°）SA（°）IA（°）T/L 男 無痛組(n=21)39.9±9.2822.7±8.3915.6±5.775.1±2.432.1±1.10 單純背痛(n=10)42.5±9.9923.0±8.3315.4±5.106.7±3.372.1±0.85 單純腰痛(n=10)43.4±11.1625.7±8.0818.3±6.506.8±2.71.9±0.80 腰背結合痛(n=13)41.7±12.5622.7±6.9216.2±3.987.0±2.041.9±0.38 女 無痛組(n=23)39.3±10.5432.4±10.1523.4±8.114.2±2.831.3±0.42 單純背痛(n=23)39.6±7.5532.1±11.2420.8±8.341.9±2.971.3±0.41 單純腰痛(n=13)40.5±10.1927.8±10.0017.0±9.132.6±1.89*1.9±1.60 腰背結合痛(n=22)41.1±9.0731.8±8.9520.3±8.662.4±3.17*1.4±0.76

注：*表示為P<0.05

3.2 脊柱各階段活動度

在直立位脊柱屈伸過程中，各個階段脊柱活動度結果見表4、表5。結果顯示，初中學生脊柱各個階段活動度沒有出現(xiàn)顯著性差異。高中組女性單純背痛組腰椎整體活動度小于無痛組，經(jīng)檢驗具有顯著性差異（P<0.05）。

表4 初中各組間脊柱屈伸功能的差異性分析

SROM(°)TROM(°)LROM(°) 男 無痛組（n=39） 59.4±19.3923.6±16.6582.1±14.57 單純背痛（n=44） 58.8±20.1418.6±17.2080.8±12.27 單純腰痛（n=15） 58.9±21.5023.0±20.3781.8±16.13 腰背結合痛（n=20） 55.9±14.9230.0±17.0579.0±16.89 女 無痛組（n=33） 41.7±16.6715.6±15.1176.1±14.58 單純背痛（n=40） 39.5±16.6821.2±13.9371.9±12.35 單純腰痛（n=22） 41.0±21.3720.08±14.0572.7±13.66 腰背結合痛（n=29） 47.7±21.6117.2±15.3669.4±13.66

表5 高中各組間脊柱屈伸功能的差異性分析

SROM(°)TROM(°)LROM(°) 男 無痛組（n=21） 64.5±11.1614.1±25.485.0±13.56 單純背痛（n=10） 67.6±14.5418.9±18.9183.7±16.15 單純腰痛（n=10） 72.2±22.8316.3±18.5286.3±22.84 腰背結合痛（n=13） 60.0±20.8418.9±20.6784.3±14.06 女 無痛組（n=23） 44.5±17.6124.8±14.0781.0±9.88 單純背痛（n=23） 47.4±11.9318.9±10.74 75.4±13.21* 單純腰痛（n=13） 51.2±17.1215.8±17.3968.3±10.52 腰背結合痛（n=22） 51.9±22.4314.0±15.0578.9±14.24

注：*表示為P<0.05

4 分析與討論

4.1 直立位脊柱形態(tài)

骶骨傾角是指骶骨的體表輪廓線與垂直線之間的夾角。由于骶骨傾角與髂骨之間是由骶髂關節(jié)這一微動關節(jié)連接而成，同時骨盆和骶骨的活動是同步的，所以骶骨傾角可以用來代表骨盆的空間位置。骶骨傾角的值越大，代表骨盆前傾的幅度越大。已有研究表明，過大的骶骨傾角和腰背疼痛存在某種相關性[29]。本研究中，骶骨傾角的差異出現(xiàn)在了初中女性的無痛組與單純性背痛組、單純腰痛組之間，提示著兩個組可能存在由于骨盆前傾導致脊柱-骨盆矢狀面身體重心前移，這種平衡的破壞，有可能會通過胸椎下端或腰椎的后凸來代償，特別是脊柱兩旁的肌肉力量，這種情況持續(xù)時間長后會導致腰背部的疼痛。而脊椎在正常生理曲度的情況下,體重的重力得到緩解,肌肉處于平衡及松馳狀態(tài)。反之長期坐站時姿勢不正確,會增加脊柱的負荷,使椎間關節(jié)和椎間盤經(jīng)常受壓,引起腰背部肌肉疲勞或疼痛[32]。特別是核心區(qū)肌肉力量弱的群體，這種情況更為突出。正如許多研究文獻報道，女性核心區(qū)肌肉力量較男性弱，這也就從一定程度上解釋了在初中男性中并沒有發(fā)現(xiàn)骶骨傾角在無痛組與疼痛組沒有出現(xiàn)顯著性差異的原因。在今后的研究中，應探討骨盆的前傾與核心區(qū)肌肉力量之間的相關性。

初中女性中還發(fā)現(xiàn)矢狀面平衡指數(shù)之間存在的差異，發(fā)生腰背結合痛的女性要顯著大于單純性背痛和單純性腰痛的初中女性，但三個疼痛組均與無痛組無顯著性差異。這一結果提示，脊柱-骨盆矢狀面平衡的破壞在腰痛和背痛均存在的青少年中較為明顯。研究表明脊柱的生長發(fā)育高峰主要集中在嬰幼期和青春期來臨以前這兩個時期[33]。青春期女孩是從11-12歲到17-18歲,男孩從13-14歲到18-20歲[34]。用矢狀面平衡指數(shù)評估青少面非特異性腰背痛，特別是脊柱生長速度較快的11-18歲年齡組人群，值得深入研究，以便獲得更多證據(jù)支持。但目前，很少有研究證明青少年的T/L正常值范圍，美國的學者指出成年人的T/L值應該在0.15至0.75之間，而日本學者對日本成年人的研究發(fā)現(xiàn)正常的T/L值應處在0.4與1.1之間[35]。目前國際上尚沒有針對青少年T/L正常值的研究。在本研究的統(tǒng)計分析中發(fā)現(xiàn)，無論按照哪種標準，本研究中的青少年脊柱彎曲異常率均在90%以上。這可能與成年人與青少年在脊柱形態(tài)上有著明顯區(qū)別有關，也可能和受試者為不同人群相關，在今后的進一步研究中確定我國兒童青少年的在T/L值以及其他脊柱形態(tài)與功能的標準值對于青少年脊柱生理健康的相關研究有著積極的意義。

高中女性INA和LROM度兩個指標中出現(xiàn)了顯著性差異。INA是第一胸椎（TH1）和第一骶椎（S1）的連線。健康的受試者在站立位姿勢下，一般會稍向前傾，也就是說傾角稍大于0度。本研究中發(fā)現(xiàn)，單純腰痛和腰背結合痛在直立位時重心位置比無痛組靠后，而與單純背痛組無顯著性差異。這可能提示了，患有腰痛的高中女性的重心位置可能存在的差異導致了腰部的非特異性疼痛。身體的過度前傾可能會造成人體為了維持身體的平衡增加背部相關肌肉的收縮程度，從而造成了局部肌肉長時間處于緊張狀態(tài)。學者的研究中也發(fā)現(xiàn)，不正確的姿勢可能與疼痛相關[4]，而高中女性出現(xiàn)的這種重心靠后的站姿從某種程度上提示了高中女性非特異性腰背疼痛產(chǎn)生的原因。

4.2 脊柱各階段活動度

腰椎整體活動度（LROM）是在受試者從前屈最大幅度到后伸最大幅度的過程中腰椎的活動度情況，是腰椎正常功能的一部分。在正常情況下，腰椎各個節(jié)段在運動中會發(fā)生一定幅度的相對活動從而完成整體動作。由于功能的退化，腰椎節(jié)段的相對活動度減小有可能造成腰痛的現(xiàn)象。本研究中測得的腰椎整體活動度是腰椎各個節(jié)段活動度的總和，如果腰椎整體活動度下降，在完成動作時可能會增加身體其他部位的代償來完成動作，這有可能便會增加其他部位的工作負荷。本研究在高中女性單純背痛組中發(fā)現(xiàn)了腰椎活動度降低的現(xiàn)象。這從一定程度上證明了腰椎活動度的降低會影響脊柱各個相鄰階段這一推論。雖然在高中其他疼痛組以及初中組中沒有發(fā)現(xiàn)類似問題，但并不能排除腰椎活動度降低是發(fā)生背痛的可能原因。隨著我國現(xiàn)代化程度的巨變，青少年“以坐為主”的生活方式已經(jīng)難以改變，這種腰椎活動度的退化和可能與長期久坐高度相關。對于青少年非特異性腰背疼痛的預防和治療來講，關注腰椎活動度降低有可能會起到重要作用。

5 結論與建議

5.1 結論

5.1.1.非特異性腰痛青少年脊柱-骨盆的平衡破壞情況存在，女性更為顯著。容易導致身體重心失衡，這可能是導致疼痛發(fā)生的重要原因。

5.1.2腰椎整體活動度減小可能是高中女生發(fā)生非特異性背痛的原因之一。

5.2 建議

5.2.1 X光片進行脊柱形態(tài)與功能測試會大量暴露在X射線當中，尋找可以替代的方法尤為重要。Spinal mouse可以作為一種可選的方法應用在青少年脊柱健康的促進當中。

5.2.2我國青少年脊柱形態(tài)與功能的標準值尚未建立，增加正常青少年的測試，建立我國兒童青少年在生長發(fā)育各個階段的標準范圍，可以為有效預防青少年脊柱相關疾病提供可靠依據(jù)。

5.2.3青少年群體在學業(yè)日益繁重的狀態(tài)下，往往忽略體育鍛煉、體態(tài)矯正、健康運動的重要性，學校應該建立、細化對青少年的身體檢驗標準和科學運動、儀態(tài)修正的考核機制，促進青少年學業(yè)進步和健康養(yǎng)成同步實現(xiàn)。

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On the Characteristics of Sagittal Balance of Spine-pelvis in Adolescents with Nonspecific Low Back Pain

LAN Guanyi, etal.

(Beijing No. 35 Middle School, Beijing 100032, China)

蘭冠儀（2001—），北京人，高中生，研究方向：青少年脊柱健康。