基于有限元分析觀察易筋經(jīng)托天樁對(duì)頸型頸椎病的臨床效果

李智榮 ，陳麗云 ，黃寧穎 ，郭 海 ，鄧麗紅 ，張坤木 ，竇思東 *

（1.福建中醫(yī)藥大學(xué)針灸學(xué)院，福建 福州 350122；2.福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院，福建 福州 350003；3.福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬福州中醫(yī)院，福建 福州 350001；4.福建省中醫(yī)藥重點(diǎn)研究室腰椎功能康復(fù)研究室，福建 福州 350001）

頸椎病是現(xiàn)今臨床的常見疾病之一，其發(fā)病率在30%～50%［1］。頸部疼痛正在不斷影響著人們的日常工作和生活，其復(fù)發(fā)率高，33%的人會(huì)患有慢性頸部疼痛［2］（定義為持續(xù)超過6個(gè)月的疼痛），而5%會(huì)導(dǎo)致殘疾和降低生命質(zhì)量［3］。在很多情況下關(guān)節(jié)不穩(wěn)是導(dǎo)致慢性頸部疼痛的根本問題［4］，因此探討頸椎不穩(wěn)引起的慢性頸部疼痛的診斷尤其具有意義和挑戰(zhàn)性。但目前，用于檢測(cè)頸椎不穩(wěn)的診斷工具普遍缺乏一致性的和特異性［5-6］。易筋經(jīng)托天樁是南少林易筋經(jīng)中的其中一個(gè)招式，常常練習(xí)托天樁，能起到穩(wěn)固根基的作用，還能夠舒展身體筋骨。有研究表明托天樁對(duì)于改善頸椎病的臨床癥狀有顯著效果但缺乏其機(jī)制機(jī)理研究［7］。

1 臨床資料

1.1 診斷標(biāo)準(zhǔn) 參照《頸椎病診治與康復(fù)指南—2010版》［8］中頸型頸椎病的診斷標(biāo)準(zhǔn)。癥狀：表現(xiàn)為頸項(xiàng)強(qiáng)直、頸部疼痛，可波及整個(gè)肩背疼痛、板硬；體格檢査：頸椎旁、T1～T7椎旁或斜方肌、胸鎖乳突肌、岡上肌、岡下肌有壓痛；影像學(xué)檢查有生理曲度改變。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn) ① 符合頸型頸椎病診斷標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)伴隨有頸椎生理曲度改變；② 病程 2年以下者；③年齡16～50歲；④ 有長(zhǎng)期伏案工作或長(zhǎng)時(shí)間使用手機(jī)、開車等個(gè)人史；⑤ 知情同意，并簽署知情同意書。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn) ① 合并有神經(jīng)根、椎動(dòng)脈、脊髓、交感型頸椎病癥狀者；② 妊娠期、哺乳期婦女及精神病患者；③ 合并有惡性腫瘤、心血管疾病、脊柱骨折6個(gè)月內(nèi)、骨髓炎、腦血管病、嚴(yán)重肝、腎疾病等；④ 不能完成托天樁姿勢(shì)者；⑤ 正在參加其他治療手法及物理治療、服用藥物的臨床對(duì)照試驗(yàn)患者。

1.4 終止標(biāo)準(zhǔn) ① 出現(xiàn)嚴(yán)重不良事件；② 試驗(yàn)過程中出現(xiàn)嚴(yán)重合并疾??；③ 受試者依從性差，未能配合練習(xí)者；④ 試驗(yàn)中途發(fā)現(xiàn)不符合病例選擇標(biāo)準(zhǔn)者；⑤ 患者自行退出研究者；⑥ 治療過程中患者因不可控制因素（如嚴(yán)重疾病、死亡等）被迫中止治療者。

1.5 一般資料 選取2019年1—11月于福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院推拿科就診的頸型頸椎病患者62例。按年齡分為2組：16歲～30歲為青年組；31歲～50歲為中年組。2組性別、病程等一般資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，見表1。

表1 2組一般資料比較

表1 2組一般資料比較

組別中年組青年組n 男女31 31 17 15 14 16病程／年1.06±0.55 1.04±0.51

2 方 法

2.1 訓(xùn)練方法 授于患者托天式動(dòng)作，主要分為3步，具體動(dòng)作如下：① 練習(xí)人員兩腳分開，左腳在前，右腳在后（男性步寬80 cm，女性步寬60 cm以上），維持好身體的重心，大約前四后六。保持好平衡，左右腳腳尖均朝前，足尖與身體正中軸夾角均為45°，呈八字形分開，左右腳可5 min交換一次；② 雙手緩慢抬起，舉于頭上兩側(cè)，盡量張開，掌心朝上，手指斜向內(nèi)，掌心內(nèi)含，形如雙手托球向天；③ 目視前上方，仰頭約45°，沉下肩，放松肘，臂成弧形，舌抵上腭，略含胸，微收會(huì)陰，呼吸吐納自然。練習(xí)強(qiáng)度：每日1次，每次 10 min，每周 5 d，12周為1個(gè)療程。

2.2 觀察指標(biāo)及方法

2.2.1 視覺模擬疼痛評(píng)分 采取視覺模擬疼痛量表（VAS）對(duì)患者的疼痛程度進(jìn)行計(jì)分［9］，根據(jù)疼痛程度記0～10分。在VAS卡尺上，取長(zhǎng)度10 cm，最左端0 cm表示無痛，最右端10 cm表示極度的疼痛?；颊吣繙y(cè)后，通過移動(dòng)評(píng)分尺上的游標(biāo)，定點(diǎn)在卡尺的直線上，表示其疼痛程度，分值大小體現(xiàn)疼痛輕重。

2.2.2 生物力學(xué)評(píng)價(jià) 用mimics14.01軟件建立3D幾何模型，經(jīng)過逆向工程軟件rapidform光順處理后，導(dǎo)入anays系統(tǒng)建立有限元模型。在枕骨模型上加載一個(gè)2.0 N／m的力矩，模擬出生理?xiàng)l件下頸椎的前屈、后伸、側(cè)彎、旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，觀察兩個(gè)模型之間C4-7的椎間盤應(yīng)力變化、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)囊應(yīng)力變化，并模擬生理曲度變形的患者頸椎。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。計(jì)量資料以表示，符合正態(tài)分布采用配對(duì)t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布采用兩相關(guān)樣本非參數(shù)檢驗(yàn)。

3 結(jié) 果

3.1 病例完成情況 在為期12周的練習(xí)中，脫落5例，其中青年組脫落3例、中年組脫落2例。

3.2 2組練習(xí)前后VAS評(píng)分比較 見表2。

表2 2組練習(xí)前后VAS評(píng)分比較分

表2 2組練習(xí)前后VAS評(píng)分比較分

注：與練習(xí)前比較，1） P＜0.05；與中年組比較，2） P＜0.05。

組別中年組青年組n 29 28練習(xí)前6.59±1.12 6.41±1.20練習(xí)后3.87±1.261）2.86±1.181）2）

3.3 2組頸椎C4-7各椎間盤應(yīng)力比較 見表3。

表3 2組頸椎C4-7各椎間盤應(yīng)力比較Mpa

表3 2組頸椎C4-7各椎間盤應(yīng)力比較Mpa

注：與練習(xí)前比較，1） P＜0.05；與中年組比較，2） P＜0.05。

組別中年組青年組組別中年組青年組n 29 28 n 29 28時(shí)間練習(xí)前練習(xí)后練習(xí)前練習(xí)后時(shí)間練習(xí)前練習(xí)后練習(xí)前練習(xí)后C4-5 2.02±0.35 1.35±0.241）1.78±0.32 1.20±0.301）2）C4-5 1.68±0.49 1.25±0.251）1.61±0.59 0.91±0.401）2）前屈后伸C5-6C6-7C4-5C5-6 2.73±0.78 2.06±0.241）2.50±0.11 1.85±0.261）2）1.76±0.44 1.28±0.111）1.68±0.25 0.94±0.281）2）1.83±0.43 1.39±0.691）1.72±0.78 1.05±0.211）2）2.13±1.06 1.81±0.261）1.95±0.23 1.60±0.491）2）側(cè)彎 旋轉(zhuǎn)C5-6C6-7C4-5C5-6 2.05±0.51 1.69±0.491）2.00±0.15 1.23±0.391）2）1.49±0.78 1.17±0.521）1.33±0.38 0.73±0.291）2）1.53±0.74 1.37±0.271）1.50±0.41 1.23±0.301）2）2.70±0.23 1.93±0.731）2.62±0.12 1.23±0.391）2）C6-7 1.61±0.39 1.38±0.111）1.59±0.76 1.11±0.491）2）C6-7 1.46±0.72 1.21±0.361）1.40±0.46 1.00±0.381）2）

3.4 2組頸椎C4-7關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)囊應(yīng)力比較 見表 4。

表4 2組頸椎C4-7關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)囊應(yīng)力比較Mpa

表4 2組頸椎C4-7關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)囊應(yīng)力比較Mpa

注：與練習(xí)前比較，1） P＜0.05；與中年組比較，2） P＜0.05。

組別中年組青年組n 29 28時(shí)間練習(xí)前練習(xí)后練習(xí)前練習(xí)后C4-5 1.61±0.35 1.00±0.331）1.55±0.11 0.70±0.491）2）前屈后伸C5-6C6-7C4-5C5-6 2.29±0.46 1.97±0.741）2.22±0.11 1.55±0.691）2）2.21±0.20 1.75±0.411）2.14±0.32 1.23±0.591）2）0.057±0.065 0.047±0.0391）0.053±0.033 0.031±0.0251）2）0.068±0.037 0.052±0.0371）0.062±0.011 0.042±0.0271）2）C6-7 0.081±0.043 0.069±0.0231）0.076±0.040 0.058±0.0221）2）組別中年組青年組n 29 28時(shí)間練習(xí)前練習(xí)后練習(xí)前練習(xí)后C4-5 0.88±0.24 0.59±0.261）0.84±0.23 0.42±0.201）2）側(cè)彎旋轉(zhuǎn)C5-6C6-7C4-5C5-6 0.94±0.34 0.64±0.221）0.91±0.32 0.39±0.311）2）1.13±0.14 0.89±0.371）1.05±0.27 0.66±0.221）2）5.01±0.53 4.38±0.131）4.95±0.45 3.45±0.301）2）6.05±0.47 4.83±0.291）5.90±0.37 3.88±0.491）2）C6-7 3.73±0.36 2.60±0.681）3.65±0.52 1.72±0.631）2）

4 討 論

因現(xiàn)代生活與工作習(xí)慣的改變，慢性疲勞導(dǎo)致的頸椎病越來越影響著人們的健康和生活，發(fā)病率逐年上升且發(fā)病年齡越來越小［10-11］。頸椎病可表現(xiàn)為頸部疼痛、頸部酸脹、頸部發(fā)僵，臨床大多給予保守治療，其中運(yùn)功、功法療法是一種無副作用且長(zhǎng)久有效的方法。雖然頸椎病是常見病，但其病因、病機(jī)尚未完全明確，缺乏具有客觀依據(jù)的臨床資料和療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其生物力學(xué)機(jī)理的研究亦是不多。本研究中采用有限元分析，能很好的彌補(bǔ)這方面的空缺。

有限元分析在生物力學(xué)領(lǐng)域中也越來越經(jīng)常地被使用，能較好地反映脊柱生物力學(xué)的改變［12］，可以直觀地表達(dá)人體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力，可根據(jù)需求靈活地調(diào)整各類參數(shù)，通過變量與定量的改變持續(xù)對(duì)課題進(jìn)行重復(fù)研究。異常生物力學(xué)因素是促進(jìn)頸椎間盤退變的主要因素之一，從而導(dǎo)致頸椎病的出現(xiàn)［13］，因此目前國(guó)內(nèi)關(guān)于頸椎病的力學(xué)研究都有采用三維有限元的分析方法［14］。研究表明，頸椎病的病理改變中心在C4-6段節(jié)段，前期表現(xiàn)為頸椎間盤的病理改變［10］，故本研究主要是模擬C4-7椎體的等效應(yīng)力分布。

南少林易筋經(jīng)被譽(yù)為少林鎮(zhèn)寺之寶之一，托天樁為南少林易筋經(jīng)功法中的招式，能調(diào)攝心神，所謂外練筋骨，內(nèi)修身心，對(duì)練習(xí)者帶來的益處是從內(nèi)而外的。本研究通過觀察不同年齡組練習(xí)托天樁式后的前后變化，發(fā)現(xiàn)練習(xí)后VAS評(píng)分明顯改善，可能練習(xí)托天樁具有通督強(qiáng)脊的作用，達(dá)到了激活脊柱多裂肌、回旋肌等肌群，使得脊柱穩(wěn)定性變強(qiáng)，研究表明頸部疼痛的發(fā)生與脊柱穩(wěn)定性喪失以及脊柱深層肌肉無力密切相關(guān)［15］，所以隨著穩(wěn)定性的改變，疼痛亦得到緩解。托天式在練習(xí)時(shí)候要求放松自然，均勻呼吸，可以促進(jìn)局部氣血循環(huán)，加快組織的代謝率，長(zhǎng)時(shí)間堅(jiān)持練習(xí)更可以增肌強(qiáng)身，增強(qiáng)對(duì)脊柱保護(hù)，增加頸椎穩(wěn)定性，讓練習(xí)者不易出現(xiàn)頸椎病的相應(yīng)癥狀［16］。

本研究對(duì)有限元分析結(jié)果的觀察發(fā)現(xiàn)，托天式可能是通過減少頸椎前屈、后伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作的椎間盤應(yīng)力、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)囊應(yīng)力來改善頸椎功能。其中無論處于前屈、后伸、旋轉(zhuǎn)、側(cè)彎何種轉(zhuǎn)態(tài)下，練習(xí)前后椎間盤應(yīng)力始終是C5-6＞C4-5＞C6-7，即C5-6節(jié)段椎間盤應(yīng)力均大于鄰近的椎間盤，結(jié)合臨床報(bào)道顯示C5-6節(jié)段為頸椎間盤突出好發(fā)的部位，推測(cè)可能是因?yàn)镃5-6節(jié)段位于頸椎弓狀結(jié)構(gòu)的弧頂位置，將頭顱的壓力有效分散的樞紐，長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力集中，導(dǎo)致該節(jié)段生物力學(xué)的失衡從而容易造成椎間盤壓力增加椎間盤應(yīng)力。總體來看，中年組無論是椎間盤應(yīng)力還是關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)囊應(yīng)力都高于青年組（P＜0.05），可能是因?yàn)殡S著年齡的增長(zhǎng)，使得椎間盤變性，骨骼肌力量下降、韌帶松弛導(dǎo)致壓力更多的作用到上述的結(jié)構(gòu)中。頸椎前屈時(shí)壓力主要作用于關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)囊，所以三維有限元分析中發(fā)現(xiàn)其應(yīng)力分布在前屈時(shí)明顯高于椎間盤處的應(yīng)力（P＜0.05），但后伸是關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)囊的應(yīng)力值較小。

綜上所述，通過南少林易筋經(jīng)托天式的練習(xí)后發(fā)現(xiàn)頸型頸椎病患者不但可以取得較好的近期療效，如緩解疼痛、增強(qiáng)頸椎功能；同時(shí)將有限元分析應(yīng)用于頸型頸椎病的模型中驗(yàn)證設(shè)想，為探討頸椎病的病因病機(jī)提供一種客觀、有效的方法。