成人退行性脊柱側(cè)凸中老年患者的腰背屈伸肌群等速運動特征▲

陳 燦 楊 森 湯 勇 喻學科 李 凱 羅 飛

[中國人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學(第三軍醫(yī)大學)1 第一附屬醫(yī)院骨科，2 衛(wèi)勤訓練基地，重慶市 400038，電子郵箱：chencan418@126.com]

隨著全球人口老齡化的進展，成人退行性脊柱側(cè)凸(adult degenerative scoliosis，ADS)在老年人群中的發(fā)病率明顯升高[1]，嚴重影響其生活質(zhì)量。對于癥狀較輕的患者，常優(yōu)先考慮物理治療、功能鍛煉等保守方法[2]，可有效地減輕疼痛癥狀，改善患者生活質(zhì)量[3]。以椎旁肌為代表的腰背屈伸肌群的功能變化在ADS的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，但目前仍缺乏客觀評估其功能狀況的方法。臨床上常采用徒手檢測法來評估肌肉功能，但該法可重復性較差，且易受主觀因素影響[4]。近年來，等速系統(tǒng)在肌肉功能評估及訓練中的應(yīng)用越來越廣，可作為評估肌肉功能的金標準[5-7]。有關(guān)ADS中老年患者腰背屈伸肌在不同角速度下的力學特征以及該選擇何種角速度的研究，國內(nèi)外尚未見報道。本研究旨在通過分析ADS中老年患者腰背屈伸肌群在不同角速度下的等速運動特征，為ADS中老年患者腰背肌功能鍛煉及改善其生活質(zhì)量提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2018年10月至2019年10月于中國人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學(第三軍醫(yī)大學)第一附屬醫(yī)院門診就診的38例ADS患者(ADS組)，以及32例脊柱形態(tài)正常的健康志愿者(對照組)作為研究對象。ADS組納入標準：腰椎正側(cè)位片顯示冠狀面Cobb角>10°，無冠狀位及矢狀位失平衡[8-9]；年齡≥45 歲，性別不限；等速測試時無明顯腰背部疼痛癥狀(以排除因疼痛對肌肉力量產(chǎn)生的影響)，視覺模擬量表(Visual Analogue Scale，VAS)疼痛評分≤1分。ADS組排除標準：(1)強直性脊柱炎、脊柱腫瘤、脊柱結(jié)核、脊柱感染等脊柱疾病患者；(2)近2年內(nèi)有脊柱手術(shù)史者；(3)近1年內(nèi)有新發(fā)的外傷性或骨質(zhì)疏松性脊柱壓縮骨折病史者；(4)存在嚴重的骨盆、髖膝關(guān)節(jié)、下肢病變及其他嚴重系統(tǒng)疾病者；(5)術(shù)后早期、關(guān)節(jié)活動度嚴重受限、軟組織瘢痕攣縮、急性腫脹、急性拉傷或扭傷以及嚴重疼痛等患者。對照組納入標準：脊柱形態(tài)正常，近半年無明顯下腰痛等癥狀(VAS評分≤1)，年齡≥45 歲，性別不限。排除標準同ADS組。兩組受試者在性別、年齡、身高、體重、VAS評分比較，差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)，具有可比性，見表1。所有受試者均簽署知情同意書，本研究經(jīng)我院倫理委員會批準通過。

表1 兩組一般資料的比較(x±s)

1.2 等速測試方法

1.2.1 測試前準備：受試者均在我院康復科進行等速測試，測試前由研究人員指導受試者進行10 min熱身運動，盡量拉伸軀干屈伸肌肉，同時再次向受試者介紹測試方法及流程。

1.2.2 測試角速度選擇：等速測試中可根據(jù)測試目的選擇不同角速度。相關(guān)研究建議，最大肌力測試推薦常用速度為30°/s或 60°/s[4]，肌肉功率及耐力測試推薦常用速度為快速120°/s或180°/s，在屈伸運動中通常選取30°/s、60°/s 、120°/s作為測試角速度[10]。故結(jié)合ADS患者腰背肌功能退變情況，本研究選定30°/s、60°/s、120°/s作為峰力矩測試角速度，120°/s作為耐力水平測試角速度。

1.2.3 主要觀察指標：(1)峰力矩，指肌肉收縮過程中的最大力矩輸出。(2)屈伸比，指屈伸肌群峰力矩的比值，反映屈伸肌群平衡情況。(3)耐力比，指肌肉重復收縮時耐受疲勞的能力，常用最后5次肌肉做功量與最初5次肌肉做功量之比來表示。

1.2.4 測試步驟：采用IsoMed 2000等速系統(tǒng)(廠家：D&R Technology GmbH,德國法蘭克福)進行測試，角速度可調(diào)范圍為2～500°/s，最大扭力矩500 Nm，測試模式選擇向心收縮模式。由專業(yè)技術(shù)人員指導協(xié)助受試者調(diào)整測試體位(屈髖屈膝90°)，分別固定雙下肢及胸腰部，指導受試者抓握手柄。測試動作共包括4組，前3組分別在30°/s、60°/s、120°/s下連續(xù)做5次最大俯屈伸展向心收縮運動，第4組在120°/s下做最大俯屈伸展向心收縮運動20次，組間休息2 min，盡可能減少疲勞對測量結(jié)果的影響。設(shè)置軀干活動范圍為40°(20°屈曲，20°背伸)，如圖1。每種角速度開始前先進行3次亞極量熱身，測試過程中由研究人員不斷語言激勵患者，使其始終維持最大做功。記錄不同角速度肌肉運動情況，等速測試儀數(shù)據(jù)圖文報告如圖2所示。

圖1 等速力量測試方法

圖2 腰背肌等速測試圖文報告

1.3 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 25.0軟件進行統(tǒng)計學分析。正態(tài)分布的計量資料以(x±s)表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗或方差分析，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用M(Q)表示，比較采用非參數(shù)檢驗；計數(shù)資料以例數(shù)(百分比)表示，組間構(gòu)成比采用χ2檢驗。以雙側(cè)檢驗P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

(1)兩組角速度為120°/s時的腰背屈肌峰力矩均大于其他角速度(均P<0.05)，但角速度為30°/s和60°/s時的腰背屈肌峰力矩差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；3種角速度下腰背伸肌峰力矩差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。3種角速度下，對照組腰背屈肌峰力矩差異無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)，而ADS組在120°/s時，腰背伸肌峰力矩均大于其他兩個角速度(P<0.05)；ADS組腰背伸肌峰力矩均低于對照組(均P<0.05)，其中60°/s時差異度最大。(2)腰背肌屈伸比：角速度為60°/s和120°/s時，ADS組屈伸比均高于對照組(均P<0.05)，其中60°/s時差異度最大。(3)耐力比：兩組受試者腰背屈伸肌群耐力比差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2至表5。

表2 兩組內(nèi)和兩組間不同角速度下腰背屈肌群峰力矩的比較

表3 不同角速度下兩組受試者腰背伸肌群峰力矩的比較[M(Q)，N]

表4 不同角速度下兩組受試者腰背肌屈伸比的比較[M(Q)]

表5 兩組受試者腰背屈伸肌群耐力比的比較(x±s)

3 討 論

腰背肌是構(gòu)成軀干核心肌群的重要組成部分，根據(jù)功能不同區(qū)分為屈肌群和伸肌群，兩者共同維持脊柱穩(wěn)定[11]。其中，腰背伸肌群主要由深層的豎脊肌及多裂肌組成，在保持正常體態(tài)、維持脊柱動態(tài)穩(wěn)定及實現(xiàn)運動功能中發(fā)揮更為重要的作用。以腰背肌鍛煉為代表的運動療法在ADS患者保守治療以及術(shù)后康復中受到越來越多的關(guān)注[12-13]，但目前現(xiàn)有的脊柱畸形分型系統(tǒng)并未將肌肉這一因素考慮在內(nèi)。既往關(guān)于ADS患者腰背屈伸肌群退變的研究主要借助磁共振等影像學手段，通過對肌肉體積、橫截面積以及脂肪浸潤度的定量評估來判斷其退變程度[14-15]。臨床上常常采用徒手檢測法評估肌肉力量，準確性欠佳，且易受主觀因素的影響[16]，因此難以準確地評估ADS患者的腰背屈伸肌力量及耐力情況。近年來，等速測試儀器已經(jīng)發(fā)展成為世界范圍內(nèi)公認的客觀評估肌肉力量及耐力的工具，具有較高的信效度及安全性[17]，主要應(yīng)用于肌肉功能訓練、運動損傷風險評估等領(lǐng)域[18-19]。本研究采用IsoMed 2000等速測試系統(tǒng)，在不同角速度下測試ADS中老年患者腰背屈伸肌群等速運動特征，多維度評估ADS中老年患者腰背屈伸肌的運動特征。

峰力矩是指肌肉活動過程中的最大力矩輸出，是等速肌力測試中的黃金指標，具有較高的準確性及可重復性[4]。本研究中，受試者全程采取坐位測試并固定下肢及胸腰部，有效減少無關(guān)肌群的干擾因素，使測試結(jié)果更加真實可靠，結(jié)果顯示，隨著角速度增加至120°，兩組受試者的腰背屈伸肌峰力矩增大，這與Ben Moussa等[10]的研究結(jié)果基本一致。但也有學者認為，等速肌力所測最大峰力矩與肌肉纖維種類及含量相關(guān)，與角速度大小無明顯相關(guān)關(guān)系，這可能是納入樣本量太少造成的結(jié)果偏差[20]。由此可見，峰力矩與角速度是否相關(guān)尚需進一步研究。有研究表明，ADS患者腰椎退行性變的同時伴隨腰背伸肌群的脂肪變及橫截面積的減少，肌肉脂肪化造成機體胰島素敏感性降低，進而表現(xiàn)為肌肉力量的下降[21-22]。本研究結(jié)果顯示，3種角速度下ADS組腰背伸肌峰力矩均小于對照組(均P<0.05)，其中60°/s時差異度最大；在3種角速度下ADS組的腰背屈肌峰力矩雖小于對照組，但差異并無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。該結(jié)果進一步驗證了ADS中老年患者腰背肌功能減退以伸肌肌力下降為主，同時提示在角速度為60°/s時，更容易甄別ADS中老年患者腰背伸肌肌力減退情況。從組織形態(tài)學來看，人體骨骼肌纖維包括快肌纖維(ⅡB型)和慢肌纖維(Ⅰ型)，ⅡB型纖維主要參與肌肉快速收縮和隨意運動，Ⅰ型纖維主要參與特定體位或姿勢的維持[23]。不同部位肌肉所含兩種肌纖維比例有所差異，人體腰背伸肌群以ⅡB型纖維為主，腰背屈肌群中兩種纖維均勻分布。因此，根據(jù)研究結(jié)果我們推斷，ADS患者腰背屈伸肌的退變以ⅡB型纖維的功能減退為主。

腰椎的整體穩(wěn)定性由骨性結(jié)構(gòu)的支持作用以及脊柱周圍肌肉的整體協(xié)調(diào)性共同決定，腰背肌屈伸比是評估腰椎整體穩(wěn)定性的重要參考指標[24-25]，等速運動時中腰背肌屈伸比正常范圍為0.79～0.85[26]。腰背肌屈伸比在一定范圍內(nèi)波動，對維持腰椎正常生理彎曲、保證腰背部運動協(xié)調(diào)性有重要意義。本研究中，當角速度為60°/s、120°/s時，ADS組腰背肌屈伸比高于正常范圍，且較對照組增大(P<0.05)，其中60°/s時組間差異度最大，但當角速度為30°/s 時兩組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。這一現(xiàn)象提示角速度為60°/s 時，更容易發(fā)現(xiàn)腰背屈伸肌群的失衡現(xiàn)象。

耐力比表示肌肉耐受疲勞的能力大小，根據(jù)測試儀器的不同計算方法略有差異。本研究采用IsoMed 2000等速系統(tǒng)進行檢測，腰背屈伸肌群耐力比值等于后5次做功與前5次做功量的比值。為防止因測試次數(shù)過多而造成肌肉拉傷及結(jié)果的不準確性，在耐力測試時僅設(shè)置在120°/s重復屈伸動作20次。本研究結(jié)果顯示，兩組腰背屈伸肌群的耐力比差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，提示在等速測試中，腰背屈伸肌群的耐力比可能與脊柱退行性變的關(guān)系并不密切，這與楊森等[27]采用站立位拉力測試儀測量ADS患者腰椎旁肌功能水平的研究結(jié)果基本一致。分析其原因可能為本研究所納入受試對象均為中老年患者，日常生活中屈曲伸張活動量少且無長時間維持姿勢的需要。

綜上所述，ADS中老年患者腰背肌功能減退以伸肌肌力下降為主，但相較于正常同齡人，其腰背屈伸肌群耐力水平無明顯變化；角速度為60°/s更能客觀精準地檢測出ADS中老年患者腰背屈伸肌功能退變情況，其或可作為ADS中老年患者行腰背屈伸肌群肌肉功能評估的推薦角速度。然而，本研究存在一定的局限性：首先，本研究納入樣本量偏少，需進一步擴大樣本含量；其次，缺乏長期的動態(tài)隨訪觀察，關(guān)于ADS中老年患者腰背肌不同運動方式、不同病變時期等速運動的特點還有待進一步的研究。