基于肌張力描記技術(shù)測量的慢性非特異性腰痛豎脊肌收縮特性分析

李緒，許子琢，魯俊，保沁彤，劉欣榮，趙若欣，許光旭,4

1.南京醫(yī)科大學(xué)，江蘇南京市 210029；2.School of Kinesiology and Health Study of Queen University，Canada，K7L 3N6；3.南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院老年康復(fù)醫(yī)學(xué)科，江蘇南京市 210029；4.南京醫(yī)科大學(xué)附屬江蘇盛澤醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，江蘇蘇州市 215228

慢性非特異性腰痛(chronic nonspecific low back pain,CNLBP)是指身體后側(cè)第12 肋至臀褶之間的區(qū)域在無明確病因情況下出現(xiàn)的肌肉骨骼源性疼痛，且疼痛持續(xù)時(shí)間超過12 周[1-2]。CNLBP 是最常見的肌肉骨骼疾病之一[3]。2012 年對全球腰痛患病率的回顧報(bào)告稱，全球腰痛的平均患病率高達(dá)11.9%，1年的患病率達(dá)到23.2%[4]。同時(shí)有超過80%的成年人在整個人生過程中至少會遭受一次腰部疼痛[5]。持續(xù)的腰痛不僅會影響患者的日?；顒幽芰Γ€會給患者帶來心理和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

盡管CNLBP 的發(fā)病率很高，且常伴有殘疾[6]，但其病理生理學(xué)仍不清楚。傳統(tǒng)影像學(xué)檢查(如X 線和MRI 等)通常與患者癥狀的相關(guān)性不高，僅對少數(shù)有嚴(yán)重病理學(xué)改變的患者有幫助[7]。fMRI 研究已經(jīng)明確腰痛患者椎旁肌肉的結(jié)構(gòu)(肌肉萎縮和脂肪浸潤)[8]和功能改變(收縮延遲和減弱)與患者的癥狀存在一定的關(guān)聯(lián)[9]。目前，最常用的椎旁肌肉評估方法是表面肌電圖(surface electromyography,sEMG)和超聲。sEMG 可以通過測量神經(jīng)肌肉電活動的信息來評估肌肉的疲勞狀態(tài)。sEMG雖是一種無創(chuàng)性檢查，患者接受度較高，但其缺點(diǎn)主要是表面肌電信號本身的強(qiáng)度不高，在傳導(dǎo)過程中，表皮和組織對其有一定的削弱，使得記錄的表面肌電信號強(qiáng)度更加微弱，也更容易受到干擾[10]，在信號的保真度方面存在很大問題；同時(shí)sEMG 也不能測量肌肉的生物力學(xué)特性[11]。而超聲雖然是非侵入性的，但其對肌肉收縮的測量通常以休息時(shí)和收縮時(shí)的肌肉厚度(或橫截面積)的差異為依據(jù)，當(dāng)無法確定肌肉處于“休息”狀態(tài)時(shí)(如姿勢性張力、肌肉痙攣等)，測量結(jié)果可能就會有較大誤差[12]。所以目前臨床上還缺乏一種簡單易行且可靠率較高，用來評估腰痛患者的腰部肌肉收縮特性的技術(shù)。

肌張力描記技術(shù)(tensiomyography,TMG)是一種非侵入式檢測工具，通過位移感受器記錄骨骼肌在單一電刺激下肌腹在徑向位移時(shí)產(chǎn)生的一系列參數(shù)，能夠測量肌肉的收縮特性，同時(shí)可以直接測量肌肉組織的結(jié)構(gòu)改變程度[13]及生物力學(xué)特性[14]，被認(rèn)為是估算淺表肌肉硬度[15-16]和疲勞性的可靠方法[17-18]。TMG 已廣泛應(yīng)用于競技體育和運(yùn)動科學(xué)領(lǐng)域[18-20]。近年來，在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也逐漸受到關(guān)注[21]。本研究擬通過TMG定量評估CNLBP 患者豎脊肌的收縮特性，比較CNLBP 患者與無癥狀對照人群的豎脊肌收縮特性的差異，明確豎脊肌的收縮特性與患者的疼痛和功能障礙是否相關(guān)，為CNLBP 的臨床診療、制定康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃、評定康復(fù)療效提供精準(zhǔn)的客觀依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020 年1 月至6 月于南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院老年康復(fù)醫(yī)學(xué)科門診和病房收治的CNLBP 患者24例(CNLBP組)，并招募性別、身高、體質(zhì)量、體質(zhì)量指數(shù)相匹配的無癥狀志愿者26例(對照組)。

CNLBP 診斷標(biāo)準(zhǔn)：①身體后側(cè)第12 肋至臀褶之間的區(qū)域在無明確病因情況下出現(xiàn)的肌肉骨骼源性疼痛，且疼痛持續(xù)時(shí)間超過12 周[1-2]；②影像學(xué)檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常(椎管狹窄、腰椎骨折、腰椎占位、腰椎滑脫等)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～65 歲，性別不限；②單側(cè)疼痛；③腰部疼痛的視覺模擬評分(Visual Analogue Score,VAS)≥4分；④簽署知情同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①由腰椎以外的問題引起的疼痛(如主動脈瘤破裂)，影響腰椎疼痛的特定疾病(如硬膜外膿腫、壓縮性骨折、風(fēng)濕性疾病、脊柱腫瘤、馬尾綜合征、腰椎特異性或非特異性感染性疾病等)及由腰椎間盤突出或椎管狹窄等有明確病理改變引起的腰痛[1-2,22]；②妊娠；③腰椎有手術(shù)史；④近期接受過腰痛治療(包括物理治療、口服止痛藥等)；⑤嚴(yán)重心腦血管疾病、精神異常、認(rèn)知功能障礙等不能理解配合；⑥不適合完成本研究的情況。

脫落標(biāo)準(zhǔn)：①發(fā)生嚴(yán)重不良事件導(dǎo)致不得不臨時(shí)退出試驗(yàn)；②因自身原因要求退出試驗(yàn)。

兩組年齡、性別、身高、體質(zhì)量、體質(zhì)量指數(shù)和左右利手均無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

本研究經(jīng)南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會審批通過(No.2020-SR-280)。

表1 兩組一般資料比較

1.2 方法

在評估之前，參與者被要求24 h 內(nèi)不進(jìn)行劇烈的體力活動。在測定身高和體質(zhì)量后，進(jìn)行TMG檢查。

采用TMG 測量設(shè)備(TMG-BMC,Ljubljana,Slovenia)對研究對象雙側(cè)豎脊肌進(jìn)行測量，該設(shè)備由高度靈敏的數(shù)字位移傳感器、固定裝置、電刺激器和電極組成。由2 名具有1 年TMG 操作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生進(jìn)行評估。

受試者俯臥位，雙手置于額頭，腰部放松；參照Lohr 等[23]的方法，將位移傳感器垂直置于L1～L5旁豎脊肌最飽滿的肌腹處，彈簧常數(shù)為0.17 N?mm-1，將兩片自粘電極(50×50 mm)對稱置于傳感器近端與遠(yuǎn)端1.5 cm 處的豎脊肌上；給予豎脊肌單相方波電刺激，脈沖1 ms，電流初始強(qiáng)度為30 mA，采用TMG MUSCLE DIAGNOSTICS v3.6 軟件(TMG-BMC Ltd.,Ljubljana)記錄豎脊肌位移-時(shí)間曲線(圖1)。電流強(qiáng)度每次增加10 mA，間隔30 s，直至達(dá)到最大位移，或達(dá)到最大電流強(qiáng)度(110 mA)。

1.3 評估指標(biāo)

1.3.1 TMG參數(shù)

11月27日，螞蟻金服、信美人壽公布對“相互?！钡恼慕Y(jié)果——產(chǎn)品更名為“相互寶”，成為由螞蟻金服獨(dú)立運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)互助計(jì)劃，而非由保險(xiǎn)公司信美人壽承保的保險(xiǎn)產(chǎn)品。這是在“相互?！钡耐惍a(chǎn)品“京東互保”11月14日短暫上線即下架、監(jiān)管約談信美人壽之后，相互保的運(yùn)營方根據(jù)監(jiān)管要求作出的調(diào)整。這意味著，相互寶此后將不再是一款保險(xiǎn)產(chǎn)品，其性質(zhì)與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互助無異。

利用TMG MUSCLE DIAGNOSTICS v3.6 軟件提取位移-時(shí)間曲線相關(guān)參數(shù)。①峰值徑向位移(Dm)：指肌肉最大徑向位移距離。Dm 可以表示肌肉的僵硬程度，Dm 越小表示肌肉越僵硬[24]。②收縮時(shí)間(Tc)：指Dm 從峰值的10%增加到90%所需要的時(shí)間。Tc 值受到Dm 值變化的影響，但是在許多情況下，Tc 值的改變與Dm 值的改變不成比例。在此種情況下，Macgregor 等[25]認(rèn)為Tc 值是由肌肉收縮速度(VC)決定的，獨(dú)立于Dm 值。③延遲時(shí)間(Td)：指從電刺激開始到達(dá)到10%Dm 所需的時(shí)間。④持續(xù)時(shí)間(Ts)：指Dm 峰值兩側(cè)50%之間的時(shí)間；⑤放松時(shí)間(Tr)：指在下降曲線上從90%Dm 到50%Dm 的時(shí)間。⑥雙側(cè)對稱性(lateral symmetry,LS)：指左右兩側(cè)豎脊肌的對稱性[26-27]；⑦根據(jù)Dm 和Tc 計(jì)算VC，VC是指從10%Dm到90%Dm 之間的平均速度(見公式)。García-Manso等[28]的研究表明，VC是一項(xiàng)評價(jià)外周肌肉疲勞狀態(tài)的重要潛在指標(biāo)，de Paula Simola 等[29]發(fā)現(xiàn)肌肉疲勞時(shí)VC減小。

圖1 TMG產(chǎn)生的收縮位移-時(shí)間曲線[25]

1.3.2 疼痛與功能評估

1.3.2.1 VAS

采用VAS評價(jià)患者腰部的疼痛程度。采用一把刻度有0～10 的硬尺，0 為沒有疼痛，10 為最大疼痛，患者依據(jù)自身感覺，從0～10中間選擇一個能夠代表自己疼痛程度的刻度。3 分以下(1～3 分)：疼痛比較輕微，患者可以忍受；4～6 分：患者的疼痛會影響睡眠，但也可以忍受；7～10分：患者有非常強(qiáng)烈的疼痛感，不能忍受，甚至影響睡眠及食欲。

1.3.2.2 ODI

采用ODI評估患者的功能障礙程度。ODI由10個問題組成，包括疼痛(疼痛的強(qiáng)度、疼痛干擾睡眠的程度)、單項(xiàng)功能(提物、步行、坐位、站立)和個人的綜合功能(生活自理能力、社會生活、性生活和旅游)等3個方面。每個問題6個選項(xiàng)，評分為0～5分。ODI計(jì)算方法：實(shí)際分?jǐn)?shù)之和/50×100%，分?jǐn)?shù)越高，功能障礙越嚴(yán)重。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行分析。采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)評價(jià)數(shù)據(jù)分布的正態(tài)性。符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用以()表示，組間比較使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用M(Ql,Qu)表示，組間比較使用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。對CNLBP 患者的VAS 和ODI評分與TMG 參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用Pearson 相關(guān)分析，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用Spearson相關(guān)分析。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 豎脊肌TMG參數(shù)

2.2 雙側(cè)豎脊肌對稱性

CNLBP 組豎脊肌的雙側(cè)對稱性為67.0% (57.8%,84.0%)，對照組為71.5%(64.0%,79.5%)，兩組間比較均無顯著性差異(Z=-0.350,P=0.727)。

2.3 Dm、VC與VAS和ODI的相關(guān)性分析

CNLBP組雙側(cè)豎脊肌的Dm、VC與VAS和ODI均無顯著性相關(guān)(P＞0.05)。見表3。

3 討論

豎脊肌為脊椎后方的伸肌，最主要的功能是維持腰椎的穩(wěn)定。有研究發(fā)現(xiàn)[8]，豎脊肌形態(tài)改變與慢性腰痛密切相關(guān)。本研究顯示，與無癥狀人群相比，CNLBP 患者雙側(cè)豎脊肌的Dm 和VC均降低，但左右無顯著性差異，且Dm 和VC與患者的疼痛和功能障礙無顯著性相關(guān)。

TMG 是一種非侵入性骨骼肌功能潛力測量技術(shù)，用于測量目標(biāo)骨骼肌在等長條件下接受非自愿(即非中樞激活)單一電刺激的機(jī)械反應(yīng)。該技術(shù)便于動態(tài)觀察和多次重復(fù)檢查，是評估肌肉類型分布[30-31]、僵硬程度、肌肉損傷程度、疲勞狀態(tài)和雙側(cè)肌肉對稱性[32-33]的有效方法，且具有較高的可靠性[23]。本研究顯示，CNLBP 患者疼痛側(cè)豎脊肌的僵硬程度較無癥狀人群增加。Shirley 等[34]通過對L3和L4施加前后振蕩壓力，發(fā)現(xiàn)腰痛患者脊柱僵硬程度高于無癥狀者。Brodeur等[35]采用類似的技術(shù)，發(fā)現(xiàn)男性腰痛患者脊柱僵硬程度高于無癥狀者。同時(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)[36-37]，局部肌肉的疲勞會使Dm 降低；還有研究發(fā)現(xiàn)[19]，全身性的疲勞也會引起Dm 的下降。本研究還顯示，CNLBP 患者的疼痛側(cè)豎脊肌處于疲勞狀態(tài)。以上表明該技術(shù)能同時(shí)評估肌肉的僵硬程度和疲勞狀態(tài)，這也是國內(nèi)外第一次采用TMG 來評估CNLBP 患者的腰部肌肉的僵硬度和疲勞性。

sEMG 已被認(rèn)為是一種評估腰背部肌肉疲勞的客觀和非侵入性的常見工具[38-39]。在評估CNLBP 患者時(shí)，背伸肌疲勞性的評估越來越重要，許多研究通過耐力測試結(jié)合sEMG 記錄進(jìn)行。然而，大多數(shù)sEMG研究都是在等長收縮條件下進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)過程中重復(fù)的屈伸循環(huán)可能對于患有CNLBP 的受試者來說有些困難，特別是疼痛感比較重的受試者[40]。

TMG 檢測時(shí)則無需患者重復(fù)做等長收縮，只需在放松體位狀態(tài)，即可快速完成腰部肌肉僵硬和疲勞程度評估。本研究與Rose-Dulcina 等[41]研究結(jié)論不一致的原因可能是評估肌肉疲勞狀態(tài)的方法不同：本研究中在進(jìn)行TMG 評估時(shí)腰部肌肉處于靜息狀態(tài)；而Rose-Dulcina等則是采用EMG 評估腰部肌肉持續(xù)等長收縮時(shí)的疲勞狀態(tài)。

表2 CNLBP組疼痛側(cè)與非疼痛側(cè)豎脊肌TMG參數(shù)比較

表3 CNLBP組雙側(cè)豎脊肌的Dm、VC與VAS和ODI相關(guān)性分析

本研究發(fā)現(xiàn)，CNLBP 患者豎脊肌的雙側(cè)對稱性與無癥狀人群比較無顯著性差異，原因可能是本研究納入的是CNLBP 患者，病程較長，患者在站立、行走以及體位轉(zhuǎn)移等日?；顒又?，出現(xiàn)代償與適應(yīng)。

本研究還發(fā)現(xiàn)，CNLBP 患者非疼痛側(cè)豎脊肌的Dm 和VC減小，而其余各參數(shù)均無顯著性差異。說明CNLBP 患者非疼痛側(cè)豎脊肌的收縮特性也發(fā)生變化，提示我們在實(shí)施干預(yù)措施時(shí)不能僅局限于疼痛側(cè)，還應(yīng)關(guān)注非疼痛側(cè)。

本研究中CNLBP 患者雙側(cè)豎脊肌的Dm 和VC與患者的疼痛程度和功能障礙均無相關(guān)性，可能是由于VAS 和ODI 都為主觀評價(jià)，受患者個體差異影響較大。Koppenhaver等[9]的結(jié)論與本研究結(jié)果一致。此外Koppenhaver等[9]還發(fā)現(xiàn)，腰部多裂肌的僵硬程度與患者的疼痛程度顯著相關(guān)，但是TMG 只能測量淺表肌群的收縮特性，而無法測量深層肌肉的收縮特性，這也是TMG 的缺點(diǎn)之一。橫斷面的研究設(shè)計(jì)僅能發(fā)現(xiàn)CNLBP 患者豎脊肌收縮特性與無癥狀人群之間的差異，而無法說明豎脊肌收縮特性與腰痛的因果關(guān)系。未來需要設(shè)計(jì)良好的前瞻性研究進(jìn)一步明確豎脊肌收縮特性與腰痛的因果關(guān)系。

綜上所述，CNLBP 患者雙側(cè)豎脊肌的僵硬程度與疲勞程度顯著高于無癥狀人群，但豎脊肌的收縮特性與患者的疼痛和功能障礙程度沒有顯著性相關(guān)。TMG 作為一種非侵入式肌肉收縮特性檢測工具，是通過機(jī)械信號傳輸數(shù)據(jù)，它對外界噪音的敏感度較低，不受皮膚阻力和出汗的影響，技術(shù)難度較低，檢測精準(zhǔn)，可及時(shí)反饋定性定量數(shù)據(jù)，并可同時(shí)評估腰部肌肉的僵硬程度和疲勞狀態(tài)，因此對腰痛患者的評估變得更高效、全面和客觀，在臨床上為CNLBP 患者的精準(zhǔn)診療提供依據(jù)。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。