軀干肌在不同速度等速運(yùn)動(dòng)中的特征

陳景洲，石真潤(rùn)，范建中

南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院康復(fù)科，廣東廣州市510515

近年來，臨床上對(duì)于軀干肌的功能鍛煉越來越重視，其中軀干穩(wěn)定性的概念最為突出。軀干的穩(wěn)定性依賴于局部穩(wěn)定肌群(local stabilizing muscles)和整體穩(wěn)定肌群(global stabilizing muscles)[1-2]。軀干的穩(wěn)定性失衡可能是導(dǎo)致慢性非特異性腰痛(nonspecific low back pain,NLBP)的主要原因之一。

Akhtar等[3]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)軀干局部和整體穩(wěn)定肌群進(jìn)行力量訓(xùn)練，可顯著降低患者的疼痛程度。NLBP被認(rèn)為是一種癥狀而不是疾病[4]，據(jù)統(tǒng)計(jì)其1個(gè)月內(nèi)的發(fā)病率可達(dá)30.8%[5]，甚至更高，因一部分患者雖有癥狀但不尋求任何治療[6]。NLBP會(huì)對(duì)國(guó)家的醫(yī)療系統(tǒng)帶來負(fù)擔(dān)[7]，同時(shí)對(duì)個(gè)人也會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)損失[8]，影響生活質(zhì)量。如何簡(jiǎn)易、有效和準(zhǔn)確評(píng)估患者軀干的力量情況，協(xié)助患者有針對(duì)性地進(jìn)行康復(fù)治療訓(xùn)練，降低醫(yī)療衛(wèi)生支出及改善患者的生活質(zhì)量，顯得越來越重要。

等速肌力測(cè)試與訓(xùn)練技術(shù)作為目前國(guó)際上較為先進(jìn)的肌力測(cè)試與訓(xùn)練方法，具有客觀性、安全性和可重復(fù)性等特點(diǎn)，可將力量數(shù)據(jù)化，應(yīng)用越來越廣泛[9-12]。目前尚無太多關(guān)于軀干整體穩(wěn)定肌群的等速力學(xué)研究報(bào)道，我們對(duì)正常人群軀干的屈曲和伸展肌群在等速不同角速度下的力學(xué)特征了解不足。本文研究軀干肌在不同角速度下等速運(yùn)動(dòng)的力學(xué)特征，探討正常人群軀干屈肌和伸肌的平衡狀態(tài)，用于指導(dǎo)對(duì)慢性腰痛患者的臨床評(píng)估及訓(xùn)練。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

選取2018年3月至9月在本科實(shí)習(xí)的27例健康青年作為研究對(duì)象，其中男性15例，女性12例；平均年齡(21.7±2.2)歲；平均身高(168±10.1)cm；平均體質(zhì)量(61.1±13.0)kg。

納入標(biāo)準(zhǔn)：無腰背傷史、近半年無特異性腰痛[13-15]。

排除標(biāo)準(zhǔn)：有等速肌力測(cè)試的禁忌癥，如不穩(wěn)定高血壓、關(guān)節(jié)不穩(wěn)、呼吸系統(tǒng)疾病等。

所有受試者均自愿參加本測(cè)試，測(cè)試前均向每位受試者解釋存在的風(fēng)險(xiǎn)并簽署知情同意書。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)通過。

1.2 方法

測(cè)試在本科評(píng)定室進(jìn)行，室溫保持24～26℃，濕度保持75%～85%。采用IsoMed 2000等速測(cè)試儀及軀干屈伸測(cè)試附件(D&R Ferstl GmbH,德國(guó))。為保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，受試者在測(cè)試前均觀看等速軀干肌力測(cè)試的錄像，確保每位受試者均清楚整個(gè)測(cè)試流程。測(cè)試過程中囑每例受試者保持最大用力，同時(shí)給予口頭鼓勵(lì)“用力”“加油”等。

測(cè)試體位嚴(yán)格按照IsoMed 2000的操作指南進(jìn)行?；颊叻潘勺跍y(cè)試座椅上，運(yùn)動(dòng)軸心與第3腰椎棘突平行，雙足置于踏板上，固定雙下肢，機(jī)器自動(dòng)調(diào)整至合適位置，最后使用骨盆帶固定骨盆，測(cè)試者雙手置于固定手柄上。測(cè)試模式為向心-向心收縮和重力補(bǔ)償，測(cè)試速度順序?yàn)?30°/s、60°/s和 90°/s，每種速度均重復(fù)10次屈-伸收縮，測(cè)試范圍為-30°～+30°。每種速度正式測(cè)試前均有5次亞極量收縮作為熱身，組間休息時(shí)間以受試者自我感受為導(dǎo)向，不超過3 min。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本測(cè)試數(shù)據(jù)采用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行后期處理。計(jì)量資料先用K-S作正態(tài)性檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，組間比較采用方差分析(ANOVA)，附加亞組檢驗(yàn)法(Post-hoc,Bonferroni)比較組內(nèi)差異。同時(shí)選取每組測(cè)試的第2至第10次收縮的峰力矩(peak torque)平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

在測(cè)試過程中和測(cè)試結(jié)束后，全部受試者腰部均未出現(xiàn)疼痛和不適。

不同運(yùn)動(dòng)速度下屈曲/伸展的峰力矩比較，受試者軀干屈曲和伸展峰力矩隨著速度的增大略微減小，但無顯著性差異(P ＞ 0.05)。30°/s和60°/s時(shí)，伸展峰力矩明顯大于屈曲(P＜0.01)；90°/s時(shí)，屈曲與伸展峰力矩?zé)o顯著性差異(P＞0.05)。屈曲和伸展峰力矩在30°/s和60°/s時(shí)比值均約為0.79∶1。見表1。

相同速度下第2次和第10次收縮時(shí)峰力矩比較，屈曲峰力矩均下降，但只有30°/s時(shí)有非常顯著性差異(P＜0.01)；伸展峰力矩均增加，但只有60°/s時(shí)有顯著性差異(P＜0.05)。見表2。

3 討論

軀干屈伸主要依靠表淺肌群腹直肌和豎脊肌，可產(chǎn)生較大的動(dòng)作力矩，因此可對(duì)抗施加在軀干的外力，維持脊柱的姿勢(shì)。軀干屈伸肌群肌力的不平衡可能與慢性腰痛有關(guān)[16]，但正常人軀干屈伸肌群的平衡狀態(tài)如何，尚無較多報(bào)道。

峰力矩是等速肌力測(cè)試的黃金指標(biāo)，其準(zhǔn)確性高、可重復(fù)性好，能真實(shí)反映肌肉收縮的最大力量。坐位下行軀干屈伸測(cè)試可減少屈髖肌群的影響，排除測(cè)試的干擾因素，使測(cè)試更有針對(duì)性，結(jié)果更能反映軀干屈伸肌群的真實(shí)力量[17]。

本研究結(jié)果顯示，軀干屈肌和伸肌峰力矩隨著速度的加快而出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與Ben Moussa Zouita等[18]的研究結(jié)果相似。有研究證明，在低角速度情況下肌肉向心收縮力量更強(qiáng)，隨著速度的加快，力量會(huì)相應(yīng)降低[19]。然而，其他學(xué)者認(rèn)為等速肌力測(cè)試的力矩值主要反映的是不同類型肌肉纖維的募集情況[20]，并非取決于運(yùn)動(dòng)速度而取決于收縮強(qiáng)度[21-22]。由此可見，此現(xiàn)象尚無一致解釋，未來仍需要更多研究。臨床上，一般慢速測(cè)試通常采用低于60°/s的角速度，主要用于測(cè)試最大肌力[23]，而對(duì)于急性期疼痛明顯或者慢性疼痛的患者，因測(cè)試會(huì)加重疼痛，測(cè)試時(shí)抵觸情緒較強(qiáng)，早期可選用60°/s至90°/s先行肌力測(cè)試或訓(xùn)練，癥狀緩解后，再逐漸降低速度。

脊柱的生理曲度依靠骨性結(jié)構(gòu)和韌帶、肌肉等軟組織維持，腰椎的穩(wěn)定性依賴于軀干屈伸肌力大小和比值的穩(wěn)定[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，角速度低于60°/s時(shí)，軀干屈肌和伸肌峰力矩具有顯著性差異，但超過90°/s后無顯著性差異。所以在無腰疼情況下，運(yùn)動(dòng)角速度低于60°/s時(shí)，軀干的屈肌峰力矩要小于伸肌，此結(jié)果與過往的研究[25]相似。本研究顯示，屈肌和伸肌峰力矩在30°/s和60°/s時(shí)比值均約為0.79∶1，有異于其他研究結(jié)果[18,26]。差異可能來源于：①研究對(duì)象不一，雖均選擇無腰痛的受試者，但受試者人群的職業(yè)和運(yùn)動(dòng)習(xí)慣不同；②使用的等速測(cè)試儀器各異，每個(gè)系統(tǒng)可能應(yīng)用不一樣的數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)方法；③研究速度不完全相同。盡管如此，該發(fā)現(xiàn)亦可能可用于評(píng)價(jià)軀干屈伸肌群是否平衡。臨床上，對(duì)于NLBP患者，在增加軀干屈伸肌群肌力的同時(shí)，我們可嘗試恢復(fù)軀干屈伸肌群肌力的比值，觀察疼痛程度與兩者的力量差的大小是否存在聯(lián)系。

選取同等速度第2次與第10次收縮進(jìn)行比較，在保證每次均為極量收縮情況下，軀干屈曲峰力矩呈下降趨勢(shì)，但只有30°/s時(shí)有顯著性差異；而軀干伸肌峰力矩則呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，只有60°/s時(shí)有顯著性差異。導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因可能為，肌力的大小基本上取決于[27-28]：①肌纖維類型；②運(yùn)動(dòng)單位募集程度；③參與收縮的運(yùn)動(dòng)單位收縮的同步性；④肌肉橫截面積。軀干屈肌和伸肌所含的I型肌纖維和II型肌纖維比例可能不一致，I型肌纖維為慢肌纖維，抗疲勞，II型肌纖維為快肌纖維，易疲勞；雖然如此，但兩種類型的肌纖維均可行有氧代謝[29]。大部分受試者日常較少行軀干力量訓(xùn)練，且腹直肌肌腹橫截面積較豎脊肌小，這可能會(huì)導(dǎo)致腹直肌相對(duì)易疲勞，連續(xù)數(shù)次收縮后，肌力易出現(xiàn)下降趨勢(shì)。而軀干伸肌因人體直立時(shí)保持收縮[30]，且肌力相對(duì)較強(qiáng)[18]，連續(xù)數(shù)次收縮后，神經(jīng)-肌肉順應(yīng)性提高，運(yùn)動(dòng)單位募集數(shù)量增加，同步性提高[21]，可能是肌力增高的原因。

表1 不同運(yùn)動(dòng)速度下屈曲/伸展的峰力矩比較(n=27,N·m)

表2 相同速度下第2次和第10次收縮峰力矩比較(n=27,N·m)

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)，等速運(yùn)動(dòng)角速度在60°/s以下時(shí)，軀干屈肌和伸肌肌力存在差異，比值約0.79∶1。軀干屈肌和伸肌的峰力矩均隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加而減少，但無顯著性差異。