陳睿，周珊瑤，李洋，佘燕玲，史華彩，郭雋，黎程

青年女性疲勞誘發(fā)試驗(yàn)后腰部肌肉疲勞與疼痛發(fā)生的關(guān)系①

陳睿，周珊瑤，李洋，佘燕玲，史華彩，郭雋，黎程

目的 探討疲勞誘發(fā)試驗(yàn)中肌肉疲勞與疼痛發(fā)生的相關(guān)性。方法 2016年7月至10月，招募21例青年女性健康志愿者進(jìn)行疲勞誘發(fā)試驗(yàn)，采集試驗(yàn)前、試驗(yàn)過(guò)程中和試驗(yàn)后表面肌電信號(hào)的均方根(RMS)和中值頻率(MF)，采用Borg疲勞量表、疲勞視覺(jué)模擬評(píng)分(VAS)評(píng)價(jià)疲勞程度，測(cè)定最大自主收縮力(MVC)、壓力疼痛閾值(PPT)等數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)后是否誘發(fā)疼痛分為兩組，比較試驗(yàn)前后差值。結(jié)果 Borg疲勞量表評(píng)分、疲勞VAS評(píng)分、MVC、RMS和MF在疲勞誘發(fā)前后有非常高度顯著性差異(Z＞6.064,P＜0.001)。兩組間疲勞誘發(fā)試驗(yàn)前各項(xiàng)指標(biāo)無(wú)顯著性差異，試驗(yàn)前后VAS評(píng)分差(t=-4.112,P=0.001)、部分測(cè)試點(diǎn)RMS差(t＞2.385,P＜0.05)有顯著性差異；接受者操作特征曲線分析顯示疲勞VAS評(píng)分差預(yù)測(cè)疼痛發(fā)生的最佳臨界點(diǎn)為3.45，敏感性100%，特異性81.8%。結(jié)論 疲勞誘發(fā)試驗(yàn)中，疲勞VAS評(píng)分差對(duì)疼痛發(fā)生有一定的預(yù)測(cè)價(jià)值；RMS差與疼痛發(fā)生存在一定關(guān)聯(lián)；未發(fā)現(xiàn)Borg疲勞量表和PPT在預(yù)測(cè)疼痛發(fā)生中的價(jià)值。

疲勞誘發(fā)試驗(yàn)；肌肉疲勞；疼痛；表面肌電；青年女性

非特異性腰痛(non-specific low back pain,NLBP)是指無(wú)明確誘因、組織病理學(xué)和影像學(xué)上無(wú)明顯改變的腰骶部疼痛，在普通人群中的患病率達(dá)70%[1]，女性或某些特定職業(yè)的從業(yè)人員存在更高發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。NLBP造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)數(shù)百億美元[4]?，F(xiàn)階段并沒(méi)有較好的評(píng)估方法可以預(yù)測(cè)腰部疼痛的發(fā)生[5]。

近年來(lái)，多項(xiàng)研究表明腰部疼痛發(fā)生可能與腰部肌肉疲勞相關(guān)，疲勞達(dá)到某種程度后可能會(huì)引發(fā)肌肉疼痛[6-8]。對(duì)腰部肌肉疲勞程度進(jìn)行監(jiān)控、評(píng)測(cè)并進(jìn)行多維度分析，有利于制定預(yù)測(cè)腰部疼痛的評(píng)估方法。本研究對(duì)多項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)在腰部肌肉疲勞誘發(fā)試驗(yàn)中的變化進(jìn)行分析，探討肌肉疲勞與疼痛發(fā)生的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

經(jīng)廣東省第二人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，于2016年7月至10月，向廣州地區(qū)社會(huì)招募青年女性健康志愿者21名，年齡14～44歲[9]，平均(24.33±3.66)歲；體質(zhì)量(49.52±8.48)kg，體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)(19.13±4.26)kg/m2。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①近半年內(nèi)未報(bào)告腰痛癥狀，并根據(jù)美國(guó)衛(wèi)生保健政策與研究協(xié)會(huì)(Agency for Health Care Policy and Research,AHCPR)診斷標(biāo)準(zhǔn)排除背部(胸7～骶1及臀部)不適癥狀(酸、麻、脹、痛等)所導(dǎo)致的活動(dòng)受限或不受限；②疼痛現(xiàn)狀視覺(jué)模擬評(píng)分(Visual Analogue Score,VAS)≤3[10]；③試驗(yàn)前2周未使用任何鎮(zhèn)痛、麻醉相關(guān)藥物；④能理解各項(xiàng)常用功能量表?xiàng)l文并完成評(píng)定，同意參加調(diào)查并簽署書(shū)面知情同意書(shū)；⑤全程完成試驗(yàn)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①各種原因引起的腰痛；②腰部創(chuàng)傷史或外科手術(shù)史；③影像學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)腰部器質(zhì)性病變，如腰部占位性病變、椎間盤(pán)突出、脫出等；④體內(nèi)有心臟起搏器或其他電子裝置；⑤并發(fā)心腦血管、肝、腎、造血系統(tǒng)等嚴(yán)重疾病，精神??；⑥妊娠或哺乳期。

1.2 方法

1.2.1 儀器

SA7550 10通道表面肌電儀，含表面肌電傳感器模塊、關(guān)節(jié)角度傳感器模塊和壓力傳感器模塊：THOUGHT TECHNOLOGY公司。BCS-400型電子背力計(jì)：南通貝斯特公司。組合式杠鈴。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2.1 最大自主收縮力(maximal voluntary contraction,MVC)測(cè)量

受試者站于背力計(jì)上，雙下肢直立，雙臂伸直，兩手指尖與手柄接觸，以此高度固定鏈長(zhǎng)。軀干前傾30°，兩臂伸直，緊握手柄，手心向內(nèi)，盡全力向上拉，3 s達(dá)到最大值后放松，記錄背力計(jì)顯示的數(shù)值。測(cè)試3次，每次間隔20 min，取平均值。

1.2.2.2 疲勞誘發(fā)試驗(yàn)

受試者站立，彎腰，雙下肢保持直立，雙肘不能彎曲，保持脊柱中線與地面垂線夾角為30°(利用關(guān)節(jié)角度傳感器監(jiān)控)。雙手垂直拉起30%MVC的杠鈴。要求受試者盡量保持角度準(zhǔn)確；角度無(wú)法保持(±10%)或主觀力竭時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束。

1.2.3 數(shù)據(jù)采集

試驗(yàn)過(guò)程中，使用表面肌電傳感器全程記錄受試者腰背部表面肌電信號(hào)(surface electromyography,sEMG)；使用關(guān)節(jié)角度傳感器監(jiān)控彎腰角度；使用壓力傳感器檢測(cè)腰椎區(qū)壓力疼痛閾值(pressure pain threshold,PPT)；使用背力計(jì)測(cè)量MVC大??；使用VAS視覺(jué)評(píng)分量表和Borg疲勞量表對(duì)受試者的疲勞程度進(jìn)行評(píng)估。

1.2.3.1 sEMG

采用3組，每組2個(gè)采集電極記錄受試者sEMG：用酒精棉球清除皮膚表面油脂，檢測(cè)電極與肌纖維方向平行，對(duì)稱(chēng)置于T3-4、T12～L1、L4-5左右旁開(kāi)脊椎中線2 cm，分別設(shè)為 A(左 T3-4)、B(右 T3-4)、C(左 T12～L1)、D(右 T12～L1)、 E(左 L4-5)、 F(右 L4-5)。 每 秒 采 樣 率1024，濾波頻率50 Hz。

測(cè)試結(jié)束后，采用標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間軸將試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)分為10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，提取每個(gè)點(diǎn)的sEMG。采用BioNeuro Infinti軟件對(duì)采集到的sEMG信號(hào)進(jìn)行分析，提取均方根值(root mean square,RMS)和中值頻率(median frequency,MF)。

1.2.3.2 MVC

使用站立式背力計(jì)測(cè)量MVC值，取3次測(cè)量值的均值。

1.2.3.3 PPT

與sEMG同法取點(diǎn)，用壓力傳感器以2 kg/(cm2?s)垂直施壓，當(dāng)受試者感覺(jué)疼痛時(shí)，快速移開(kāi)傳感器，讀取測(cè)量值。

1.2.3.4 疲勞VAS

在紙上畫(huà)一條10 cm線段，一端為0，表示無(wú)疲勞；另一端為10，表示極度疲勞。受試者根據(jù)自身疲勞感覺(jué)在線段上畫(huà)一個(gè)點(diǎn)，線段自起端至標(biāo)記點(diǎn)的長(zhǎng)度為評(píng)分。

1.2.3.5 Borg疲勞量表

根據(jù)呼吸和主觀疲勞感覺(jué)進(jìn)行評(píng)分，分?jǐn)?shù)越高，疲勞程度越嚴(yán)重。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計(jì)量資料服從正態(tài)分布的以(xˉ±s)表示，疲勞試驗(yàn)前后數(shù)據(jù)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)；不服從正態(tài)分布的以秩值表示，采用秩和檢驗(yàn)。根據(jù)疲勞試驗(yàn)后受試者腰部的疼痛癥狀分為疼痛組和非疼痛組，對(duì)兩組負(fù)荷時(shí)長(zhǎng)、MVC改變百分比、VAS評(píng)分、Borg疲勞量表評(píng)分、RMS、PPT進(jìn)行比較。采用接受者操作特征曲線(receiver operating characteristic curve,ROC)評(píng)價(jià)VAS評(píng)分差預(yù)測(cè)腰部疼痛發(fā)生的最佳臨界點(diǎn)、對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)敏感性和特異性。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 肌肉疲勞

試驗(yàn)后，21例受試者Borg疲勞量表、VAS評(píng)分均顯著升高(P＜0.001)，MVC顯著下降(P＜0.001)。見(jiàn)表1。各點(diǎn)RMS在疲勞誘發(fā)過(guò)程中隨時(shí)間呈線性遞增，終段信號(hào)明顯高于起始段；MF則呈線性下降趨勢(shì)。見(jiàn)圖1、圖2。

表1 試驗(yàn)前后的MVC、VAS評(píng)分和Borg疲勞量表評(píng)分比較

表2 兩組基本情況比較

2.2 組間比較

最終無(wú)痛組11例，疼痛組10例，兩組間年齡、BMI，試驗(yàn)前Borg疲勞量表評(píng)分、VAS評(píng)分、PPT、RMS均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。見(jiàn)表2～表4。

疼痛組試驗(yàn)前后VAS評(píng)分差明顯大于無(wú)痛組(P＜0.01)；兩組間負(fù)荷時(shí)長(zhǎng)、Borg疲勞量表評(píng)分差和MVC下降比均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。見(jiàn)表5。

疼痛組PPT差略大于無(wú)痛組，但無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。見(jiàn)表6。疼痛組E點(diǎn)、F點(diǎn)RMS差較無(wú)痛組增加(P＜0.05)，其余四點(diǎn)試驗(yàn)前后差值無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。見(jiàn)表7。

2.3 ROC分析

疼痛發(fā)生時(shí)，試驗(yàn)前后VAS評(píng)分差ROC曲線下面積為0.927(P＜0.05)，表明對(duì)疲勞誘發(fā)疼痛的預(yù)測(cè)有較高價(jià)值。以Youden指數(shù)最大值時(shí)的預(yù)測(cè)點(diǎn)為最佳臨界點(diǎn)，此時(shí)VAS評(píng)分差為3.45，對(duì)應(yīng)的敏感性100%，特異性81.8%。見(jiàn)圖3。

圖1 疲勞誘發(fā)試驗(yàn)中E、F點(diǎn)MF變化(n=21)

圖2 疲勞誘發(fā)試驗(yàn)中E、F點(diǎn)RMS變化(n=21)

圖3 VAS評(píng)分差與試驗(yàn)后疼痛誘發(fā)的ROC曲線

表3 兩組試驗(yàn)前PPT比較(kg/cm2)

表4 兩組試驗(yàn)前RMS比較

表5 兩組間負(fù)荷時(shí)間、MVC下降比、Borg疲勞量表評(píng)分差和VAS評(píng)分差比較

表6 兩組試驗(yàn)前后PPT差值比較(kg/cm2)

表7 兩組試驗(yàn)前后RMS差值比較

3 討論

NLBP發(fā)病率高，發(fā)病機(jī)制尚不明確，可能受眾多因素影響，給診斷和治療帶來(lái)很大困難[5]。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究提出NLBP的發(fā)病機(jī)制可能與肌肉疲勞程度相關(guān)[11]。腰部肌肉持續(xù)疲勞狀態(tài)下，肌肉運(yùn)動(dòng)控制障礙、預(yù)激活延遲等可引起腰背部脊柱穩(wěn)定性下降，進(jìn)而造成椎間小關(guān)節(jié)活動(dòng)紊亂、炎癥發(fā)生、局部肌肉韌帶損傷等，引起疼痛；而疼痛進(jìn)一步抑制肌肉運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、調(diào)節(jié)功能，從而形成惡性循環(huán)，影響區(qū)域穩(wěn)定性，導(dǎo)致疼痛加劇[7,12]。本研究以外加30%MVC負(fù)荷構(gòu)建肌肉疲勞模型[13-14]，觀察疲勞誘發(fā)試驗(yàn)中多項(xiàng)疲勞、疼痛指標(biāo)的變化及相互間的關(guān)系。

sEMG作為一種無(wú)創(chuàng)肌肉檢查手段，在探討NLBP病理機(jī)制、展示肌肉生理特征等方面應(yīng)用漸廣[15-16]，可用于定性、定量分析各種狀態(tài)下神經(jīng)肌肉活動(dòng)情況[17-18]。其中RMS反映肌肉活動(dòng)時(shí)肌肉運(yùn)動(dòng)單位的募集活躍度，MF評(píng)估肌肉在負(fù)荷活動(dòng)中的疲勞情況[19]。在疲勞誘發(fā)試驗(yàn)中，MF隨時(shí)間進(jìn)程持續(xù)左移，提示腰部肌肉處于持續(xù)疲勞狀態(tài)。疲勞誘發(fā)試驗(yàn)前后，RMS差反映肌肉的實(shí)時(shí)狀態(tài)。有研究指出，腰痛患者肌肉運(yùn)動(dòng)控制較差、脊柱穩(wěn)定性下降，需要通過(guò)增加腰背肌纖維的募集以維持穩(wěn)定性[20]。本研究顯示，疼痛組低位肌肉RMS上升幅度較無(wú)痛組增加，與之相符，但仍需進(jìn)一步研究RMS的變化是否對(duì)疼痛的發(fā)生有預(yù)測(cè)價(jià)值。

疲勞VAS及Borg疲勞量表是評(píng)定疲勞的主觀指標(biāo)[21]。本研究顯示，疲勞誘發(fā)試驗(yàn)前后，疼痛與非疼痛組VAS評(píng)分差對(duì)預(yù)測(cè)疼痛有一定價(jià)值，臨界點(diǎn)可定為3.45。而B(niǎo)org疲勞量表作為常用的基礎(chǔ)量表[22]，疼痛與非疼痛組評(píng)分差值無(wú)顯著性差異。

有研究指出，肌肉疲勞引起疼痛的機(jī)制有可能通過(guò)降低疼痛閾值實(shí)現(xiàn)[23-24]。肌肉疲勞導(dǎo)致脊柱區(qū)疼痛閾值敏化，引發(fā)疼痛[23,25-26]。PPT能夠客觀反映測(cè)試點(diǎn)壓力疼痛閾值，操作誤差小。本研究顯示，疲勞試驗(yàn)后PPT雖稍有下降，但意義不大，也未發(fā)現(xiàn)其與疼痛有關(guān)聯(lián)。

綜上所述，主觀疲勞評(píng)價(jià)工具VAS疲勞前后評(píng)分差可能對(duì)疼痛發(fā)生有一定的預(yù)測(cè)價(jià)值；雖然疼痛組RMS較無(wú)痛組水平更高，但仍需要進(jìn)一步探究?jī)烧叩年P(guān)聯(lián)；暫未發(fā)現(xiàn)PPT對(duì)預(yù)測(cè)疼痛的作用。

由于本研究樣本量較小，且均選取青年女性為試驗(yàn)對(duì)象，有一定局限性。有必要進(jìn)行更大樣本量研究，進(jìn)一步探索NLBP的發(fā)病機(jī)制及康復(fù)治療方法。

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Relationship between Lumbar Muscle Fatigue and Pain after Fatigue Induced Test in Young Women

CHEN Rui,ZHOU Shan-yao,LI Yang,SHE Yan-ling,SHI Hua-cai,GUO Jun,LI Cheng
Guangdong Traditional Medical and Sports Injury Rehabilitation Research Institute,Guangdong Second Provincial General Hospital,Guangzhou,Guangdong 510317,China

LI Cheng.E-mail:13924228992@163.com

Objective To explore the relationship between muscle fatigue and pain in lumbar muscle fatigue induced test.Methods From July to October,21 healthy female volunteers were subjected to the fatigue induced test.Their root mean square(RMS)and median frequency(MF)of the surface electromyography were collected,their fatigue were assessed with Borg Fatigue Scale and Visual Analogue Scale(VAS),and their maximal voluntary contraction(MVC)and pressure pain threshold(PPT)were measured,before,during and after experiment.They were divided into pain or no-pain groups according to the symptom,and the differences before and after test were compared.Results There was significant difference in the scores of Borg Fatigue Scale and VAS,MVC,RMS,and MF after test(Z＞6.064,P＜0.001).There was significant difference between two groups in all the data before test,and there was significant difference between two groups in the difference before and after test of the VAS score(t=-4.112,P=0.001)and RMS(t＞2.385,P＜0.05)in some points.Receiver operating characteristic curve analysis showed that the optimal cut-off point of VAS score difference was 3.45 in predicting the pain onset,with sensitivity of 100%and specificity of 81.8%.Conclusion For the fatigue induced test,the fatigue VAS score difference may predict the induced pain,and RMS difference associate with the occurrence of pain.No significant is observed of the Borg Fatigue Scale and PPT.

fatigue induced test;muscle fatigue;pain;surface electromyography;young women

R681.5

A

1006-9771(2017)09-1099-05

2017-06-06

2017-06-26)

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.09.023

[本文著錄格式] 陳睿，周珊瑤，李洋，等.青年女性疲勞誘發(fā)試驗(yàn)后腰部肌肉疲勞與疼痛發(fā)生的關(guān)系[J].中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐,2017,23(9):1099-1103.

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1.廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(No.20130319c)；2.廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)研究基金項(xiàng)目(No.A2016612)；3.廣東省第二人民醫(yī)院科研基金項(xiàng)目(No.YQ2015-018)。

廣東省第二人民醫(yī)院，廣東省傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)與運(yùn)動(dòng)傷害康復(fù)研究所，廣東廣州市510317。作者簡(jiǎn)介：陳睿(1981-)，男，漢族，廣東廣州市人，碩士，助理研究員、主治醫(yī)師，主要研究方向：運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)損傷康復(fù)的臨床與基礎(chǔ)研究。通訊作者：黎程(1973-)，男，漢族，廣東高州市人，博士，主任醫(yī)師，主要研究方向：運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)損傷康復(fù)的臨床與基礎(chǔ)研究。E-mail:13924228992@163.com。