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行疲勞誘發(fā)試驗，采集試驗前、試驗過程中和試驗后表面肌電信號的均方根(RMS)和中值頻率(MF)，采用Borg疲勞量表、疲勞視覺模擬評分(VAS)評價疲勞程度，測定最大自主收縮力(MVC)、壓力疼痛閾值(PPT)等數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗后是否誘發(fā)疼痛分為兩組，比較試驗前后差值。結(jié)果 Borg疲勞量表評分、疲勞VAS評分、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)試驗前各項指標無顯著性差異，試驗前后VAS評分差(t=-4.112,P=0.001)、部分測試點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評分差預測疼痛發(fā)生的最佳臨界點為3.45，敏感性100%，特異性81.8%。結(jié)論 疲勞誘發(fā)試驗中，疲勞VAS評分差對疼痛發(fā)生有一定的預測價值；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在預測疼痛發(fā)生中的價值。

疲勞誘發(fā)試驗；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)是指無明確誘因、組織病理學和影像學上無明顯改變的腰骶部疼痛，在普通人群中的患病率達70%[1]，女性或某些特定職業(yè)的從業(yè)人員存在更高發(fā)病風險[2-3]。NLBP造成的直接和間接經(jīng)濟損失可達數(shù)百億美元[4]?，F(xiàn)階段并沒有較好的評估方法可以預測腰部疼痛的發(fā)生[5]。

近年來，多項研究表明腰部疼痛發(fā)生可能與腰部肌肉疲勞相關(guān)，疲勞達到某種程度后可能會引發(fā)肌肉疼痛[6-8]。對腰部肌肉疲勞程度進行監(jiān)控、評測并進行多維度分析，有利于制定預測腰部疼痛的評估方法。本研究對多項評估指標在腰部肌肉疲勞誘發(fā)試驗中的變化進行分析，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)學倫理委員會批準，于2016年7月至10月，向廣州地區(qū)社會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。

納入標準：①近半年內(nèi)未報告腰痛癥狀，并根據(jù)美國衛(wèi)生保健政策與研究協(xié)會(Agency for Health Care Policy and Research,AHCPR)診斷標準排除背部(胸7～骶1及臀部)不適癥狀(酸、麻、脹、痛等)所導致的活動受限或不受限；②疼痛現(xiàn)狀視覺模擬評分(Visual Analogue Score,VAS)≤3[10]；③試驗前2周未使用任何鎮(zhèn)痛、麻醉相關(guān)藥物；④能理解各項常用功能量表條文并完成評定，同意參加調(diào)查并簽署書面知情同意書；⑤全程完成試驗。

排除標準：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)等嚴重疾病，精神病；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：南通貝斯特公司。組合式杠鈴。

1.2.2 試驗設(shè)計

1.2.2.1 最大自主收縮力(maximal voluntary contraction,MVC)測量

受試者站于背力計上，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。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達到最大值后放松，記錄背力計顯示的數(shù)值。測試3次，每次間隔20 min，取平均值。

1.2.2.2 疲勞誘發(fā)試驗

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確；角度無法保持(±10%)或主觀力竭時，試驗結(jié)束。

1.2.3 數(shù)據(jù)采集

試驗過程中，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(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腰椎區(qū)壓力疼痛閾值(pressure pain threshold,PPT)；使用背力計測量MVC大小；使用VAS視覺評分量表和Borg疲勞量表對受試者的疲勞程度進行評估。

1.2.3.1 sEMG

采用3組，每組2個采集電極記錄受試者sEMG：用酒精棉球清除皮膚表面油脂，檢測電極與肌纖維方向平行，對稱置于T3-4、T12～L1、L4-5左右旁開脊椎中線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。

測試結(jié)束后，采用標準化時間軸將試驗時長分為10個數(shù)據(jù)點，提取每個點的sEMG。采用BioNeuro Infinti軟件對采集到的sEMG信號進行分析，提取均方根值(root mean square,RMS)和中值頻率(median frequency,MF)。

1.2.3.2 MVC

使用站立式背力計測量MVC值，取3次測量值的均值。

1.2.3.3 PPT

與sEMG同法取點，用壓力傳感器以2 kg/(cm2?s)垂直施壓，當受試者感覺疼痛時，快速移開傳感器，讀取測量值。

1.2.3.4 疲勞VAS

在紙上畫一條10 cm線段，一端為0，表示無疲勞；另一端為10，表示極度疲勞。受試者根據(jù)自身疲勞感覺在線段上畫一個點，線段自起端至標記點的長度為評分。

1.2.3.5 Borg疲勞量表

根據(jù)呼吸和主觀疲勞感覺進行評分，分數(shù)越高，疲勞程度越嚴重。

1.3 統(tǒng)計學分析

使用SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)處理。計量資料服從正態(tài)分布的以(xˉ±s)表示，疲勞試驗前后數(shù)據(jù)比較采用配對t檢驗；不服從正態(tài)分布的以秩值表示，采用秩和檢驗。根據(jù)疲勞試驗后受試者腰部的疼痛癥狀分為疼痛組和非疼痛組，對兩組負荷時長、MVC改變百分比、VAS評分、Borg疲勞量表評分、RMS、PPT進行比較。采用接受者操作特征曲線(receiver operating characteristic curve,ROC)評價VAS評分差預測腰部疼痛發(fā)生的最佳臨界點、對應的預測敏感性和特異性。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 肌肉疲勞

試驗后，21例受試者Borg疲勞量表、VAS評分均顯著升高(P＜0.001)，MVC顯著下降(P＜0.001)。見表1。各點RMS在疲勞誘發(fā)過程中隨時間呈線性遞增，終段信號明顯高于起始段；MF則呈線性下降趨勢。見圖1、圖2。

表1 試驗前后的MVC、VAS評分和Borg疲勞量表評分比較

表2 兩組基本情況比較

2.2 組間比較

最終無痛組11例，疼痛組10例，兩組間年齡、BMI，試驗前Borg疲勞量表評分、VAS評分、PPT、RMS均無顯著性差異(P＞0.05)。見表2～表4。

疼痛組試驗前后VAS評分差明顯大于無痛組(P＜0.01)；兩組間負荷時長、Borg疲勞量表評分差和MVC下降比均無顯著性差異(P＞0.05)。見表5。

疼痛組PPT差略大于無痛組，但無顯著性差異(P＞0.05)。見表6。疼痛組E點、F點RMS差較無痛組增加(P＜0.05)，其余四點試驗前后差值無顯著性差異(P＞0.05)。見表7。

2.3 ROC分析

疼痛發(fā)生時，試驗前后VAS評分差ROC曲線下面積為0.927(P＜0.05)，表明對疲勞誘發(fā)疼痛的預測有較高價值。以Youden指數(shù)最大值時的預測點為最佳臨界點，此時VAS評分差為3.45，對應的敏感性100%，特異性81.8%。見圖3。

圖1 疲勞誘發(fā)試驗中E、F點MF變化(n=21)

圖2 疲勞誘發(fā)試驗中E、F點RMS變化(n=21)

圖3 VAS評分差與試驗后疼痛誘發(fā)的ROC曲線

表3 兩組試驗前PPT比較(kg/cm2)

表4 兩組試驗前RMS比較

表5 兩組間負荷時間、MVC下降比、Borg疲勞量表評分差和VAS評分差比較

表6 兩組試驗前后PPT差值比較(kg/cm2)

表7 兩組試驗前后RMS差值比較

3 討論

NLBP發(fā)病率高，發(fā)病機制尚不明確，可能受眾多因素影響，給診斷和治療帶來很大困難[5]。近年來，越來越多的研究提出NLBP的發(fā)病機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，肌肉運動控制障礙、預激活延遲等可引起腰背部脊柱穩(wěn)定性下降，進而造成椎間小關(guān)節(jié)活動紊亂、炎癥發(fā)生、局部肌肉韌帶損傷等，引起疼痛；而疼痛進一步抑制肌肉運動強度、調(diào)節(jié)功能，從而形成惡性循環(huán)，影響區(qū)域穩(wěn)定性，導致疼痛加劇[7,12]。本研究以外加30%MVC負荷構(gòu)建肌肉疲勞模型[13-14]，觀察疲勞誘發(fā)試驗中多項疲勞、疼痛指標的變化及相互間的關(guān)系。

sEMG作為一種無創(chuàng)肌肉檢查手段，在探討NLBP病理機制、展示肌肉生理特征等方面應用漸廣[15-16]，可用于定性、定量分析各種狀態(tài)下神經(jīng)肌肉活動情況[17-18]。其中RMS反映肌肉活動時肌肉運動單位的募集活躍度，MF評估肌肉在負荷活動中的疲勞情況[19]。在疲勞誘發(fā)試驗中，MF隨時間進程持續(xù)左移，提示腰部肌肉處于持續(xù)疲勞狀態(tài)。疲勞誘發(fā)試驗前后，RMS差反映肌肉的實時狀態(tài)。有研究指出，腰痛患者肌肉運動控制較差、脊柱穩(wěn)定性下降，需要通過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上升幅度較無痛組增加，與之相符，但仍需進一步研究RMS的變化是否對疼痛的發(fā)生有預測價值。

疲勞VAS及Borg疲勞量表是評定疲勞的主觀指標[21]。本研究顯示，疲勞誘發(fā)試驗前后，疼痛與非疼痛組VAS評分差對預測疼痛有一定價值，臨界點可定為3.45。而Borg疲勞量表作為常用的基礎(chǔ)量表[22]，疼痛與非疼痛組評分差值無顯著性差異。

有研究指出，肌肉疲勞引起疼痛的機制有可能通過降低疼痛閾值實現(xiàn)[23-24]。肌肉疲勞導致脊柱區(qū)疼痛閾值敏化，引發(fā)疼痛[23,25-26]。PPT能夠客觀反映測試點壓力疼痛閾值，操作誤差小。本研究顯示，疲勞試驗后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，主觀疲勞評價工具VAS疲勞前后評分差可能對疼痛發(fā)生有一定的預測價值；雖然疼痛組RMS較無痛組水平更高，但仍需要進一步探究兩者的關(guān)聯(lián)；暫未發(fā)現(xiàn)PPT對預測疼痛的作用。

由于本研究樣本量較小，且均選取青年女性為試驗對象，有一定局限性。有必要進行更大樣本量研究，進一步探索NLBP的發(fā)病機制及康復治療方法。

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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)試驗后腰部肌肉疲勞與疼痛發(fā)生的關(guān)系[J].中國康復理論與實踐,2017,23(9):1099-1103.

CITED AS:Chen R,Zhou SY,Li Y,et al.Relationship between lumbar muscle fatigue and pain after fatigue induced test in young women[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(9):1099-1103.

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

廣東省第二人民醫(yī)院，廣東省傳統(tǒng)醫(yī)學與運動傷害康復研究所，廣東廣州市510317。作者簡介：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：運動系統(tǒng)損傷康復的臨床與基礎(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：運動系統(tǒng)損傷康復的臨床與基礎(chǔ)研究。E-mail:13924228992@163.com。