肌電系統(tǒng)助力慢性腰痛患者抗阻訓(xùn)練后軀干力量變化與改善因素研究

慢性腰痛（CLBP）是全球范圍內(nèi)的高發(fā)疾病，影響約5.77億人，占全球人口的7.5%，嚴(yán)重?fù)p害患者生活質(zhì)量。CLBP是一種多因素疾病，涉及生物物理、心理、社會等多種因素。其中，軀干肌肉的力量與耐力在維持脊柱穩(wěn)定性和控制運(yùn)動中起關(guān)鍵作用。

盡管多數(shù)研究表明CLBP患者軀干等長肌力較健康人群下降，且與疼痛嚴(yán)重程度相關(guān)，但亦有研究未發(fā)現(xiàn)顯著差異，這可能源于患者群體的異質(zhì)性及測量方法（如等長與等速收縮）的不同。此外，人口統(tǒng)計學(xué)因素（如年齡、性別、體重）與軀干力量的關(guān)系已得到廣泛認(rèn)可，例如女性通常軀干屈曲力量較低，而低BMI也與力量下降相關(guān)。

然而，目前對于CLBP患者在進(jìn)行抗阻訓(xùn)練后軀干力量變化的影響因素尚缺乏系統(tǒng)分析，尤其是神經(jīng)肌肉活動、共激活模式及心理因素的作用尚未明確。因此，本研究旨在通過綜合臨床與性能指標(biāo)，系統(tǒng)探討影響CLBP患者軀干等長力量變異及訓(xùn)練后改善的關(guān)鍵因素。

論文摘要

本研究旨在識別影響慢性腰痛患者軀干等長力量變異及抗阻訓(xùn)練后改善的關(guān)鍵因素。通過對20名CLBP參與者進(jìn)行基線及6周漸進(jìn)式抗阻訓(xùn)練后的數(shù)據(jù)收集，采用層次回歸分析，以平均軀干最大等長力矩為因變量。

研究發(fā)現(xiàn)，基線軀干屈曲力量變異的66%可由人口學(xué)協(xié)變量和軀干肌肉共激活解釋；基線伸展力量變異的65%則由人口學(xué)變量和最大伸展收縮時腰骶豎脊肌活動解釋。訓(xùn)練后屈曲力量變化變異的93%受人口學(xué)變量、肌肉共激活、基線屈曲力量、身體功能水平及過去一周疼痛強(qiáng)度影響；而隨訪期伸展力量變異的64%由人口學(xué)變量和豎脊肌肌電活動解釋。

研究表明，性別、身體功能、基線力量及肌肉活動對CLBP患者軀干最大力量變異及訓(xùn)練后增益具有主要影響，而常見心理因素（如恐動癥、功能障礙）未顯示出顯著影響。

 
研究方法

本研究為橫斷面設(shè)計，采用前瞻性隊(duì)列研究的二次分析數(shù)據(jù)。招募20名18-55歲的CLBP患者，排除嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)、心血管疾病及近期接受腰痛治療者。數(shù)據(jù)采集包括：
1）人口學(xué)信息及患者報告結(jié)局（疼痛強(qiáng)度、功能障礙、恐動癥、健康調(diào)查量表SF-36）；
2）使用手持測力計（HHD）進(jìn)行軀干屈曲和伸展的最大等長收縮測試；
3）靜態(tài)耐力任務(wù)（Ito測試）；
4）采用高密度表面肌電系統(tǒng)記錄肌肉活動。
 

肌電設(shè)備與設(shè)置：研究使用OT Bioelettronica（Italy）的Quattrocento放大器及高密度肌電網(wǎng)格（13×5電極，電極直徑3mm，間距8mm）記錄雙側(cè)腰骶豎脊肌活動。電極貼放于L5棘突外側(cè)2cm處，同時使用雙極表面電極記錄腹直肌活動。信號經(jīng)放大（增益150倍）、濾波（10-350Hz帶通）后以2048Hz采樣，并通過OT Biolab軟件同步存儲與分析。

訓(xùn)練方案：參與者完成6周漸進(jìn)式抗阻訓(xùn)練，每周一次，負(fù)荷每節(jié)增加5%。訓(xùn)練采用等張模式（向心2秒、保持1秒、離心4秒），每次訓(xùn)練后包含10分鐘靜力拉伸。

統(tǒng)計分析：采用SPSS 28進(jìn)行層次多元回歸分析，先進(jìn)行單變量回歸篩選變量（相關(guān)系數(shù)≥0.3且p<0.05），再構(gòu)建多變量模型。模型檢驗(yàn)包括線性、殘差正態(tài)性、多重共線性（VIF<10）及同方差性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

回歸分析顯示，人口學(xué)變量（性別、年齡、體重）聯(lián)合腰骶豎脊肌-腹直肌共激活可解釋基線屈曲力量變異的66%（R²=0.66，p<0.002）；基線伸展力量變異的65%由人口學(xué)變量及豎脊肌肌電振幅解釋。訓(xùn)練后，屈曲力量變化變異的93%由人口學(xué)變量、肌肉共激活、基線屈曲力量、SF-36身體功能子量表及過去一周疼痛強(qiáng)度共同解釋；伸展力量隨訪期變異的64%由人口學(xué)變量及豎脊肌肌電活動解釋。

單變量分析（表2）進(jìn)一步揭示：性別與軀干力量顯著相關(guān)（屈曲r=0.62，伸展r=0.65，p<0.01），而恐動癥（TSK）與功能障礙（ODI）未顯示顯著相關(guān)性。肌肉共激活與屈曲力量呈負(fù)相關(guān)，表明更高的共激活伴隨更低的力量輸出。此外，過去一周疼痛強(qiáng)度與訓(xùn)練后屈曲力量增益負(fù)相關(guān)（p=0.035），而耐力時間與等長伸展力量無顯著關(guān)聯(lián)。

總結(jié)與展望

本研究證實(shí)，人口學(xué)特征（尤其是性別與年齡）、基線神經(jīng)肌肉功能（如肌電振幅與共激活）及近期疼痛強(qiáng)度是影響CLBP患者軀干力量變異及抗阻訓(xùn)練后改善的核心因素。然而，常見的心理因素（如恐動癥和功能障礙）并未顯著解釋力量變化，提示臨床評估需超越傳統(tǒng)心理量表，更關(guān)注任務(wù)特異性心理因素（如疼痛預(yù)期、自我效能）。

臨床意義：結(jié)果支持將針對性神經(jīng)肌肉訓(xùn)練（如提升激活效率、降低拮抗共激活）納入CLBP康復(fù)方案，尤其適用于基線力量較高、身體功能較好的年輕男性患者，以最大化訓(xùn)練獲益。

局限與展望：樣本量較小（n=20）且參與者多為輕度至中度癥狀，限制結(jié)果的普遍性。未來研究應(yīng)擴(kuò)大樣本，納入更嚴(yán)重患者，并采用主成分分析等降維方法優(yōu)化變量選擇。此外，需進(jìn)一步探討軀干力量增益與疼痛、功能障礙改善的直接關(guān)聯(lián)，以明確力量訓(xùn)練在CLBP整體康復(fù)中的臨床價值。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41598-025-93280-2

研究團(tuán)隊(duì)介紹

本研究由伯明翰大學(xué)康復(fù)研究中心的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)完成。負(fù)責(zé)人為Deborah Falla教授，她在慢性疼痛與神經(jīng)肌肉控制領(lǐng)域享有國際聲譽(yù)。第一作者Shouq Althobaiti在沙特阿拉伯教育部獎學(xué)金資助下，主導(dǎo)了數(shù)據(jù)采集與分析工作。David Jiménez-Grande博士負(fù)責(zé)肌電信號處理與算法實(shí)現(xiàn)，Janet A. Deane教授貢獻(xiàn)于研究設(shè)計與臨床方法學(xué)指導(dǎo)。團(tuán)隊(duì)整合了康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)與神經(jīng)生理學(xué)專業(yè)背景，通過嚴(yán)格的方法學(xué)設(shè)計與多維度數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)揭示了影響慢性腰痛患者軀干力量的關(guān)鍵因素，為臨床康復(fù)實(shí)踐提供了實(shí)證依據(jù)。

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