悬吊训练对慢性颈肩痛女性患者疼痛水平和肌电活动的影响

彭金凤,　刘庆广,　薄成志,　黄强民

(上海体育学院 运动科学学院,上海 200438)



悬吊训练对慢性颈肩痛女性患者疼痛水平和肌电活动的影响

彭金凤,刘庆广,薄成志,黄强民

(上海体育学院 运动科学学院,上海 200438)

目的:探讨悬吊训练治疗女性颈肩痛的疗效及其对颈肩部肌电活动的影响。方法:将慢性颈肩痛女性患者随机分为常规训练组(CG)和悬吊训练组(TG),均进行6周的治疗性训练。TG组采用自主研发悬吊设备进行前屈、后伸、侧屈、旋转、肩部提拉和前推动作训练，CG组进行日常颈肩部保护健康教育和常规颈肩部屈伸、侧屈、旋转训练。采用视觉模拟评分(VAS)和颈痛量表(NPQ)评估患者颈肩疼痛和不适;采用表面肌电图(sEMG)评估患者在完成30 min持续打字任务时肌肉的激活和疲劳状况。结果:两组训练后的VAS和NPQ评分均下降,但仅TG组有显著性差异(P<0.05)。训练后,TG组上斜方肌和头夹肌肌电振幅较CG组显著降低(P<0.05)，G组中位频率无显著性变化,而TG组中位频率呈上升趋势,并随着打字时间的延长,差异越显著(P<0.05);两组胸锁乳突肌的肌电振幅和中位频率无显著性差异。结论:悬吊训练和常规训练均能减缓女性颈肩疼痛,但悬吊训练疗效更佳。

悬吊训练;颈肩疼痛;表面肌电;视觉模拟评分；女性患者

慢性颈肩痛是一种常见的骨骼肌紊乱疾病,主要因长时间保持同一姿势,使颈肩部肌肉持续处于静态收缩状态等引发的肌肉超负荷负重、损伤和疲劳[1-2]。颈肩痛的发生与肌肉功能紊乱、肌肉募集模式改变密切相关;表现为颈肩部深层稳定肌活动降低和浅层肌肉(如上斜方肌、颈后肌等)活动增加[3]。此外,长时间坐位工作、重复的手臂和颈部用力动作导致的颈肩部肌肉疲劳和耐力下降也是引发疼痛的重要因素[4-5]。

作为一种新兴的核心稳定性训练方式,悬吊训练在国内外已被广泛用于体育界力量训练[6-7];在康复医学界,有研究表明其治疗慢性下腰痛疗效显著[8]，但治疗慢性颈肩痛方面的研究较少。因此,本文对模拟真实打字工作环境下采集的浅层肌肉的肌电数据进行分析,观察6周悬吊训练对颈肩部浅层肌肉肌电活动的影响,同时利用疼痛和颈痛评分评价其对减缓疼痛和提升功能水平的作用,以确定悬吊训练治疗慢性颈肩痛的效果,为临床工作者选择有效的治疗方式提供新方向。

1　研究对象与方法

1.1研究对象通过问卷调查受试者年龄、身高、体重等基本信息以及疼痛和伏案时间,最终筛选32例上海体育学院在校女大学生,并将其随机分为常规训练组(CG)和悬吊训练组(TG)。受试者纳入标准:有明显颈肩痛的在校女大学生;VAS评分在3分以上和NPQ评分在25%以上,每周坐位作业和使用电脑时间超过20 h;过去一年内超过30 d有颈肩疼痛史;过去7 d出现颈肩疼痛。排除标准:患者曾有过颈肩部外伤或手术史;月经痛、经期前后颈肩痛或其他部位疼痛患者;有颈椎病、肿瘤、肩周炎等;有炎症性疾病或伴有严重的关节病变;在过去3个月内曾接受过颈肩部肌肉功能训练或康复治疗。所有受试者均自愿参与本研究,并签署知情同意书。患者基本情况如表1所示,2组各项指标均无统计学差异。

表1　TG组和CG组基本情况比较(M±SD)

1.2实验方法

1.2.1分组TG组受试者使用自主研发悬吊设备(工作原理:通过悬吊系统的帮助,可以使身体的某部分或整个身体都可以悬挂在器械上,使受试者摆脱或利用身体重力影响,放松原动肌和拮抗肌,调动和锻炼关节稳定肌功能。与其他同类设备相比,不需固定天花板亦可使用,对场地要求小,成本低,实用性强)完成一套动作练习,该方案由颈部前屈、后伸、侧屈、旋转、肩部提拉和前推等7项训练内容组成。训练动作如图1所示,动作说明及描述见表2。所有动作均在不引发患者疼痛的前提下完成,另可根据患者的个体情况,通过增加组数提高训练的强度。

CG组受试者在无任何辅助设备的条件下完成由前屈、后伸、侧屈和旋转动作组成的一套常规动作训练。每套动作完成5组,每天1次,坚持6周。

1.2.2指标测量(1) 颈肩部疼痛和功能评估。训练前后进行VAS和NPQ量表评分。通过VAS评分评估患者颈肩疼痛水平,通过NPQ评分评估颈肩痛对日常生活、工作的影响。

图1　悬吊训练动作

训练项目训练方法训练周次(3次/周)训练负荷(组×次数)主要针对肌肉类型锻炼1仰卧宽悬头颈侧屈训练1,23,45,63×83×104×12上斜方肌、头夹肌锻炼2侧卧宽悬头颈前后侧屈训练1,23,45,63×83×104×12胸锁乳突肌、头夹肌锻炼3仰卧弹悬头颈阻力侧屈训练1,23,45,63×83×104×12深层小肌群(头夹肌、颈半脊肌)锻炼4仰卧弹悬头颈抗阻前后侧屈训练1,23,45,63×83×104×12胸锁乳突肌、头夹肌锻炼5仰卧弹悬头颈抗阻左右旋转训练1,23,45,63×83×104×12上斜方肌深层小肌群(多裂肌、头旋肌、颈半脊肌)锻炼6仰卧屈膝悬手抓悬绳提拉训练1,23,45,63×83×104×12斜方肌锻炼7跪位手抓悬绳前推训练1,23,45,63×83×104×12斜方肌背部肌群

注:宽悬即宽悬吊带;弹悬即弹性悬吊带;悬绳即无弹性绳索

(2) sEMG肌电数据采集与分析。采用美国Delsys 16通道Trigno Wireless EMG传感器信号采集与分析系统采集sEMG,采样频率为4 MHz,选用香港产的Delsys肌电片,肌电片置于肌腹处,且与肌纤维走向平行。所监测肌肉为双侧胸锁乳突肌(SCM)、上斜方肌(UT)和头夹肌(SC)。肌电片的贴放位置依据The ABC of EMG的标准选取安置:SCM 为乳突到胸骨上切迹中点旁开1.5 cm的肌腹处，UT为C7至肩峰中点处,SC为C4,C5旁开1～2 cm处。贴肌电片之前,先处理好贴放位置处的毛发,用酒精棉球擦拭皮肤以降低阻抗。

首先采集这些肌肉最大自主收缩(MVC)时的肌电信号。在对抗最大阻力时,采集受试者的肌电信号进行后续肌电分析。每条肌肉MVC测试进行3次,每次持续6 s,相邻2次测试间隔1 min,测试动作标准参照 ABC of EMG(美国 Noraxon公司)。之后,让患者在根据自身情况调整桌子、椅子、电脑显示屏距离、高度、远度的舒适姿势下完成30 min打字任务,在静息(T1)和每隔5 min采集60 s肌电数据,各时间点分别记为T2、T3、T4、T5、T6、T7(图2)。

肌电数据处理:先将MVC肌电信号通过10～400 Hz的带通滤波和整流处理,随后读取MVC最大自主收缩时段4 s的均方根值,取3次测试的最大值进行后续处理。选取7个时间点60 s肌电数据进行滤波，计算出60 s肌电数据的均方根均值,并将其与相应肌肉的MVC值进行标准化处理得出百分比(%MVC),后文记为肌电平均振幅;并将以时间为函数的肌电信号转换为以频率为函数的肌电信号,计算其平均中位频率(MF)。

图2　2个受试者(一个TG组，一个CG组)干预前后典型肌电活动示意

1.2.3统计学分析采用Excel2013、SPSS17.0统计软件进行分析。统计结果以均数±标准差表示。组内干预前后比较采用配对t检验,组间比较采用独立样本t检验,显著性水平设为P<0.05。

2　研究结果

整个实验中受试者无脱落。从整体看,干预前后TG组和CG组疼痛评分和肌电图均发生变化，主要表现为训练后TG组的VAS和NPQ评分、平均肌电振幅显著下降，但平均MF显著上升(图2)。

2.1颈肩疼痛及功能评估训练前,2组VAS和NPQ颈痛评分无差异,经过6周的悬吊训练和常规训练后,VAS和NPQ颈痛评分均下降,相对CG组,TG组下降更明显(表3)。

表3　TG组和CG组疼痛及功能障碍情况

注:组内干预前后比较,▲表示P<0.05,▲▲表示P<0.01;组间比较,◆表示P<0.05,◆◆表示P<0.01；图3、图4同此

2.2表面肌电振幅训练后,CG组在完成打字任务时SCM肌电振幅无明显变化,UT和SC肌电振幅下降,但差异不显著。TG组左侧SCM肌电振幅在20 min后的3个时间出现明显下降,右侧SCM肌电振幅在静息时出现下降,并具有统计学差异(P<0.05);左右侧UT肌电振幅在训练后显著降低,具有显著的统计学差异(P<0.01)。左侧SC肌电振幅在静息和开始打字后就出现降低(P<0.05),随着打字时间的延长,差异越显著(P<0.01);右SC在各时间点都比训练前显著降低(P<0.01)。两组组间比较显示,SCM、UT和SC肌电振幅在训练前均无差异;训练后,左侧UT肌电振幅在打字任务前部分无差异,随着时间的逐渐增加,两组出现统计学差异(P<0.05);右侧UT肌电活动在打字10 min后两组出现统计学差异(P<0.05);左右侧SC分别在打字20 min后和10 min后两组出现统计学差异(P<0.05，图3)。

图3　训练前后TG组和CG组平均肌电振幅变化示意

2.3肌电平均MF训练后,CG组SCM、UT和SC平均MF基本无变化;TG组左侧SCM平均MF在第25 min时出现差异,右侧SCM无明显变化;左侧UT平均MF在静息和打字刚开始时无明显变化,打字10 min后,平均MF增加,打字25 min后出现显著性差异(P<0.01),右侧UT在打字15 min后平均MF具有统计学差异(P<0.05);左侧SC平均MF在打字任务后期,逐渐增高,并具有统计学差异(P<0.05);右侧SC平均MF在打字任务开始10 min后出现显著差异(P<0.01)。两组组间比较结果显示:训练前两组平均MF无差异,训练后,TG组UT平均MF明显高于CG组,并具有统计学差异(P<0.05);TG组SC平均MF较CG组高,但差异出现在打字任务后期(图4)。

图4　训练前后TG组和CG组肌电平均MF变化示意

3　讨论

本文主要是为了确定悬吊训练对颈肩部浅层肌肉肌电活动的影响,以及其对缓解颈肩疼痛及不适的作用,同时和常规颈肩锻炼之间的疗效进行对比。先前诸多研究所采用的指标大多是疼痛评分和功能残障指数评分。本文增加对浅层肌肉肌电活动的观察,研究疼痛患者颈肩肌肉的激活水平和疲劳指数,客观评价悬吊训练对改变肌肉功能状态及疼痛的影响。

目前,许多研究已经证实颈肩痛病患肌肉激活模式的不适应是引发疼痛的重要机制[9]。颈肩疼痛激活模式的改变主要为深层肌肉激活水平降低,浅层肌肉活动水平增加[3,10],通过sEMG表现为肌电振幅的增加和MF的降低；因此,通过干预方式调整肌肉的激活模式至关重要。

3.1悬吊训练与肌电振幅本实验分析结果显示:通过6周的悬吊训练干预后,TG组胸锁乳突肌平均振幅变化不大,上斜方肌、头夹肌平均振幅明显降低,具有显著的差异性,这表明经过训练干预后,在完成相同任务时募集上斜方肌和头夹肌运动单位比之前减少,说明悬吊训练使其他肌肉得到训练,增加了对其他肌肉的募集和激活,从而降低了上斜方肌和头夹肌的募集水平。这与之前的许多研究结果相一致。Jull等[11]的研究表明，特殊的头颈屈曲训练能增加颈部深层屈肌的激活水平,降低浅层胸锁乳突肌和前斜角肌的活动水平。Mok等[12]通过对4种不同悬吊方式进行比较发现,无论何种悬吊方式,只要在悬吊绳上进行训练就能更好地激活深层肌肉(腰部多裂肌)参与活动,降低浅层腹直肌和腹外斜肌的活动。Bjerkefors等[13]通过将电极植入肌肉调查稳定性训练期间核心肌肉腹橫肌和表层肌肉腹直肌的激活水平,研究表明核心稳定性训练过程中,激活了腹部深层肌肉腹横肌,而并非表层肌肉。

悬吊训练是通过绳索将身体全部或某一部位部分悬吊起来,形成不稳定训练环境,同时减少身体重量进行练习的一种训练方式;悬吊训练的不稳定特点可使神经肌肉控制和肌肉募集改变[14]。在不稳定平面上锻炼会增加感觉运动刺激,增加神经肌肉系统的需求,使神经中枢和肌肉感受器对接收到的信息重新整合,并调整运动程序,唤醒失活或“休眠”肌肉,重建肌肉正常功能模式及神经控制模式,提高肌肉激活水平[15];同时悬吊训练闭链和渐进式分级训练原理逐渐增加的负荷,能刺激弱化的本体感觉和失活的深层肌肉,达到激活深层稳定肌,提高深层肌肉适应性,增加运动单元募集率和数量的目的[16]。根据肌肉代偿原理,深层稳定肌被激活参与活动,会减少浅层肌肉在完成工作任务时的作用,从而降低其激活水平；因此,经过悬吊训练后上斜方肌和头夹肌活动水平降低。组间比较无差异可能是因为常规的颈肩活动只能放松肌肉,无法影响肌肉的激活和募集,以及调整紊乱的肌肉系统发挥正常功能。

3.2悬吊训练对肌肉疲劳的影响肌电频谱分析中的MF是肌肉收缩过程中疲劳的敏感标志,同时也是监控疲劳的客观方法。在颈痛和正常人的颈部肌肉测试过程中,一般颈痛病患平均振幅会高于正常人，MF值会小于正常人[17]。本实验结果显示:经过6周的悬吊训练干预后,左右侧上斜方肌和头夹肌平均MF在打字的各时间均出现增加现象。这与Falla的研究结果相一致,Falla等[18]研究6周的头颈屈曲耐力力量训练对缓解慢性颈痛患者胸锁乳突肌和前斜角肌疲劳的影响,结果表明6周的耐力力量训练使肌电MF增加,肌电振幅值降低,对缓解肌肉疲劳有效果。

肌肉疲劳与参与活动的肌纤维相关,低负荷运动时,慢肌纤维运动单元因募集阈值较低被优先募集,快肌纤维运动单元只有在高负荷运动、运动时间长或肌肉疲劳时才能被募集[19]。打字键入任务为低强度运动,但由于30 min时间较长,慢性颈肩疼痛患者深层肌肉劳损,因此在完成任务时动用浅层的快肌运动单元是正常反应。经过6周悬吊训练后,深层肌肉在训练中被激活参与活动,进而得到锻炼；因此,TG组在干预后完成打字任务时无须动用过多的快肌运动单元参与活动或动用较晚,故上斜方肌和颈后肌在完成任务时未出现疲劳,或疲劳出现迟,表现为平均MF增加,说明悬吊训练使得慢肌纤维参与活动的比例增加,疲劳延缓。

常规颈肩部训练因其无法影响肌肉的募集和激活,使得机体动用更多的慢肌纤维参与活动,因此对推迟肌肉疲劳,减缓疲劳无作用。两组比较的结果也得到了证实。

3.3悬吊训练与疼痛水平本研究结果显示,通过悬吊训练干预后,VAS评分和NPQ颈痛评分显著下降，表明悬吊训练能达到减缓疼痛和不适的作用。

4　结束语

6周的悬吊训练和常规训练均能缓解女性颈肩部肌肉紧张,改善骨骼肌功能障碍和松弛本体感觉,从而减缓疼痛。另外,悬吊训练还能影响打字任务下颈肩部肌肉的激活水平,达到降低浅层肌肉活动水平,缓解和推迟肌肉疲劳的效果。综上,悬吊训练可作为改善肌肉功能状况及治疗慢性颈肩痛的有效方式。

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Effect of Sling Training on the Pain Level and sEMG Activities of Female Patients with Chronic Neck-shoulder Pain

∥PENG Jinfeng,LIU Qingguang,BO Chengzhi,HUANG Qiangmin

Objective: To investigate the effect of the sling training on the treatment of chronic neck-shoulder pain in female patients and observe its influence on the electromyography activity of the neck and shoulder muscles.Methods: female students with chronic neck-shoulder pain were randomly divided into conventional training group (CG) and sling training group (TG),receiving 6 weeks of different training respectively.TG group used sling equipment for flexion,extension,lateral flexion,rotation,shoulder lift and push training and CG group received routine neck-shoulder protection health education and regular neck-shoulder training.VAS (Visual Analogue Scale) and NPQ (The Northwick Park Pain Questionnaire) were used to measure the pain of patients,and surface electromyography (sEMG) were assessed when the participants performed 30 minutes of typing task.Results: The VAS and NPQ scores decreased after training both groups,but only the score of TG group had significant difference (P<0.05).After training,the electromyography of upper trapezius muscle and splenius capitis muscle decreased significantly compared with that in CG group (P<0.05).The median frequency (MF) has no obvious change in CG group;while the MF in TG group was on the rise and kept increasing over time (P<0.05).The sternocleidomastoid (SCM) had no special change in both groups.Conclusion: Both sling training and regular training can reduce neck-shoulder pain,but the effect of sling training is better on female patients.

sling training;neck-shoulder pain;surface electromyography;visual analogue scale;female patients

’s addressSchool of Kinesiology,Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China

2016-02-06;

2016-05-20

上海市地方高校大文科研究生学术新人培育计划项目(xsxr2013046);上海市人类运动能力开发与保障重点实验室资助项目(11DZ2261100)

彭金凤(1990-),女,湖南岳阳人,上海体育学院硕士研究生;Tel.:(021)51253357,E-mail:pengjf119@sina.com

简介:黄强民(1956-),男,云南昆明人,上海体育学院教授,博士生导师;Tel.:(021)51253357,E-mail:huaqia404@aliyun.com

G804.5

A

10.16099/j.sus.2016.05.010

文章编分类号1000-5498(2016)05-0063-07