功能训练对青少年过度胸椎后凸干预效果的研究

冯 强，周 誉



功能训练对青少年过度胸椎后凸干预效果的研究

冯 强1，周 誉2

研究目的：对存在胸椎矢状面后凸异常的青少年进行干预，试图找到治疗这类问题的有效方法，并加以推广应用。方法：根据Spinal Mouse脊柱形态测试结果，将满足纳入标准且不满足排除标准的164名青少年学生随机分成实验组和对照组。采用双盲设计，利用每周2次体育课时间，由经过培训的体育教师对实验组进行15～20 min的功能训练。同时，对照组按照教学计划进行常规力量训练。功能训练持续8周，第9周再次对受试者的脊柱形态进行测试。结果：干预前后，实验组在直立位时，胸椎后凸角出现显著性差异(P<0.01)；从完全屈曲位到完全伸展位，胸椎活动度干预前后具有显著性差异(P<0.01)；在Matthiass测试中，骶骨倾角在负重状态下的角度变化具有显著性差异(P<0.01)；干预前后，实验组胸椎后凸角和骶骨倾角负重变化的改善优于于对照组(P<0.01)。结论：本研究设计的功能训练方案对胸椎过度后凸的受试者起到了纠正的作用。在改善胸椎过度后凸的同时，功能训练方案对胸椎活动度、骨盆周围肌肉功能能力、身体重心维持能力均起到了一定的改善作用。

功能训练；青少年； 胸椎矢状面后凸异常；干预效果

青少年长期不正确的身体姿势以及不良生活习惯的养成，以及日益下降的体力活动水平都有可能会影响到脊柱正常形态的发育。如果脊柱在矢状面上的弯曲超过了正常范围，则称为脊柱矢状面异常弯曲[1]。在脊柱矢状面弯曲异常中，胸椎过度后凸是其中较为常见的异常现象[15,19]。目前我国对于脊柱弯曲异常的研究相对比较滞后。研究表明，1997—2005年我国6～18岁儿童青少年脊柱弯曲异常检出率为2.15%～22.09%[1,3,5,6]。这其中大部分针对脊柱冠状面的弯曲现象而进行，鲜见对于我国儿童青少年脊柱在矢状面内的异常弯曲现象的研究证据。

脊柱矢状面异常最为常见的为胸椎后凸角异常。国外学者对胸椎后凸角进行了研究，认为正常青少年胸椎后凸角应该在20°～40°，超过40°为异常[23,29]，鲜见对于我国儿童青少年脊柱后凸角的报道。在冯强等的研究中，青少年胸椎后凸角超过40°的初中学生比例为26.7%，高中学生比例为33.6%(SpinalMouse○R,瑞士)[2]。可见，青少年胸椎矢状面曲度异常后凸的发生率较高，很可能会对青少年的脊柱生理发育以及身体健康情况产生影响。对处于生长发育期的青少年来说，如何通过干预方法改善胸椎过度后凸的现象值得进一步研究。

在国外学者的研究中，针对成年人胸椎后凸角过大的矫正训练多数基于Kendall的理论，即牵拉缩短的肌肉和加强薄弱的肌肉[20]。尽管这一理论被大多数康复治疗师所使用,但Hrysomallis发现缺乏足够的对照研究可以证明这个理论的有效性，对包括纠正胸椎后凸姿势矫正训练的有效性提出了质疑[17]。

虽然存在一些针对不同人群胸椎过度后凸的研究报道，但是大部分研究干预前后的胸椎后凸角改善情况均在1°～3°，缺乏足够的说服力[10,27,30]。可能的原因有以下几点：较短的训练时间；使用定性的测量方法测试胸椎后凸角；对于自我训练的方法缺乏有效的监督措施。这些原因都可能是造成胸椎后凸角改善不明显的原因。

综上所述，在国外学者的研究中，关于治疗胸椎矢状面过度后凸的有效方法并没有定论。同时，针对身体高速发育的青少年人群，治疗胸椎矢状面内曲度异常的治疗的相关研究更为缺乏，亟需学者们的广泛关注。虽然，青少年的脊柱健康问题受到我国学者一定程度上的关注，但鲜见针对矢状面内曲度异常的高水平随机对照研究。因此，本研究对存在胸椎矢状面后凸异常的青少年进行干预，试图找到治疗解决这类问题的有效方法，并加以推广应用。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

对北京市3所中学(北京156中学、西城实验中学、北京35中学)在校学生进行脊柱形态测试，通过对测试结果以及问卷调查的方式筛选符合纳入标准但不符合排除标准的受试者。

1.2 实验方法

1.2.1 测试仪器与方法

筛选3所学校的教学班，使用SpinalMouse脊柱形态测量仪进行脊柱形态与功能测试。SpinalMouse作为一种非侵入性测量仪器，被证明具有一定的信度和效度，尤其是在矢状面的脊柱形态与活动度测试中，SpinalMouse的测试准确性良好[7,16,24,26]。对于处于生长发育期的青少年来说，可以作为替代X光片的有效方法。X光片虽然测试结果准确，但X射线的暴露会一定程度上影响青少年的健康[14,21]，找到有效可靠的替代方法是进行较大样本调查的必要途径。本研究的测试方法如下(图1)。

图 1 SpinalMouse脊柱测试方法示意图Figure 1. SpinalMouse Test Method(摘自SpinalMouse操作手册 )

受试者脱鞋并脱掉上衣，暴露从C7到S3(臀裂)的整个背部。用记号笔标记每一个解剖标志(起止点、棘突等)以明确C7到S3的位置。在SpinalMouse软件系统中输入受试者基本信息。

站立位矢状面测试：测试时操作人员3次提醒受试者按平时习惯站姿放松站立，双手自然垂于身体两侧，双眼平视前方，双脚同肩宽，双脚同时承重。使用接收器，按照棘突的位置进行脊柱形态测试。

躯干前屈位测试：受试者保持双腿伸直，膝关节不可弯曲，躯干向前屈曲，头和双手自然下垂，双脚同肩宽。使用接收器，按照棘突的位置进行测试。

躯干伸展位测试：受试者下颌紧贴胸部，双眼平视前方，双手自然下垂(在难以维持姿势时，双手可以支撑于臀部)，双脚同肩宽并同时承重。躯干尽可能的后伸至最大幅度，使用接收器，按照棘突的位置进行测试。

Matthiass测试[11](评估受试者脊柱是否能在对抗外界压力的情况下，维持脊柱正确形态的方法)，具体测试方法如下：受试者双脚分开与肩同宽，双眼平视前方，当听到开始口令后，受试者双臂前平举(肩关节屈曲90°)。测试者对其脊柱形态进行第1次测试。受试者尽最大能力保持该体姿30 s后，测试者再次对其脊柱形态进行测试。

表 1 实验干预训练方案Table 1 The Corrective Exercise of the Study

1.2.2 实验分组与功能训练：

研究表明，胸椎后凸角正常角度在20°～40°，超过40°为异常[9,19,23,29]。其中，青少年姿势性胸椎后凸异常最为常见[19]。本研究筛选胸椎后凸角超过40°，并且俯卧实验中后凸完全消失或部分消失的姿势性胸椎后凸的受试者[4]。对符合纳入标准不符合排除标准的受试者，根据受试者的学校、教学班分布随机分配为实验组和对照组。具体纳入和排除标准如下：

纳入标准：a)经SpinalMouse测试，胸椎后凸角大于40°；b)俯卧实验中，胸椎后凸完全或部分消失的姿势性脊柱后凸。

排除标准：a)患有脊柱骨折史、脊柱相关手术史、肩关节运动损伤、骨盆相关损伤或有明确的脊柱相关疾病诊断(如马尾综合症、腰椎间盘突出症、椎管狭窄、先天性脊柱侧弯等)；b)有明显结构异常的结构性脊柱后凸；c)Adam前屈实验阳性，排除脊柱在冠状面和水平面上的弯曲；d)异常脊柱后凸合并胸廓畸形；e)在业余体校从事过专业运动训练；f)不适宜进行运动的其他相关病症。

采用双盲设计，受试者本人、体育教师、脊柱形态测试操作人员均不清楚受试者脊柱健康状况。利用每周2次体育课时间，由经过培训的体育教师对受试者所在班级全体学生进行15～20 min的功能训练。同时，对照组所在班级全体学生按照教学计划进行15～20 min常规力量性锻炼(包括俯卧撑、仰卧起坐、引体向上、俯卧背起等)。功能训练持续8周，第9周再次对受试者的脊柱形态进行测试。

本研究设计了针对脊柱健康的功能训练方案，考虑到了脊柱的整体性、功能性，对颈椎、胸椎、腰椎以及骨盆的活动度、肌肉力量进行了干预。具体训练方法如下(图2)。

图 2 纠正性训练动作示意图Figure 2. Corrective Exercise

1.2.3 干预后测试

对所有进行本次实验的教学班进行干预后测试，包括对照组和实验组。负责组织测试的体育教师、接受测试的学生、测试操作人员均不清楚学生的脊柱健康状况。测试操作人员和干预前测试保持一致，测试流程严格按照干预前测试流程进行。

1.2.4 采集指标

采集在直立位状态下，受试者胸椎后凸角(TKA)，腰椎前凸角(LLA)、骶骨倾角(SA)、倾斜角(INA)。

采集从躯干最大屈曲位到最大伸展位胸椎总体活动度、腰椎总体活动度、骶骨总体活动度、倾斜角活动度(重心改变角度)。

采集在负重测试中受试者前后两次，受试者各脊柱节段的变化情况。包括：TKA变化、LLA变化、SA变化、INA变化。

1.3 统计方法

使用SPSS 19.0进行统计分析，如测试指标满足正态分布(K-S检验)，则对各指标在实验组和对照组中分别进行配对样本t检验。如不满足正态分布，则对各指标进行非参数检验(Wilcoxon 秩和检验)。

对出现显著性差异的指标进行校正性别和基线数据(干预训练前结果)的协方差分析。如果在进行协方差分析时，出现性别、实验组别与干预后测试结果间的交互作用，则计算干预训练前后相同指标的差值，再对差值进行独立样本t检验。

2 研究结果

对400名学生进行脊柱形态测试时，181名受试者符合纳入标准但不符合排除标准，纳入实验(图3)。8周纠正性训练后再次进行了测试，排除受伤或缺席训练的受试者后，总计收集有效样本164名(表2)。实验组与对照组在年龄、身高、体重、以及BMI等指标中，均没有显著性差异。

图 3 受试者分组情况示意图Figure 3. Flow Diagram of Participant表 2 受试者基本情况Table 2 Basic Information of the Paricipant

性别年龄(岁)身高(cm)体重(kg)BMI(Kg/m2)实验组(n=81)男生(n=47)14．3±1．45172．1±7．7964．8±16．2321．7±4．34女生(n=34)14．1±1．54163．5±5．6956．7±14．4521．0±4．57对照组(n=83)男生(n=50)13．6±1．47171．1±8．4664．8±15．1122．0±4．06女生(n=33)13．6±1．54162．7±7．0753．5±9．3920．1±3．01

直立位各测试指标结果见表3，实验组在干预前后TKA和INA出现显著性差异(P<0.01)。对照组中，INA在干预前后出现显著性差异(P<0.05)。

脊柱各个节段总体活动度结果干预前后出现见表4，结果显示，从完全屈曲位到完全伸展位，胸椎总体活动度的提高具有显著性差异，95%置信区间在2.792°～13.159°。其他各个指标均没有出现显著性差异。

负重测试中各个脊柱节段的角度变化结果见表5和表6(非参数检验)。结果显示，SA在负重状态下的角度变化干预前后在实验组中出现了显著变化(P<0.01)。INA的负重变化在实验组和对照组干预前后均出现了显著性差异(P<0.01,P<0.05)。

表 3 直立位各指标干预前、后差异性比较Table 3 Difference Analysis of the Index in Standing Position

表 4 屈曲位至伸展位干预前、后各脊柱节段总体活动度比较Table 4 The ROM of of Different Spine Segment from Flexion to Extension

表 5 负重测试干预前、后各脊柱节段情况Table 5 The Matthiass Test Result of Different Spine Segment

表 6 负重测试干预前、后各脊柱节段情况(非参数检验)Table 6 The Matthiass Test Result of Different Spine Segment(Non parametric test)

对出现显著性差异的各个指标进行协方差分析(表7)。胸椎后凸角和骶骨倾角负重变化两个指标在标准化了干预前测试水平后，实验组出现了显著性差异(P<0.01)。对实验组别、性别与干预后测试水平出现了交互作用的胸椎ROM指标，进行了干预前后差值的独立样本t检验。结果显示实验组和对照组胸椎ROM差值出现显著性差异(P<0.05，表8)。

表 7 各指标协方差分析Table 7 Covariance Analysis of Different Index

表 8 干预前、后胸椎总体活动度差值结果Table 8 Results of ROM Difference of Thoracic Spine before and after Intervention

3 讨论

随机对照试验是探讨运动干预方案有效的最佳证据。本研究在进行运动干预中，采用了双盲实验设计。在学校中按年级和班级筛查符合条件的受试者后，对筛查结果严格进行保密。负责进行功能训练的体育教师按照原本的授课班级加入15 min的功能训练内容，但班级内既有纳入本实验的实验组受试者，也有没纳入的学生。体育教师和受试者本人对自身健康状况不明确，因此体育教师也就无从对实验组受试者进行额外关注和干预。最大限度的保证了本研究的真实可靠。

本研究通过设计脊柱整体功能训练方案试图对青少年TKA增大的现象进行干预。研究结果说明，实验组TKA在干预训练前后胸椎后凸的现象得到了一定程度上的改善。TKA平均值从47.09°下降到了38.31°，均值下降了8.78°。考虑到在干预后测试中，受试者由于心理作用可能会产生有意识的进行脊柱伸展，从而得到更好测试结果的因素。本研究通过两个方面来降低此类情况的发生。第一，在干预后测试中，将受试者以班级为单位进行测试，即所有参与过干预前测试的受试者均进行干预后测试，受试者和实验操作者对前测结果不明确。第二，在数据处理中，除了使用配对t检验，还通过协方差分析矫正干预前测试结果和性别的影响。在消除前测差异的情况下，对各个指标干预测试的结果进行比较。通过数据处理发现，实验组TKA在配对t检验和协方差分析中，均出现了阳性结果。可以从一定程度上说明本实验的功能训练方案对改善受试者的TKA起到了积极的作用。

除了主要指标TKA的改善外，实验组的胸椎总体活动度也出现了显著性差异。说明本研究的功能训练一定程度上改善了受试者从完全屈曲位至完全伸展位的胸椎活动度。本研究在功能训练中，设计了两项改善胸椎活动度的方法，包括胸椎的伸展活动度和胸椎的旋转活动度。本研究的结果证明了此方法对胸椎活动度的改善起到了一定的积极作用。从解剖生理学的角度，当胸椎活动度得到提高后，胸椎的正常曲度有可能进一步恢复。因此，这种活动度的改善和脊柱曲度的改善应该是相辅相成的。但是，胸椎ROM的改善是否是受试者TKA得到改善的原因，无法从本研究中得出确定结论，值得进一步探讨。

Matthiass测试是一种检验受试者力量水平的简易方法。与传统的力量测试相比，Matthiass测试更加关注受试者脊柱在对抗外界压力中保持自身形态的能力。本研究中，实验组SA在负重测试中出现了显著性差异。由于骶骨和骨盆的解剖关系，SA的测量值可以从一定程度上反映骨盆的位置和骨盆的活动度，即腰骶关节的有限活动。在SpinalMouse的测试当中，SA为较大的正角时代表骨盆前倾，而小的正角或负角代表骨盆处于垂直位置(骨盆前倾是指腹部向低于骨盆的方向运动，骨盆向相反方向运动则能回到垂直位置)。在本研究中，受试者在所有测试过程中均要求保持膝关节伸直。因此，SA的变化值可以表示骨盆各关节的联合运动。学者们的研究表明，骶骨的过度前倾是发生腰背痛的明确危险因素[8,25]。可见，SA的变化也可以从一定程度上反映青少年脊柱的健康状况。本研究中，通过干预训练，实验组受试者的SA有减小的趋势，说明通过干预训练受试者在负重状态下，维持自身骶骨角度保持自身形态的能力有所增强。这可能与本功能训练方案中，针对下腰背、臀部的相关肌群进行了稳定性训练有一定关系。受试者在功能训练后可以通过自身核心区的肌肉力量维持自身骶骨、骨盆的形态，对抗外界压力，从而表现出了积极的结果。

同时，本研究还发现受试者在Matthiass测试中，实验组和对照组INA也出现了一定程度的变化。INA是从第一胸椎(T1)到S1的连线，代表倾角线。倾角线和垂直线之间的夹角称为倾斜角或简称倾角。通过直立位的数据可以看出，受试者在干预训练前身体出现了前倾的趋势。经过功能训练，受试者身体前倾的体姿在实验组与对照组间均出现改善的趋势。长期的身体姿态的前倾，势必会增加脊柱伸肌的负荷，对青少年的脊柱健康产生一定的影响。胸椎过度后凸的青少年是否都存在身体后倾的现象值得进一步探讨。同时，功能训练是否可以在一定程度上改善这一现象也有待进一步研究。

在学者的研究中，干预训练的设计上有研究将训练局限在对局部，即胸椎部分的训练以及手法治疗，并没有考虑到脊柱的整体性[10,27,30]。现代康复领域，越来越强调以整体的观点分析损伤以及姿势的评估。Izraelski认为人体是互相连续的整体，身体的不同部分会产生连锁反应[18]。Blanchard也认为人体是通过肌筋膜相连续的整体[12]。例如胸椎后凸现象很可能与颈椎前凸、腰椎前凸、甚至是肩胛骨的位置都有着密切的关系。仅仅通过局部的治疗很可能是难以达到确切疗效的原因之一。因此，仅仅通过局部的治疗试图达到矫正身体姿态的训练，效果很可能不理想。

本研究设计的功能训练考虑到了颈椎、胸椎、腰椎的各个脊柱节段活动度和相关肌群的力量训练。Foad在研究中设计了两套训练方案，即局部纠正训练方案(LCEP)和整体纠正训练方案(CCEP)试图改善胸椎后凸的情况。结果显示CCEP比LCEP在治疗胸椎后凸中有更好的效果[28]。但是CCEP中仍然缺乏考虑腰椎、骨盆对整个脊柱形态的影响，难以称之为整体纠正训练方案。和Foad的研究相比，本研究的功能训练方案更加考虑到了纠正性训练的整体性[28]。也可以从数据中可以看出，腰椎曲度和腰椎ROM的变化在实验组中不明显。分析可能与以下原因相关：长期静坐少动状态对腰椎的正常功能影响较大，通过每周2次，每次15 min，持续8周的训练方案难以产生足够的影响。在功能训练方案中，通过猫式伸展的动作对腰椎活动度进行了训练，但改善的效果并没有体现，可能与动作较难掌握或针对腰椎的特异性不够有关。在今后的训练中，可以考虑增加更多的腰椎活动度训练，或者寻找到更加有效的改善腰椎活动度的训练动作。

有学者使用不同的训练方法，对胸椎过度后凸的成年人进行了训练，研究表明，运动干预对于胸椎过度后凸具有一定的改善作用，但干预时间过长，有可能降低受试者参与的效果[13,30,31]。因此，本研究的选择了8周的干预时间，且较容易教师根据学校体育课情况安排实施，为青少年胸椎过度后凸的治疗与训练提供了可行的方案。

在干预训练的设计方面，相关肌肉的柔韧性、力量、本体感觉是不可缺少的组成部分。原则上，需要通过功能训练恢复肌肉的正常长度、肌肉柔韧性从而辅助脊柱间小关节恢复到正常位置。同时还需要进一步恢复关节主动/被动活动度、提高肌肉力量、以及本体感觉恢复等。对于存在胸椎矢状面弯曲异常的患者，本体感觉对于保持正确的脊柱形态至关重要，而主动训练是神经-感觉系统重建的重要方法[22]。如果采用片面、局部的治疗方法，很可能难以从根本上起到作用，治疗效果难以维持。因此，在脊柱弯曲异常的治疗上应综合考虑以上问题，最大程度的保证治疗效果。在纠正姿势异常的训练中，本体感觉的恢复是很重要的。如果胸椎过度后凸的青少年在本体感觉缺失，难以保持自身良好的体姿是必然现象。因此，在纠正性训练中本体感觉的恢复应当是主要目标之一。研究表明，和静态的动作相比，动态的动作对提高本体感觉更加有效[22]。因此，在本研究中，设计的动作大部分是动态动作。同时，在第一个训练动作中，首先教授了受试者正确的站姿以及如何保持自身身体形态的方法。在整个训练过程中，始终强调脊柱的形态尽可能的保持中立位。这可能是纠正脊柱形态的功能训练方案能否有效的重要因素之一。本训练方案中，提高青少年相关肌群的肌肉力量的同时，从一定程度上起到了对本体感觉恢复的促进作用。但从目前的测试手段中，尚难以对本体感觉的恢复进行定量的测试与分析。在今后的相关研究中，应当把本体感觉的因素充分考虑，并不断寻找可靠的测试方法评估本体感觉的改善情况。

4 结论与建议

本研究设计的功能训练方案对胸椎过度后凸的受试者起到了纠正的作用。

在改善胸椎过度后凸的同时，功能训练方案对胸椎活动度、骨盆周围肌肉功能能力、身体重心维持能力均起到了一定的改善作用。

目前，非侵入性测试方法，例如SpinalMouse，为青少年脊柱人群的脊柱形态与功能的研究提供了基础，建议对我国青少年的脊柱形态与功能进行进一步研究，从而建立相应的数据库和标准，促进青少年身体健康。建议进一步研究脊柱纠正性功能训练方案，增加对腰椎、骨盆的训练内容，有效改善青少年脊柱的整体功能。

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Effect of Functional Training on Thoracic Hyper-kyphosis in Adolescent

FENG Qiang1,ZHOU Yu2

Objective:This research applies intervention on adolescent who have thoracic hyperkyphosis,and try to find effective method for treating thoracic hyperkyphosis.Method:According to the spinal test results using Spinal Mouse,the study randomly divided 164 adolescents who met inclusion criteria into treatment group and control group.The study used double-blind design.Trained physical education teachers applied functional training on treatment group last for 15～20min twice a week.At the same time,control group received regular physical education curriculum according to teaching plan.The functional training program last for 8 weeks.In the 9thweek,participants got spinal test for the second time.Result:In standing position,the thoracic kyphosis angle(TKA) decreased significantly after intervention(P<0.01).From complete flexion to complete extension,thoracic ROM increased significantly after intervention(P<0.01).In Matthiass test,sacral inclination angle(INA) in weight-bearing condition changed significantly after intervention(P<0.01).After intervention,the improvement of TKA and INA in treatment group significantly better than control group.Conclusion:The functional training program designed in this research can improve thoracic kyphosis in adolescent.Moreover,this functional training program can improve thoracic ROM,functional ability of muscles around pelvic and maintaining ability of center of gravity.

functionaltraining;adolescent;thoracichyperkyphosis;interventioneffect

1002-9826(2016)06-0051-07

10.16470/j.csst.201606008

2016-09-18；

2016-08-10

国家体育总局体育科学研究所基本科研业务费资助项目(基本16-32)。

冯强(1988-)男，天津人，实习研究员，硕士，主要研究方向为运动损伤康复，科学健身的理论与方法，Tel：(010)87182580， E-mail：fengqiang@ciss.cn。

1.国家体育总局体育科学研究所，北京 100061；2.中国教育科学研究院，北京 100088 1.China Institute of Sport Science,Beijing 100061,China；2.National Institute of Education Science,Beijing 100088,China.

G804.55

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