非特异性腰背痛青少年脊柱-骨盆矢状面平衡特征研究

兰冠仪 冯 强 周 誉



非特异性腰背痛青少年脊柱-骨盆矢状面平衡特征研究

兰冠仪1冯 强2周 誉3

（1.北京市三十五中, 北京 100032；2.国家体育总局体育科学研究所, 北京 100061；3.中国教育科学研究院, 北京 100088）

青少年非特异性腰背痛发生呈上升趋势，脊柱-骨盆矢状面的平衡与腰背疼痛关系密切。了解非特异性腰背部疼痛青少年脊柱-骨盆平衡参数的基本特征，可以为该疾病的积极防治提供理论依据。对北京3所中学，天津1所中学学生进行问卷调查，筛选符合条件受试者并使用spinalMouse®进行脊柱形态与功能测试。最终采集有效样本377例，其中初中、高中总计261名非特异性腰背痛青少年（男112名，女149名），随机筛选无痛组受试者共116名（男，60名，女，56名）。对受试者进行直立位脊柱-骨盆矢状面参数测试，同时测量脊柱在前屈、后伸，左右侧屈等动作中的功能。主要指标有胸椎后凸角（TKA）、腰椎前凸角（LLA）、骶骨倾角(SA)、倾斜角(INA)，并计算矢状面平衡指数（T/L）。 研究对象分男女组，再按年级和疼痛部位分为初、高中单纯背痛组，单纯腰痛组，腰背结合痛组。对不同疼痛类型组与无痛组进行单因素方差分析，并使用LSD法进行事后检验。（1）初中女生在直立位时，单纯背痛和单纯腰痛组其SA较无痛组增大，经检验有显著性差异（P<0.05）。初中女生单纯背痛组、单纯腰痛组T/L较无痛组减小，腰背结合痛组T/L较无痛组则增大，差异有显著性意义（P<0.05）。高中女生INA，单纯腰痛组合腰背结合痛组显著小于无痛组（P<0.05）。（3）初中和高中学生疼痛各组和无痛组在脊柱屈伸功能上差异没有显著性。非特异性腰痛青少年脊柱-骨盆的平衡破坏情况存在，女性更为显著。容易导致身体重心失衡，这可能是青少年腰背痛疼痛发生的重要原因。

青少年；非特异性腰背痛；脊柱-骨盆矢状面平衡；特征

1 研究背景

腰背疼痛是指下背、腰骶、骶髂、臀部或腿部一组疼痛的主观感觉，据统计大约有60-80%的成年人在生活中有腰痛经历[1-4]。然而对于很多腰痛患者来说，很难给出确切的诊断，故使腰痛的诊断错综复杂[4]。非特异性腰痛是指引起疼痛的具体病理部位不十分肯定，主要包括腰肌劳损，肌纤维膜炎、韧带炎等急慢性腰部病变的各种常见的腰背疼痛病症[5]。儿童青少年的腰背疼痛情况与成年人类似[6]。同时，儿童青少年的腰背疼痛还有着高复发率的特征[7]。虽然和成年人相比，儿童青少年腰背疼痛的程度较低[8]，持续时间通常短于一周[8-9]。但是通常会造成儿童青少年活动障碍、缺课、减少甚至停止体力活动[10]。非特异性腰背疼痛，严重者还有可能影响内脏器官的发育。

国内研究表明，青少年腰背疼痛的发生率较高。1998年刘建平等对成都某中学1558名学生的调查结果显示，55.1%的学生存在腰背痛的历史，现患病率为42.8%，并且患病率随年级增大而增高。在接受调查的中学生中，17.2%因腰背疼痛影响上学或活动，6.6%的因腰背疼痛就医[11]。姚卫光等采用自行设计问卷,多级整群抽样方法,分两个观察点对广东省4所中学共361名在校学生进行问卷调查。结果显示广东省在校学生非特异性下腰痛时点患病率分别为16.62%和19.67%，历史患病率分别为35.73%和37.40%[12]。

正常生理状态下的脊柱矢状面力线是具有四个生理性弯曲弧度(颈椎前凸、胸椎后凸、腰椎前凸、骶椎后凸)的弹性结构。躯干自身重力及运动产生的应力经此结构由头部-肩膀-上肢一脊柱—骨盆一双膝一双踝一双足弓传导,构成了双侧对称的应力传导链[1]。因此,脊柱的四个生理性弯曲和骨盆位置及活动能力,是脊柱-骨盆矢状面平衡的解剖学结基础。也是维持人体正常坐姿、站姿以及步态的关键。青少年处于身体高速发育的阶段，神经系统、骨骼肌肉系统发育并不完善，外界的干扰很容易影响到青少年的发育状况，特别是脊柱。

脊柱矢状面的正常曲度是脊柱进行运动、承载轴向负荷以及维持相应的强度、保持站立姿态稳定性的重要保障。矢状面曲度的改变会很大程度上影响脊柱的力学平衡。常见的矢状面失衡疾病有颈椎曲度变直、驼背（胸椎后凸）、腰椎曲度变直（腰椎前凸）。多数脊柱疾患可影响脊柱矢状面的平衡，从而增加脊柱肌肉负荷，产生肌肉疲劳和背痛。人体重心前移可增加脊柱后方肌肉负荷，是导致矢状面失衡的主要原因[1]。

成人脊柱疾病躯体矢状面平衡不仅由脊柱矢状面形态决定，还包括位于脊柱与远端肢体之间并能调节躯体整体平衡的骨盆，它是矢状面平衡的关键部位。脊柱-骨盆矢状面失衡可能导致躯干前倾、顽固性腰痛等一系列情况，均严重影响患者的生活质量[16]。脊柱矢状面形态对维持正常的生物力学结构至关重要，越来越多的研究发现在研究脊柱矢状位平衡变化时必须包括骨盆的形态研究，正常的脊柱和骨盆形态曲线使得身体处于最佳平衡状态并消耗最小的能量[17]。综上，通过了解我国患有非特异性腰背疼痛的青少年脊柱-骨盆平衡参数的基本特征，可以为该疾病的积极防治提供理论依据

2 研究对象和方法

2.1 研究对象

选取北京市3所中学和天津市1所中学的学生（初中一、二年级和高中一、二年级学生）进行问卷调查。共发放问卷1560份，回收1483份。通过问卷，筛选在一个月内出现背部或者腰部疼痛且没有明确疾病诊断青少年学生，并排除1个月内出现腰背部急性损伤史。受试者基本情况如表1，在年龄、身高、体重以及BMI上，各种间均不存在显著性差异。

所有接受脊柱形态与功能测试受试者排除脊柱相关疾病（先天脊柱畸形、脊柱肿瘤、腰椎间盘突出、脊柱骨折、马尾综合征等）与近一个月内出现急性腰背损伤的情况。各组受试者的筛选的条件为：

单纯背痛组：近一个月内出现背部疼痛并且没有出现腰部疼痛，疼痛程度达到3分以上（VAS评分）。单纯腰痛组：近一个月内出现腰部疼痛并且没有出现背部疼痛，疼痛程度达到3分以上（VAS评分）。腰背结合疼痛组：近一个月内既出现背部疼痛也出现背部疼痛，疼痛程度均达到3分以上（VAS评分）。筛选疼痛组受试者后，随机筛选对照组。无痛组筛选条件为“近一个月内无任何背部、腰部疼痛的情况出现。在受试学生和家长签署脊柱形态测试知情同意书后，最终采集有效样本377例，分组情况见表2。

表1 受试者的基本情况

年龄（岁）身高（cm） 体重（kg） BMI 初中 男性（n=118）13.12±0.76167.73±8.1359.79±15.9221.11±4.92 女性（n=124）13.05±0.80161.69±5.5851.61±10.3919.71±3.77 高中 男性（n=54）16.06±0.90174.91±6.0467.94±16.3322.19±5.14 女性（n=81）15.81±0.71163.56±5.5254.11±10.1420.22±3.61

表2 受试者分组情况表

无痛单纯背痛单纯腰痛腰背结合疼痛总计 初中 男性39441520118 女性33402229124 高中 男性2110101354 女性2323132281

2.2 研究方法

2.2.1 测试方法

在问卷调查后一周内对出现单纯性背痛、单纯性腰痛、腰背部结合疼痛以及无痛的青少年学生进行脊柱形态与功能的测试。采用双盲实验设计进行测试，减小实验误差。

SpinalMouse®作为一种新的脊柱测试方法被学者们在实践中应用。SpinalMouse®通过一种无放射性的测试，测量在矢状面、冠状面脊柱的形态、以及在不同运动状态下脊柱形态的变化、以及活动度水平[25]。此类设备(脊柱三维空间运动分析仪)的优点在于测量正常人以及脊柱疾病患者的脊柱形态具有明确的可靠性和重复性,是一种无创伤的检测手段。脊柱动态测量仪(Spinalmouse)可以直接、方便的测量出胸、腰椎各个椎间角变化,并且存在很好的可靠性、重复性和可信性,是脊柱各个节段运动能力评定的良好工具。

本测试中所有操作人员均进了仪器使用培训并通过考核，整个测试过程严格按照仪器操作流程进行。

2.2.2 测试指标

脊柱形态指标：直立位的胸椎后凸角（TKA）、腰椎前凸角（LLA）、骶骨倾角（SA）、倾角线（IA）；

脊柱功能指标：直立位脊柱前屈最大幅度到后伸最大幅度以及脊柱左右最大侧屈过程中

的胸椎总体活动度(TROM)、腰椎总体活动度(LROM)、骶骨倾角活动度(SROM)。

计算矢状面平衡指数（T/L），计算方法为，直立位胸椎后凸角（TKA）/腰椎前凸角（LLA）。

2.2.3 统计方法

分性别和年龄组（初中组和高中组）对不同疼痛类型组与无痛组进行了单因素方差分析，检验各个脊柱形态与功能的指标的差异是否具有统计学意义，对出现统计学差异的使用最小显著性差异（LSD法）进行组间的两两比较。

3 结果

3.1 直立位脊柱形态

直立位脊柱形态指标见表2、表3。结果显示初中女生在直立位时，单纯背痛和单纯腰痛组其骶骨倾角是较无痛组增大，经检验有显著性意义（P<0.05）。初中女生单纯背痛组、单纯腰痛组矢状面平衡指数指标较无痛组减小，腰背结合痛组矢状面平衡指数指标较无痛组则增大，差异有显著性意义（P<0.05）。高中女生倾角线指标，单纯腰痛组和腰背结合痛组显著小于无痛组。除此之外，其余指标各组间差异没有显著性。

表2 初中各组间直立位脊柱形态指标差异性分析

TKA（°）LLA（°）SA（°）IA（°）T/L 男 无痛组(n=39)38.9±9.4721.6±8.1515.8±6.616.5±3.102.2±1.83 单纯背痛(n=44)38.1±9.4723.2±10.4116.3±8.116.1±3.922.1±1.35 单纯腰痛(n=15)36.6±9.6321.4±6.9914.7±7.005.0±1.561.9±0.87 腰背结合痛(n=20)38.6±8.0720.1±7.6614.2±5.956.6±3.272.2±0.90 女 无痛组(n=33)43.1±9.3525.4±8.9615.9±6.234.9±3.201.9±0.67* 单纯背痛(n=40)41.5±8.1928.5±9.7718.4±7.48*3.7±3.011.6±0.76* 单纯腰痛(n=22)36.3±11.8928.6±8.4420.3±7.09*3.7±2.401.3±0.51* 腰背结合痛(n=29)39.4±11.8123.5±12.5714.7±9.404.1±3.352.4±1.97*

注：*表示为P<0.05

表3 高中各组间直立位脊柱形态指标差异性分析

TKA（°）LLA（°）SA（°）IA（°）T/L 男 无痛组(n=21)39.9±9.2822.7±8.3915.6±5.775.1±2.432.1±1.10 单纯背痛(n=10)42.5±9.9923.0±8.3315.4±5.106.7±3.372.1±0.85 单纯腰痛(n=10)43.4±11.1625.7±8.0818.3±6.506.8±2.71.9±0.80 腰背结合痛(n=13)41.7±12.5622.7±6.9216.2±3.987.0±2.041.9±0.38 女 无痛组(n=23)39.3±10.5432.4±10.1523.4±8.114.2±2.831.3±0.42 单纯背痛(n=23)39.6±7.5532.1±11.2420.8±8.341.9±2.971.3±0.41 单纯腰痛(n=13)40.5±10.1927.8±10.0017.0±9.132.6±1.89*1.9±1.60 腰背结合痛(n=22)41.1±9.0731.8±8.9520.3±8.662.4±3.17*1.4±0.76

注：*表示为P<0.05

3.2 脊柱各阶段活动度

在直立位脊柱屈伸过程中，各个阶段脊柱活动度结果见表4、表5。结果显示，初中学生脊柱各个阶段活动度没有出现显著性差异。高中组女性单纯背痛组腰椎整体活动度小于无痛组，经检验具有显著性差异（P<0.05）。

表4 初中各组间脊柱屈伸功能的差异性分析

SROM(°)TROM(°)LROM(°) 男 无痛组（n=39） 59.4±19.3923.6±16.6582.1±14.57 单纯背痛（n=44） 58.8±20.1418.6±17.2080.8±12.27 单纯腰痛（n=15） 58.9±21.5023.0±20.3781.8±16.13 腰背结合痛（n=20） 55.9±14.9230.0±17.0579.0±16.89 女 无痛组（n=33） 41.7±16.6715.6±15.1176.1±14.58 单纯背痛（n=40） 39.5±16.6821.2±13.9371.9±12.35 单纯腰痛（n=22） 41.0±21.3720.08±14.0572.7±13.66 腰背结合痛（n=29） 47.7±21.6117.2±15.3669.4±13.66

表5 高中各组间脊柱屈伸功能的差异性分析

SROM(°)TROM(°)LROM(°) 男 无痛组（n=21） 64.5±11.1614.1±25.485.0±13.56 单纯背痛（n=10） 67.6±14.5418.9±18.9183.7±16.15 单纯腰痛（n=10） 72.2±22.8316.3±18.5286.3±22.84 腰背结合痛（n=13） 60.0±20.8418.9±20.6784.3±14.06 女 无痛组（n=23） 44.5±17.6124.8±14.0781.0±9.88 单纯背痛（n=23） 47.4±11.9318.9±10.74 75.4±13.21* 单纯腰痛（n=13） 51.2±17.1215.8±17.3968.3±10.52 腰背结合痛（n=22） 51.9±22.4314.0±15.0578.9±14.24

注：*表示为P<0.05

4 分析与讨论

4.1 直立位脊柱形态

骶骨倾角是指骶骨的体表轮廓线与垂直线之间的夹角。由于骶骨倾角与髂骨之间是由骶髂关节这一微动关节连接而成，同时骨盆和骶骨的活动是同步的，所以骶骨倾角可以用来代表骨盆的空间位置。骶骨倾角的值越大，代表骨盆前倾的幅度越大。已有研究表明，过大的骶骨倾角和腰背疼痛存在某种相关性[29]。本研究中，骶骨倾角的差异出现在了初中女性的无痛组与单纯性背痛组、单纯腰痛组之间，提示着两个组可能存在由于骨盆前倾导致脊柱-骨盆矢状面身体重心前移，这种平衡的破坏，有可能会通过胸椎下端或腰椎的后凸来代偿，特别是脊柱两旁的肌肉力量，这种情况持续时间长后会导致腰背部的疼痛。而脊椎在正常生理曲度的情况下,体重的重力得到缓解,肌肉处于平衡及松驰状态。反之长期坐站时姿势不正确,会增加脊柱的负荷,使椎间关节和椎间盘经常受压,引起腰背部肌肉疲劳或疼痛[32]。特别是核心区肌肉力量弱的群体，这种情况更为突出。正如许多研究文献报道，女性核心区肌肉力量较男性弱，这也就从一定程度上解释了在初中男性中并没有发现骶骨倾角在无痛组与疼痛组没有出现显著性差异的原因。在今后的研究中，应探讨骨盆的前倾与核心区肌肉力量之间的相关性。

初中女性中还发现矢状面平衡指数之间存在的差异，发生腰背结合痛的女性要显著大于单纯性背痛和单纯性腰痛的初中女性，但三个疼痛组均与无痛组无显著性差异。这一结果提示，脊柱-骨盆矢状面平衡的破坏在腰痛和背痛均存在的青少年中较为明显。研究表明脊柱的生长发育高峰主要集中在婴幼期和青春期来临以前这两个时期[33]。青春期女孩是从11-12岁到17-18岁,男孩从13-14岁到18-20岁[34]。用矢状面平衡指数评估青少面非特异性腰背痛，特别是脊柱生长速度较快的11-18岁年龄组人群，值得深入研究，以便获得更多证据支持。但目前，很少有研究证明青少年的T/L正常值范围，美国的学者指出成年人的T/L值应该在0.15至0.75之间，而日本学者对日本成年人的研究发现正常的T/L值应处在0.4与1.1之间[35]。目前国际上尚没有针对青少年T/L正常值的研究。在本研究的统计分析中发现，无论按照哪种标准，本研究中的青少年脊柱弯曲异常率均在90%以上。这可能与成年人与青少年在脊柱形态上有着明显区别有关，也可能和受试者为不同人群相关，在今后的进一步研究中确定我国儿童青少年的在T/L值以及其他脊柱形态与功能的标准值对于青少年脊柱生理健康的相关研究有着积极的意义。

高中女性INA和LROM度两个指标中出现了显著性差异。INA是第一胸椎（TH1）和第一骶椎（S1）的连线。健康的受试者在站立位姿势下，一般会稍向前倾，也就是说倾角稍大于0度。本研究中发现，单纯腰痛和腰背结合痛在直立位时重心位置比无痛组靠后，而与单纯背痛组无显著性差异。这可能提示了，患有腰痛的高中女性的重心位置可能存在的差异导致了腰部的非特异性疼痛。身体的过度前倾可能会造成人体为了维持身体的平衡增加背部相关肌肉的收缩程度，从而造成了局部肌肉长时间处于紧张状态。学者的研究中也发现，不正确的姿势可能与疼痛相关[4]，而高中女性出现的这种重心靠后的站姿从某种程度上提示了高中女性非特异性腰背疼痛产生的原因。

4.2 脊柱各阶段活动度

腰椎整体活动度（LROM）是在受试者从前屈最大幅度到后伸最大幅度的过程中腰椎的活动度情况，是腰椎正常功能的一部分。在正常情况下，腰椎各个节段在运动中会发生一定幅度的相对活动从而完成整体动作。由于功能的退化，腰椎节段的相对活动度减小有可能造成腰痛的现象。本研究中测得的腰椎整体活动度是腰椎各个节段活动度的总和，如果腰椎整体活动度下降，在完成动作时可能会增加身体其他部位的代偿来完成动作，这有可能便会增加其他部位的工作负荷。本研究在高中女性单纯背痛组中发现了腰椎活动度降低的现象。这从一定程度上证明了腰椎活动度的降低会影响脊柱各个相邻阶段这一推论。虽然在高中其他疼痛组以及初中组中没有发现类似问题，但并不能排除腰椎活动度降低是发生背痛的可能原因。随着我国现代化程度的巨变，青少年“以坐为主”的生活方式已经难以改变，这种腰椎活动度的退化和可能与长期久坐高度相关。对于青少年非特异性腰背疼痛的预防和治疗来讲，关注腰椎活动度降低有可能会起到重要作用。

5 结论与建议

5.1 结论

5.1.1.非特异性腰痛青少年脊柱-骨盆的平衡破坏情况存在，女性更为显著。容易导致身体重心失衡，这可能是导致疼痛发生的重要原因。

5.1.2腰椎整体活动度减小可能是高中女生发生非特异性背痛的原因之一。

5.2 建议

5.2.1 X光片进行脊柱形态与功能测试会大量暴露在X射线当中，寻找可以替代的方法尤为重要。Spinal mouse可以作为一种可选的方法应用在青少年脊柱健康的促进当中。

5.2.2我国青少年脊柱形态与功能的标准值尚未建立，增加正常青少年的测试，建立我国儿童青少年在生长发育各个阶段的标准范围，可以为有效预防青少年脊柱相关疾病提供可靠依据。

5.2.3青少年群体在学业日益繁重的状态下，往往忽略体育锻炼、体态矫正、健康运动的重要性，学校应该建立、细化对青少年的身体检验标准和科学运动、仪态修正的考核机制，促进青少年学业进步和健康养成同步实现。

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On the Characteristics of Sagittal Balance of Spine-pelvis in Adolescents with Nonspecific Low Back Pain

LAN Guanyi, etal.

(Beijing No. 35 Middle School, Beijing 100032, China)

兰冠仪（2001—），北京人，高中生，研究方向：青少年脊柱健康。