振动杆练习对慢性下腰痛患者疼痛及功能障碍的效果研究*

肖才坤 韦恩秀

振动杆练习对慢性下腰痛患者疼痛及功能障碍的效果研究*

肖才坤 韦恩秀

（广东体育职业技术学院，广东 广州 510663）

【】探讨利用振动杆进行稳定性练习对慢性下腰痛患者疼痛、功能障碍的效果。选取25名慢性下腰痛大学生，随机分为实验组和对照组，两组均在四肢跪撑、侧桥和站立三种姿势下进行练习，每周练习三次，每次40min，共8周。所有患者在练习前及练习8周后采用疼痛视觉模拟评分量表、功能障碍指数和表面肌电图分别记录疼痛、功能障碍及腹横肌激活水平。两组VAS、ODI和腹横肌激活水平均较练习前明显改善(<0.05)，组间比较时，实验组的VAS、ODI和腹横肌激活水平与对照组比较，均具有显著性差异(<0.05)。利用振动杆进行稳定性练习可有效减轻慢性下腰痛患者的疼痛，改善功能障碍和腹横肌激活水平，可作为慢性下腰痛患者日常的锻炼方法。

振动杆；慢性下腰痛；疼痛；功能障碍；效果

下腰痛（Low Back Pain，LBP）是世界性难题，临床上多以核心不稳、脊柱活动度不足、腰凸增大、腘绳肌张力大、腹肌力弱、躯干周围肌力不平衡、长短腿、软组织损伤和退行性变等原因引起[1]。有研究显示，核心稳定性不良是导致下腰痛反复发作的重要原因之一[2]，核心稳定能控制关节的运动，防止腰部代偿动作，减少腰部负荷，保护关节突关节或椎间盘免遭重复性使用伤。而核心不稳可以通过锻炼腹横肌、多裂肌、盆底肌和膈肌而得到改善，核心稳定练习以增加腹横肌和多裂肌的收缩能力最为显著，从而有助于减缓疼痛和改善功能，因此，越来越多研究关注下腰痛患者的核心稳定性[3]。随着核心稳定概念研究的深入，人们针对核心稳定的练习方法和手段也逐渐多样化，比如卷腹、侧桥、鸟狗练习（birddog exercises）、臀桥以及利用瑞士球等不稳定平面进行的一些练习。但最近也有研究报道，振动刺激也是核心稳定性练习的一种好方法[4]，而近些年才传入我国的振动杆便是其中的一种振动练习器，其广泛应用于健身和康复治疗领域以提高肌肉力量、协调和稳定能力。有研究发现，振动杆练习能有效激活腹直肌、腹横肌、背阔肌和竖脊肌等核心肌肉[5]，但国内外关于振动杆练习在下腰痛患者中的应用鲜有报道，故本研究拟通过利用振动杆进行稳定性练习，探讨其对对慢性下腰痛患者的效果，以期为慢性下腰痛患者的康复及振动练习方法体系的完善提供可参考的依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取25名慢性下腰痛的大学生患者，采用信封法随机分为试验组（振动杆组，7男6女）和对照组（7男5女）。纳入标准为：腰痛超过3个月，有/没有下肢牵涉痛（没有放射痛）。排除下列情况：腰部最近有骨折史、创伤或手术史；不能维持练习的姿势（站姿、侧支撑、四肢跪撑等）；严重的神经学问题（肌肉无力、感觉障碍、反射减弱）；类风湿病。试验组与对照组在年龄、身高、BMI等各项情况进行对比，无显著性差异(P>0.05)，见表1。

表1 各组对象一般情况比较

n年龄（岁）身高（cm）体重（Kg）BMI （Kg/m2） 实验组13620.8±0.8166.8±4.858.2±4.720.8±1.9 对照组12520.9±1.0168.7±5.360.8±5.621.4±2.1

1.2 研究方法

1.2.1振动杆练习方法

实验组研究对象均统一使用振动杆(体育型, 德国)进行练习，长度153cm, 中央手柄长度为17.9cm，重量为710g，厚度为9.5 mm，振动频率270次/min（4.6Hz）。实验前一周进行3次试练习，以便让实验对象熟悉振动杆。振动杆练习时躯干尽量稳定，腹部收紧，振动杆练习方案为：①四肢跪撑。屈膝、屈髋90°俯卧跪撑，右手左膝支撑在地板上，左臂(持振动杆)和右腿抬起与脊柱成一直线，持杆在矢状面晃动，左右交替（见图1）②侧桥。侧躺，屈膝90°，髋关节维持在0°位，左手肘伸直支撑起身体，右手持杆在额状面上晃动，左右交替（见图2）。③站姿。双脚打开与肩同宽，双手持振动杆在肩屈90°位矢状面上晃动（见图3）。每个动作以个人最大幅度持续晃动30s/次，每次完成之后休息1min，连续完成10组，完成以上3个练习需约40min/次，3次/周，共8周。练习前进行5min热身，练习后，进行5min的放松运动。非振动杆采用的是一般的无弹性杆，长度和重量设置与振动杆一样，对照组采用无弹性杆进行与实验组一样的练习。

图1

图2

图3

1.3 练习效果评估标准

1.3.1疼痛评分

采用疼痛视觉模拟评分量表（Visual analogue scale,VAS）对所有研究对象的疼痛严重程度进行评分，该量表将疼痛程度用0至10共11个数字表示，0表示无痛，10表示最痛，患者根据自身疼痛程度在这11个数字中挑选一个数字代表疼痛程度。

1.3.2功能障碍评分

采用Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI)对所有研究对象的功能障碍严重程度进行评分，该量表从腰腿痛、生活自理、行走等10个方面评估患者腰痛功能障碍严重程度，每个问题有6个备选答案，情况最好为0分, 最差为5分,分数越高表示功能障碍越严重。

1.3.2 腹横肌激活水平

由一名经过肌电图培训的人员采用表面肌电遥测系统（Noraxon，美国）对所有研究对象练习8周前后的腹横肌进行数据采集，测试时，按标准流程要求用酒精擦净所测肌肉肌腹表面，然后贴牢肌电电极，采样频率为1000Hz，带通滤波20～400Hz。为了更标准的记录腹横肌的电势，采集四肢跪撑和侧桥这两种姿势的肌电信号，每个姿势均采集双侧腹横肌肌电信号，每个姿势维持7s，减去练习开始和结束时的2s，真正记录腹横肌活动5s的肌电信号。再由专业人员使用MyoResearch XP Master Edition分析软件，对原始肌电信号进行滤波（Butterworth带通滤波，10～400Hz）、整流（全波整流）、平滑处理后，计算表面积分肌电值（integrated EMG, iEMG，在一定时间内肌肉中参与活动的运动单位放电总量）。

1.4 统计学分析

采用SPSS19.0统计软件对所有评估指标进行统计学分析。结果以平均值±标准差表示，数据采用统计学方法分析前，先采用单样本S-W检验对两组的数据进行正态分布性检验，以这些数据服从正态分布，而且方差齐同为前提，根据需要保留小数点后2位。组内比较采用t 检验，组间比较采用重复测量方差分析，<0.05 为显著性差异，<0.01 为极显著性差异。

2 结果

两组VAS、ODI和腹横肌激活水平均较练习前明显改善(P<0.05)，组间比较时，实验组的VAS、ODI和腹横肌激活水平与对照组比较，均具有显著性差异(P<0.05)。

表2 两组的VAS、ODI和腹横肌激活水平实验前后数据

对照组实验组 前后前后 VAS5.93±1.193.35±1.125.88±1.181.91±0.56①② ODI27.65±4.878.91±2.3328.67±5.1112.69±3.15①② 腹横肌激活水平(mvs)0.58±0.090.65±0.190.62±0.070.78±0.08①②

注：①表示与训练前比较，<0.05；②表示与对照组比较，<0.05。

3 讨论

在过去的几十年，不管是在康复领域还是运动领域，“核心”的概念被广泛接受。所谓核心稳定性，是指在运动中控制骨盆和躯干部位的稳定姿态，为上肢、下肢运动创造支点，并协调上肢、下肢的发力，使力量的产生、传递和控制达到最佳化。有研究显示[6,7]，核心稳定性不良是导致下腰痛反复发作的重要原因之一，核心稳定依赖于躯干深层肌、浅层肌的和谐共收缩以及参与脊柱稳定的协同肌和拮抗肌间的协调配合能力，尤其是核心深层的腹横肌、多裂肌、盆底肌和膈肌间和谐共收缩水平，对减少腰盆区域不必要的动作从而保护下腰部免遭重复性微损伤和退行性变起着重要作用，那么如何使核心肌群和谐共收缩是下腰痛患者亟待解决的问题。有研究认为[8]，稳定性练习能改善深层核心肌肉的共收缩，建议下腰痛患多进行稳定性练习。

本研究采取核心稳定性练习对慢性下腰痛大学生患者进行干预，结果发现核心稳定练习能显著改善慢性下腰痛问题，且与对照组相比，发现采用振动杆结合核心稳定练习更能显著降低慢性下腰痛患者的疼痛，改善OID及腹横肌激活水平。这说明振动杆结合核心稳定性练习能更有效激活慢性下腰痛患者的核心稳定肌群，特别是腹横肌的激活水平。França等人[12]和Noormohammadpour 等人[13]认为慢性下腰痛患者的康复必须要包含腹横肌的练习，因为腹横肌对于腰部稳定非常重要，Hides等人[14]甚至认为慢性下腰痛患者即使疼痛降低后，深层肌肉也不会恢复，因此必须要通过练习才能恢复。而Mayer等人[15]观察到慢性下腰痛患者的腹横肌和多裂肌的激活模式与正常人不一样，并且稳定性练习能改善这些激活模式，该研究比较了稳定性练习和拉伸练习时腹横肌的激活水平，发现进行稳定性练习时腹横肌的激活水平增加，并且Andrusaitis等人[16]注意到核心稳定性练习有助于不同姿势下腹横肌和多裂肌的协调共收缩，其认为稳定性练习比力量练习对改善下腰痛患者疼痛和功能障碍更加有效。但Moreside等人[17]认为对于有腰椎病的人要慎用振动杆进行脊柱稳定性练习，不过 Kim 等人[5]则认为振动杆的振动刺激能引起肌肉强直性振动反射（tonic vibration reflex）从而促进肌肉活性。因为振动杆是一种双向振动练习装置，不仅能产生低于5Hz的频率，还能把振动传递给人体，这种主动振动刺激能立即作用于神经肌肉系统，并且能维持很长一段时间。特别是振动传递到肌腹或肌腱时，通过刺激来自于肌梭的感觉神经纤维而与α运动神经元相连接[10,11]，从而诱发出肌肉的强直性振动反射，使得肌梭激活和多突触连接而增加α运动神经元的募集，最终促进肌肉收缩[9]，这是本研究发现振动杆结合核心稳定练习产生了更高的腹横肌激活水平的原因之一。此外，振动刺激不仅能影响所作用肌的肌梭，还会影响周围肌的肌梭，振动越大，肌肉克服的阻力越大（本研究要求振动杆练习时，每个动作以个人最大幅度持续晃动），募集的运动单位就会越多。本研究通过个人最大幅度持续晃动振动杆练习，可能不只是提高了核心稳定肌群的激活水平，核心稳定肌群间的协调水平也可能得到了提高，甚至整个核心的本体感觉都得到了改善，这些因素都有助于提高腰椎的整体稳定性，从而有助于降低疼痛，改善功能障碍。

另外，本研究采取的四肢跪撑、侧桥都是支撑面不稳的练习，在不稳定的平面上练习可增加核心深层小肌肉群的激活水平[18,19,20]，而振动杆联合侧桥练习,以及四肢跪撑抬高手臂摇动振动杆的同时抬高髋关节引发的持续振动使得支撑面更为不稳定，从而进一步刺激平衡反应，这个平衡反应需要核心深层小肌肉群进行合理动员才能维持合理的身体姿态。除此之外，还有研究报道，通过增加上肢和/或下肢的外在负荷能增加核心深层稳定肌群的肌肉活性[21]，而振动杆练习时上肢的外在负荷会增加，从而加速躯干稳定肌群的活性。

本研究不足之处在于样本较小，干预时间不长。此外，本研究的样本不能代表所有的下腰痛患者，且腹横肌的激活水平是动态的，肌肉质量的改变与年龄有关，而本研究所有的患者都是大学生，并只是测量了腹横肌的激活水平，后续可以多征召一些年龄跨度比较大的患者，干预时间长些，并多测量一些肌肉的激活水平或相关肌肉的力量以察疗效。

4 结论

利用振动杆结合稳定性练习能有效减轻慢性下腰痛患者的疼痛，改善功能障碍和腹横肌激活水平，可作为慢性下腰痛患者日常的锻炼方法。

[1] Bayramoğlu M, Akman MN, Kilinç S, et al. Isokinetic measurement of trunk muscle strength in women with chronic low-back pain[J]. Am J Phys Med Rehabil, 2001,80:650-655.

[2] George SZ, Childs JD, Teyhen DS, et al.Rationale, design and protocol for the prevention of low back pain in the military (POLM) trial[J].BMC Musculoskelet Disord, 2007, 8: 92.

[3] Danneels LA, Cools AM, Vanderstraeten GG, et al.The effects of three different training modalities on the cross-sectional area of the paravertebral muscles[J].Scand J Med Sci Sports, 2001,11: 335-341.

[4] Seong-Jin Lee, Yong-Nam Kim, Dong-Kyu Lee.The effect of flexi-bar exercise with vibration on trunk muscle thickness and balance in university students in their twenties[J].J Phys Ther Sci,2016,28(4):1298-1302.

[5] Kim JH, So KH, Bae YR, et al. A comparison of flexi-bar and general lumbar stabilizing exercise effects on muscle activity and fatigue[J]. J Phys Ther Sci, 2014,26:229-233.

[6] Goldby LJ, Moore AP, Doust J, et al. A randomized controlled trial investigating the efficiency of musculoskeletal physiotherapy on chronic low back disorder[J]. Spine, 2006,31:1083-1093.

[7] Mayer J, Mooney V, Dagenais S: Evidence-informed management of chronic low back pain with lumbar extensor strengthening exercises[J]. Spine J, 2008,8:96-113.

[8] Mohammad Hosseinifar,Mohammad Akbari,Hamid Behtash,et al.The Effects of Stabilization and Mckenzie Exercises on Transverse Abdominis and Multifidus Muscle Thickness, Pain, and Disability: A Randomized Controlled Trial in NonSpecific Chronic Low Back Pain[J].J Phys Ther Sci,2013,25:1541-1546.

[9] Arora S, Button DC, Basset FA, et al. : The effect of double versus single oscillating exercise devices on trunk and limb muscle activation[J]. Int J Sports Phys Ther, 2013, 8: 370-380.

[10] Bogaerts A,Verschueren S,Delecluse C,et al.Effects of whole body vibration training on postural control in older individuals: a 1 year randomized controlled trial[J]. Gait Posture,2007, 26(2): 309-316.

[11] Bosco C,Colli R,Introini E,et al.Adaptive responses of human skeletal muscle to vibration exposure[J]. Clin Physiol,1999,19(2):183-187.

[12] França FR, Burke TN, Caffaro RR, et al.Effects of muscular stretching and segmental stabilization on functional disability and pain in patients with chronic low back pain: a randomized, controlled trial[J]. J Manipulative Physiol Ther, 2012,35:279-285.

[13] Noormohammadpour P, Kordi R, Dehghani S, et al.The effect of abdominal resistance training and energy restricted diet on lateral abdominal muscles thickness of overweight and obese women[J]. J Bodyw Mov Ther, 2012,16:344-350.

[14] Hides JA,Belavý DL,Cassar L,et al.Altered response of the anterolateral abdominal muscles to simulated weight-bearing in subjects with low back pain[J]. Eur Spine J,2009,18: 410-418.

[15] Mayer J, Mooney V, Dagenais S: Evidence-informed management of chronic low back pain with lumbar extensor strengthening exercises[J].Spine J, 2008,8: 96-113.

[16] Andrusaitis SF, Brech GC, Vitale GF, et al.Trunk stabilization among women with chronic lower back pain: a randomized, controlled, and blinded pilot study[J]. Clinics (Sao Paulo), 2011,66:1645-1650.

[17] Moreside JM, Vera-Garcia FJ, McGill SM: Trunk muscle activation patterns, lumbar compressive forces, and spine stability when using the bodyblade[J]. Phys Ther,2007,87:153-163.

[18] 汪敏加.慢性腰痛患者康复训练前后核心稳定性改变的临床观察[J].成都体育学院学报，2017,43（1）:107-112.

[19] 李宏斌，雷达，王勇,等.运动疗法对部队下腰痛病例的干预效果评价[J].军事医学,2017,46（6）:469-473.

[20] Hyung-pil J,Kysha H.ChristopherK,et a1．WholeBody Vibration Effect on time-to Boundary Measures in Persons with Chronic Ankle Instability．Medicine &Exercise[J]，2014，46(5)：319-320．

[21] Chung JS, Park S, Kim J, et al.Effects of flexi-bar and non-flexi-bar exercises on trunk muscles activity in different postures in healthy adults[J]. J Phys Ther Sci, 2015, 27: 2275-2278.

Effects of Stabilization Exercise Using Flexi-Bar on Pain and Functional Disability in Patients with Chronic Low Back Pain

XIAO Caikun, etal.

（Guangdong Vocational Institute of Sport, Guangzhou 510663, Guangdong, China）

广东省科技厅科技计划项目（项目编号：2013B031600001）。

肖才坤（1982—），硕士，讲师，研究方向：运动伤病防护。