呼吸训练在非特异性腰痛防治中的研究进展

陈沛，任超学，李新通，代瑞兰，张恒银

1.西安体育学院研究生部，陕西西安市 710068；2.西安体育学院健康科学系，陕西西安市710000

非特异性腰痛(nonspecific low back pain,NLBP)是指病因不明，除感染、肿瘤、骨质疏松等导致的脊柱不稳和神经根性疼痛外，其他原因引起的以腰背部、骶髂部疼痛不适为主要表现的一类疾病，可同时伴有腰部无力、活动受限和协调能力下降等症状，严重者可发生睡眠障碍[1]。NLBP 病因不明、发病率高、病程周期长，严重影响患者生活质量，甚至造成心理方面的不良影响，目前已经成为全球范围内的公共健康问题[2]。

近年来，采用运动疗法防治NLBP 逐渐成为共识。运动疗法主要增加维持脊柱稳定的腰腹部肌肉力量，包括外层控制运动的大肌肉群和深层维持稳定的小肌肉群[3]。在训练过程中，深层肌肉的激活存在一定局限。呼吸训练能够激活躯干深层稳定肌，建立适当的腹内压来维持脊柱的稳定与控制，在NLBP防治方面具有较大的应用价值[4]。

1 呼吸训练与NLBP

在解剖学方面，膈肌、腹肌、盆底肌以及脊柱深层固有结构作为腹内压调控的原动肌参与呼吸过程[5-6]，同时也通过不同的生物电模式相互协调，调控脊柱和躯干等多环节结构的稳定程序，参与NLBP 患者的运动控制[7]。在神经生理学方面，大脑岛叶、杏仁核和扣带皮质是呼吸紊乱与脊柱不稳的共同调控区域[8]；而在NLBP 患者中，MRI 显示大脑岛叶和扣带皮质的异常激活模式普遍存在[9]，这也为脊柱不稳患者伴或不伴不同程度的呼吸障碍提供了解释。在免疫学方面，肿瘤坏死因子-α血浆水平的升高会导致严重的呼吸疾病[10]。Wang 等[11]发现NLBP患者肿瘤坏死因子-α阳性率显著增高。在主观症状方面，Clark 等[12]发现，患不同程度障碍的呼吸疾病患者腰痛发病率高达87%；而在腰痛患者中，除核心肌群力量和稳定性均有一定程度的减弱外，NLBP 患者还伴有肺容量和膈肌力学的改变[13-14]。

此外，O'Sullivan[15]发现，NLBP 患者呼吸效率随膈肌、盆底肌位移的偏移程度呈下降趋势。另有研究发现[16]，NLBP 患者核心肌肉疲劳程度与呼吸功能呈正相关。

2 防治机理

腰背部肌肉组织顺应性降低、肌纤维特征性改变和脊柱节段性稳定下降是NLBP 的主要特征[17]。恢复肌肉形态和功能，提高核心稳定性，有助于维持NLBP 患者腰椎的平衡稳定，促进功能恢复。其中，腹横肌、多裂肌、竖脊肌等躯干深层小肌肉群的功能状态已经成为评价脊柱节段性区域稳定的重要指标[18-19]。Dankaerts 等[20]发现，端坐位时腰痛患者腹横肌相比健康人肌电活动波幅高43%，髂肋肌腰段部分高36%。卫杰等[21]发现，NLBP 患者屈曲时竖脊肌平均表面肌电(average surface electromyography,AEMG)均小于伸直时AEMG。两者结果相似。可能是由于腰痛患者在疼痛等影响下，腰背肌做功下降，屈伸过程中做出最大屈曲动作后，屈曲松弛现象延迟，即腹横肌、竖脊肌等深层肌肉延迟反应时的增加，导致姿势控制启动程序的异常。蒋静雅[22]发现，NLBP 患者吸气肌训练8 周后，深层稳定肌反应时缩短，并在动作开始前产生应激反应，对脊柱提前进行加固。呼吸训练能够有效激活深层稳定肌，提高前馈控制能力，对NLBP患者脊柱稳定产生积极作用。

然而，脊柱稳定性的维持并不完全依存于肌纤维的募集，腹内压力调节是平衡脊柱力学及刚度的另一个重要参数[23]。Doubkova等[24]发现，四肢在进行等长抗阻时，横膈膜的异常激活可能引起浅层脊柱伸肌的代偿，从而增加脊柱腹侧区域的压力，造成腹内压力调节异常，是慢性腰痛的一个潜在机制。相比健康人群，腰痛患者的膈肌位置均存在不同程度的偏移，且更容易出现膈肌疲劳，发生呼吸障碍疾病[25]。因此，保证横膈膜的强度及韧性，平衡腹内压力调节，是呼吸训练用于防治NLBP 的另一机理。刘敏等[26]利用膈肌超声检测发现，呼吸训练能够增加呼气末和吸气末膈肌的厚度，提高膈肌增厚分数，有效改善膈肌灵敏度。Ki 等[27]发现，在强化膈肌性能的基础上，呼吸训练可以减小NLBP 患者胸腰段、腰骶段失衡的矢状面角度，并且减轻椎旁浅层肌肉代偿而增加的负荷，从而有效缓解腰痛患者疼痛问题。

在促进脊柱运动控制的同时，本体感觉的参与必不可少。本体感觉经过位于肌肉、肌腱、韧带、关节囊中的感受器，联合游离的神经末梢，感知机体运动信息，并传入中枢，经过整合后反馈至相应部位引起肌肉收缩，参与姿势控制启动程序[28]。Riva 等[29]发现，姿势稳定性的有效控制是本体感觉精确性的表达。NLBP 患者因为腰背部肌纤维萎缩，肌梭敏感性降低，延迟了本体感觉的传导反射，使机体对运动的方向、力量、速度失去即时判断，导致姿势调控异常，是促使NLBP 患者脊柱节段发生病理性改变的主要机制[30]。Janssens 等[31]发现，NLBP 患者进行60%最大吸气压吸气肌训练后，在体位控制及动态平衡中，对足踝关节本体感觉输入的依赖性减小，背部本体感觉信号的输入增加。Mendell[32]认为这一积极作用可能在于呼吸训练抑制疼痛闸门控制，从而刺激机体局部感受器，并优化对疼痛感知的输入。

3 不同呼吸训练在NLBP中的应用

3.1 膈式呼吸

膈式呼吸是通过呼吸设备、气球等对呼气过程施加阻力，从而促进呼吸肌性能的一种训练方式。Boyle 等[33]提出，保持髋膝关节被动90°体位时，身体会处于相对腰椎前屈、骨盆后倾的状态，更有利于深层稳定肌的激活。临床训练中，患者通常采取仰卧位，屈髋屈膝90°并双足用力踩蹬墙面，双膝之间夹一个泡沫轴或一个约200～300 ml的气球以激活盆底肌。一手握住气球，鼻子吸气3～4 s 后用嘴巴吹至气球内，呼气5～8 s，暂停2～3 s后重复上述动作。

范星月等[34]发现，膈式呼吸训练和核心力量训练前后NLBP 患者视觉模拟评分和Oswestry 功能障碍指数(Oswestry Disability Index,ODI)均改善，前者ODI 评分更优。这与Chaitow[35]的研究结论一致，认为隔式呼吸可以强化膈肌各个不同方向的运动，并且激活腹横肌、多裂肌等深层稳定肌，平衡腰背部肌肉负荷，从而防止腰背疼痛。Boyle等[36]对1例右侧腰痛伴坐骨神经压迫，并因疼痛无法独自步行的61 岁女性患者进行膈式呼吸训练，12周后该患者相关症状得到极大缓解，自述神经压迫症状消失，并可在无辅助条件下行走5 km，且不产生腰部明显症状。Kang等[37]发现，呼气压训练后，慢性腰痛患者ODI评分和腹横肌激活均显著优于躯干稳定训练患者，但竖脊肌的激活无差异。这可能与训练体位下腰背肌放松状态有关。

虽然膈式呼吸训练在NLBP 的治疗中效果显著，但为更直接地观察其训练模式对不同肌肉性能的影响，在未来的研究中可选用肌电图、膈肌超声以及最大呼气压、跨膈压等评定呼吸肌性能的指标，可能会对NLBP 的治疗计划提供更合理的建议。

3.2 吸气肌训练(inspiratory muscle training,IMT)

IMT是借助阻力负荷装置，对吸气过程施加阻力，增加吸气肌耐力的一种训练方式。IMT能够促进膈肌收缩性活动，增加呼吸输出功率[38]。蒋静雅[22]发现，呼吸训练仪训练、常规核心训练和两者结合均有减少NLBP 患者躯体疼痛和改善ODI评分的趋势，但无显著性差异；在躯干深层稳定肌膈肌、腹横肌和多裂肌的激活以及减小延迟反应时方面，两者结合效果最优，常规核心训练最差；在下肢突发失衡状况下，躯干深层稳定肌的启动早于运动肌。Wong 等[39]发现，相比40%最大吸气压训练，60%最大吸气压训练在改善吸气肌性能、增加胸廓活动度及减少脊柱僵硬方面效果更加明显。Volianitis 等[40]发现，采用50%最大吸气压训练4 周效果最佳，继续训练变化不大。这可能与训练强度、训练频率、训练方式以及患者性别、年龄、职业等有关。对于NLBP 治疗中呼吸训练处方，包括呼吸类型、强度、时间、频率，仍需进一步探索。

3.3 腹式呼吸

Son[41]发现，腹式呼吸结合脊柱稳定运动训练后，虽然对NLBP 患者ODI 评分、重心稳定支撑面有改善，但是与单纯的脊柱稳定运动训练组间并没有差异。结合悬吊训练对NLBP 患者进行腹式呼吸训练后，视觉模拟评分升高，ODI有改善趋势但无显著性差异[42]。周国庆等[43]结合我国古代传统功法太极拳、六字诀等理念，提出逆腹式呼吸训练方法。逆腹式呼吸是指吸气时下腹部内收，使下腹部及盆底肌保持一定的紧张感，同时上腹部呈膨隆状态。呼气时上腹部自然回缩，下腹放松呈膨隆状。与腹式呼吸相比，逆腹式呼吸上下胸腔横径相对增加，并且在康复理念上与腰椎局部稳定性训练密切相关，但是因训练方法、训练模式的差别，目前并没有相关数据支撑其在NLBP防治中的应用。

此外，虽然呼吸训练目前研究多集中于NLBP 治疗，但是理论上呼吸训练同样可以通过激活深层肌肉、强化呼吸肌来加固腰椎等多环节结构的稳定性，预防NLBP的发生。

4 小结

有效的呼吸模式可激活躯干深层稳定肌，维持脊柱的平衡稳定，是预防及治疗NLBP 的有效手段，但是目前仍缺乏一定的循证医学证据。在NLBP 防治过程中，多采用综合治疗的方式。将呼吸训练作为一种辅助治疗手段，与核心训练或其他技术结合使用，通过呼吸激活躯干深层稳定肌，建立适当的腹内压，再针对薄弱环节肌肉进行力量训练，以此来维持脊柱的平衡稳定，或将对NLBP 的治疗产生良好效果。但是针对NLBP治疗中呼吸训练处方的制定以及不同呼吸训练方式之间的疗效，目前仍缺乏相关对比研究，是未来研究中进一步探索的新方向。