+高级检索
Document
慢性非特异性腰痛患者足底压力特征分析和平衡研究
杨倩倩 ,b , 孟宪中 b , 颜雯婷 ,b , 任凤 ,b , 胡文清 ,b

《医用生物力学》 2023年 39卷 第1期 026
中图分类号：R 318.01
全文 图表 参考文献 作者 出版信息
目录
摘要
关键词
1 研究对象和方法
1.1 研究对象
1.2 测量指标及方法
1.3 统计学处理
2 结果
2.1 基本情况
2.2 相关性分析
3 讨论
3.1 CNLBP患者足底压力分布特征改变
3.2 CNLBP患者临床疗效指标与足底压力参数之间的相关性分析
4 结论

摘要

目的 探究慢性非特异性腰痛(chronic nonspecific low back pain, CNLBP)患者和健康受试者的平衡能力差异,以及患者疼痛症状、腰椎灵活性、腹肌耐力、总体功能、生存质量和恐惧逃避心理与平衡能力的相关性,从而指导临床康复评价。方法 选取34例CNLBP患者作为实验组,另选取34例无腰痛史健康志愿者作为对照组,使用足底压力测量系统采集两组受试者静止站立时前足/后足压力比、足底压力中心位移路径长度(L)、前后向位移长度(L)、侧向位移长度(L)、平均速度(v)、前后向位移速度(v)、侧向位移速度(v)、椭圆摆动面积(S)。另外,实验组采用视觉模拟评分法(visual analogue scale,VAS)、指地距离(finger floor distance, FFD)、1 min卷腹个数、Oswestry功能障碍指数问卷表(Oswestry disability index,ODI)、健康状况调查简表(36-item short form survey,SF-36)和恐惧-回避信念问卷(fear avoidance beliefs questionnaire,FABQ)进行评估,并与足底压力参数进行相关性分析。结果 两组受试者各项足底压力指标均有显著性差异(P<0.05),其中实验组前足/后足压力比显著低于对照组(P<0.05),L、L、L、v、v、v和S显著高于对照组(P<0.05)。在睁闭眼时,实验组VAS评分和L、L、L呈正相关关系(P<0.05),FFD、FABQ评分分别和L、L呈正相关关系(P<0.05);睁眼时,ODI和L、L、L呈正相关关系(P<0.05),SF-36评分和L、L呈负相关关系(P<0.05);闭眼时,1 min卷腹个数和L、S呈负相关关系(P<0.05),ODI和L、L呈正相关关系(P<0.05),SF-36评分和L呈负相关关系(P<0.05)。结论 CNLBP患者的静态平衡能力下降,且与疼痛症状、腰椎功能、生存质量和心理状态有一定的相关性。研究结果可为功能活动的评估提供参考。

关键词: 慢性非特异性腰痛 足底压力 平衡能力 视觉模拟评分法

下腰痛(low back pain, LBP)是以下腰部、腰骶部和臀部疼痛为主的综合征,可伴有下肢放射痛。LBP发病率随年龄的增长而增加,其中40～69岁人群的发病率高达28%～42%,且高收入国家的发病率(30.3%)高于中等(21.4%)或低收入国家(18.2%) 。LBP中有一类称为慢性非特异性腰痛(chronic nonspecific low back pain, CNLBP),其病理原因诊断不明,且病程大于12周。CNLBP的发病机制较为复杂,可分为躯干核心肌群无力和协调性差、腰椎骨性结构异常和神经肌肉控制系统改变等,常导致平衡能力下降。目前,临床上主要采用Berg平衡量表、计时起立-行走测试和功能性伸展测试等评估CNLBP患者的平衡能力,缺乏客观性 。
足底压力测量系统将关节力矩间的相互作用简化为足底压力中心(center of pressure,COP)的位移,并且可分析前后足、左右足重量分布等,达到量化静态平衡能力的目的 。已有研究将足底压力特征分析应用于LBP患者。Cyr等 研究发现,在坐姿条件下慢性腰痛患者COP位移速度大于健康受试者;崔永攀等 研究表明,青年CNLBP患者静止站立时,COP位移路径长度、平均速度和摆动面积都显著大于健康受试者。以上研究选用的足底压力参数较为单一,且分析时未结合功能量表。本文在上述研究的基础上定量分析CNLBP患者的足底压力参数,比较CNLBP患者和健康对照组的差异;并分析评价量表等多种测试指标与足底压力参数的相关性,探究CNLBP患者临床疗效指标与平衡能力的关系,为CNLBP患者的功能评估和康复治疗计划制定提供客观依据。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

2021年1月～2022年1月在河北医科大学第三医院康复医学科和脊柱外科就诊的34例CNLBP患者。纳入标准：① 符合慢性腰痛的诊断标准 ,即腰背部第12肋节段至臀下皱裂间出现3个月以上间断性或持续性疼痛;② 影像学检查可显示腰椎椎体旋转、关节突关节不对称等轻度改变外,无其他明显异常表现;③ 年龄40～60岁。排除标准：① 腰椎骨折、感染、肿瘤、结核、腰椎间盘突出症、强直性脊柱炎、类风湿性关节炎等;②认知功能不全或精神疾病等;③ 妊娠期妇女等。招募性别、年龄、身高、体重、身体质量指数(body mass index,BMI)与实验组相匹配的34例健康受试者作为对照组。本研究经河北医科大学第三医院伦理委员会批准,所有受试者均详细了解研究目的并签署知情同意书。

1.2 测量指标及方法

首先,收集所有受试者的足底压力参数;其次,采用视觉模拟评分法(visual analogue scale, VAS)、指地距离(finger floor distance,FFD)、1 min卷腹个数、Oswestry功能障碍指数问卷表(Oswestry disability index,ODI)、健康状况调查简表(36-item short form survey,SF-36)和恐惧-回避信念问卷(fear avoidance beliefs question-naire,FABQ)对实验组患者进行评估。
1 . 2 . 1 静态平衡能力测试 使用Medtrack-Gait型足底压力测量系统(芯康生物医学科技有限公司)采集所有受试者的足底压力数据,测力平板尺寸140 cm×100 cm,最小采集频率400 Hz,最小测量面积0.768 m 2 ,传感器数量为13 728个。测量前对系统进行检查校准,测量过程中受试者赤脚站立于测力平板的中心,两脚对称且形成30°夹角,两脚跟间距5 cm,双上肢自然垂于躯干两侧,静止不动,保持10 s。在睁、闭眼状态下各进行1组测试,每组测量3次,每次间隔休息1 min,取3次测量数据均值作为最终结果。
1 . 2 . 2 VAS 该量表的分数范围为0～10分,代表从无任何疼痛到难以忍受的剧烈疼痛。分数越高,则疼痛水平越高。
1 . 2 . 3 FFD CNLBP患者取直立位,躯干尽力前屈,双上肢伸直并垂直于地面,待稳定时测量中指指尖与地面的距离,距离越小,则躯干前屈活动范围越大。
1 . 2 . 4 1 min卷腹个数 CNLBP患者取仰卧位,屈髋屈膝,双脚踩于床面、间距与肩同宽,双上肢伸直并指向膝关节,腹肌收缩使躯干抬离床面,直至双手触及膝关节。完成卷腹动作的个数越多,则腹肌的动态肌耐力越大。
1 . 2 . 5 ODI 该量表由疼痛强度、坐站行走能力、社会生活、旅游等9个问题组成,每个问题共6个选项,最高分为5分,最低分为0分。记分方法：实际得分/最高可能得分(45分)×100%,该比值越高,则功能障碍越严重。
1 . 2 . 6 SF-36 该量表包括躯体疼痛、生理功能、社会功能、总体健康等8个维度,总分为145分。分数越高,则生存质量越好。
1 . 2 . 7 FABQ 该问卷分为两部分,分别是体力活动和工作对腰痛的影响;共由16个问题组成,每个问题的分数范围为0～6分,0分代表完全不同意,6分代表完全同意。得分越高,表示患者的恐惧回避信念程度越高。

1.3 统计学处理

采用SPSS 22.0进行统计学分析。计量资料采用Shapiro-Wilk检验判断正态性,若服从正态分布,两组间比较采用独立样本 t 检验,相关性分析采用Pearson检验;若不服从正态分布,两组间比较采用Mann-Whitney U 检验,相关性分析采用Spearman检验;计数资料采用 χ 2 检验。显著性检验标准为 P <0.05。

2 结果

2.1 基本情况

两组受试者性别、年龄、身高、体重和BMI差异均无统计学意义( P >0.05),见 表1 。另外,实验组患者VAS评分为(5.41±1.28)分、FFD为(11.87±10.24)cm、1 min卷腹动作为(14.24±7.88)个、ODI为(29.98±10.45)%、SF-36评分为(100.92±10.54)分、FABQ评分为(56.47±15.80)分。
表1 受试者一般情况
在睁、闭眼条件下,两组受试者各项足底压力指标差异均有统计学意义( P <0.05)。其中,实验组前足/后足压力比显著低于对照组( P <0.05),COP位移路径长度(length, L )、前后向位移长度(length in anteroposterior direction, L AP )、侧向位移长度(length in mediolateral direction, L ML )、平均速度(velocity, v )、前后向位移速度(velocity in anteroposterior direction, v AP )、侧向位移速度(velocity-mediolateral direction, v ML )、椭圆摆动面积(square, S )均显著高于对照组( P <0.05),见 图1
图1 睁、闭眼状态下两组受试者足底压力参数比较

2.2 相关性分析

睁眼时,实验组VAS评分、ODI分别和 L 、 L AP 、 L ML 呈正相关关系( P <0.05),FFD、FABQ评分分别和 L 、 L ML 呈正相关关系( P <0.05),SF-36评分和 L 、 L ML 呈负相关关系( P <0.05);闭眼时,实验组的VAS评分和 L 、 L AP 、 L ML 呈正相关关系( P <0.05),FFD、ODI、FABQ评分分别和 L 、 L ML 呈正相关关系( P <0.05),1 min卷腹个数和 L AP 、 S 呈负相关关系( P <0.05),SF-36评分和 L 呈负相关关系( P <0.05)。其余指标未发现显著相关关系( P >0.05),见 表2
表2 实验组临床疗效指标与足底压力参数的相关性

3 讨论

3.1 CNLBP患者足底压力分布特征改变

理想的足底压力负荷分布是前、后足各占比50% 。本文结果显示,实验组前足/后足压力比显著低于对照组,提示CNLBP患者前足的压力分布占比减少、后足增加,这与以往的研究结果一致。Vitor等 采用ODI和数字式气压仪对妊娠晚期女性进行评估,发现其左、右脚后足压力占比分别为61.80%和60.90%,且ODI(腰椎功能)和后足压力呈正相关。Martínez-Martí等 也认为,在妊娠中期足跟压力增高和腰痛的发生有相关性。结合以上研究,本文推测原因如下：① CNLBP患者常由于髂腰肌紧张、腹直肌松弛等原因出现腰椎前凸增加,骨盆前倾,导致下肢生物力线异常,重心后移,后足区域接触面积增大、承重增加。② 后足压力增大,则身体质心投影点向后偏移,导致代偿性姿势失衡,改变腰椎的正常生理曲度,进而引发退行性变和机械性腰痛。因此,后足压力增大和腰痛有一定的相关性,但两者究竟何为因果尚需进一步探讨。
本文结果表明,实验组足底压力参数 L 、 L AP 、 L ML 、 v 、 v AP 、 v ML 和 S 均显著大于对照组,这说明CNLBP患者的身体摆动增加,姿势控制能力下降。该结果与Ge等 的研究结论相似,后者研究老年女性CNLBP患者和健康人平衡能力的差异,发现在认知功能和视觉挑战双重任务下,CNLBP患者单腿站立时COP位移路径长度显著大于健康人。另外,本文结果显示,闭眼状态下COP参数较睁眼时更大,提示视觉信息剥夺会影响平衡的维持。Nogueira等 研究发现,腰痛患者在睁眼时COP位移路径长度和摆动面积比健康受试者分别高14.3%和46.5%、闭眼时分别高21.9%和48.7%。
CNLBP患者平衡能力异常的机制可能如下：① CNLBP患者常出现腰骶部本体感受器和上位本体感受中枢(如小脑)受损 ,或者痛阈降低、痛觉信息通过增强肌肉传入的突触前抑制使肌梭激活下降 ,两者均可导致本体感觉信息传入反馈减少,中枢神经系统对躯干和下肢空间位置信息的感知能力下降,进而出现运动调控不精确,姿势摆动增加。② 鉴于疼痛症状或与疼痛相关的运动恐惧意识、躯干周围深层肌肉的厚度减小和脂肪浸润增加而出现力量下降 [12,15] 、神经肌肉系统功能下降而出现腹横肌激活延迟等原因,CNLBP患者的多裂肌和臀大肌共收缩增强,躯干僵硬度增加,腰椎、骨盆和髋关节区域灵活性降低,运动幅度减小,髋调节策略的使用受到限制 。因此,患者倾向于使用踝关节调节策略进行运动控制,而自我选择的本体感觉控制策略变异性降低,导致姿势控制障碍,COP相关参数提高。③ 腰痛患者的初级躯体感觉皮层的灰质密度降低,表示感觉运动功能可能存在异常;腰背部和下肢的皮层代表区模糊,说明神经元活性下降 。因此,CNLBP患者大脑功能和感觉运动系统的适应性改变,可能导致本体感觉信息的中枢整合功能障碍,运动策略改变,影响运动输出的精确性,降低平衡控制能力。

3.2 CNLBP患者临床疗效指标与足底压力参数之间的相关性分析

本文发现,实验组VAS评分、FFD、ODI指数、SF-36评分分别和 L 、 L ML 有一定的相关性。Ruhe等 以77例非特异性腰痛患者为研究对象,发现在闭眼、脚跟对着脚尖静止站立时,数字疼痛评分量表每增加1分,COP前后向位移速度增加1.27 mm/s,侧向位移速度增加1.53 mm/s,90%的圆直径位移增加0.6 mm。这可能是由于痛觉传入信号干扰脊髓运动通路和运动皮质,CNLBP患者的感觉运动调节能力下降;或者由于疼痛适应模型,即CNLBP患者的中枢神经系统结构重塑,痛觉敏感性增加,形成慢性疼痛,从而降低姿势稳定性 。由于疼痛症状,CNLBP患者常出现疼痛-痉挛-疼痛的恶性循环,腰背部浅层肌肉过度紧张,同时深层局部稳定肌的肌力和肌耐力下降,导致躯干活动范围、平衡能力异常,并且限制完成日常活动的能力,降低与健康相关的生存质量。另外,本文发现,躯干的屈肌动态肌耐力与COP参数的相关性较弱,推测原因是CNLBP患者对运动产生恐惧,无法在疼痛状态下尽最大努力完成卷腹动作,使结果出现偏倚。最后,本文结果显示,FABQ评分和 L 、 L ML 存在相关性。Zhang等 研究认为,CNLBP患者在闭眼状态下COP摆动面积和疼痛灾难化量表评分呈正相关。这可能是因为CNLBP患者与疼痛预期相关的内侧额叶皮层和小脑、与疼痛注意相关的前扣带皮层和与疼痛情绪相关的屏状核活动增加 ,对疼痛的感知增强,对疼痛的情绪反应提高或对疼痛的调节能力减弱,出现恐痛恐动心理,进而通过引起躯干肌肉过度活动加重腰痛,降低躯体稳定性。
因此,在CNLBP患者的功能评估中,可以采用足底压力测量系统对平衡能力进行量化,并由此推测疼痛强度、躯体功能、生存质量和负性心理状态;在CNLBP患者的康复治疗中,首先可以使用高能量激光、冲击波等物理因子疗法缓解疼痛症状,其次可进行躯干核心肌群和髋周肌群的稳定性训练以增强肌力,最后可辅以太极拳、全身振动训练等提高神经肌肉控制能力和平衡能力,全面改善功能状态。
本文仅对CNLBP患者的静态平衡能力进行评估,有一定的局限性。后续将探究CNLBP患者的动态足底压力参数,并分析与影像学指标的相关性,以进一步研究足底压力分布改变的机制。

4 结论

本文对CNLBP患者的足底压力分布特征进行探讨。结果表明,CNLBP患者的静态平衡功能下降,并且姿势控制能力与疼痛、功能活动、生存质量、恐惧逃避心理状态有一定的相关性。本实验测试结果可以帮助临床工作者对CNLBP患者的平衡能力进行客观、量化的评估,为康复目标的制定、个体化运动方案的设计提供理论依据和数据参考。
关闭