慢性原发性腰痛患者在上下楼梯过程中的运动适应性调整

《Journal of Electromyography and Kinesiology》：Motor adaptations during stair ascent and descent in individuals with chronic primary low back pain

腰椎肌肉活动分布和躯干运动学特征在CLBP患者与对照组中的比较，发现CLBP患者左侧肌肉活动更内侧偏移且激活度更高，但运动学无差异，且与心理因素无关。

　　
本文针对慢性非特异性下背部疼痛（CLBP）患者与健康人群在楼梯上下行任务中的 neuromuscular adaptations 进行了系统性研究。研究团队由加拿大魁北克大学 Trois-Rivières分校运动科学系的多位专家组成，通过高密度表面肌电（HDsEMG）与运动捕捉系统结合，揭示了CLBP患者特有的肌肉激活模式。

在研究设计方面，选取了40名成人参与者（CLBP组20人，对照组20人），年龄分布在18-65岁之间，排除了存在脊柱手术史或严重 radiculopathy 病例。实验采用四步楼梯进行上下行任务，要求参与者以自选速度完成20次往返，期间同步采集肌电信号和运动学数据。

关键技术路线包括：
1. **HDsEMG信号采集**：采用双64通道肌电网格（电极间距10mm），重点监测L3椎体水平的腰椎竖脊肌。信号经40-400Hz带通滤波，消除60Hz工频干扰，最终保留7×8有效记录通道。
2. **运动学分析**：使用OptiTrack系统（采样频率200Hz）标记43个解剖位点，通过Cardan角计算躯干与骨盆的三维运动模式。特别采用SPM(t)和SnPM(t)方法进行时程连续分析，对比组间运动学差异。
3. **肌电信号处理**：建立基于最大随意收缩（MVC）的归一化体系，计算肌肉激活RMS值（均方根值）。通过 centroids（质心）坐标分析肌肉激活的空间分布特征，X轴（左右）和Y轴（前后）坐标均采用±0.5cm为基准单位。

研究核心发现：
1. **肌肉激活模式差异**：
- CLBP组在上升阶段（ swing phase）和下降阶段（ stance phase）均表现出左侧腰椎肌肉激活向中线（脊柱侧）偏移，其中上升阶段左右侧差异达p=0.003，下降阶段p=0.040。
- 前后方向（Y轴）激活存在显著差异：CLBP组左侧在上升阶段（p=0.020）和支撑阶段（p=0.017）均表现出更上端的激活特征，即激活区域更靠近胸椎位置。

2. **肌电活性强度对比**：
- CLBP组双侧面在上升阶段（p=0.002, 0.010）和下降阶段（p=0.024, 0.040）均呈现更高的RMS值，显示整体肌电活性增强。
- 特别值得注意的是，CLBP组在上升阶段支撑阶段的右侧RMS值达到显著差异（p=0.004），这与其他研究不同步，提示可能存在个体化差异。

3. **运动学特征**：
- 与既往研究不同，本实验未发现躯干/骨盆运动学参数（包括屈伸、侧弯、旋转角度）存在统计学差异（p>0.05）。
- 通过SPM(t)分析发现，CLBP组在上升阶段支撑期的骨盆后倾角度（约3.2°）显著高于对照组（p=0.031），但未达整体显著性水平。

4. **心理因素关联**：
- 疼痛灾难化量表（PCS）评分与左侧肌肉激活强度呈正相关（r=0.447, p=0.004），提示心理因素可能通过增强肌电活性影响运动表现。
- 疼痛强度与左侧上升阶段支撑期肌电活性高度相关（r=0.506, p=0.001），显示急性疼痛状态可能直接改变肌肉募集策略。

研究创新点体现在：
1. 首次将高密度肌电（HDsEMG）技术应用于楼梯动态任务，实现三维空间肌电激活模式分析。
2. 引入 centroids坐标双维度评估（左右+前后），突破传统单侧评估局限。
3. 通过SPM(t)方法进行时程连续分析，捕捉到对照组在上升阶段支撑期出现0.8-1.2秒的骨盆动态失稳现象（p=0.023），但未达CLBP组显著水平。

讨论部分指出，左侧肌肉激活模式异常可能与疼痛局部化存在关联。研究采用无创肌电信号（EMG）替代传统肌力测试，通过对比MVC与亚最大收缩（10kg负重5秒），发现CLBP组MVC测试中平均肌电幅值降低12.7%，提示存在肌肉耐力下降问题。但需注意，样本量限制（n=20/组）可能影响结果稳定性，特别是未进行多重比较校正。

研究局限性包括：
1. 样本筛选标准较宽泛，未区分疼痛持续时间（3个月至5年）及严重程度（ODI评分8.6 vs 0.69）。
2. 未记录参与者日常活动量（PAQ）与实验结果的关联性。
3. 传感器贴附存在0.5-1cm空间误差，可能影响 centroids定位精度。

该研究为CLBP康复提供了新视角：当传统运动学参数（关节角度、步态时间）未发现差异时，通过HDsEMG可检测到微妙的肌肉激活模式改变。建议后续研究可结合fNIRS（功能性近红外光谱）技术，同时监测脑脊液与肌肉代谢，深入探讨疼痛-运动控制-代谢水平的协同作用机制。