核心稳定康复训练系统对慢性非特异性腰痛干预效果研究

刘晓龙，何梦晓，尹贻锟，杨旸，张敬之

慢性非特异性腰痛（chronic non-special low back pain，CNSLBP）作为最常见的脊柱外科疾病，严重影响着患者工作及生活，并造成沉重的社会医疗负担[1]。腰痛治疗指南中曾提出运动等非侵入疗法应作为CNSLBP首选治疗手段[2]，其中核心稳定训练作为一种运动康复方法在CNSLBP的康复治疗中被广泛应用并显示出较好的疗效[3]。传统核心稳定训练的实施依赖治疗师口述指令以对患者进行运动辅助与安全监督[4-5]，训练过程较为单调且对治疗师体力消耗较大，并且现存增加本体感觉输入的核心稳定训练设备普遍缺乏人体保护及辅助训练功能[6-7]。基于此，本课题组研发了一种核心稳定康复训练系统（专利号：2021107165452），并招募CNSLBP患者进行随机对照试验以检验其康复治疗效果，研究有望解决CNSLBP患者长期治疗依从性下降、运动能力下降，治疗师作业任务重，人群康复训练动作及训练设备可选择性低等难题。

1 对象与方法

1.1 研究对象 2021年12月至2022年1月在广西师范大学、桂林学院内招募男性CNSLBP患者22例，并采用随机数字表法将其分为试验组（n=11）与对照组（n=11）。在试验开始前由研究人员讲解试验流程，患者均知情同意并签署《知情同意书》。本研究经广西师范大学伦理委员会审批（审批号：GXNU202105007）。

纳入标准[8-9]：（1）腰部疼痛持续时间超过12周；（2）病因不明，除脊柱特异性疾病及神经根性疼痛以外原因所引起的肋缘以下、臀横纹以上及双侧腋中线之间区域内疼痛与不适；（3）伴或不伴下肢牵涉痛；（4）年龄18～65岁。排除标准：（1）存在脊柱创伤史、手术史；（2）确诊为严重的高血压等心血管系统疾病；（3）确诊为严重的痛风等代谢性疾病；（4）确诊为严重的肺炎等感染性疾病；（5）确诊为腰椎间盘突出症、腰椎滑脱、腰椎管狭窄等病理解剖学病变。脱落标准：（1）纳入后不配合治疗的病例；（2）试验期间接受其他腰痛治疗方案的病例；（3）试验期间出现其他伤病的病例；（4）试验期间发生不良事件的病例；（5）试验期间主动退出的病例。

1.2 运动干预方法 两组患者均进行6周干预，3次/周，30 min/次。试验期间患者的运动训练均在康复治疗师监督指导下进行。两组患者均被要求在试验期间内保持日常生活及工作状态，除试验要求完成的治疗外不再进行其他额外的治疗。

1.2.1 试验组干预方法 采用本研究所设计的核心稳定康复训练系统进行训练，在进行正式的核心稳定训练之前，患者需要在指导下进行以脊柱、肩部、髋部为主的热身活动，包括肌肉的动态拉伸运动和下肢的简单跑跳运动，持续5 min，随后在康复治疗师的引导下完成共计30 min的核心稳定训练。训练前治疗师先根据患者康复训练需求预设平衡板阻力，随后设置游戏种类与难易度。训练时患者双脚开立、保持与肩同宽、立于平衡板上，随后通过调整姿势控制平衡板前后左右摇动，进而控制游戏中的虚拟对象，实现趣味性核心稳定康复训练。在训练结束后，进行5 min的静态拉伸训练作为放松活动，试验组训练如图1a所示，人机交互界面如图1b所示。

图1 试验组训练方法Figure 1 Intervention using the core stabilization rehabilitation training program for the experimental group

1.2.2 对照组干预方法 采用传统物理治疗床和Bobath球进行核心稳定训练。在进行正式的Bobath球训练之前，患者需要在指导下进行5 min与试验组一致的热身活动。在训练结束后进行5 min的静态拉伸训练作为放松活动。对照训练方法包括双桥运动、单桥运动、屈膝双桥运动、屈髋屈膝单桥运动、反桥运动、单腿反桥运动，每种训练动作完成后再依序进行下一种（图2）。训练中患者取仰卧位，在动作顶峰收紧核心肌群，保持等长收缩10 s后回归动作起始体位。每种训练动作重复3组，5次/组，每组间休息1 min，所有单桥运动左右侧交替进行。

图2 对照组训练方法Figure 2 Intervention using the usual Bobath ball core stabilization training program for the control group

1.3 观察指标

1.3.1 疼痛程度 干预前后采用视觉模拟评分法（visual analogue scale，VAS）评估患者的腰部疼痛程度。使用0～10刻度的直尺，0分代表无任何痛感，10分代表想象到的最为剧烈的疼痛，患者根据主观感受在无刻度的一面上选择最能代表当时疼痛程度的位置划线，治疗师根据患者标出的位置读出分数[10]。临床评定以0～2分为优，3～5分为良，6～8分为可，8分以上为差[11]。

1.3.2 腰部功能障碍 功能障碍指数（oswestry disability index，ODI）是一种评估脊椎疾病治疗效果的指标，也是腰痛者最常用的预后指标[12]，反映了腰痛者腰部功能障碍情况。ODI已被广泛测试，显示出良好的心理测量学特性。ODI量表由10个问题构成，每一个问题有6个选项，分别对应0～5分，因此分值最高为50分，最终的ODI总分为患者填选的10个题得分除以满分50分得到的百分比。若有一个题目缺失或不适用，则总分相应地减去5分。根据最终得分将患者分为5个阶段：0%～20%为最小障碍，21%～40%为中度障碍，41%～60%为重度障碍，61%～80%为残废，80%以上为卧床不起或夸大症状，需要进一步行其他方式的评估。本研究分别于干预前后使用ODI对患者进行腰部功能障碍评估。

1.3.3 腰部肌肉力量 使用Hoggan MicroFet 2肌肉与骨骼检测仪测定干预前后患者上腹屈、下腹屈、脊柱伸、脊柱回旋肌群的等长收缩肌力及肌力。检测前须向患者讲解检测仪器与环境，并熟悉检测方法。（1）上腹屈肌力检测：患者采取仰卧位，全身放松，双手抱头，治疗师将手持检测仪放置于患者胸口平第4～5肋处，嘱患者尽全力前屈抬起胸廓，与检测仪持续对抗约8 s；（2）下腹屈肌力检测：患者采取仰卧位，全身放松，双手抱头，双腿并拢，治疗师将手持检测仪放置于患者髌骨上缘处，嘱患者尽全力屈髋抬腿，与检测仪持续对抗约8 s；（3）脊柱伸肌力检测：患者取俯卧位，全身放松，双上肢置于体侧，治疗师将手持检测仪放置于患者第4～5胸椎棘突处，嘱患者尽全力将胸廓下部抬起，与检测仪持续对抗约8 s；（4）脊柱回旋肌力检测：患者采取中立直背坐位，全身放松，双上肢自然垂于体侧，治疗师将手持检测仪放置于患者盂肱关节处，嘱患者分别尽全力左旋、右旋脊柱，与检测仪持续对抗约8 s。所测肌力数值均由软件自动记录，两种肌力检测均重复进行5次，取最大值。

1.3.4 动态平衡能力 Y 平衡测试（Y-balance test，YBT）是在星形动态平衡测试基础上被开发出的一种更具实效性的测试方法，基于关节与关节理论对核心稳定、神经肌肉控制、平衡等功能进行综合性的量化测试，在研究中显示出了较高的评分者信度和重测信度[13]。测试前须向患者讲解测试内容，熟悉检测方法，采用卷尺量取患者内踝到髂前上棘的距离，并记录为下肢长度，正式测试开始前先在前侧、左后侧、右后侧3个方向上各做一次尝试练习。正式测试时，患者单足站立于站台中心，双手掐腰，大踇趾朝前对准前侧标尺中线，保持单足站立姿势，对侧足尽可能地向3个方向伸出并推动标尺，分别记录标尺所对应的读数（精确到0.5 cm），每个方向测试3次，取最大值。随后更换对侧、重复上述测试并记录结果。YBT最终得分以单侧为单位，取3个方向得分与下肢长度的平均值，如3个方向得分与下肢长度分别为a、b、c、d，则最终得分为〔（a+b+c）/3d〕×100%。若最终得分＜95%则提示该侧存在较高的运动损伤风险[14]。

1.4 统计学方法 使用SPSS 26.0软件进行统计学分析。计量资料以（±s）表示，组内干预前后比较采用配对t检验，组间比较采用独立样本t检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较 试验组脱落0例、对照组脱落1例。最终试验组纳入11例、对照组纳入10例。试验组与对照组患者年龄、体质指数（BMI）、病程比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组患者一般资料比较Table 1 Comparison of general information of subjects in the two groups

2.2 疼痛程度、腰部功能障碍比较 干预前两组VAS值、ODI值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。试验组、对照组干预后VAS值、ODI值低于干预前，差异均有统计学意义（P＜0.05）；干预后试验组VAS值、ODI值低于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组患者干预前后VAS值、ODI值比较Table 2 Comparison of VAS and ODI values of subjects before and after intervention in two groups

2.3 腰部肌肉力量比较 两组患者干预前后腰部肌肉肌力信号见图3～12。试验组和对照组干预后上腹屈、脊柱伸、脊柱左旋、脊柱右旋肌力高于干预前，差异有统计学意义（P＜0.05），试验组和对照组干预前、后下腹屈肌力比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。试验组和对照组干预前上腹屈、下腹屈、脊柱伸、脊柱左旋、脊柱右旋肌力比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表3。

图3 试验组1例CNSLBP患者干预前后上腹屈肌力信号变化图Figure 3 Signal changes of upper abdominal flexor strength before and after the intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

图4 对照组1例CNSLBP患者干预前后上腹屈肌力信号变化图Figure 4 Signal changes of upper abdominal flexor strength before and after intervention in one control CNSLBP patient

图5 试验组1例CNSLBP患者干预前后下腹屈肌力信号变化图Figure 5 Signal changes of lower abdominal flexor strength before and after intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

图6 对照组1例CNSLBP患者干预前后下腹屈肌力信号变化图Figure 6 Signal changes of lower abdominal flexor strength before and after intervention in one control CNSLBP patient

图7 试验组1例CNSLBP患者干预前后脊柱伸肌力信号变化图Figure 7 Signal changes of spinal extensor before and after intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

图8 对照组1例CNSLBP患者干预前后脊柱伸肌力信号变化图Figure 8 Signal changes of spinal extensor before and after intervention in one control CNSLBP patient

图9 试验组1例CNSLBP患者干预前后脊柱左旋肌力信号变化图Figure 9 Signal changes of spinal levator muscle strength before and after intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

图10 对照组1例CNSLBP患者干预前后脊柱左旋肌力信号变化图Figure 10 Signal changes of spinal levator muscle strength before and after intervention in one control CNSLBP patient

图11 试验组1例CNSLBP患者干预前后脊柱右旋肌力信号变化图Figure 11 Signal changes of right spinal muscle strength before and after intervention in one patient with CNSLBP in the experimental group

图12 对照组1例CNSLBP患者干预前后脊柱右旋肌力信号变化图Figure 12 Signal changes of right spinal muscle strength before and after intervention in one control CNSLBP patient

表3 两组患者干预前后腰部肌肉力量比较（kg）Table 3 Comparison of in lumbar muscle strength before and after the intervention in two groups

2.4 动态平衡能力比较 干预前两组左侧、右侧YBT得分比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；试验组与对照组干预后左侧、右侧YBT得分高于干预前，差异均有统计学意义（P＜0.05）；干预后试验组左侧、右侧YBT得分高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表4。

表4 两组患者干预前后动态平衡能力比较（%）Table 4 Pre-and post-intervention dynamic balance abilities in two groups

3 讨论

3.1 核心稳定康复训练系统训练对CNSLBP患者腰部疼痛的影响 本研究证实传统核心稳定训练与采用核心稳定康复训练系统进行训练均能减轻CNSLBP患者腰部疼痛，而采用核心稳定康复训练系统进行训练效果更好。林科宇等[15]将30例CNSLBP患者随机分为悬吊组（n=15）与垫上组（n=15），悬吊组接受悬吊式核心稳定训练，垫上组接受垫上核心稳定训练，两组均进行1次/d，3次/周，共计6个月的运动训练，干预后发现悬吊组VAS评分变化值大于垫上组。PAUNGMALI等[16]将30例CNSLBP患者随机分为Bobath球训练组（n=15）与肌力训练组（n=15），Bobath球训练组采用Bobath球进行核心稳定训练，肌力训练组则接受脊柱浅层肌力训练，两组训练频次均为30 min/次，2次/周，共计6周，结果发现采用Bobath球进行核心稳定训练的患者VAS评分改善程度明显优于接受脊柱浅层肌力训练的患者。这表明核心稳定训练能减轻CNSLBP患者疼痛，本研究结果与之一致。

脊柱的稳定性是由控制核心稳定的主动系统、被动系统、神经控制系统共同决定的，CNSLBP患者由于椎间盘退变、腰椎稳定肌萎缩和功能异常、长期疼痛导致核心区反射性抑制、神经控制系统障碍等因素致使腰椎稳定性下降，造成“萎缩-疼痛-活动限制”的恶性循环[17]。此外，CNSLBP患者存在神经控制障碍，局部稳定肌在人体运动时启动时间相对较晚，肌肉募集延迟而导致脊柱稳定性进一步下降[18]。由于腰椎稳定性下降而造成CNSLBP患者无法应对日常负荷，当体内外微小刺激作用于感受器，经换能后产生神经冲动并循相应传入通路进入中枢系统，再经脊髓、脑干、间脑到达大脑皮质与边缘系统后，经过各级中枢整合则形成人体腰部疼痛感觉[19]。

康复训练过程中核心稳定康复训练系统能通过屏幕向使用者发出运动指令，使用者跟随指令完成动作后系统能瞬时通过屏幕及扬声器给出反馈，以辅助患者纠正运动轨迹。采用传统核心稳定训练进行训练时，患者仅能听见治疗师口述的运动指令及较为迟滞的人声反馈，因此神经控制系统的康复收益较少。此外，由于核心稳定康复训练系统采用游戏化训练模式，训练过程较为有趣，因此患者训练积极性较传统核心稳定训练高，这也有可能是核心稳定康复训练系统改善CNSLBP患者主观疼痛效果优于传统核心稳定训练的原因之一。既往研究发现6～12周的核心稳定训练不仅能增强脊柱稳定性，也能增加CNSLBP患者体内β-内啡肽（β-endorphin，β-EP）与皮质醇水平[20]，进而抑制疼痛信息传递，产生镇痛效果。本研究限于试验条件，未对分子生物学指标进行测评，未来还需进一步研究。

3.2 核心稳定康复训练系统对CNSLBP患者腰部功能障碍的影响 NORRIS等[21]招募了59例慢性腰痛患者并将其分为对照组（n=32）与干预组（n=27），干预组接受了为期6周的脊柱稳定性训练，而对照组只接受了

背部护理建议，研究结束后发现核心稳定训练能够有效改善腰部功能障碍。刘艳丽等[22]将66例腰痛患者随机分为对照组（n=33）与观察组（n=33），其中对照组给予常规康复理疗联合美式脊柱矫正，观察组则在常规康复理疗联合美式脊柱矫正的基础上又添加了悬吊核心稳定训练，经6周治疗后发现在常规康复理疗的基础上添加悬吊核心稳定训练能够更好地改善患者腰部功能障碍。本研究亦发现传统核心稳定训练与采用核心稳定康复训练系统进行训练均能改善CNSLBP患者腰部功能障碍，与以上研究结果一致，同时本研究发现采用核心稳定康复训练系统进行训练改善CNSLBP患者腰部功能障碍效果更好。

腰痛患者的功能障碍主要表现为日常洗漱、穿脱衣物、提物、行走、坐立、站立、睡眠、性生活、社会活动等不同程度受限，进而致使ODI值下降。完成以上日常活动均需要在某一时段维持脊柱中立位，本研究中试验组功能障碍改善的优异效果可能来源于本研究所设计的核心稳定康复训练系统侧重脊柱的中立位姿势控制训练，而对照组采用的传统核心稳定训练侧重仰卧姿势训练，其训练收益较少。除此之外，本研究试验组干预后ODI值低于对照组，不仅反映出核心稳定康复训练系统在改善CNSLBP患者日常生活能力方面优于传统核心稳定训练，而且再次证明采用核心稳定康复训练系统进行腰痛康复训练在缓解疼痛方面效果更优。腰部功能障碍降低了日常生活能力，而日常生活能力是生命质量的重要决定因素。核心稳定康复训练系统对CNSLBP患者产生了较好的腰部功能障碍改善与疼痛康复效果，但其是否能应用于健康人群以实现疾病预防或保健效果，还有待深入探究。

3.3 核心稳定康复训练系统对CNSLBP患者腰部肌力的影响 本研究结果显示，传统核心稳定训练与采用核心稳定康复训练系统进行训练均能有效提升CNSLBP患者上腹屈、下腹屈、脊柱伸、脊柱左旋、脊柱右旋肌力，而两种康复训练方法效果相近。KLIZIENE等[23]通过对17例女性慢性腰痛患者和11例健康女性进行为期8个月的核心稳定训练后发现，核心稳定训练计划有效增加了腰椎多裂肌横截面积。王万宏等[24]将40例慢性腰痛患者随机分为观察组（n=20）与对照组（n=20），其中观察组采用悬吊核心稳定训练，对照组则在治疗床上进行核心稳定训练，经6周干预后发现悬吊核心稳定训练能有效增加背伸肌肌力。

从人体腰椎主动支持亚系模型来看，腰部肌力来源于浅层及深层肌群。CNSLBP患者因疼痛产生的肌肉反射性抑制会使肌纤维募集率下降，且活动受限引发的运动缺乏会造成核心区肌群失用性萎缩，腰背肌横截面积变小，最终造成肌力下降[25]。

核心稳定康复训练系统与传统核心稳定训练均强调躯干稳定训练，即借助不稳定平面以增加本体感觉输入，机体在该刺激下得以被动激活与募集更多的核心肌群运动单位，打破了疼痛-肌萎缩的恶性循环，进而促进了神经肌肉功能恢复，建立了稳定的核心区肌力。核心稳定康复训练系统摆脱了传统核心稳定训练依赖治疗师口述指令与辅助运动的弊端，很大程度上减轻了治疗师作业负担，同时又能产生与传统核心稳定训练相近的肌力恢复效果。总体来看，本研究所设计的核心稳定康复训练系统对腰部肌力的提升具有良性效益，但本研究未探明两组患者干预后的腰部肌力是否恢复至健康状态，并且两组患者深层肌群和浅层肌群的具体恢复情况也尚不明朗。后续研究可以此为方向，进一步优化产品结构和功能设计。

3.4 核心稳定康复训练系统对CNSLBP患者动态平衡能力的影响 本研究发现，传统核心稳定训练与采用核心稳定康复训练系统进行训练均能有效改善CNSLBP患者腰部动态平衡能力，而采用核心稳定康复训练系统进行训练效果更好。除此之外，试验组干预后左侧与右侧YBT得分均值皆高于95%，说明采用核心稳定康复训练系统进行训练能够有效地降低CNSLBP患者运动跌倒风险。对照组干预后左侧与右侧YBT得分均值皆低于95%，说明采用传统核心稳定训练无法有效消除CNSLBP患者运动跌倒风险。HOOPER等[26]认为YBT能够很好地反映下腰痛患者动态平衡能力，其在随后的一项横断面研究中发现，下腰痛患者YBT得分较健康人群有所降低，这表明下腰痛患者具有平衡能力下降隐患。章礼勤等[27]将20例腰痛患者与20例健康者进行对比分析后发现，腰痛患者整体平衡能力较差，特别是侧方平衡能力，其认为在腰痛康复治疗中应加强平衡训练以预防跌倒。

人体平衡能力是机体姿态稳定或在外力作用下躯体进行自我调整以预防跌倒的能力，该能力的维持依赖于视觉、前庭觉、本体感觉系统的输入与中枢神经系统的整合分析[28]。视觉系统可向中枢神经系统输入身体运动、运动方向、环境信息；本体感觉系统可通过肌肉、肌腱、关节等效应器向中枢神经系统输入本体感觉信息；前庭系统则负责向中枢神经系统输入加速度信息并对视觉、相关效应器进行调节；神经系统则对输入信息进行整合分析，并通过椎体束发出随意运动的指令以支配肌、骨系统实时纠正机体偏移、维持稳定[29]。有研究表明腰痛患者运动模式、协调控制、应对外部干扰而保持平衡稳定的能力有所下降，其可能与腰椎本体感觉受损、肌肉反应延迟、脊柱功能受限有关[30]。

既往研究证实，在不稳定条件下进行训练能更有效地刺激神经中枢对肌群的控制，训练过程中人体核心肌群放电活动也有明显增加[31]。患者在使用核心稳定康复训练系统时身处不稳定平面，康复训练过程中能瞬时接收到上位机发送的运动指令与角度修正信息，因此患者与治疗师对患者躯干空间位置、姿态、运动状态掌握更为精确，长久训练后表现出的动态控制能力改善效果较传统核心稳定训练更好。此外，YBT为站姿测试，核心稳定康复训练系统侧重站姿训练而不是仰卧姿训练，因此采用核心稳定康复训练系统进行训练的CNSLBP患者动态平衡能力提升较高。未来可将静态平衡能力评价纳入研究，以探明CNSLBP与平衡能力损伤之间的关联。

综上所述，传统核心稳定训练与采用核心稳定康复训练系统进行训练均能减轻CNSLBP患者腰部疼痛、改善腰部功能障碍、增加上腹屈与脊柱伸和脊柱回旋肌力、提高动态平衡能力，而采用核心稳定康复训练系统进行训练在减轻腰部疼痛、改善腰部功能障碍、提高动态平衡能力方面效果更好，值得推广。本研究的局限性在于样本量有限，可能在一定程度上会影响结果的准确性，并且本研究尚缺乏康复治疗后的长期随访。

作者贡献：刘晓龙、何梦晓负责文章的构思与研究设计，对文章整体负责及管理监督；刘晓龙、杨旸负责论文撰写与统计学处理；尹贻锟负责研究的实施及可行性分析；张敬之负责数据收集。

本文无利益冲突