疼痛研究和管理

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疼痛研究和管理/2020年/文章

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体积 2020年 |文章的ID 6946294 | https://doi.org/10.1155/2020/6946294

Zengming,林谢,剑王,镇海侯, 空间分布和不对称的表面在腰椎肌肉肌电图的士兵与慢性下腰痛”,疼痛研究和管理, 卷。2020年, 文章的ID6946294, 8 页面, 2020年 https://doi.org/10.1155/2020/6946294

空间分布和不对称的表面在腰椎肌肉肌电图的士兵与慢性下腰痛

学术编辑器:雅各Ablin
收到了 2020年4月20日
修改后的 07年7月2020年
接受 2020年10月14日
发表 2020年10月26日

文摘

本研究调查空间分布和不对称的表面在腰椎肌肉持续收缩时肌电图在士兵,没有慢性下腰痛。二十健康的士兵和二十慢性下腰痛(CLBP)士兵执行索伦森测试的持续时间60秒。相应的肌肉疲劳、空间分布和肌肉活动的不对称双边paraspinal腰椎地区被高密度表面测量肌电图(HDsEMG)。配对和独立样本t测试进行比较肌肉疲劳和不对称的程度。重复测量的方差分析(方差分析)被用来比较组之间的空间分布和肌肉疲劳。士兵的基线特征组之间具有可比性。CLBP士兵大大减少肌肉疲劳两侧安装工spinae而健康的。与组相关联的空间分布明显因素但独立的肌肉疲劳。此外,安装工人CLBP spinae活动士兵的不对称是明显高于健康。总之,空间分布不均匀、不对称的腰椎肌肉活动CLBP患者中扮演重要的角色。HDsEMG可以作为一个客观的方法之间的区别的功能安装工人spinae健康个体和CLBP患者在1分钟持续收缩。

1。介绍

下腰痛(LBP)既不是疾病,也不是任何一种诊断的实体。非特异性腰痛,pathoanatomical造成的痛苦不能确定,是最常见的一个。非特异性LBP影响所有年龄段的人,是全球疾病负担的主要因素1,2]。相比其他慢性疾病,枸杞多糖也是一个主要的慢性健康问题和占据首位因素迫使老年工人提前退休和更多人的工作场所(3]。功能障碍的安装工spinae发现与慢性LBP有关(CLBP) [4,5]。

表面肌(表)是一个简单的、有价值的,非侵入性技术测量活动,激活,在腰椎和疲劳的肌肉,已经成为客观的标志LBP患者(6- - - - - -8]。高密度表面肌电图(HDsEMG)是技术先进的肌电图(6,9]。通过使用一个密集电极阵列,组织在一个正交网格来记录一个广泛的肌肉区域,HDsEMG允许见解肌肌肉强度的空间分布。空间分布允许监测不同肌肉的激活区域,这取决于关节位置,收缩水平,运动持续时间(9]。此外,该技术还可以用于局部肌肉疲劳评估的发展和中值频率的对称测量(MF)和均方根(RMS) EMG信号的振幅在持续的等距努力(10,11]。

腰痛患者,安装工人spinae更快疲劳(12]。双方交替激活的腰椎肌肉与肌肉疲劳的发展持续期间坐在(13]。受试者有更多的活动和更大的转变上斜方肌活动向颅方向可以维持更长时间静态收缩。发现不对称激活的占主导地位的上斜方肌比非惯用的含量(14]。的不对称安装工spinae通常表现为无报酬的RMS失衡和交替频率(11,13]。木材的空间不对称的肌肉也可能在枸杞多糖发挥至关重要的作用。

在持续萎缩,肌肉活动的空间分布的变化可能是由于控制策略,如运动单位替换或招聘优惠肌肉地区减少肌肉疲劳(15,16]。塔克等人发现,有一个安装工人spinae肌肉活动的空间分布变化与疲劳17]。然而,这项研究只在健康受试者进行。Abboud等人提出,与腰痛患者相比,安装工的EMG空间交替spinae在持续收缩大,持续时间也长在健康个体18]。先前的研究已经表明,交替收缩持续时间(在空间分布相关19]。因此,安装工人spinae的空间分布的变化可能与持续时间的持续收缩。

索伦森测试提供了可靠的措施,区分对象和没有非特异性下腰痛(20.]。然而,参与者的动机和主观努力影响索伦森测试的结果经常(21]。因此,索伦森的有限时间测试是可行的调查EMG健康个体和LBP患者之间的差别。两个(索伦森测试被用来诱导的肌肉疲劳multifidus迅速LBP患者(22]。不过,它证实了传统表面肌电图,这是容易受到不适当的电极位移。在这样一个短的测试时间,目前尚不清楚是否有一个明显的不同健康和枸杞多糖科目之间的肌肉疲劳。

因此,进一步研究之间的区别是很重要的健康个体和LBP患者在持续的收缩持续时间更短。因此,本研究旨在调查空间分布的差异和不对称安装工spinae之间健康的个人和CLBP患者在1分钟维持收缩使用高密度二维表面肌电图。

2。参与者和方法

2.1。参与者

共有40个士兵从南京军事军队地区注册,包括年龄,全身mass-matched 20名健康对照组和20名CLBP患者。每个主题被告知的目的和研究的潜在风险在写自愿同意。这项研究是由当地医学伦理委员会批准。

2.2。入选标准

CLBP患者诊断的整形外科医生,症状持续至少6个月。来自同一群体的健康控制招募那些从未经历过腰痛3天以上。

2.3。排除标准

研究对象与神经赤字,脊柱结构异常,遗传椎疾病被排除在外。

2.4。数据收集

在实验之前,每个主题都有填写调查关于个人信息(如年龄、身高、体重,主导方面,历史的下腰痛),视觉模拟量表(血管),得以下腰痛残疾调查问卷。

2.5。索伦森测试

每个主题收到了1分钟索伦森测试。病人靠在卧姿的检查表的上边缘髂波峰与边缘的表(如图1(一))。双臂交叉于胸前,每位受试者被要求尽可能的保持上半身在水平位置(23]。

2.6。仪器

非侵入性的可穿戴设备开发收集HDsEMG。设备由8采集模块(只有两个模块用于这项研究)和数据融合模块。

一个16通道矩阵型电极阵列用于每个采集模块采集表的信号。每个采集模块包含一个矩阵型(2×8)电极阵列电极间的水平距离的7.5毫米和10.05毫米的垂直距离。被采样的信号在1000赫兹,过滤在20 - 380赫兹频率带通与16位模拟数字转换(24]。HDsEMG信号从这些模块装在一只手臂控制器通过无线和转移到个人电脑。整个装置由可充电锂电池供电。

2.7。表面EMG记录

表面的EMG信号的安装工spinae记录电极阵列,将20毫米离脊髓中线(25,26(如图1 (b))。表面肌电图(EMG)记录了双边腹外斜肌、腹直肌,L2和L5安装工spinae。统计分析表明,士兵在两组肌肉疲劳两侧安装工人spinae展出。表面EMG活动,左与右持有时间和平均频率的衰减率变化的百分比变化的初始值(NMF坡)。

2.8。数据处理

数据被Matlab2017b处理。总共32个微分表面EMG渠道都记录了每个病人使用4电极阵列(左侧和右侧包含16个频道,分别)。均方根(RMS)和频率(MF)计算中位数500 ms不重叠的时间窗口。在持续萎缩,每个频道的MF被线性回归分析。左侧安装工spinae肌肉(LES)归一化平均频率(NMF)斜率和右侧安装工(RES) _NMF边坡是由每个通道的平均归一化坡(13,22]。RMS 16通道的每一方都被用来计算质心坐标,熵,修改和色散分析(18,19]。索伦森测试,持续收缩被划分为三个阶段,包括20多岁开始,20年代中期,结束20多岁。LES_CentroidY, LES_Entropy LES_DispersionY、RES_Entropy RES_CentroidY, RES_DispersionY每个阶段的计算。

2.9。统计分析

提出了连续变量均值和标准偏差(SDs) Shapiro-Wilks测试的测试为正态分布。NMF的每一组被配对的测试t以及。无报酬的RMS失衡和交替频率由一个独立的测试t以及。分析参数的修改后的熵,质心坐标和色散进行了双向重复测量方差分析(方差分析)。尺度效应计算使用科恩的d值相关的数据。显著性水平是双面的 统计分析都是由IBM统计产品与服务解决方案(SPSS)统计软件版本22为Windows(美国、IBM公司,纽约Armonk)。

3所示。结果

3.1。基线特征

士兵的基本特征如表所示1。两组人可比的年龄、身高、体重、身体质量指数(BMI)。CLBP士兵要年轻(科恩的d= 0.094, ,CLBP与控制:28.6和29.0年),平均身高高CLBP士兵(科恩d= 0.977, ,CLBP与控制:176.3和173.7厘米),平均体重较低的CLBP士兵(科恩d= 0.089, ,CLBP与控制:70.9和71.7公斤),平均BMI较低的CLBP士兵(科恩d= 0.224, ,CLBP与控制:23.0和23.9公斤/米2),但无统计差异被发现在群体之间的基本特征。


控制(N= 20) CLBP (N= 20) 科恩的d一个 价值b
平均数±标准差

年龄、年 29.0±4.6 28.6±3.8 0.094 0.83
高度,厘米 173.7±2.9 176.3±2.4 0.977 0.08
体重公斤, 71.7±9.2 70.9±8.7 0.089 0.81
BMI,公斤/米2 23.9±3.6 23.0±4.4 0.224 0.49
疼痛持续时间,年 N /一个 5.8±4.4 N /一个 N /一个
疼痛方面,L / R N /一个 11/9 N /一个 N /一个
血管 N /一个 4.2±1.5 N /一个 N /一个
海外开发 N /一个 16.9±6.3 N /一个 N /一个

一个科恩的d= (M2−1) / SDb配对t以及。CLBP:慢性下腰痛;SD:标准差;体重指数:身体质量指数。血管:视觉模拟量表;ODI:得以残疾指数。
3.2。肌肉疲劳

统计分析表明,士兵在两组肌肉疲劳两侧安装工人spinae展出。与对照组相比,CLBP士兵显示显著降低(减少肌肉疲劳)LES_NMF RES_NMF (LES_NMF斜率:−0.11 vs−0.13,分别;RES_NMF斜率:分别为−0.07 vs−0.11)。RES_NMF斜率明显低于LES_NMF斜率两组(对照组:配对t以及 ;CLBP士兵:配对t以及 ,2)。


集团 控制 CLBP 价值一个(F) 价值b(F) 价值c(F)

莱斯(NMF斜率,% /分钟) −0.13±0.04 −0.11±0.04 < 0.0001 (2.334) 0.003 (89.364) 0.512 (0.458)
RES (NMF斜率,% /分钟) −0.11±0.03 −0.07±0.05

一个控制和CLBP之间双向方差分析;b莱斯和RES之间双向方差分析;c交互项组之间的双向方差分析和肌肉。数据显示为平均值±标准偏差。 统计学意义( )。CLBP:慢性下腰痛;莱斯:左侧安装工人spinae肌肉;RES:右侧安装工人spinae肌肉;NMF:归一化平均频率。
3.3。空间分布

双向重复测量方差分析的熵,质心坐标和色散分析如表所示3。结果表明,组织因素是与RES_Entropy显著相关(F= 15.828, ),LES_CentroidY (F= 6.413, )和RES_DispersionY (F= 14.074, )。此外,疲劳和疲劳之间的关系的主要效应和组不存在。熵的分布、重心和分散,每个时间阶段数据所示2- - - - - -4。RES_Entropy, CLBP组显著低于控制在每次的持续收缩(图2 (b))。LES_CentroidY, CLBP组显著高于控制在每次的持续收缩(图3(一个))。RES_DispersionY, CLBP组显著高于控制在每次的持续收缩(图4 (b))。


df F 价值

LES_Entropy 集团 1 0.464 0.50
疲劳 2 3.167 0.05
集团 疲劳 2 1.935 0.15
RES_Entropy 集团 1 15.828 < 0.0001
疲劳 2 0.333 0.72
集团 疲劳 2 0.63 0.54
LES_CentroidY 集团 1 6.413 0.02
疲劳 2 0.292 0.71
集团 疲劳 2 1.580 0.22
RES_CentroidY 集团 1 1.652 0.21
疲劳 2 2.463 0.10
集团 疲劳 2 0.247 0.74
LES_DispersionY 集团 1 0.151 0.70
疲劳 2 0.047 0.95
集团 疲劳 2 0.186 0.83
RES_DispersionY 集团 1 14.074 0.001
疲劳 2 0.246 0.78
集团 疲劳 2 0.954 0.39

莱斯:左侧安装工人spinae肌肉;RES:右侧安装工人spinae肌肉;重心Y:重心y设在;分散Y:色散y设在。方差分析:方差分析。 统计学意义( )。df:自由度;F:统计量的测试。
3.4。不对称

不对称的分布参数如表所示4。士兵高CLBP组在统计学上无报酬的RMS失衡和交替频率相比对照组(科恩d= 2.010, ,CLBP与控制的无报酬的RMS失衡:9.82和6.21;科恩的d= 1.829, ,CLBP与控制的交流频率:分别为20.00和4.10)(表4)。


控制(N= 20) CLBP (N= 20) 科恩的d一个 - - - - - -价值一个
平均数±标准差

无报酬的RMS失衡 6.21±0.94 9.82±2.36 2.010 < 0.0001
交替频率 4.10±2.22 20.00±12.09 1.829 < 0.0001

一个科恩的d= (M2-M1)⁄SDb T以及。CLBP:慢性下腰痛;SD:标准差;RMS:均方根。 统计学意义( )。

4所示。讨论

在这项研究中,组织相似的人体测量特征。高密度表面进行EMG评价肌肉疲劳、空间分布、安装工脊柱肌肉活动不对称在健康和CLBP士兵。我们已经表明,肌肉疲劳已经观察到两侧安装工spinae结束时两组持续收缩,肌肉疲劳的程度是左派和右派之间的明显不同的安装工的脊柱。有空间分布的差异既spinae期间持续收缩之间的健康和CLBP士兵。不对称安装工的脊柱也观察到两组,然而CLBP士兵显示更高水平的不对称。传统方法如触诊、记忆和Borg规模已经用于临床诊断的枸杞多糖由医生或物理治疗师(27]。然而,这些方法依赖于病人的报告或物理治疗师的解释和主体性的参与很大程度上28]。自愿的最大等长收缩(MVIC)是一种常见的肌肉力量测量技术(29日]。然而,MVIC已经报道的低可靠性评估躯干肌肉疲劳时在健康对照组和LBP患者的计算(30.,31日]。

传统的表面肌电图,它允许映射在曼氏金融的持续的肌肉收缩,通常用于监测肌肉疲劳。尽管这种方法是简单和有效的,它需要很长时间才能完成一项复杂的任务标识(32]。肌电图采集系统的技术进步使HDsEMG[的使用9]。在这项研究中,HDsEMG信号应用于评估肌肉疲劳和肌肉活动的程度在肌肉收缩(空间分布和不对称)。肌肉疲劳差异CLBP组与健康组(已报告2]。肌肉疲劳发生在肌肉收缩时,NMF通常转移到较低的频率(33]。NMF的线性回归斜率值较小的较强的耐疲劳发生时。在目前的研究中,NMF的平均值右侧的安装工人spinae边坡比左边两组小。因为所有受试者右手在这项研究中,右侧的安装工人spinae表示为主导方面。我们的研究结果表明,抗疲劳强度的主导方面是比非惯用的一面,这与先前的研究一致(6]。

此外,两国的不同的效果既spinae健康之间的肌肉疲劳和枸杞多糖组还发现了(31日]。但是,与最前的发现(33,34),我们观察到疲劳电阻的安装工人spinae健康的士兵还不如CLBP不管主流或非惯用的两侧。易疲劳性的不同部分的安装工spinae是不同的。唱等人报告健康对照组和LBP患者证明易疲劳性的肌肉在主要方面的(34]。在这项研究中,我们观察到,健康组表现出更多的易疲劳性。的易疲劳性差异和影响的变化主要在安装工spinae也可能是由于的EMG活动模式不太可靠的肌肉疲劳(在初始阶段18]。本研究中使用的60秒的持续收缩也会引起复杂的安装工人spinae肌肉疲劳,导致肌肉疲劳之间的差异我们研究与之前的研究。熵代表肌肉活动的程度的同质性,和熵的值越大表明RMS的肌肉活动更均匀分布。重心和色散间接代表了肌肉活动的空间分布。

的高价值重心表明肌肉活动的空间分布发生了变化颅和色散越高代表着更多的变化在肌肉活动的空间分布19]。在这项研究中,尽管熵的显著差异,重心,和分散在两组之间的持续收缩,RES_Entropy的差异,LES_CentroidY, RES_DispersionY CLBP组与健康组之间被发现。此外,水平的无报酬的RMS失衡和交替频率CLBP组在统计学上高于健康组。明显的空间分布差异组都在本研究中显示了。在这项研究中,对安装工人的熵spinae明显高于健康组相比CLBP组在持续萎缩,表明主导安装工spinae CLBP组显示更高的异质性(增强运动变化)。以前的研究报道,持续收缩的过程是不完全一致的主导和非惯用国(18]。

我们还发现,左派和右派的空间分布的安装工spinae的过程中经历了一些微妙的变化。值得一提的是,左边的空间分布的安装工人spinae CLBP组颅多而转向健康组。这种现象可能与非惯用的不同角色之间的安装工人spinae两组在持续萎缩。正确的安装工人spinae活动的空间分布变化在cranial-caudal CLBP组更大的方向健康组相比,这是相反的结果从先前的研究31日]。无报酬的肌电图显示全球失衡的存在不均匀激活行为在所有侧腰背的肌肉网站(11]。我们发现,无报酬的RMS失衡之间的左侧和右侧的安装工人spinae LBP患者和健康者,这可能与惯用手与非惯用双方之间的差异。无报酬的RMS的绝对值失衡和交替频率明显高于在CLBP患者与健康受试者相比,表明小健康组的不对称。因此,更高的存在不对称的安装工spinae肌肉活动,也就是说,较大的无报酬的RMS失衡和交替频率,可能是一个迹象nonhealthy背部肌肉功能在我们的病人组。类似的观察也是由奥德森和德卢卡(11]。更高层次的不对称展出CLBP组也可能表明存在疼痛激活的再分配行为之间协同的腰背肌肉11]。

对象与一个更大的转变在肌肉活动的空间分布可以维持静态收缩时间(18,19)和健康组表现出更长的时间和更大的转变的空间分布相比CLBP组(2,31日]。因此,CLBP患者遭受痛苦没有进行测量的树干在长期的收缩肌肉耐力。我们有了第一次的概念区分CLBP患者和健康人在很短的时间(例如,1分钟)基于肌肉活动的空间分布。我们的研究结果表明,空间分布的肌肉活动已经改变了在CLBP患者持续收缩的开始,特别是在安装工人spinae主导的一面。此外,肌肉活动的不对称安装工spinae CLBP士兵也显著提高。然而,不对称的增加是否会导致肌肉活动的空间分布的变化,反之亦然在未来需要进一步调查。这项研究并非没有限制。索伦森测试测量的持续时间只有1分钟,不与传统索伦森测试相比,值得进一步研究。此外,不同的康复方法的有效性,为士兵患有慢性下腰痛应该在未来的研究调查。

5。结论

在这项研究中,空间分布不均匀、不对称的腰椎肌肉活动检测到的HDsEMG CLBP患者中扮演重要的角色。HDsEMG可以作为一个客观的和简单的方法区分功能健康的个人和之间的安装工人spinae CLBP患者中(持续收缩。

数据可用性

数据在合理请求相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

确认

本研究项目支持的南京军区医学和卫生研究基金(排名14 zd46)

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