肌肉疲勞與慢性頸痛的研究現(xiàn)狀

潘泳鴻，仲衛(wèi)紅，張俊新，王詩(shī)忠

·綜述·

肌肉疲勞與慢性頸痛的研究現(xiàn)狀

潘泳鴻1，仲衛(wèi)紅2，張俊新1，王詩(shī)忠3

慢性頸痛是一種常見(jiàn)的慢性肌肉骨骼疾病，有關(guān)頸部肌肉疲勞的研究有助于認(rèn)識(shí)慢性頸痛的發(fā)病機(jī)制。頸肌疲勞會(huì)對(duì)頸椎本體感覺(jué)和身體平衡等產(chǎn)生影響，易造成慢性損傷。慢性頸痛患者肌肉組織形態(tài)學(xué)和募集策略等的改變，使頸部肌肉抗疲勞能力下降，又可能導(dǎo)致頸部肌肉進(jìn)一步損傷。針對(duì)性地治療和訓(xùn)練能夠緩解肌肉疲勞，提高肌肉功能，減少慢性頸痛的復(fù)發(fā)率。表面肌電圖在評(píng)價(jià)頸肌疲勞中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，頸肌疲勞的評(píng)估可為慢性頸痛的治療和療效評(píng)價(jià)提供幫助。

慢性頸痛；肌肉疲勞；耐力；綜述

［本文著錄格式］潘泳鴻，仲衛(wèi)紅，張俊新，等.肌肉疲勞與慢性頸痛的研究現(xiàn)狀［J］.中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐，2015，21（2）: 168-170.

CITED AS:Pan YH，Zhong WH，Zhang JX，et al.Research status on relation of muscle fatigue and chronic neck pain（review）［J］. Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2015，21（2）:168-170.

頸痛可放射或不放射至頭部、軀干和上肢區(qū)域，頸后范圍包括上項(xiàng)線至肩胛骨區(qū)域，側(cè)面區(qū)域的下界至鎖骨上緣和胸骨上切跡［1］。頸部疼痛持續(xù)時(shí)間大于3個(gè)月稱為慢性頸痛（chronic neck pain，CNP），具有病史長(zhǎng)、復(fù)發(fā)率高、年輕化趨勢(shì)明顯的特點(diǎn)。目前對(duì)慢性頸痛的發(fā)病機(jī)制認(rèn)識(shí)尚不明晰，在臨床上也缺乏有效的治療方法。最近研究表明，肌肉疲勞在慢性頸痛的發(fā)病過(guò)程中可能起到重要作用。因此，肌肉疲勞的研究對(duì)于闡明慢性頸痛發(fā)病的機(jī)制及其診斷治療等方面均有重要的意義。本文對(duì)有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行回顧，就二者相關(guān)研究的現(xiàn)狀及進(jìn)展做一綜述。

1 肌肉疲勞及其機(jī)制

肌肉疲勞是指經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期或強(qiáng)烈收縮后所達(dá)到的狀態(tài)，主觀感受為能量的耗盡，客觀則表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)效率的降低、最大主動(dòng)收縮力量的下降和速度的減低，以及肌肉松弛的減慢。疲勞將導(dǎo)致肌肉運(yùn)動(dòng)能力尤其是快速重復(fù)運(yùn)動(dòng)能力的下降。肌肉耐力是指肌肉持續(xù)地維持一定強(qiáng)度的等長(zhǎng)收縮或做多次一定強(qiáng)度的等張（速）收縮的能力，通常被理解為肌肉抗疲勞的能力。

肌肉疲勞的生理機(jī)制極其復(fù)雜，目前尚未完全闡明。主流觀點(diǎn)認(rèn)為，其可能與持續(xù)收縮時(shí)ATP耗竭，快運(yùn)動(dòng)單位（motor units，MUs）很快疲勞，而以慢運(yùn)動(dòng)單位替代；疲勞時(shí)為維持肌肉張力而加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)單位興奮的同步化；肌肉疲勞時(shí)肌內(nèi)壓升高使血流受阻、肌肉乳酸等代謝廢物積累，引起肌膜興奮性降低，導(dǎo)致肌纖維傳導(dǎo)速度（muscle fiber conduction velocity，MFCV）降低等因素相關(guān)［2-3］。

2 肌肉疲勞與慢性頸痛的關(guān)系

2.1 頸部肌肉疲勞的表現(xiàn)

肌肉疲勞是肌肉在長(zhǎng)期或劇烈收縮后的生理現(xiàn)象。但是其發(fā)生的時(shí)間和程度及其恢復(fù)過(guò)程受到年齡、性別、肌肉的收縮方式等諸多因素的影響。

頸部肌群分為前后方，深淺各兩層。各肌群互相協(xié)調(diào)地收縮、放松，在保持頸椎穩(wěn)定和運(yùn)動(dòng)中起重要作用。相對(duì)細(xì)小的頸部肌肉為了維持頭頸部的位置和姿勢(shì)而長(zhǎng)期收縮，這種長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷的肌肉收縮易誘發(fā)肌肉疲勞［4-5］，而越小的肌肉在持續(xù)收縮后也越容易疲勞［6］。頸部各肌肉在對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)方向上擔(dān)任主動(dòng)肌時(shí)容易產(chǎn)生疲勞，胸鎖乳突肌尤為明顯。而在疲勞性屈頸運(yùn)動(dòng)時(shí)主動(dòng)肌胸鎖乳突肌和拮抗肌頭夾肌均較易產(chǎn)生疲勞［7］。研究表明，較之無(wú)頸部疼痛等癥狀的人群，慢性頸痛患者的頸部肌肉出現(xiàn)疲勞的時(shí)間相對(duì)提前，發(fā)展的速度也更快［4，8］，并且不受頸部疼痛和持續(xù)時(shí)間的影響［8-9］。一般認(rèn)為，較差的耐力和神經(jīng)肌肉效率的減低是各種原因所致的慢性頸痛、頸源性頭痛和頸椎病的共同現(xiàn)象［10-11］。

2.2 對(duì)頸椎本體感覺(jué)的影響

眾所周知，頸部的肌肉中較其他部位更富含肌梭，參與協(xié)調(diào)眼睛及頭部的運(yùn)動(dòng)。隨著頸部肌肉疲勞的發(fā)生、發(fā)展，頸椎關(guān)節(jié)位置覺(jué)［12］和空間定向能力［13］也會(huì)隨之減弱，從而影響姿勢(shì)控制和平衡的維持［14］。頸部做后伸及左右后斜方向動(dòng)作所導(dǎo)致的肌肉疲勞對(duì)平衡的影響更為顯著［14］。各肌群不同程度的疲勞均會(huì)導(dǎo)致身體平衡的改變，而頸伸肌群疲勞對(duì)平衡的維持影響最大，這可能跟頸部后方深層肌肉富含肌梭有關(guān)。簡(jiǎn)言之，頸部肌肉疲勞后，頸椎關(guān)節(jié)本體感覺(jué)傳入的降低導(dǎo)致反射性的關(guān)節(jié)不穩(wěn)和姿勢(shì)反射能力的降低，大大增加關(guān)節(jié)及其周?chē)浗M織損傷的可能性。

2.3 組織形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

慢性頸痛患者更容易出現(xiàn)肌肉疲勞，且疲勞后，其身體平衡及本體感覺(jué)均會(huì)受到影響。肌肉的易疲勞性的原因可能與其肌肉本身的組織學(xué)及形態(tài)上的改變和肌肉收縮方式有關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)，慢性頸痛患者大多伴有頸部肌肉的組織形態(tài)和結(jié)構(gòu)的改變［15-17］，主要表現(xiàn)為肌肉體積變小、肌群間脂肪間隙增寬及相應(yīng)的肌纖維萎縮。Wharton對(duì)頸椎病患者和正常人的頸部淺部肌肉和深部肌肉組織進(jìn)行活檢，發(fā)現(xiàn)頸椎病患者頸部肌肉I型肌纖維增多而特異性的Ⅱ型肌纖維萎縮，部分肌肉發(fā)生慢性去神經(jīng)作用［16］。這與Uhlig［18］之前做的肌肉活檢結(jié)果一致，且Uhlig認(rèn)為頸痛患者的肌纖維能從I型向Ⅱb型轉(zhuǎn)變。頸痛患者中，Ⅱc型纖維增多，肌纖維的毛細(xì)血管減少。慢性頸痛患者頸部肌肉I型肌纖維所占比例較正常人高，Ⅱ型肌纖維相對(duì)萎縮。這也許跟低閾值的運(yùn)動(dòng)單位在低負(fù)荷收縮中過(guò)度使用所發(fā)生的代償和適應(yīng)有關(guān)。

2.4 肌肉負(fù)荷的影響

肌肉疲勞最直接的表現(xiàn)就是最大主動(dòng)收縮力量的下降。研究表明，頸部肌肉在低、中、高3個(gè)水平〔相當(dāng)于20%、50%、80% 最大隨意收縮（maximal voluntary contractions，MVC）〕上持續(xù)收縮時(shí)，頸痛患者頸屈、伸肌群的肌力和耐力均有明顯的減少，肌力輸出水平越高，肌肉疲勞越快發(fā)生。低負(fù)荷等長(zhǎng)收縮（sub-maximal isometric），如長(zhǎng)期伏案工作、使用電腦及手機(jī)，是人類(lèi)（尤其是慢性頸痛患者）最常見(jiàn)的頸部肌肉收縮方式。在這種負(fù)荷下，頸痛患者的伸屈肌肉耐力表現(xiàn)出更大的變異性［19］。在低負(fù)荷情況下，頭頸部的姿勢(shì)主要由深層肌肉所控制，深層肌肉較細(xì)小，也更容易疲勞。

根據(jù)運(yùn)動(dòng)單位募集大小原則，在低負(fù)荷收縮方式中，初始階段中樞神經(jīng)系統(tǒng)只選擇性募集部分慢運(yùn)動(dòng)單位參與肌肉收縮，隨著運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)及疲勞程度加深為維持既定的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷中樞神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)募集更多運(yùn)動(dòng)單位參與收縮，引起參與收縮的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量和種類(lèi)變化。研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于無(wú)頸部疼痛的人，頸痛患者頸部肌肉在低負(fù)荷收縮時(shí)均方根值（root mean square，RMS）較高，提示可能更早地募集高閾值的運(yùn)動(dòng)單位［20］。

3 頸部肌肉疲勞的評(píng)估

目前肌肉疲勞的評(píng)估及檢測(cè)主要有生理指標(biāo)測(cè)定法、主觀疲勞感覺(jué)、觀察評(píng)定以及表面肌電信號(hào)分析等方法，各自有其優(yōu)缺點(diǎn)。生理指標(biāo)測(cè)定主要是一些生化指標(biāo)的檢測(cè)，包括H+、乳酸濃度及代謝率等。主觀疲勞感覺(jué)主要是一些量表的評(píng)估，最常用的是Borg版感覺(jué)盡力程度評(píng)分表（Borg Scale of Perceived Exertion），亦稱主觀疲勞感覺(jué)量表（Rating of Perceived Exertion Scale，RPE），由瑞典心理學(xué)家Gunnar Borg發(fā)明。RPE是目前比較公認(rèn)的評(píng)價(jià)和量化主觀疲勞的量表。RPE不僅能表達(dá)整個(gè)機(jī)體的主觀疲勞感受，而且還可以反映局部肌肉疲勞狀態(tài)，且與表面肌電（surface electromyography，sEMG）信號(hào)一些相應(yīng)的疲勞指標(biāo)有較好的相關(guān)性［21］。

隨著肌電信號(hào)采集及分析技術(shù)的發(fā)展，大量的研究證明肌肉疲勞與sEMG信號(hào)的有關(guān)指標(biāo)有很好的相關(guān)性，且證實(shí)了在頸、腰背、四肢肌群肌疲勞評(píng)估方面有很好的信度和效度［3，22］。在控制良好的條件下，sEMG信號(hào)可以在一定的程度上反映肌肉收縮功能的變化［3］。

研究認(rèn)為，一般情況下，靜態(tài)或是動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，伴隨頸肌疲勞的發(fā)生和發(fā)展，sEMG信號(hào)的振幅指標(biāo)增大，傅立葉頻譜曲線可以發(fā)生不同程度的左移現(xiàn)象，并且導(dǎo)致反映頻譜曲線特征的MPF和MF產(chǎn)生相應(yīng)的下降［4，7，10，20，23-24］。關(guān)于頸肌疲勞過(guò)程中振幅指標(biāo)的增大，目前的研究認(rèn)為可能與動(dòng)作單位募集數(shù)量的增多、活動(dòng)的同步化加強(qiáng)有關(guān)；關(guān)于頻譜左移、MPF下降的原因和機(jī)制，一般認(rèn)為與中樞驅(qū)動(dòng)的發(fā)放率降低、運(yùn)動(dòng)單位活動(dòng)的同步化和肌細(xì)胞代謝性H+累積，而導(dǎo)致MFCV下降有關(guān)。又有研究表明，MF的表現(xiàn)與肌纖維的改變有著一定的相關(guān)性［24］。除了線性指標(biāo)外，研究也發(fā)現(xiàn)sEMG信號(hào)具有混沌信號(hào)的基本特征，并出現(xiàn)了相應(yīng)的指標(biāo)，如基于非線性分析計(jì)算的Lempel-Ziv復(fù)雜度也是目前應(yīng)用較廣泛的指標(biāo)。sEMG表現(xiàn)出很好的優(yōu)勢(shì)，但也存在不足，如目前采樣僅局限在表層肌群，無(wú)法掌握深層肌肉的運(yùn)動(dòng)功能情況等。而對(duì)于深層肌肉耐力測(cè)試更多地采用特定肌肉的耐力維持時(shí)間的測(cè)試方法，如頸深屈肌耐力測(cè)試（deep neck flexors endurance test）［25］。

4 治療與訓(xùn)練方法

近年來(lái)，許多學(xué)者從肌肉疲勞角度對(duì)慢性頸痛患者進(jìn)行治療和訓(xùn)練，證明了肌肉耐力的提升有助于慢性頸痛的整體康復(fù)。頸部運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練（包括肌力訓(xùn)練、耐力訓(xùn)練和協(xié)調(diào)性訓(xùn)練）能減輕慢性頸痛的疼痛癥狀，提高肌肉功能。美國(guó)物理治療協(xié)會(huì)將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練作為A級(jí)推薦，認(rèn)為臨床醫(yī)師應(yīng)該考慮采用協(xié)調(diào)性、力量性訓(xùn)練及耐力訓(xùn)練來(lái)緩解頸痛［26］。最近的研究也表明，特定的訓(xùn)練方法能夠影響中樞系統(tǒng)對(duì)于肌肉的控制，提高肌肉的協(xié)調(diào)性［27-28］。

手法和傳統(tǒng)推拿治療頸痛的療效一直被認(rèn)為是有效的，它作為最原始的鎮(zhèn)痛方法被廣泛運(yùn)用于臨床。一些手法和傳統(tǒng)推拿［29-30］也能夠緩解疲勞，提高肌肉耐力。

5 結(jié)論

綜上所述，慢性頸痛患病日趨明顯，頸部肌肉疲勞與慢性頸痛的發(fā)生發(fā)展存在復(fù)雜的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外學(xué)者闡釋了部分機(jī)制，但其內(nèi)在的關(guān)系和機(jī)制仍不明晰。針對(duì)頸部肌肉的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能提高肌肉耐力，延緩肌肉疲勞、影響運(yùn)動(dòng)皮層的興奮性和運(yùn)動(dòng)策略的變化。在檢測(cè)頸肌疲勞方面，表面肌電信號(hào)有很好的信度和效度，是評(píng)定肌肉疲勞有效方法。由于頸部肌肉的復(fù)雜性，仍需要更多地研究頸部肌肉疲勞特性，進(jìn)一步提高對(duì)慢性頸痛的認(rèn)識(shí)和進(jìn)行有效的治療和訓(xùn)練。

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Research Status on Relation of Muscle Fatigue and Chronic Neck Pain（review）

PAN Yong-hong，ZHONG Wei-hong，ZHANG Jun-xin，WANG Shi-zhong.School of Rehabilitation Medicine，F(xiàn)ujian University of Traditional Chinese Medicine，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350108，China

Chronic neck pain is a common chronic musculoskeletal disorder.Research on neck muscle fatigue contributed to the understanding the pathogenesis of chronic neck pain.The influences caused by the neck muscle fatigue，such as the change of cervical proprioception and balance，could easily lead to chronic injury.Changes in morphology and recruitment strategy of cervical muscle could decrease muscle endurance，which bring about further damage.Targeted therapy and training can relieve muscle fatigue，improve muscle function，and reduce the recurrence rate.Surface electromyography has unique advantages in the evaluation of cervical muscle fatigue.The assessment of muscle fatigue could provide for assistance to the treatment and curative effect of chronic neck pain.

chronic neck pain；muscle fatigue；endurance；review

R685

A

1006-9771（2015）02-0168-03

2014-07-31

2014-09-19）

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.02.010

科技部“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（No.2013BAI10B05）。

1.福建中醫(yī)藥大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，福建福州市350108；2.福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬康復(fù)醫(yī)院，福建福州市350003；3.福建生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建福州市350003。作者簡(jiǎn)介：潘泳鴻（1989-），男，漢族，福建永春縣人，碩士研究生，主要研究方向：康復(fù)醫(yī)學(xué)與理療學(xué)。通訊作者：王詩(shī)忠（1963-），男，漢族，福建福州市人，醫(yī)學(xué)博士，教授、博士生導(dǎo)師，研究方向：脊柱疾病的臨床與康復(fù)研究。E-mail:1365866912@qq. com。