肌肉疲劳与慢性腰背痛.

    慢性腰背痛是一种常见的慢性疾病，其最基本特点是疼痛和运动受限，是引起青壮年劳动能力下降的重要原因。然而，目前对慢性腰背痛的发病机制认识尚不清楚，在临床诊断和治疗也缺乏有效方法。最近一些研究表明，肌肉的疲劳在慢性腰背痛的发病过程中可能起到重要作用，因此肌肉疲劳的研究对于阐明慢性腰背痛的发病机制以及改进慢性腰背痛的诊治均具有重要意义。本文对有关文献进行回顾，就肌肉疲劳与慢性腰背痛相关研究的现状和进展作一综述。

  
  1．肌肉的疲劳与机制

    肌肉疲劳是肌肉经过长期和强烈收缩之后所达到的状态，主观感觉为能量的耗尽，客观上则表现为运动效率的降低、最大主动收缩力量的下降和速度的减低以及肌肉松驰的减慢。上述因素的叠加将导致肌肉运动能力尤其是快速重复运动能力的下降，通常以肌肉维持某种水平收缩的时间来表示。

    正常肌肉持续收缩或重复收缩时产生的疲劳主要来源于肌肉内部一些位点作用的变化，其最为普遍接受的观点是Hux-ley的肌丝滑动学说。根据这一学说，肌肉的收缩自肌动蛋白和肌球蛋白的相对滑动。神经冲动传到细胞膜后，电兴奋通过T管系统传向肌细胞深处，经三联管处的信息传递引起肌浆网释放钙离子到肌浆，肌浆内钙离子增加并聚集于肌丝周围，引起肌纤维的横桥形成，导致肌丝滑动，最终完成肌肉的收缩。而当肌浆网重新摄取钙离子时，肌肉收缩随之终止。整个肌肉收缩过程中能量来源于ATP，而ATP主要来源于葡萄糖或脂肪酸的氧化磷酸化。少部分由葡萄糖的无氧代谢产生。在这一过程中，钙离子在肌丝周围的聚集以及肌丝对钙离子的敏感性对于肌肉收缩力均十分重要。肌肉持续收缩时，肌浆网对钙离子的重吸收减慢，并伴随着钙离子不完全的吸收；而肌肉重复收缩时肌浆网内钙离子减少，从而导致释放减少。在肌肉的持续或重复活动中，过多肌肉代谢产物如氢离子和磷酸盐的聚集也可降低肌丝对钙离子的敏感性。因此引起肌肉收缩力量的下降，导致肌肉疲劳的产生。骨骼肌的疲劳还与局部血流量和肌肉氧合减少有关。由于肌肉组织中的氢离子和磷酸根本不能被及时清除，代谢产物的堆积可引起肌肉兴奋—收缩脱耦联。

    肌肉疲劳的机制可能与中枢或外周性因素有关。中枢性疲劳是指中枢神经系统对骨骼肌的活化减弱，这在老年人中更为明显和常见；而外周性疲劳则指相应改变发生与骨骼肌细胞水平。

   
2．  慢性腰背痛与肌肉疲劳的关系

    根据流行病学调查结果，慢性腰背痛与一些易引起腰背肌疲劳工作（长时间的固定工作姿势，重体力劳动等）有明显的相关性，这提示腰背肌长时间疲劳是腰背痛发生的高危因素。

    腰背肌的长时间疲劳是如何发生呢？有人发现：低频刺激所引起的肌肉疲劳其恢复时间会被子延迟，具体是指肌肉在低频（20Hz）刺激下收缩运动一段时间之后，肌肉力量恢复正常需要很长时间，长者甚至需要几天。许多职业腰背肌的长时间疲劳即属于这类低频刺激的疲劳，由于这类疲劳引起的肌肉损伤机理可以解释腰背肌一些功能变化。动物实验表明：在较低频率刺激引起骨骼肌疲劳的同时，会出现持续的肌浆网释放钙离子减少和肌肉收缩力量下降。引起这种改变的原因可能有二：一是钙离子的内流抑制了肌浆网释放钙离子并引起肌肉的损伤，另一个原因则可能是肌肉收缩时氧自由基及脂过氧化物等代谢产物聚集使得肌肉废用及收缩力下降。腰背肌长期处于疲劳状态可导致腰背肌慢性损伤，表现为肌肉耐力下降。一些学者认为：腰背肌耐力下降是慢性腰背痛的先兆。当腰背肌耐力下降时肌肉容易疲劳，并可能导致严重创伤或累积性损伤。但也有研究发现：肌力下降与腰背痛并没有必然联系，但肌肉的疲劳却更容易引起腰背痛。

    研究结果表明，慢性腰背痛患者都伴有脊旁肌的组织形态和结构的改变，主要表现为肌肉体积变小、脂肪含量增加以及相应的肌纤维萎缩。肌肉纤维可分为两类：即慢性肌纤维（I型纤维）和快肌纤维（IIB型纤维），前者的功能主要为维持体位与姿势，辅助快肌收缩，特点是收缩时间短暂，易疲劳，而后者主要参与快速收缩和随意运动。与正常人相比，慢性腰背痛患者的腰背肌纤维中慢肌纤维所占比例明显减少，使得腰背痛患者的腰背肌易疲劳性增加。一般认为，腰背肌的上述改变系继发于疼痛和腰背部退行性变，也有人认为是腰背肌痉挛和反射性抑制引起。

    一些学者认为，腰背肌退行性变是腰背痛反复发作的原因。因此，就腰背肌的退行性变与肌肉疲劳的关系进行研究可能具有重要意义。Taimela等研究中发现，腰背肌疲劳可明显损害对腰椎位置的本体感觉，而这一损害在慢性腰背痛患者中又表现得更为明显；慢性腰背痛患者即使在无疲劳状态下其位置感也很差，再加上其腰背肌易发生疲劳，很容易发生腰背肌的损伤而引起腰背痛的反得发作。当腰背肌处于疲劳状态时其对突然后载荷反应时间增加，因此也更容易发生腰背肌损伤。

   
3．临床上常用表面肌电图来评估和检测肌肉疲劳，最常用的分析方法是频普分析和波幅分析。频普分析的指标有中位频率（median  frequency,MF）和平均功率频率（mean power frwquency MPF）及其各自的斜率，而疲幅分析的指标是均方根值（root mean square,RMS）主要反映疲劳过程中肌肉的活动情况.当肌肉运动至疲劳时,肌纤维的兴奋传导速度减慢,运动单元放电频率下降,主要表现为频谱分析指标MF和MPF值的下降,而波幅一般有一定有增加.

    腰背肌的疲劳检测常采用静态的腰背肌等长收缩模式,最常见的有以下两种,一种为Soresen法，即固定受试者下半躯干于水平的平台上，上半身悬空，以自身的腰背肌背伸力量保持身体水平，直至腰背肌疲劳不能坚持；另一种方法要求受试者以一定百分水平一最大腰背肌力量静止背伸一段时间。前者需要的检测工具简单，可以单纯的检测肌肉耐力，亦可用于肌电图的疲劳测试；后者可选择不同收缩力量，用于不同用力方向上的肌肉疲劳检测，还可以用于静态的旋转收缩检查。静态疲劳试验中，随着肌肉的疲劳，肌电图上表现为MF、MPF呈线性下降，其下降斜率反映肌肉易疲劳性。有研究证实：在腰背肌静态疲劳试验中，主观的疲劳感觉和肌电图的频谱下降斜率有很好的相关性。

    作为一种无创性方法，表面肌电图检测肌肉功能和疲劳有较好的可靠性，Dedering等对10个正常人不同时间行三次Sorensen法检查，结果显示整个肌肉疲劳过程中MF斜率组内相关性较好。Lariviere等检测20个慢性腰背痛患者和20个正常人在30秒内的75%最大背伸肌力静态疲劳试验中MF斜率，其结果也有很好的一致性。腰背肌动态活动的检测结果与静态时有所不同：其即时MF改变为非线性，在其下降期之后尚有一恢复过程。

    综上所述：腰背肌的长期疲劳是引起慢性腰背痛的一重要因素，而腰背痛患者腰背肌的退行性变增加了腰背肌的易疲劳性，使得腰背痛容易复发。腰背肌的疲劳功能性改变可用表面肌电图来检测，而目前一些针对性治疗也被证实对改善腰背肌疲劳有效。因此分析腰背痛的认识及有效的诊治，同时由于腰背肌疲劳检测方法的发展，可以进一步用于慢性腰背痛的研究。