研究背景：腰椎间盘突出症指腰椎间盘退变后凸或破裂，压迫刺激脊神经根或马尾神经，引起腰背痛、坐骨神经痛、间歇性跛行、麻木、肌肉痉挛、肌肉瘫痪、马尾综合征及骶尾部疼痛等临床表现。腰椎间盘突出症的确切原因尚无明确定论，与脊柱结构异常、生理退变、种族、职业及外伤、劳损、妊娠等因素有关。随着社会坐位工作时间延长，其他体位活动的减少，椎旁肌力量、协调性下降，椎间关节韧带松弛，椎间盘退变增快，腰椎间盘突出症发病率逐渐增高。中华骨科学会脊柱外科学组1996年统计显示全国每年每百万人中因腰椎间盘突出症行手术治疗的约120人。祖国医学范畴中，腰椎间盘突出症属“痹症”。主要辩证为“气滞血瘀型、风寒湿型、肾虚型”三型。“气滞血瘀型”多有明显外伤史，有脊柱侧弯，固定压痛点和放射痛，患者多舌质紫暗，脉涩或弦数。“风寒湿型”多无明显外伤史，腰腿痛症状渐出现并加重，有椎旁压痛和放射痛，遇天气变化症状加重，患者苔白腻，脉沉缓。“肾虚型”多由急性损伤治疗失当或先天禀赋不足或久病致肾精亏损致经脉失养，症状时轻时重，缠绵数年，患者多有面色苍白，气短乏力。西方医学中，腰椎间盘突出症最早由Mixter和Barr在1934年提出，诊断主要依据典型临床症状、物理学检查、影像学检查、电生理检查等。腰椎间盘突出症治疗，祖国医学和西方医学有不同的理论背景和特色治疗手段，比较公认的治疗原则是保守治疗6个月，症状不缓解采取手术方法。手术治疗腰椎间盘突出症的术式和固定材料虽有长足发展，从单纯髓核摘除到神经根管减压，从钢板、自体骨固定到cage、人工椎间盘，依然不能理想解决腰椎间盘突出症手术效果、术后复发、并发症等问题。在我国中西医结合保守治疗仍是最常用的方法。目前保守治疗的方式方法多样，有牵引、理疗、按摩、正骨、药物治疗等多种方式。如何评价治疗效果是各种治疗方法面临的客观问题。目前手术治疗效果常采用JOA评分、Oswestry功能障碍评分、中华骨科学会脊柱学组腰背痛手术评定标准等。而中西医结合保守治疗效果评定多采用自觉症状、直腿抬高试验角度（ASLR）、屈曲时指尖距离地面高度（DFTF）等，这些指标易受主观因素影响；CT、MRI等影像学检查与症状改善状况相关性不显著。电生理学检查中的针极肌电图可定性检测腰椎间盘突出症根性损伤，但是临床症状改善与其变化相关性不显著。中西医结合治疗腰椎间盘突出症疗效评价缺乏敏感、客观、量化指标。现有的研究已经证明腰椎间盘突出症患者突出节段关节、腰背肌存在解剖结构和组织学的改变，如关节韧带松弛、肌肉萎缩和肌纤维特征性改变；还存在本体感受器的能力下降和运动反应时间的延长，如肌肉协调模式的改变。这些研究结果说明患者椎旁肌的耐疲劳性、协调性改变在腰椎间盘突出症的发病中有一定意义，而且这种特征改变可以随着病情的变化出现改变。腰椎间盘突出症患者椎旁肌耐疲劳性协调性的测量有望为中西医结合治疗椎间盘突出症疗效评价提供参考。近年来康复医学、神经科学、妇产科学、口腔科学、耳鼻咽喉科学、人体工效学及运动医学方面，应用表面肌电图检测肌肉耐疲劳性和运动中的协调性的研究逐渐增多。表面肌电图（sEMG）是从被检测肌肉皮肤表面，引导和记录到的肌肉活动时神经肌肉系统生物电变化的一维时间序列信号。我们回顾国内外相关研究结果，反映肌肉疲劳特性的肌电指标MFs和反应肌肉协调性表面肌电指标FER用于椎旁肌研究的文献较多。但由于样本量小，测量的部位和测试方法及各指标的参数值并不相同，尚未形成统一的标准。我们也选择椎旁肌等长收缩时中位频率下降率（MFs），屈伸运动时屈曲伸直比例（FER）指标，对腰椎间盘突出症椎旁肌电生理进行检查，探究表面肌电与临床症状和疗效之间的相关性，希望为腰椎间盘突出症的疗效评价提供客观、敏感、量化的参考指标。研究目的探究表面肌电与临床症状和疗效之间的相关性，为中西医结合保守治疗腰椎间盘突出症疗效评价寻找新参考指标。探究椎旁肌等长收缩和屈伸运动时表面肌电指标MFs和FER测量的可重复性；测量腰椎间突出症患者和正常人表面肌电指标，明确两者有无差异，明确表面肌电测量腰椎间盘突出症患者的可靠性；对腰椎间盘突出症患者治疗前后进行表面肌电指标测量，同时记录VAL、JOA、ASLR、DFTF等常用症状和疗效指标，明确患者表面肌电指标与其临床状态的相关性。研究内容和方法1．椎旁肌表面肌指标测量的可重复性研究1．1研究内容测试正常人群椎旁肌等长收缩状态下双侧MFs值，腰部屈伸运动时平均肌电值，计算FER。用重复测量可靠性检验MFs和FER指标的稳定性和可重复性。1．2研究方法1．2．1研究对象：符合正常人群条件的18名正常人。1．2．2测试方法椎旁肌等长收缩状态中位频率下降率测量：利用Mega-T8表面肌电测量仪对受试对象在等长收缩状态下测量双侧腰4-5平面椎旁肌表面肌电频率指标。具体方法参照Biering-S（o|¨）rensen测试：受试者俯卧，髂嵴上缘以下的身体或腿的末端固定，手放于身体两侧或于胸前交叉抓住对侧肩部，记录受试者抬头15cm，维持30秒表面肌电频率变化值。测试3次，中间休息5分钟，以减少系统误差。测试结束后，获取原始数据文件，分析中位频率变化情况，获取3次测试指标的平均值作为该指标值。腰部屈伸运动时椎旁肌平均肌电指标屈曲松弛比的测量。屈伸运动方法参照Sihvonen提出的方法：受试者首先直立，然后躯干缓慢前屈至90°，停留5s后恢复到直立体位，完成每个屈伸运动历时20秒，重复5次。屈伸动作由声音反馈控制，以保持动作一致性。1．2．3指标计算MFs（中位频率斜率）：表示椎旁肌等长收缩时表面肌电频率指标的变化，单位为Hz／m；FER（屈曲伸直比）：表示屈曲运动与伸直运动过程中椎旁肌平均肌电值比值，反应腰椎屈伸运动协调性的指标，单位uv／uv。1．2．4正常人椎旁肌表面肌电指标可靠性和可重复性分析对正常人的表面肌电原始信号进行定量分析。用3次测量数据进行可重复性分析。2．腰椎间盘突出症患者和正常人表面肌电指标的差异性研究2．1研究内容测试腰椎间盘突出症患者和正常人椎旁肌等长收缩状态及屈伸运动时原始信号，计算MFs和FER指标。描述正常人和腰椎间盘突出症患者表面肌电特征。2．2研究方法2．2．1测试方法：同“1．1．1”的测试方法。2．2．2研究对象：符合纳入标准和排除标准的71例腰椎间盘突出症患者和71例正常人。2．3正常人与腰椎间盘突出症患者表面肌电原始信号指标特征，正常人和腰椎间盘突出症患者表面肌电指标之间的差异分析描述腰椎间盘突出症患者表面肌电特征，与正常人之间数据进行比较。3．腰椎间盘突出症患者病情指标和表面肌电指标之间的相关性研究3．1研究内容测量腰椎间盘突出症患者保守治疗前后的表面肌电指标MFs和FER，同时测量记录病情指标VAL、JOA评分，ASLR、DFTF。3．2研究方法：3．2．1测试方法：同“1．1．1”的测试方法。3．2．2研究对象：符合纳入和排除标准的腰椎间盘突出症患者81人。3．2．3研究疗前后MFs、FER差值和VAL、JOA、ASLR、DFTF差值之间的相关性。结果1．椎旁肌表面肌指标测量的可重复性研究1．1正常人椎旁肌表面肌电活动可靠性和可重复性：屈伸运动过程中，应用针对重复测量数据的一般线性模型（General Linear Model for Repeated Measures），对三个不同时间点双侧屈曲伸直比的平均值进行了比较，左侧屈曲伸直比P=0.697，右侧屈曲伸直比P=0.532，P值均大于0.05，无统计学差异，由此说明，总体上三个不同时间的测量数据没有显著性差异。三次数据的一致性分析，采用了组内相关系数（Intraclass correlation coefficient，ICC）分析法。对L_FER的ICC=0.941，R_FER的ICC=0.981，检验ICC的P值均小于0.001，说明三次数据具有有高度一致，且具有显著性。等长收缩过程中，对3个不同时间点MFs3次数据均值用重复测量的一般线性模型（General Linear Model for Repeated Measures）进行统计分析，结果左侧MFs的P=0.559，右侧MFs的P=0.427，P＞0.05，统计学差异不显著，说明三次不同时间测量数据差异不显著。其次组内相关系数（Intraclass correlation, ICC）分析一致性观察：计算组内相关系数，左侧MFs的ICC=0.908，右侧MFs的ICC=0.997，检验ICC的P值＜0.001。说明三次测量间的一致性极佳，且有显著性。2．腰椎间盘突出症患者和正常人表面肌电指标的差异性研究2．1腰椎间盘突出症患者椎旁肌表面肌电特征：屈伸运动过程中，腰椎间盘突出症患者完全屈曲时，椎旁肌肌电活动依旧存在，信号中规律出现的设备信号不能分辨。等长收缩过程中，腰椎间盘突出症患者椎旁肌疼痛侧表面肌电中位频率下降率明显高于对侧。2．2正常人椎旁肌表面肌电特征：屈伸运动过程中，正常人完全伸直时和完全屈曲时，椎旁肌肌电活动基本消失，原始记录信号中规律出现的设备信号。等长收缩过程中，椎旁肌亚最大等长收缩过程中，肌电信号持续出现，其频率指标MF出现下降，双侧椎旁肌MFs值基本一致。2．3正常人双侧表面肌电指标比较：正常人左侧FER=0.46±0.16，右侧FER=0.47±0.14。正态性检验，左侧FER的P值0.819，右侧为0.986，可认为两者服从正态分布，进行配对t检验，P=0.779，两者差异不显著，无统计学意义。正常人左侧MFs=2.25±3.86，右侧FER=1.62±3.55。正态性检验，左侧MFs的P值0.791，右侧为0.892，可认为两者服从正态分布，进行配对t检验，P=0.423，两者差异不显著，无统计学意义。2．4腰椎间盘突出症患者双侧表面肌电指标比较：腰椎间盘突出症患者左侧FER=0.90±0.28，右侧FER=0.86±0.28。正态性检验，左侧FER的P值0.972，右侧为0.905，可认为两者服从正态分布，进行配对t检验，P=0.141，两者差异不显著，无统计学意义。腰椎间盘突出症患者左侧MFs=-2.21±5.65，右侧FER=-2.44±7.07。正态性检验，左侧MFs的P值0.814，右侧为0.861，可认为两者服从正态分布，进行配对t检验，P=0.810，两者差异不显著，无统计学意义。2．5正常人和腰椎间盘突出症肌电指标比较：正常人和腰椎间盘突出症患者椎旁肌两侧FER值进行正态性检验，正常人P=0.934，腰椎间盘突出症患者P=0.885，都可认为服从正态分布。正常人FER=0.47±0.15，腰椎间盘突出症患者FER=0.88±0.28。对数据进行独立样本t检验，正常人数据和腰椎间盘突出症患者数据方差不齐，P＜0.01，两者差异显著，有统计学意义。正常人和腰椎间盘突出症患者椎旁肌两侧MFs值进行正态性检验，正常人P=0.0.736，腰椎间盘突出症患者P=0.680，都可认为服从正态分布。正常人MFs=1.93±3.67，腰椎间盘突出症患者MFs=-2.44±6.42。对数据进行独立样本t检验，正常人数据和腰椎间盘突出症患者数据方差不齐，P＜0.01，两者差异显著，有统计学意义。2．6腰椎间盘突出症症状明显侧和对侧表面肌电指标比较：症状明显侧和对侧FER进行正态性检验，P值分别为0.977和0.784，都可认为近似正态分布。症状明显侧FER为0.94±0.29，对侧FER为0.82±0.26。进行配对t检验，P＜0.01，两者差异有统计学意义。症状明显侧和对侧MFs进行正态性检验，P值分别为0.931和0.698，都可认为近似正态分布。症状明显侧MFs=-4.90±6.56，对侧MFs为0.01±5.28。进行配对t检验，P＜0.01，两者差异有统计学意义。3．腰椎间盘突出症患者病情指标与表面肌电指标之间的相关性研究3．1治疗前FER、MFs与ASLR、DFTF、VAL、JOA的相关性对FER、MFs和ASLR、DFTF、VAL、JOA的正态性检验发现P值分别为0.762、0.888、0.129、0.688、0.662、0.618，可认为近似服从正态分布。相关性分析FER与ASLR、DFTF、VAL、JOA的相关系数分别为0.131、-0.105、0.024、0.099，MFs与ASLR、DFTF、VAL、JOA的相关系数分别为-0.043、0.096、-0.108、0.012。P值均大于0.05。相关性不显著。3．2治疗后FER、MFs与ASLR、DFTF、VAL、JOA的相关性对FER、MFs和ASLR、DFTF、VAL、JOA的正态性检验发现P值分别为0.691、0.777、0.225、0.488、0.369、0.108，可认为近似服从正态分布。相关性分析FER与ASLR、DFTF、VAL、JOA的相关系数分别为0.107、0.010、0.031、0.073，MFs与ASLR、DFTF、VAL、JOA的相关系数分别为0.003、-0.004、-0.177、0.108。P值均大于0.05。相关性不显著。3．3治疗前后FER、MFs差值与ASLR、DFTF、VAL、JOA差值的相关性FER差值与ASLR、DFTF、VAL、JOA差值相关性，对数据进行正态性检验，P值分别为0.826、0.690、0.685、0.953、0.705，可认为近似服从正态分布。相关性分析FER差值与ASLR、DFTF、VAL、JOA等差值的相关系数分别为0.382、0.387、0.248、0.323。其中FER差值与ASLR、DFTF相关系数显著性检验P＜0.01，FER差值与VAL、JOA相关系数显著性检验P＜0.05。均有统计学差异。MFs差值与ASLR、DFTF、VAL、JOA差值相关性，对数据进行正态性检验，P值分别为0.759、0.690、0.685、0.953、0.705，可认为近似服从正态分布。相关性分析FER差值与ASLR、DFTF、VAL、JOA等差值的相关系数分别为0.586、0.413、0.425、0.510。相关系数显著性检验P＜0.01。相关性显著。结论：1．表面肌电测试系统测量椎旁肌等长收缩时MFs和屈伸运动时FER重复性佳，可用于临床测试。2．正常人和腰椎间盘突出症患者之间表面肌电指标FER、MFs存在差异，有统计学意义。腰椎间盘突出症症状明显侧表面肌电指标与对侧差异显著。应用表面肌电图可将正常人和腰椎间盘突出症区分开来，表面肌电测量用于腰椎间盘突出症患者测量可靠性佳。3．治疗前后表面肌电指标绝对值FER、MFs与ASLR、DFTF、VAL、JOA绝对值相关性不显著。治疗前后表面肌电指标FER、MFs改善和ASLR、DFTF、VAL、JOA改善之间相关性显著。FER和MFs有望成为腰椎间盘突出症疗效评价敏感量化客观评价的参考指标。表面肌电测量有望成为中西医结合保守治疗腰椎间盘突出症疗效评价客观、敏感、量化的参考指标。