下腰痛行走的运动协调与运动控制的研究

Chronic low back pain is common orthopedic disease. The patients with chronic low back pain usually have difficulties in walking. The studies about chronic low back pain have shown some changes in the movement coordination and motor control. Based on the previous studies(in which 9 SCI papers related to this topic have been puslished by us), we will combine the kinematics and surface electromyography, analyse the changes of rotation amplitudes and the relative Fourier phase in trunk segments between healthy subjects and chronic low back pain patients at different speeds and stride frequencies.On the other hand, in order to better understand the movement coordination in chronic low back pain, the surface EMG changes in trunk and limb muscles such as upper limb, shoulder, abdomen and back muscles will be collected simultaneously. We analyse the relationship between Kinematic changes and motion control modes in chronic low back pain.It will provide a theoretical basis for diagnosis, treatment, and rehabilitation of low back pain by exploring the pathological mechanisms of chronic low back pain.

慢性下腰痛是骨科常见病和多发病，慢性下腰痛的病人经常表现为步行困难。慢性下腰痛相关研究已发现运动学的协调模式和某些肌肉的运动控制模式发生改变。课题组在先前研究（已经发表SCI论文9篇）的基础上，结合研究运动学及表面肌电图，在控制受试者步速及步频的情况下，分析在行走条件下，健康人和慢性下腰痛病人躯干节段间的运动旋转幅度、相对时相的改变、上肢和下肢的运动学变化，以了解慢性下腰痛脊柱节段间运动协调方法，同步观测躯干和四肢肌肉群的表面肌肉电活动如上肢、肩部、腹部及腰部肌肉电活动的改变，了解其运动控制模式。分析慢性下腰痛的运动学改变和运动控制之间的关系。探讨慢性下腰痛的病理机制，为慢性下腰痛的诊断、治疗和康复提供理论依据。

下腰痛患者常常表现为行走障碍，这种行走障碍与运动协调的变化以及老年人下腰痛患者运动协调的变化对于老年人跌倒风险的相关性已经成为目前研究的热点。本课题组在健康人身上模拟下腰痛状态性下增加脊柱刚度，比较了健康人刚度增加的状态下行走运动与相关文献中下腰痛病人的行走运动在躯干协调模式上的差别。健康人躯干刚度增加后高速步行时，脊柱整体水平旋转运动幅度的降低，胸廓-骨盆RFP显著降低，骨盆-下肢RFP更趋近于反相。而下腰痛患者的步行时，尤其是高速步行时胸廓-骨盆RFP趋近同相，但骨盆-下肢RFP趋近于同相。因此，健康人在增加躯干刚度增加的状态下运动协调与下腰痛时的运动协调的变化不同。本课题组还发现下腰痛患者行走策略的改变包括：自主的提高行走步频，减小步宽，保持手臂正常幅度的摆动；行走过程中加大了骨盆的旋转幅度，加大胸廓、腰椎相对于脊柱旋转幅度，从而保持脊柱上下旋转一致，减少扭力；胸廓—手臂RFP增大，减少躯干上半部的扭矩，保持躯干上半部稳定；行走过程中使躯干上半部分（胸廓、手臂）和躯干下半部分（腰椎、骨盆及下肢）的旋转更趋于同相，躯干刚性增加。这种行走运动策略的改变可能是长期适应的结果，涉及肌肉、神经及个体感知的参与。下腰痛病人在步行运动中脊柱的刚度增加，脊柱整体水平旋转运动幅度降低，可能只作为实现躯干协调运动的次要策略。下腰痛患者应用更复杂的控制策略来实现下腰痛的运动控制和运动协调，尤其是老年人下腰痛的运动协调更为复杂。本课题组研究表明：健康老年人重心运动峰速比年轻大，说明老年人组的躯体冠状面的运动学参数改变损害冠状面的平衡，从而导致跌倒较易发生。这项结果对于为今后进一步研究老年人下腰痛患者的运动协调与运动控制具有十分重要的意义。