运动诱导的肌肉疲劳对伴与不伴慢性下背痛个体在姿势扰动条件下反应时间的影响

《Frontiers in Sports and Active Living》：Effect of exercise-induced muscle fatigue on reaction times under postural perturbation conditions in individuals with and without chronic low back pain

　　

背景：总反应时间（total reaction time, TRT）由运动前时间（premotor time, PMT）和机电延迟（electromechanical delay, EMD）组成，易受肌肉疲劳影响，并可能受到疼痛影响。关于慢性下背痛（chronic low back pain, cLBP）患者在肌肉疲劳诱导的姿势扰动后的姿势控制能力，现有证据有限。本研究旨在探讨疼痛和肌肉疲劳对反应时间的影响，以深入了解与cLBP肌肉疲劳效应相关的神经肌肉控制策略变化。方法：对24名cLBP受试者（cLBP组）和22名健康个体（健康对照组，HC组）采用Biering-Sorensen试验（Biering-Sorensen Test）诱导力竭性肌肉疲劳。在视觉线索的抬臂任务中，于肌肉疲劳前后通过表面肌电（surface electromyography, s-EMG）记录TRT、PMT和EMD。计算肌肉疲劳前后反应时间的平均差（mean difference, MD），分别记为MD_TRT、MD_PMT和MD_EMD。此外，在cLBP组肌肉疲劳前评估了恐惧回避信念问卷（fear avoidance beliefs questionnaire, FABQ）和视觉模拟量表（visual analogue scale, VAS）。结果：与疲劳前相比，cLBP组肌肉疲劳后TRT和PMT显著延长（Z = ?3.371, P<0.001；Z = ?3.286, P<0.001）。同时，cLBP组疲劳前TRT和PMT显著短于HC组（Z = ?3.299, P<0.001；Z = ?3.256, P<0.001）。此外，相关性分析显示，MD_PMT和MD_TRT分别与FABQ（r = 0.422, P=0.040；r = 0.418, P=0.042）和VAS（r = 0.546, P=0.006；r = 0.564, P=0.004）呈正相关。结论：神经肌肉控制过程中，慢性疼痛会改变反应时间，而肌肉疲劳可进一步导致其延迟。此外，这种反应时间延迟与疼痛水平和恐惧回避信念呈正相关。这些发现强调了肌肉疲劳对cLBP影响的重要性，例如在康复期间应避免力竭性肌肉疲劳，并更加关注恐惧信念和疼痛。试验注册：该试验注册于[chictr.org.cn]，编号[ChiCTR2300074348]，注册日期为2023年8月4日。

运动诱导的肌肉疲劳对慢性下背痛患者姿势扰动下反应时间的影响：一项对照研究解读

慢性下背痛（chronic low back pain, cLBP）是全球致残的主要原因之一，其中约90%为非特异性慢性下背痛（non-specific chronic low back pain, NCLBP），但其发病机制尚不明确，现有治疗结局常不理想。运动诱导的肌肉疲劳是日常生活中的常见现象，可影响神经肌肉控制，导致本体感觉敏感度改变、肌肉收缩功能减弱和姿势稳定性下降，这些变化可能诱发或加重慢性疼痛。已有研究表明，cLBP患者中肌肉疲劳的发生率较高（约26%～69.7%），且疲劳与抑郁症状、疼痛负担和功能障碍相关。因此，深入探究肌肉疲劳在cLBP神经肌肉控制中的作用机制具有重要意义。神经肌肉反应过程在疲劳条件下会发生改变，反应时间的延长会降低姿势控制能力并增加损伤风险。总反应时间（total reaction time, TRT）由运动前时间（premotor time, PMT）和机电延迟（electromechanical delay, EMD）组成。PMT代表从刺激出现到肌肉电信号产生的时间间隔，可能受疼痛和恐惧信念影响，具有认知和心理成分；EMD则代表从肌肉电信号兴奋到机械收缩开始的时间，与运动训练、肌肉活动和代谢密切相关。分别研究这些阶段有助于阐明不同环境下神经肌肉反应的具体过程。然而，关于cLBP患者在肌肉疲劳诱导的姿势扰动条件下反应时间变化的研究甚少，且肌肉疲劳导致的反应时间改变是否与疼痛感知和恐惧回避信念相关尚待确定。基于此，研究人员提出科学假设：cLBP患者在面临姿势扰动时，肌肉疲劳会导致反应时间改变。该研究发表于《Frontiers in Sports and Active Living》。

研究人员开展了一项分析性观察研究，采用Biering-Sorensen试验（Biering-Sorensen Test, BST）诱导力竭性肌肉疲劳，通过快速抬臂任务（arm-raising test, ART）在姿势扰动条件下，利用表面肌电（surface electromyography, s-EMG）测量受试者疲劳前后的TRT、PMT和EMD，并分析反应时间变化与疼痛程度（视觉模拟量表，visual analogue scale, VAS）和恐惧回避信念（fear-avoidance beliefs questionnaire, FABQ）的相关性。研究对象包括24名cLBP患者和22名健康对照者（HC组），其中cLBP数据来自研究团队先前发表的工作，健康对照组为本研究新招募。主要关键技术方法包括：BST诱导躯干伸肌疲劳；ART引发内部姿势扰动；s-EMG同步记录反应时间并区分TRT、PMT和EMD；VAS和FABQ评估疼痛与心理因素；采用非参数检验和Spearman相关分析进行统计。该研究遵循STROBE规范，并已在中国临床试验注册中心注册（ChiCTR2300074348）。

研究结果部分报告如下：

- 人口学特征与研究流程：最终分析样本为46名受试者（cLBP组24名，HC组22名）。两组在性别、年龄、体重、身高、体质量指数（body mass index, BMI）和教育水平等基线特征上无显著差异。cLBP组的VAS评分为5.28±1.62，FABQ评分为47.33±18.43，BST总持续时间（BST-TET）为105.08±36.83秒，HC组BST-TET为100.13±34.95秒，组间无统计学差异。

- 肌肉疲劳前后反应时间的变化：在诱导肌肉疲劳前，cLBP组的TRT和PMT显著短于HC组（Z=-3.299, P<0.001；Z=-3.256, P<0.001），而EMD无显著差异。肌肉疲劳后，cLBP组的TRT和PMT较疲劳前显著延长（Z=-3.371, P<0.001；Z=-3.286, P<0.001），EMD仍无显著变化；HC组疲劳前后各项指标均无显著变化。进一步计算反应时间平均差（mean difference, MD）发现，cLBP组的MD_TRT和MD_PMT显著大于HC组（Z=-2.066, P=0.039；Z=-2.044, P=0.041），表明肌肉疲劳对cLBP患者反应时间的不利影响显著大于健康人，且主要发生在PMT阶段。

- 反应时间平均差与VAS、FABQ的相关性：相关性分析显示，MD_TRT和MD_PMT分别与FABQ（r=0.418, P=0.042；r=0.422, P=0.040）和VAS（r=0.546, P=0.006；r=0.564, P=0.004）呈显著正相关，说明疼痛程度和恐惧回避信念越高，肌肉疲劳导致的反应时间延迟越明显。

- BST-TET与VAS、FABQ的相关性：BST-TET与FABQ（r=-0.019, P=0.930）和VAS（r=-0.350, P=0.086）均无显著相关性，提示疲劳耐力与疼痛和恐惧信念无关。

讨论部分总结：研究人员发现cLBP患者在疲劳前反应时间缩短，可能源于疼痛引起的过度警觉或注意增强，这属于一种代偿性机制而非功能性适应。肌肉疲劳后反应时间延长，特别是PMT延长，可能反映中枢疲劳对认知和心理过程的影响。健康对照组反应时间未改变，可能因其拥有充足的神经资源应对疲劳。EMD的稳定性可能与测试肌肉（三角肌）未直接承受疲劳负荷有关。此外，反应时间变化与疼痛和恐惧回避信念正相关，提示疼痛相关心理因素在疲劳引起的反应延迟中起重要作用。研究局限性包括：采用主观疲劳评估、未测量躯干肌肉反应时间、缺乏中枢功能评估、仅观察简单反应时间等。

研究结论：本研究测量了伴与不伴cLBP个体在运动诱导的肌肉疲劳前后姿势扰动条件下的反应时间，并分析了反应时间变化程度与疼痛相关恐惧回避信念的相关性。研究结果显示，疼痛和肌肉疲劳均能改变神经肌肉控制过程中的反应时间，且这些变化主要由认知-心理性的PMT主导。疼痛强度和恐惧回避信念与TRT延长独立相关。这些发现强调了将肌肉疲劳监测和基于证据的恐惧靶向心理干预纳入慢性下背痛系统性康复框架的临床重要性。