青年人躯干压力生物反馈与膈肌功能参数的相关性

doi:10.12307/2024.514

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (32): 5196-5202.doi: 10.12307/2024.514

• 肌肉肌腱韧带组织构建 tissue construction of the muscle, tendon and ligament • 上一篇下一篇

青年人躯干压力生物反馈与膈肌功能参数的相关性

孔军峰1，肖海彬1，马天2，罗予3

1上饶师范学院体育学院，江西省上饶市 334001；2雅安市第四人民医院康复医学科，四川省雅安市 625000；3赣南医学院康复学院，江西省赣州市 341000

收稿日期:2023-08-29 接受日期:2023-10-20 出版日期:2024-11-18 发布日期:2023-12-29
通讯作者: 罗予，讲师，博士，赣南医学院康复学院，江西省赣州市 341000
作者简介:孔军峰，男，1978年生，汉族，湖北省随州市人，硕士，讲师，主要从事运动与健康促进研究。
基金资助:
江西省高等学校教学改革课题(JXJG-18-13-9)，项目负责人：罗予；雅安市第四人民医院院级课题(2023YKT01)，项目负责人：马天

Trunk pressure biofeedback and its correlation with diaphragmatic functional parameters in young adults

Kong Junfeng1, Xiao Haibin1, Ma Tian2, Luo Yu3

1School of Physical Education, Shangrao Normal University, Shangrao 334001, Jiangxi Province, China; 2Department of Rehabilitation Medicine, The Fourth People’s Hospital of Ya’an City, Yaan 625000, Sichuan Province, China; 3School of Rehabilitation, Gannan Medical University, Ganzhou 341000, Jiangxi Province, China

Received:2023-08-29 Accepted:2023-10-20 Online:2024-11-18 Published:2023-12-29
Contact: Luo Yu, MD, Lecturer, School of Rehabilitation, Gannan Medical University, Ganzhou 341000, Jiangxi Province, China
About author:Kong Junfeng, Master, Lecturer, School of Physical Education, Shangrao Normal University, Shangrao 334001, Jiangxi Province, China
Supported by:
Jiangxi Higher Education Teaching Reform Project, No. JXJG-18-13-9 (to LY); Hospital-level Project of Yaan Fourth People’s Hospital, No. 2023YKT01 (to MT)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

躯干压力生物反馈：是通过监测躯干生理功能和躯干压力实时反馈来帮助个体理解和控制身体反应的技术。
膈肌功能：是指人体在呼吸过程中膈肌表现出来的形态、移动度和力量水平。膈肌功能的测试指标主要包括膈肌厚度、膈肌增厚率、膈肌移动度和最大吸气压力等。

背景：躯干压力生物反馈被认为是评估核心肌肉力量的一个可靠指标，其不仅能反映个体躯干力量状况，而且与呼吸肌功能有着密切关系。

目的：探讨青年人躯干压力生物反馈与膈肌功能之间的相关性。
方法：选择上饶师范学院80名大学生为研究对象，男34名，女46名，年龄(19.83±1.45)岁，采用床旁肌骨超声系统测量受试者膈肌厚度和移动度，便携式肺功能检测仪检测受试者最大吸气压，压力生物反馈仪测试受试者俯卧与仰卧位的腰部及腹部压力。采用Pearson或Spearman相关系数确定躯干压力生物反馈与膈肌功能之间的相关程度，多元线性回归分析确定膈肌功能的预测模型。

结果与结论：①以性别分组，男子组年龄、身高、体质量、躯干压力生物反馈数值、平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深吸气膈肌移动度、最大吸气压均大于女子组(P均< 0.05)；②以体力活动水平分组，久坐组躯干压力生物反馈数值及最大吸气压均低于运动组(P均< 0.05)；③相关性分析显示，躯干压力生物反馈(俯卧)、躯干压力生物反馈(仰卧)与平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深呼吸膈肌增厚率、深吸气膈肌移动度、最大吸气压均具有显著性相关关系(P均< 0.01)；④多元线性回归分析显示，躯干压力生物反馈(俯卧)进入平静吸气末膈肌厚度的预测模型(F=27.228，P < 0.001)，躯干压力生物反馈(俯卧)进入深吸气末膈肌厚度的预测模型(F=38.615，P < 0.001)，躯干压力生物反馈(仰卧)、年龄进入深吸气膈肌移动度的预测模型(F=15.408，P < 0.001)，躯干压力生物反馈(俯卧)、体质量、年龄进入最大吸气压的预测模型(F=22.314，P < 0.001)；⑤结果显示，躯干压力生物反馈与膈肌厚度、膈肌移动度和最大吸气压的相关性较强，快速简便的躯干压力生物反馈测量可以作为筛查健康青年人膈肌功能的一种方法。

https://orcid.org/0009-0003-2772-8691(孔军峰)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 青年人, 腹压, 膈肌功能, 压力生物反馈, 最大吸气压力

Abstract: BACKGROUND: Trunk pressure biofeedback is considered a reliable indicator for assessing core muscle strength. It not only reflects the status of an individual’s trunk strength but also has a close relationship with the function of respiratory muscles.
OBJECTIVE: To explore the correlation between trunk pressure biofeedback and diaphragmatic function in young adults.
METHODS: A total of 80 young adults from Shangrao Normal University, China were enrolled, including 34 males and 46 females, with an average age of (19.83±1.45) years. Diaphragmatic thickness and mobility were measured using a bedside musculoskeletal ultrasound system. Maximum inspiratory pressure was determined using a portable pulmonary function tester. Lumbar and abdominal pressures in prone and supine positions were assessed using a pressure biofeedback device. The degree of correlation between trunk pressure biofeedback and diaphragmatic function was determined using Pearson or Spearman correlation coefficients. A multivariate linear regression analysis was used to determine predictive models for diaphragmatic function.
RESULTS AND CONCLUSION: Grouped by sex, age, height, body mass, trunk pressure biofeedback values, diaphragm thickness during quiet inspiration and expiration, diaphragmatic thickening ratio during quiet breathing, diaphragmatic thickness during deep inspiration and expiration, diaphragmatic thickening ratio during deep breathing, diaphragmatic mobility during deep inspiration, and maximum inspiratory pressure were higher in the male group than the female group (all P < 0.05). Grouped by physical activity level, trunk pressure biofeedback values and maximum inspiratory pressure were lower in the sedentary group than in the exercise group (both P < 0.05). Both anterior and posterior trunk pressure biofeedback were significantly correlated with diaphragmatic thickness during quiet inspiration and expiration, diaphragmatic thickening ratio during quiet breathing, diaphragmatic thickness during deep inspiration and expiration, diaphragmatic thickening ratio during deep breathing, diaphragmatic mobility during deep inspiration, and maximum inspiratory pressure (all P < 0.01). Anterior trunk pressure biofeedback entered the predictive model for diaphragmatic thickness during quiet inspiration (F=27.228, P < 0.001), during deep inspiration (F=38.615, P < 0.001), and along with age for diaphragmatic mobility during deep inspiration (F=15.408, P < 0.001). Anterior trunk pressure biofeedback, body mass, and age entered the predictive model for maximum inspiratory pressure (F=22.314, P < 0.001). To conclude, there is a strong correlation between trunk pressure biofeedback and diaphragmatic thickness, diaphragmatic mobility, and maximum inspiratory pressure. The rapid and simple measurement of trunk pressure biofeedback can serve as a method for screening the diaphragmatic function in healthy young adults.

Key words: young adults, abdominal pressure, diaphragmatic function, pressure biofeedback, maximum inspiratory pressure

中图分类号:

孔军峰, 肖海彬, 马天, 罗予. 青年人躯干压力生物反馈与膈肌功能参数的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(32): 5196-5202.

Kong Junfeng, Xiao Haibin, Ma Tian, Luo Yu. Trunk pressure biofeedback and its correlation with diaphragmatic functional parameters in young adults[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(32): 5196-5202.

图/表（结果） 6

2.1 参与者数量分析 80名受试者全部进入结果分析。
2.2 试验分组情况见图6。

2.3 受试者基本特征及躯干压力生物反馈与膈肌功能测试结果表1显示了不同性别受试者的基本信息、躯干压力生物反馈数值和膈肌功能测试结果，男子组与女子组在年龄、身高、体质量、躯干压力生物反馈数值、平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深吸气膈肌移动度、最大吸气压均大于女子组(P均< 0.05)，两组受试者深呼吸膈肌增厚率和平静吸气末膈肌移动度比较差异无显著性意义(P均> 0.05)。

表2显示了久坐组与非久坐组受试者的基本信息、躯干压力生物反馈数值和膈肌功能测试结果，久坐组受试者躯干压力生物反馈数值及最大吸气压均低于运动组(P均< 0.05)，两组受试者年龄、身高、体质量、平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深呼吸膈肌增厚率、平静吸气末膈肌移动度、深吸气膈肌移动度比较差异无显著性意义(P均> 0.05)。

2.4 受试者躯干压力生物反馈数值与膈肌功能间的相关分析表3显示了年龄、身高、体质量、躯干压力生物反馈数值与膈肌功能间的相关分析，躯干压力生物反馈数值(俯卧)、躯干压力生物反馈数值(仰卧)与平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深呼吸膈肌增厚率、深吸气膈肌移动度、最大吸气压指标均具有显著性相关关系(P均< 0.01)，年龄与平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼吸膈肌增厚率、深吸气膈肌移动度、最大吸气压具有显著性相关关系(P均< 0.05)，身高与平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、平静吸气末膈肌移动度、深吸气膈肌移动度、最大吸气压间具有显著性相关关系(P均< 0.05)，体质量与平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深吸气膈肌移动度、最大吸气压间具有显著性相关关系(P均< 0.05)。

2.5 多元线性回归分析结果表4显示了年龄、身高、体质量、躯干压力生物反馈数值和膈肌功能指标的多元线性回归分析结果。结果显示，躯干压力生物反馈数值(俯卧)进入平静吸气末膈肌厚度的预测模型(F=27.228，P < 0.001)；躯干压力生物反馈数值(俯卧)进入深吸气末膈肌厚度的预测模型(F=38.615，P < 0.001)；躯干压力生物反馈数值(仰卧)、年龄进入深吸气膈肌移动度的预测模型(F=15.408，P < 0.001)；躯干压力生物反馈数值(俯卧)、体质量、年龄进入最大吸气压的预测模型(F=22.314，P < 0.001)，见图7。

参考文献

[1] 王庭槐.生物反馈及其机理进展 [J].医学信息,2002(10):610-614.
[2] 李旭,郭险峰.慢性腰痛患者躯干旋转肌群肌力与腰部稳定性的关系[J].中国康复理论与实践,2010,16(11):1012-1014.
[3] KAPDULE P, POL T. Relationship between Core Stability and Physical Activity in Young Adults. Int J Health Sci Res. 2019;126:291-300.
[4] 董煜琳,王雪强,胡静芸.压力生物反馈仪测试腰痛的信度评价[J].中国组织工程研究,2015,19(37):6060-6063.
[5] PADKAO T, BOONLA O. Relationships between respiratory muscle strength, chest wall expansion, and functional capacity in healthy nonsmokers. J Exerc Rehabil. 2020;16(2):189-196.
[6] PINET C, CASSART M, SCILLIA P, et al. Function and bulk of respiratory and limb muscles in patients with cystic fibrosis. Am J Respir Crit Care Med. 2003;168(8):989-994.
[7] ERYÜKSEL E, CIMŞIT C, BEKIR M, et al. Diaphragmatic Thickness Fraction in Subjects at High-Risk for COPD Exacerbations. Respir Care. 2017;62(12):1565-1570.
[8] DEPALO VA, PARKER AL, AL-BILBEISI F, et al. Respiratory muscle strength training with nonrespiratory maneuvers. J Appl Physiol. 2004;96(2): 731-734.
[9] HODGES PW, GANDEVIA SC. Changes in intra-abdominal pressure during postural and respiratory activation of the human diaphragm. J Appl Physiol (1985). 2000;89(3):967-976.
[10] GANDEVIA SC, REFSHAUGE KM, COLLINS DF. Proprioception: peripheral inputs and perceptual interactions. Adv Exp Med Biol. 2002;508:61-68.
[11] JANSSENS L, MCCONNELL AK, PIJNENBURG M, et al. Inspiratory muscle training affects proprioceptive use and low back pain. Med Sci Sports Exerc. 2015;47(1):12-19.
[12] LEE K, PARK D, LEE G. Progressive respiratory muscle training for improving trunk stability in chronic stroke survivors: a pilot randomized controlled trial. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2019;28(5):1200-1211.
[13] FINTA R, BODA K, NAGY E, et al. Does inspiration efficiency influence the stability limits of the trunk in patients with chronic low back pain? J Rehabil Med. 2020;52(3):jrm00038.
[14] MUSTAFAOGLU R, DEMIR R, DEMIRCI AC, et al. Effects of core stabilization exercises on pulmonary function, respiratory muscle strength, and functional capacity in adolescents with substance use disorder: Randomized controlled trial. Pediatr Pulmonol. 2019;54(7): 1002-1011.
[15] YOON HS, CHA YJ, YOU JSH. The effects of dynamic core-postural chain stabilization on respiratory function, fatigue and activities of daily living in subacute stroke patients: A randomized control trial. NeuroRehabilitation. 2020;47(4):471-477.
[16] STRONGOLI LM, GOMEZ CL, COAST JR. The effect of core exercises on transdiaphragmatic pressure. J Sports Sci Med. 2010;9(2):270-274. eCollection 2010.
[17] HELLYER NJ, ANDREAS NM, BERNSTETTER AS, et al. Comparison of Diaphragm Thickness Measurements Among Postures Via Ultrasound Imaging. PM R. 2017;9(1):21-25.
[18] SARWAL A, WALKER FO, CARTWRIGHT MS. Neuromuscular ultrasound for evaluation of the diaphragm. Muscle Nerve. 2013;47(3):319-329.
[19] 陈颖,易杰.膈肌超声在麻醉管理中的应用进展[J].中国医学科学院学报,2022,44(5):891-898.
[20] BOUSSUGES A, GOLE Y, BLANC P. Diaphragmatic motion studied by m-mode ultrasonography: methods, reproducibility, and normal values. Chest. 2009;135(2):391-400.
[21] ANDERSON BE, BLIVEN KCH. The use of breathing exercises in the treatment of chronic, nonspecific low back pain. J Sport Rehabil. 2017; 26(5):452-458.
[22] WALLDEN M. The diaphragm–more than an inspired design. J Bodyw Mov Ther. 2017;21(2):342-349.
[23] SHAH SG, CHOEZOM T, PRABU RAJA G, et al. Comparison of respiratory parameters in participants with and without chronic low back pain. J Bodyw Mov Ther. 2019;23(4):894-900.
[24] HACKETT DA. Lung function and respiratory muscle adaptations of endurance-and strength-trained males. Sports (Basel). 2020;8(12):160.
[25] YÜKSEL F, GUZEL NA, TASPİNAR B, et al. Relationship between trunk muscle endurance, pulmonary function, and respiratory muscle strength in healthy individuals. Turk J Physiother Rehabil. 2020;31(3): 255-262.
[26] AKTAN ÖO, AKTAN R, YAKUT H, et al. The effects of respiratory muscle functions on trunk muscle endurance in healthy young adults. J Basic Clin Health Sci. 2021;7(2):652-659.
[27] BORDONI B, ZANIER E. Anatomic connections of the diaphragm: influence of respiration on the body system. J Multidiscip Healthc. 2013;6:281-291.
[28] FRANK C, KOBESOVA A, KOLAR P. Dynamic neuromuscular stabilization & sports rehabilitation. Int J Sports Phys Ther. 2013;8(1):62-73.
[29] HODGES PW, GANDEVIA SC. Activation of the human diaphragm during a repetitive postural task. J Physiol. 2000;522 Pt 1(Pt 1):165-175.
[30] AADAHL M, BEYER N, LINNEBERG A, et al. Grip strength and lower limb extension power in 19-72-year-old Danish men and women: the Health2006 study. BMJ Open. 2011;1(2):e000192.
[31] LOMAURO A, ALIVERTI A. Sex differences in respiratory function. Breathe (Sheffield, England). 2018;14(2):131-140.
[32] HARMS CA, ROSENKRANZ SJM, SPORTS SI, et al. Sex differences in pulmonary function during exercise. Med Sci Sports Exerc. 2008;40(4): 664-668.
[33] KIM J, DAVENPORT P, SAPIENZA C. Effect of expiratory muscle strength training on elderly cough function. Arch Gerontol Geriatr. 2009;48(3): 361-366.
[34] AMIRI B, ZEMKOVA E. Diaphragmatic breathing exercises in recovery from fatigue-induced changes in spinal mobility and postural stability: a study protocol. Front Physiol. 2023;14:1220464.
[35] CHEN L, NELSON DR, ZHAO Y, et al. Relationship between muscle mass and muscle strength, and the impact of comorbidities: a population-based, cross-sectional study of older adults in the United States. BMC Geriatr. 2013;13:74.
[36] ALHARBI MS, ABOUELKHEIR RA, KHALIL ME, et al. The Core Flexibility, and Stability are Correlated with Pulmonary Functions in Physically Inactive Young Adult University Female Students in Qassim Region, KSA. JPSP. 2022:5916:21.
[37] LUZAK A, KARRASCH S, THORAND B, et al. Association of physical activity with lung function in lung-healthy German adults: results from the KORA FF4 study. BMC Pulm Med. 2017;17(1):215.

引言

躯干压力生物反馈是通过监测躯干生理功能和实时反馈来帮助个体理解和控制身体反应的技术，作为一种高效而低成本的腰腹部肌力指标已被越来越多的学者所研究[1-2]。躯干压力生物反馈数值在临床实践中可能被用来评估腹内压和躯干力量[3]。脊柱运动过程中，检测人员可通过充气气囊压力改变所导致的仪表变化值大小来判断腹内压是否发生变化，进而对躯干肌肉收缩能力进行监控[4]，其数值大小取决于多种因素，包括围绕躯干软组织结构的弹性、呼吸肌肉的力量[5]。超声检查因具备无创、实时、定量与定性分析特点成为检测膈肌形态和功能的较好方法，最大吸气压是评估呼吸肌力的一个关键指标，该指标能够较好地评估膈肌的实际力量[6-7]。膈肌力量增强可能在一定程度上使腹内形成较大负压，在躯干或肢体运动过程中腹压增加可以减少脊柱的外部负载，在腹压增加时如果膈肌处于放松状态，压力会传递到胸腔，这可能会对血流动力学和中枢神经系统产生不利影响。为了防止这些情况发生，躯干和肢体运动时膈肌会处于激活状态，使腹压传递至胸腔最小化[8]。躯干肌肉在肢体运动开始前就会收缩，并且在肢体运动过程中提供姿态稳定。作为核心区结构的顶部，膈肌通过在收缩过程中增加和维持腹压来增加躯干稳定性[9]，为了保持姿态稳定，膈肌会与腹横肌同时收缩，这种收缩与呼吸无关[10]。
JANSSENS等[11]研究了高强度与低强度吸气肌肉训练对28例下背痛患者在姿态控制中本体感受的影响，经过8周的训练，接受高强度吸气肌训练的个体在姿态控制期间显示出更高的背部本体感受信号和吸气肌肉力量的改善。在另一项研究中，LEE等[12]研究了呼吸肌肉训练对33例脑卒中患者躯干稳定性的影响，发现呼吸联合躯干稳定性练习较躯干稳定性练习对腹横肌的影响更大。FINTA等[13]发现呼吸练习联合躯干练习对下背痛患者躯干稳定性具有更加显著的改善作用。呼吸肌肉也会在非呼吸活动期间激活，并且它们可以通过非呼吸活动进行训练[14-15]。对脑卒中患者的研究发现，进行神经发育和动态神经肌肉核心练习对膈肌功能具有较好的改善作用[15]。研究人员认为这些是由于腹横肌、腹内斜肌、腹外斜肌和膈肌作为共同肌肉参与呼吸和躯干稳定的过程。STRONGOLI等[16]测量了13种不同核心练习中的跨膈压，发现不同核心练习会导致不同的跨膈压，其中一些足以产生对吸气肌肉的刺激。DEPALO等[8]的研究结果显示，膈肌可以通过非呼吸活动来激活甚至训练。MUSTAFAOĞLU等[14]研究了核心稳定练习对呼吸肌肉力量的影响，发现物质使用障碍患者经过6周核心联合呼吸训练后的最大吸气压和最大呼气压与对照组相比存在统计学差异。呼吸和活动时人体膈肌在保持躯干稳定方面起着双重作用，膈肌通过增加腹部压力在提供和维持核心稳定方面发挥着重要作用。即使最近研究呼吸肌训练对躯干稳定性影响的研究有所增加[11，13]，但膈肌功能与躯干压力生物反馈间的关系尚不清楚。
鉴于健康青年人群体中慢性疾病、药物使用等的混杂因素较少，膈肌可能表现出更好的适应性和可塑性，因此选择健康青年人作为膈肌功能研究对象，为研究提供了一个独特、具有代表性的样本，可以从中得到有关膈肌功能的有价值信息。这些信息不仅对理解健康成人的膈肌功能有帮助，而且对于比较、预防和治疗与膈肌功能相关的疾病也具有一定的意义。膈肌功能与躯干压力生物反馈数值可能有关，若能利用躯干压力生物反馈数值对膈肌功能进行预测，对及早发现膈肌功能在青年人群体中是否下降具有一定的现实意义。此次研究之目的在于探讨青年人膈肌功能与躯干压力生物反馈数值的关系，确立以躯干压力生物反馈数值作为膈肌功能预测的重要参考指标，将躯干力量练习作为膈肌功能提升的辅助手段。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计对比观察试验，采用卡方检验、独立样本t检验或Mann-Whitney U检验比较组间差异，计算躯干压力生物反馈与膈肌功能参数的Pearson或Spearman相关系数，采用多元线性回归建立膈肌功能相关指标的预测方程。
1.2 时间及地点试验于2023-05-05/15在上饶师范学院完成。
1.3 对象采用G*Power软件对样本量进行事前估算，α=0.05，1-β=0.85，效应量为0.3，计算得到样本量最少为77人。考虑到脱组情况，通过青年人志愿者协会招募了上饶师范学院80名符合条件的青年大学生作为研究对象，平均年龄(19.83±1.45)岁，平均身高为(167.23±7.91) cm，平均体质量(63.39±12.31) kg。受试者对试验知情同意并签署知情同意书。试验开始之前对受试者进行问卷调查，了解其病史、学历、吸烟、饮酒及体育锻炼情况，排除腰部功能障碍、腰腹部近3个月内曾接受过手术、过度肥胖(体质量指数≥28 kg/m2)、存在呼吸道及心脑血管疾病史者。试验已通过雅安市第四人民医院伦理道德委员会审查批准(批准号2023YKT01)。
以性别分组，男子组34名，女子组46名。
根据国际体力活动量表(International Physical Activity Questionnaire，IPAQ)，将受试者划分为久坐组45名和运动组35名。每天伏案学习≥8 h、每周中等强度以上体力活动时间≤1.5 h、持续该状态≥12个月划分为久坐组。每周从事中等强度及以上体力活动≥6 h、规律运动超过1年划分为运动组。
1.4 方法
1.4.1 测试程序测试历时约30 min，先获取被试者的基本信息。在试验开始之前，每名受试者需要跟随着录像做2 min呼吸及躯干压力生物反馈数值动作学习及热身，试受试者的膈肌功能及躯干压力生物反馈数值达到最佳状态。测试由膈肌功能及躯干压力生物反馈数值两部分组成，膈肌功能测试后间歇5 min后进行躯干压力生物反馈测试。每天15-21点完成膈肌厚度、膈肌移动度、最大吸气压、俯卧位躯干压力生物反馈和仰卧位躯干压力生物反馈的数据采集。数据和图像采集在10 d完成，数据预处理后计算指标间的差异性和相关性。

1.4.2 膈肌功能测试膈肌厚度为超声影像胸膜线到腹膜线的距离[17]。采用床旁智能超声系统(wisonic Navi，中国)B超模式对膈肌进行观察。10 MHz高频线阵探头位于腋前线第8和第9肋间隙水平线，膈肌附着点位于肋膈窦下方0.5-2 cm(图1)。当切换至M型超声时，膈肌影像显示3层结构：高回声腹膜及胸膜环绕低回声膈肌(图2)。用移动光标测量膈肌厚度时，膈肌厚度一般在2 mm以上，低于2 mm有可能发生膈肌萎缩[18]。

膈肌增厚率可揭示主动收缩时膈肌增厚情况，可定量评价膈肌收缩能力。这个参数公式是：呼气末膈肌厚度/(吸气末膈肌厚度-呼气末膈肌厚度)。一般情况下膈肌增厚率正常下限应为20%-36%[19]。

膈肌移动度是膈肌呼吸周期中膈肌位移的指标。采用B型超声模式，选择肝脏为声窗，把4 MHz低频凸形探头放置于腋前线右肋弓的下缘，再对头侧施加压力，得到右侧位膈顶切面(图3)。屏幕上肝后明显高回声区是右侧膈肌。为使成像效果达到最优，把探头指向被试头侧及背侧以保证超声束竖直到达右侧膈肌后方1/3位置。通过B超对上腹部进行初步探查，寻找膈肌测量最佳部位之后，将其转换为M模式记录膈肌运动，在观察3次平静呼吸之后对吸气末至呼气末位移进行测定(图4)。一般情况下，平静呼吸时膈肌移动度1-3 cm，深吸气时可达7 cm[20]。

最大吸气压是指残气位或功能性残气位气道阻塞时的吸气压力，由最大用力吸气而形成的吸气口腔压最大值，它反映吸气肌综合收缩能力的强弱。采用便携式物联网肺功能检测仪(XEEK X1，中国)测量受试者最大吸气压。被试要求坐位、不低头、不弯腰、不俯胸，腰带与内衣松紧适度。整个过程受试者口角不脱离咬嘴、鼻夹不松动，保证口鼻不漏气。受试者需要用鼻子呼气到最大程度直到把肺部气体全部排出，接着对测试仪进行迅速而深吸气，吸气动作要尽量深吸、试快吸、吸足(至肺总量位)。总共做了3次吸气测试，并且保证质控等级都在C级以上。

1.4.3 躯干压力生物反馈测试(俯卧和仰卧) 采用压力生物反馈仪(河南合聚康复技术有限公司，stabilizer，T-swylfky-0440)对躯干压力生物反馈进行测试，选取两组动作(图5)来测量腰部及腹部压力。①动作1：采用俯卧姿势进行，两手置于治疗床两侧，两腿并拢并平放，压力生物反馈设备初始读数设为9.33 kPa，并将其置于L2-L4的位置，受试者需以最大的力量扩张腹部，直到压力生物反馈仪的计数器指示器显示稳定的读数为止。②动作2：采用仰卧姿势进行，双下肢屈髋屈膝，两手置于躯干上方，压力生物反馈装置初始读数设为5.33 kPa，受试者需以最大的力量下压腰部，直到压力生物反馈仪的计数器指示器显示稳定的读数为止。装置位置及读数采集方法同动作1。

1.5 主要观察指标受试者躯干压力生物反馈与膈肌功能测试结果。
1.6 统计学分析利用SPSS 25.0软件(IBM，Chicago，IL，USA)分析得到的数据。采用x±s呈现受试者人体测量基本特征。采用Shapiro-Wilk检验对数据进行正态分布的判定。依据资料的正态性及方差检验结果，采用卡方检验、独立样本t检验或者Mann-Whitney U检验比较组间差异。对符合正态分布的数据进行Pearson检验，对不符合正态分布的数据进行Spearman检验。采用多元线性回归(显著性水平设定为
P < 0.05)方法建立了膈肌功能相关指标的预测方程。预测方程以膈肌功能的各指标为因变量，以年龄、身高、体质量和躯干压力生物反馈数值为自变量。该文统计学方法已经赣南医学院生物统计学专家审核。

讨论

既往研究已经探讨了呼吸和躯干活动之间的关系[12，14-15，20-21]，尽管这些研究揭示了呼吸肌肉力量与躯干肌肉力量之间的关系，但还没有研究出躯干肌肉力量与膈肌功能之间的关系。此次研究发现健康青年人躯干压力生物反馈与膈肌功能之间的显著关系，通过躯干活动中的膈肌收缩及核心训练可以提高膈肌功能[15-16]，不仅躯干稳定性影响膈肌功能，而且膈肌功能也影响躯干稳定性。此外，还有一些研究考察了膈肌功能训练对躯干稳定性的影响[12-13]。膈肌更重要的任务是呼吸而不仅是核心稳定性[22]，膈肌的这种双重任务使膈肌功能训练对躯干肌肉的影响成为研究的焦点。此次研究探究了膈肌功能参数与健康青年人躯干压力生物反馈数值间的关系，研究发现，躯干压力生物反馈数值(俯卧)、躯干压力生物反馈数值(仰卧)与平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深呼吸膈肌增厚率、深吸气膈肌移动度、最大吸气压指标均具有显著性相关关系(P均< 0.01)。将年龄、身高、体质量、躯干压力生物反馈数值作为预测因子纳入回归模型时，躯干压力生物反馈数值(俯卧)对平静吸气末膈肌厚度、深吸气末膈肌厚度和最大吸气压有较好的预测作用(R2=0.259，0.331，0.468，P均< 0.001)，躯干压力生物反馈数值(仰卧)对深吸气膈肌移动度有较好的预测作用(R2=0.286，P < 0.001)。
SHAH等[23]比较了慢性下背痛患者和正常人之间的最大自主通气，发现下背痛患者的最大自主通气值低于正常的受试者，认为这可能是由于膈肌与腹横肌的协同活动以及下背痛患者中腹横肌功能下降所致[23-24]。YÜKSEL等[25]研究了膈肌功能和躯干肌肉耐力之间的关系，发现膈肌功能与躯干肌肉的耐力有关。以往研究通过躯干肌肉活动和呼吸肌肉力量来检查躯干肌肉与呼吸肌肉之间的关系，因此，既可通过躯干练习改变呼吸肌肉力量，也可通过呼吸练习增加呼吸肌肉力量来评估核心稳定性[26]。人体吸气时主要是膈肌和肋间外肌的收缩并和腹部之间协调作用的结果，吸气增加了腹部和肺部的扩张，腹腔压力升高[27]，腹腔压力的增加表示吸气肌肉强度的增加。腰腹活动度不仅与呼吸肌肉强度有关，也与腹部周围软组织结构的弹性、腹部的形状、年龄、性别和体质量指数等其他决定因素有关。HODGES等[9]认为膈肌作为腹腔的顶部是参与腹压调节的主要肌肉之一，对躯干的持续稳定起着关键作用，如果膈肌功能失调，躯干稳定性可能会减弱。膈肌在腹部肌肉中是独特的，它必须满足呼吸的需要，因此可能受呼吸系统疾病和躯干稳定方面的影响。膈肌下降过程中结合骨盆底、腹横肌和多裂肌的收缩使腹腔内压力增加[28]，在膈肌正常收缩时，中央肌腱下降给腹腔加压，这种加压伴随着腹部深层肌肉的离心收缩，这个机制对于胸腔固定在骨盆上很重要，有助于增加腰椎的稳定性。HODGES等[29]的研究也得出结论：膈肌收缩可以通过减少腹部内容物进入胸腔的位移来增加躯干稳定性，膈肌和腹肌的共同激活导致腹内压力持续增加，从而改变受压的腹部形状。
此次研究发现，男子组和女子组躯干压力生物反馈数值-俯卧、躯干压力生物反馈数值-仰卧、平静吸气末膈肌厚度、平静呼气末膈肌厚度、平静呼吸膈肌增厚率、深吸气末膈肌厚度、深呼气末膈肌厚度、深吸气膈肌移动度和最大吸气压等指标存在统计学意义。男性和女性在解剖结构、生理功能以及激素水平上都存在一定的差异，这些差异可能会对膈肌的功能和性能产生影响。研究表明，男性和女性在平常呼吸模式上可能存在差异，男性可能更多地依赖于膈肌呼吸，而女性可能更多地依赖于胸廓呼吸。理解这些差异有助于为特定性别的患者提供更为精确的医疗建议[30]。LOMAURO等[31]在测量总肺容量、功能残余容量和残余容量时发现，男性和女性的膈肌长度存在差异，相同年龄和身高的女性肺部体积和呼吸道相比男性较小，这影响了膈肌力量[32]。这一结果可能与不同荷尔蒙水平导致的体型、体力活动类型有关[30]。
长期久坐可能会导致膈肌力量的逐步衰退[33]。此次研究发现，久坐青年人与非久坐青年人在躯干压力生物反馈数值、膈肌功能等关键指标上的差异具有统计学意义。膈肌是呼吸的主要肌肉，对于维持正常呼吸机制至关重要。研究发现久坐与膈肌功能下降有关，这可以支持健康干预策略，鼓励人们减少久坐时间并增加体力活动，以防止或延缓膈肌功能的退化。对于某些患者(如慢性阻塞性肺疾病)，了解活动水平与膈肌功能之间的关系可能有助于设计更有效的呼吸康复计划。年龄、性别、体质量和其他健康状况与久坐的效果相互作用，影响膈肌功能[34]。肌肉力量可能部分解释了体力活动与膈肌功能的多项指标之间的相关性，这也可能解释了膈肌功能、体力活动与躯干压力生物反馈数值之间的关系[35]。使用Stabilizer压力生物反馈评估核心稳定性的研究发现，体力活动水平与核心稳定性水平显著相关(P=0.025)[3]。研究均表明膈肌功能、久坐时间与核心稳定之间具有一定的相关性[33，36]。现有研究也显示，较高的体力活动水平与成年人健康肺功能的改善有关[37]，体力活动与肺功能正相关，这部分可能归因于肌肉力量，这可能也解释了膈肌功能与躯干压力生物反馈数值之间的关系。
综上所述，青年人躯干压力生物反馈与膈肌功能各指标呈正相关，最大吸气压与躯干压力生物反馈的相关性比膈肌功能其他指标与躯干压力生物反馈数值的相关性更强，最大吸气压与年龄的相关性也高于膈肌功能的其他指标与年龄的相关性。青年男性和女性在躯干压力生物反馈和膈肌功能参数方面的差异具有统计学意义。相同年龄和身高的女性肺部体积和呼吸道相比男性较小，这影响了膈肌功能。久坐青年人与经常运动的青年人在躯干压力生物反馈和膈肌功能等关键指标上的差异具有统计学意义。对久坐组和运动组受试者进行膈肌功能研究，不仅可以提供有关久坐和运动如何影响呼吸健康的重要信息，还可以为预防、治疗和康复策略提供指导，并为公共卫生政策提供支持。因此，通过简单易测、易于推广的躯干压力生物反馈测试可为青年人群的筛查和早期预防提供参考。但由于人力、物力的限制，研究纳入的样本量较少，未来还需进一步扩大研究人群；尽管研究了躯干压力生物反馈与膈肌功能之间的关系，但由于缺乏躯干肌肉力量的测试，因此限制了膈肌功能与躯干肌肉力量关系的进一步评估。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

青年人躯干压力生物反馈与膈肌功能参数的相关性

Trunk pressure biofeedback and its correlation with diaphragmatic functional parameters in young adults

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[1]	周劲衍, 钟远鸣, 李智斐, 许伟, 张家立, 梁梓扬. 压力生物反馈训练治疗颈椎病[J]. 中国组织工程研究, 2023, 27(31): 5052-5057.
[2]	冯展鹏, 姜岩, 冯雪松. 青年人峰值氧脉搏推算方程的建立[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(29): 4693-4698.
[3]	立全晰, 沈宇, 万伟, 孙善志. 聚丙烯带网塞补片无张力修补腹股沟疝后腹壁力学和疼痛变化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 548-552.
[4]	杨凤娇, 王芗斌, 侯美金, 喻娇, 李镇辉, 傅升星, 林紫玲, 刘本科. 三维步态分析比较青年人与老年人双任务下步态特征的差异[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(3): 344-349.
[5]	李佳录，程晓光，蒋涛，赵会，张郡. 定量CT测量青年人群腰椎骨密度与脂肪分布的关系[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(16): 2506-2510.
[6]	杨立明，谢直跃，熊敏. 股骨近端髓内钉修复青年股骨转子周围骨折：3个月随访关节功能及并发症[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(44): 7137-7141.
[7]	董煜琳，王雪强，胡静芸. 压力生物反馈仪测试腰痛的信度评价[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(37): 6060-6063.
[8]	黄萍，齐进，邓廉夫，陈博. 正常青年人自然步态下肢肌的表面肌电图分析◆[J]. 中国组织工程研究, 2012, 16(20): 3680-3684.
[9]	付海燕，杨海韵. 膝骨性关节炎患者与正常青年人步态的对照[J]. 中国组织工程研究, 2011, 15(22): 4115-4118.
[10]	吕雅平，李云鹤，刘轶凡，马洪顺. 老龄腰椎松质骨的剪切力学变化[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(9): 1595-1598.
[11]	臧虎，张翘，马洪顺. T_3~12胸椎松质骨冲击力学特性：青年与老年的差异比较[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(9): 1599-1602.
[12]	陈树，郭喜平，高明，马洪顺. 青年与老年尸体肋骨冲击力学特性的比较[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(28): 5248-5250.