整体功能性体育锻炼对腰椎间盘突出症术后患者腰椎生物力学的影响

doi:10.12307/2025.815

中国组织工程研究 ›› 2025, Vol. 29 ›› Issue (33): 7096-7101.doi: 10.12307/2025.815

• 骨与关节生物力学 bone and joint biomechanics • 上一篇下一篇

整体功能性体育锻炼对腰椎间盘突出症术后患者腰椎生物力学的影响

杨煜1，李英豪1，多壮志2，周定容3

1郑州升达经贸管理学院，河南省郑州市 451191；2郑州大学体育系，河南省郑州市 450001；3河南省人民医院骨科，河南省郑州市 454002

收稿日期:2024-04-01 接受日期:2024-07-05 出版日期:2025-11-28 发布日期:2025-04-12
通讯作者: 多壮志，硕士，副教授，郑州大学体育系，河南省郑州市 450001
作者简介:杨煜，男，1986年生，河南省周口市人，汉族，硕士，讲师，主要从事体育教育训练学方面的研究。
基金资助:
河南省教育课程改革研究项目(2024-JSJYYB-133)，项目负责人：李英豪

Effect of overall functional physical exercise on lumbar biomechanics in patients with lumbar disc herniation after surgery

Yang Yu1, Li Yinghao1, Duo Zhuangzhi2, Zhou Dingrong3

1Zhengzhou Shengda College of Economics and Trade, Zhengzhou 451191, Henan Province, China; 2Department of Physical Education, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan Province, China; 3Department of Orthopedics of Henan Provincial People’s Hospital, Zhengzhou 454002, Henan Province, China

Received:2024-04-01 Accepted:2024-07-05 Online:2025-11-28 Published:2025-04-12
Contact: Duo Zhuangzhi, MS, Associate professor, Department of Physical Education, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, Henan Province, China
About author:Yang Yu, MS, Lecturer, Zhengzhou Shengda College of Economics and Trade, Zhengzhou 451191, Henan Province, China
Supported by:
Henan Province Education Curriculum Reform Research Project, No. 2024-JSJYYB-133 (to LYH)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

腰椎间盘突出症：是因椎间盘变性、纤维环破裂、髓核突出而刺激或压迫神经根等原因所引起的骨科最常见的疾病之一，主要症状是下腰痛合并神经病、肢体运动功能障碍，严重时可能导致残疾，严重影响患者的心理状态和日常工作生活。
整体功能性体育锻炼：是在常规康复方法基础上设计的一种锻炼方法，整体功能性体育锻炼包括8个项目，即腹肌等长收缩、五点支撑、被动直腿抬高、腹肌仰卧举腿、空中自行车练习、飞燕、坐位转体和仰卧抱膝腰椎屈曲。

背景：经皮椎间孔镜椎间盘切除术患者预后较差，预后较差的原因与缺少功能锻炼有关，常规的康复方法疗效有限，主要原因是康复方法较单一且缺少针对性，因此需要改进整体功能性体育锻炼方法。

目的：探讨整体功能性体育锻炼对行经皮椎间孔镜椎间盘切除的腰椎间盘突出症患者术后腰椎生物力学的影响。
方法：选择2021年4月至2022年9月在河南省人民医院行经皮椎间孔镜椎间盘切除术的腰椎间盘突出症患者120例作为研究对象，根据随机数法随机分为传统康复组和整体功能性体育锻炼组，两组患者分别进行8周的传统康复和整体功能性体育锻炼。在干预前和干预8周后，使用IsoMed2000等速肌力测试系统进行等速肌力测试；应用Oswestry功能障碍指数评估腰椎功能；以目测类比评分法评价疼痛程度；以焦虑自评量表和抑郁自评量表评估焦虑和抑郁症状。在锻炼干预8周后，采用改良Macnab疗效评定标准评定疗效。

结果与结论：①干预8周后，与传统康复组比较，整体功能性体育锻炼组患者的腰背肌群屈肌和伸肌峰力矩、平均功率均升高，屈伸峰力矩比降低，Oswestry功能障碍指数、目测类比评分、焦虑自评量表和抑郁自评量表评分均降低，改良Macnab疗效优良率升高(P < 0.001)；②提示与传统康复方案相比，腰椎间盘突出症患者经皮椎间孔镜椎间盘切除术后进行整体功能性体育锻炼可有效改善腰椎生物力学和功能、缓解疼痛、减少术后不良情绪、改善预后，具有较高的临床价值。

https://orcid.org/0009-0007-4844-3563 (杨煜)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 腰椎间盘突出症, 经皮椎间孔镜椎间盘切除, 整体功能性体育锻炼, 传统康复, 腰椎生物力学

Abstract: BACKGROUND: The prognosis of patients undergoing percutaneous transforaminal endoscopic discectomy is poor, which is related to the lack of functional physical exercise. Conventional rehabilitation methods have limited efficacy, mainly because the rehabilitation methods are relatively single and lack specificity. Therefore, it is necessary to improve the overall functional physical exercise method.
OBJECTIVE: To explore the effect of overall functional physical exercise on lumbar biomechanics in patients with lumbar disc herniation who underwent percutaneous transforaminal endoscopic discectomy.
METHODS: 120 patients who met the percutaneous intervertebral foramen discectomy indication and underwent percutaneous intervertebral foramen discectomy operation in Henan Provincial People’s Hospital from April 2021 to September 2022 were selected as study subjects. They were randomly divided into traditional rehabilitation group and overall functional physical exercise group. Patients in the two groups received 8 weeks of traditional rehabilitation and overall functional physical exercise respectively. Before the exercise intervention and after 8 weeks of intervention, the IsoMed2000 isokinetic muscle strength testing system was used to conduct isokinetic muscle strength testing. The Oswestry Disability Index was used to evaluate lumbar spine function. The visual analog scale was used to evaluate the pain level. The anxiety self-rating scale and depression self-report scale were used to assess symptoms of anxiety and depression. After 8 weeks of exercise intervention, the modified Macnab efficacy evaluation standard was used to evaluate the efficacy.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Compared with the traditional rehabilitation group, the peak torque and average power of flexion and extensor in the whole functional physical exercise group increased, the peak torque ratio of flexion and extension decreased, Oswestry disability index score, visual analog scale score, self-rating anxiety scale score and self-rating depression scale score decreased, and the excellent and good rate increased 8 weeks after treatment (P < 0.001). (2) It is concluded that compared with the traditional rehabilitation program, overall functional physical exercise after percutaneous intervertebral foramen discectomy in patients with lumbar disc herniation can effectively enhance lumbar biomechanics and function, relieve pain, reduce postoperative bad mood, and improve prognosis , which has high clinical value.

Key words: lumbar disc herniation, percutaneous endoscopic discectomy, overall functional physical exercise, traditional rehabilitation, lumbar biomechanics

中图分类号:

杨煜, 李英豪, 多壮志, 周定容. 整体功能性体育锻炼对腰椎间盘突出症术后患者腰椎生物力学的影响[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(33): 7096-7101.

Yang Yu, Li Yinghao, Duo Zhuangzhi, Zhou Dingrong. Effect of overall functional physical exercise on lumbar biomechanics in patients with lumbar disc herniation after surgery[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2025, 29(33): 7096-7101.

图/表（结果） 8

2.1 参与者数量分析此次研究共纳入120例研究对象，分为传统康复组和整体功能性体育锻炼组，每组60例，全部进入结果分析，无脱落。
2.2 试验流程图见图1。

2.3 两组患者的基线资料比较传统康复组和整体功能性体育锻炼组患者的年龄、性别、病程、体质量指数和手术节段相比，差异均无显著性意义(P > 0.05)，见表1。

2.4 两组患者的腰椎生物力学比较等速肌力测试结果显示，两组患者干预前的腰背肌群峰力矩、平均功率、屈伸峰力矩相比差异无显著性意义(P > 0.05)。与干预前相比，干预8周后传统康复组和整体功能性体育锻炼组患者的腰背肌群屈肌和伸肌峰力矩、平均功率均升高，整体功能性体育锻炼组患者的屈伸峰力矩比降低(P < 0.05)。干预8周后，与传统康复组比较，整体功能性体育锻炼组患者的腰背肌群屈肌和伸肌峰力矩、平均功率均升高，屈伸峰力矩比降低(P < 0.05)。见表2-4。

2.5 两组患者的腰椎功能比较两组患者干预前的Oswestry功能障碍指数相比差异无显著性意义(P > 0.05)。干预8周后，传统康复组和整体功能性体育锻炼组患者的 Oswestry功能障碍指数均较干预前降低(P < 0.05)；与传统康复组比较，整体功能性体育锻炼组患者的Oswestry功能障碍指数降低(P < 0.05)。见表5。

2.6 两组患者的疼痛比较两组患者干预前的目测类比评分相比差异无显著性意义(P > 0.05)。干预8周后，传统康复组和整体功能性体育锻炼组患者的目测类比评分均较干预前降低(P < 0.05)；与传统康复组比较，整体功能性体育锻炼组患者的目测类比评分降低(P < 0.05)。见表6。

2.7 两组患者的焦虑和抑郁比较两组患者干预前的焦虑自评量表评分和抑郁自评量表评分相比差异无显著性意义(P > 0.05)。干预8周后，传统康复组和整体功能性体育锻炼组患者的焦虑自评量表评分和抑郁自评量表评分均低于干预前(P < 0.05)；与传统康复组比较，整体功能性体育锻炼组患者的焦虑自评量表评分和抑郁自评量表评分均降低(P < 0.05)。见表7。

2.8 两组患者的疗效比较干预8周后，与传统康复组(80%)相比，整体功能性体育锻炼组(95%)患者的优良率升高(Z=2.061，P=0.039)，见表8。

2.9 不良事件此次试验开展过程中，部分受试者在康复锻炼过程中出现疲惫、肌肉酸痛、缺氧等轻微症状，经休息、理疗、补充营养物质等干预措施后均缓解。

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引言

腰椎间盘突出症是骨科最常见的疾病之一[1-3]，可引起腰部和腿部疼痛、下肢感觉运动功能障碍等症状[1，4]。对于大多数腰椎间盘突出症患者来说，限制活动、使用非类固醇抗炎药、物理治疗等保守治疗可以获得理想的治疗效果[5-6]；同时，对效果不佳的患者应进行手术治疗。随着手术和技术的进步，与传统开放手术相比，微创手术具有创伤小、费用低、术后恢复期短的优点，已广泛应用于腰椎间盘突出症的治疗[7-9]。在微创技术中，经皮椎间孔镜椎间盘切除术通过狭窄的工作通道进行手术，可避免破坏腰椎的稳定结构，具有术中创伤小、出血少、住院时间短、住院费用少等优点，逐渐成为最实用、最有效的方法[10-12]。尽管具有上述优点，但仍有部分行经皮椎间孔镜椎间盘切除术患者的预后较差，这些不良预后包括疼痛、下肢麻木、腰椎功能不佳等[13]。预后不良的原因与多个因素有关，其中功能锻炼是一个重要但常常被忽视的因素，许多患者由于怕疼痛或不熟悉锻炼等各种原因导致无法进行有效的术后康复。现有的术后康复手段包括牵引、理疗、针灸、推拿、腰腹肌训练、核心稳定性训练等[14-16]，其中牵引、理疗是最常规的康复方法。然而，这些常规的康复方法疗效有限，主要原因是康复方法较单一且缺少针对性。
此次研究制定了一套整体的功能锻炼方法，将其与传统康复方法作比较，探讨了两种干预方法对腰椎间盘突出症患者术后腰椎生物力学和预后的影响，旨在为腰椎间盘突出症患者提供更完善的术后康复方案。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 设计单中心随机对照试验，单盲，结果数据进行独立样本t检验和卡方检验或秩和检验。
1.2 时间及地点试验于2021年4月至2022年9月在河南省人民医院骨科及郑州大学体育系开展。
1.3 对象 2021年4月至2022年9月选择符合经皮椎间孔镜椎间盘切除术指征并在河南省人民医院行经皮椎间孔镜椎间盘切除术的患者120例作为研究对象，采用随机数法将患者随机分为传统康复组和整体功能性体育锻炼组，分组前采用分配隐藏，结果指标评估者对试验方案及患者分组不知情。
样本量估算方法：此次研究为随机对照试验，两组分别为传统康复组和整体功能性体育锻炼组，以研究对象的Oswestry功能障碍指数为主要观测指标，根据以往研究训练后传统康复组的Oswestry功能障碍指数平均降低50分，整体功能性体育锻炼组Oswestry功能障碍指数平均降低60分，设两组标准差相等，为14分。使用PASS 15软件计算样本量，把握度为90%，α=0.05，两组样本量比值1∶1，μ1=50，μ2=60，标准差σ=14。计算出N1=43，N2=43，N=86。考虑20%的脱落率，实际研究中每组至少需要54例，总计108例。因而，此次研究共纳入120例患者，每组60例。
经皮椎间孔镜椎间盘切除患者纳入标准：①CT、磁共振等影像检查呈椎间盘退变、突出，造成神经根、硬膜囊压迫；②接受常规保守治疗至少3个月且症状未缓解或加重；③无手术禁忌证；④病历资料完整。
经皮椎间孔镜椎间盘切除患者排除标准：①症状、体检结果与影像结果不一致；②合并腰椎畸形、椎管狭窄、腰椎滑脱、不稳、椎间盘钙化等；③有同一部位的既往手术史；④伴腰椎感染、恶性肿瘤或其他严重器官病变。
功能锻炼患者纳入标准：①存在腰椎部疼痛、下肢放射痛或麻木等经皮椎间孔镜椎间盘切除手术后遗症；②知晓康复锻炼整个流程；③接受并实施了整个康复锻炼方案。
功能锻炼患者排除标准：①训练不耐受；②无法完成整个康复锻炼方案。
此次研究方案已获得河南省人民医院伦理委员会批准(批准号：SY202104098)，所有患者对治疗方案均知情同意并签署知情同意书。
1.4 方法两组患者均于术后2周开始进行康复训练，两组康复训练均在专业人员指导下进行。
传统康复组患者采用牵引、理疗和常规训练。牵引装置为配有温热治疗部件的ELKEINE V 5011E/5021E(日本由企画)电动间歇牵引装置。多取俯卧位，温热治疗部件表面温度< 65 ℃。根据患者耐受度设定牵引量，首次最大牵引力值不得超过体质量的60%，之后逐渐增加，牵引隔日一次，每次30 min。理疗仪器为K8832-T型中频电疗仪(北京翔云)，将一路两个硅胶极板置于腰椎夹脊穴，另一路置于患侧大腿及小腿外侧，腰部选用处方“1”，患侧选用处方“3”，同时开机，20 min/次，1次/d。常规训练方法由医师对患者进行讲解和指导，包括：①散步，20 min/次；②五点支撑：仰卧位，双膝屈曲，以足跟、双肘、头部为支点缓慢抬起骨盆和放下，10次为1组，每日3组；③飞燕：俯卧位，双手置于背后，将头和腿部同时抬离床面至力竭，10次为1组，每日3组。疗程为8周。
整体功能性体育锻炼组在牵引、理疗基础上进行整体功能性体育锻炼。整体功能性体育锻炼包括8个项目，方法如下：①腹肌等长收缩：仰卧位，下肢微屈，上身向前缓慢抬起和落下，10次为1组，每日3组；②五点支撑：仰卧位，双膝屈曲，以足跟、双肘、头部为支点缓慢抬起骨盆和放下，10次为1组，每日3组；③被动直腿抬高：仰卧位，将带子套在足部，伸直腿部，上肢拖住带子抬高腿部至70°，持续10 s，5次为1组，每日3组；④腹肌仰卧举腿：仰卧位，双腿并拢伸直，腰部紧贴床面，抬高双腿至力竭，10次为1组，每日3组；⑤空中自行车练习：仰卧位，双腿抬起，在空中模拟踏自行车动作，10次为1组，每日3组；⑥飞燕：俯卧位，双手置于背后，将头和腿部同时抬离床面至力竭，10次为1组，每日3组；⑦坐位转体：坐位，背部紧贴座椅靠背，双手握住哑铃，伸展至与地面平行，用腰部力量向一侧转体，两侧各转10次为1组，每日3组；⑧仰卧抱膝腰椎屈曲：仰卧，双手抱膝贴近胸部至臀部离开床面，持续20 s，5次为1组，每日3组。主管医师和护士根据患者体质、症状严重程度、运动后反应等灵活调整运动方案和运动量。疗程为8周。
1.5 主要观察指标
1.5.1 等速肌力测试在锻炼干预前和干预8周后，使用IsoMed2000等速肌力测试系统(德国D&RFerstl公司)进行等速肌力测试。患者坐于等速屈伸适配器上，屈髋屈膝90°，腰部以下均固定在座椅上，然后进行角速度为60 (°)/s的腰背屈伸测试，获得患者的腰背肌群峰力矩、平均功率、屈伸峰力矩比。
1.5.2 腰椎功能评估在锻炼干预前和干预8周后，通过Oswestry功能障碍指数评估患者的腰椎功能。Oswestry功能障碍指数量表由10个问题组成，分值为0-100分，分值越高则功能障碍越严重。
1.5.3 疼痛评估在锻炼干预前和干预8周后，采用目测类比评分法评价疼痛程度。目测类比评分分值为0-10分，分值越高则疼痛程度越高。
1.5.4 焦虑和抑郁评估在锻炼干预前和干预8周后，采用焦虑自评量表和抑郁自评量表评估患者的焦虑和抑郁症状。2个量表评分分值均为0-80分，分值越高则焦虑或抑郁越严重。
1.5.5 疗效评定在干预8周后，采用改良Macnab疗效评定标准评定疗效[17]。症状完全消失为优；存在少许症状但未影响生活为良；症状减轻但影响生活为可；症状未缓解甚至加重为差。统计两组患者的疗效优良率。
1.6 统计学分析使用SPSS 22.0软件收集并分析数据。计量资料以x±s表示，采用独立样本t检验，计数资料以例数表示，采用卡方检验或秩和检验。当P < 0.05表示差异有显著性意义。文章统计学方法已经郑州大学生物统计学专家审核。

讨论

随着社会的不断发展以及人们工作方式和生活习惯的改变，腰椎间盘突出症发病率呈上升趋势[4，6，18-20]。腰椎间盘突出症的主要症状是下腰痛合并神经病、肢体运动功能障碍，严重时可能导致残疾，严重影响患者的心理状态和日常工作生活[21]。研究表明，45-64岁的男性患者患病率更高，L4/5和L5/S1突出的发生率高于其他节段[22]。目前对腰椎间盘突出症的治疗主要包括保守治疗和手术治疗，大部分患者可以通过保守治疗缓解，手术治疗通常针对那些保守治疗无效的患者。在手术治疗中，经皮椎间孔镜椎间盘切除手术具有明显优势[23-27]。尽管经皮椎间孔镜椎间盘切除手术具有良好的应用效果，但也有部分患者术后预后较差，主要表现为持续性腰痛、下肢放射痛或下肢运动功能不佳。造成这些不良预后的原因来自多方面[28]，其中缺乏充分、适当的功能锻炼是一个重要原因。有研究表明，腰椎周围软组织对腰痛的发生、发展具有重要作用[28]。然后，充分、适当的功能锻炼可以缓解软组织的疼痛，为术后恢复创造理想的条件。以往，功能锻炼通常作为一种保守治疗方式来治疗脊柱疾病或损伤。近年来，越来越多的研究表明，腰椎手术后适当的功能锻炼可以减轻疼痛，促进康复进程[29-31]，特别是对于腰椎微创手术的患者，适当功能锻炼可以发挥微创手术的优势，改善患者的预后[32-33]。基于上述因素考虑，此次研究根据术后康复理念，制定了腰椎间盘突出症患者经皮椎间孔镜椎间盘切除术后整体功能性体育锻炼方案。
肌肉失衡是造成腰椎间盘突出症患者腰椎功能障碍的主要原因[34]，因此，完整的肌肉锻炼是纠正肌肉失衡和改善腰椎功能的必要途径[4，35-36]。目前，传统康复虽然强调腰背肌的强化训练，然而，由于患者缺乏锻炼指导，无法充分锻炼腰背肌群，尤其是背伸肌。此次研究结果表明，与传统康复组比较，整体功能性体育锻炼组患者的腰背肌群屈肌和伸肌峰力矩、平均功率均升高，屈伸峰力矩比降低，Oswestry功能障碍指数和目测类比评分降低，焦虑自评量表和抑郁自评量表评分降低，治疗后的优良率升高(P < 0.05)。上述结果说明，与传统康复方法相比，整体功能性体育锻炼可更有效地改善腰椎间盘突出症患者经皮椎间孔镜椎间盘切除术后的腰椎生物力学和功能、缓解疼痛、减少术后不良情绪、改善预后。分析其原因：腰背肌群的屈伸峰力矩代表肌肉运动时的最大力矩输出，是等速肌力评定的黄金指标[37]。腰椎损伤越严重则腰背肌群的屈伸峰力矩越低[38]。平均功率代表肌肉单位时间内的做功，是评价肌肉的重要指标之一，可以更好地反映肌肉功能和爆发力[39]。腰椎间盘突出症患者的平均功率较正常人降低[40]。屈伸峰力矩比反映躯干生物力学的稳定性，躯干核心肌群是机体主要的稳定性控制肌群，不仅参与维持坐位平衡、转移、步态，而且维持脊柱稳定性和腰椎生理曲度[40]。腹直肌为主要的躯干核心肌群屈肌，竖脊肌为主要的躯干核心肌群伸肌，因此，屈伸峰力矩比可以反映躯干核心肌群中主动和拮抗肌群在运动时的肌肉力量平衡，腰椎损伤患者的屈伸峰力矩比较健康人明显升高[38]。此次研究制定的整体功能性体育锻炼方案主要包括8项锻炼内容，基本涵盖了腰背所有肌肉群的训练，通过对躯干整个肌肉群的锻炼，有效提高了腰背肌群屈伸峰力矩，增加了肌肉功率，促进了腰背肌群的修复和强化；另外，整体功能性体育锻炼通过对竖脊肌、腹直肌等核心肌群进行锻炼可增强躯干在运动时对重量和惯性力的控制力，稳定脊柱，增强躯干稳定性；通过增强腰背肌群的肌肉功能和纠正肌肉失衡，可有效缓解疼痛，减少因腰背不适和疼痛引起的不良情绪。
此次研究的局限性在于：纳入的样本数量有限，研究结论需要通过更大样本的对照试验来检验；疗效评价指标有限；整体功能性体育锻炼的流程还需要进一步完善，比如增加更多促进恢复的动作和方法。
综上所述，与传统康复方案相比，腰椎间盘突出症患者经皮椎间孔镜椎间盘切除术后进行整体功能性体育锻炼可有效改善腰椎生物力学和功能、缓解疼痛、减少术后不良情绪、改善预后，具有较高的临床推广价值。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

整体功能性体育锻炼对腰椎间盘突出症术后患者腰椎生物力学的影响

Effect of overall functional physical exercise on lumbar biomechanics in patients with lumbar disc herniation after surgery

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