2.1   运动疗法治疗慢性非特异性下背痛的时间脉络图   见图3。"

2.2   椎旁肌与腰椎稳定性   腰椎的稳定往往与腰椎稳定系统中椎旁肌的质量相关，关于激活腰椎椎旁肌来维持腰椎的稳定，最早由约瑟夫·普拉提于1900年代初期提出，随着时代的发展，椎旁肌的作用也逐渐深入。激活椎旁核心肌能够增强老年人的肌肉力量[17]、降低跌倒风险[14]，并且提高躯干和肢体的协调性[15]，进而提高老年人的生活质量[16]。腰椎失稳通常是慢性非特异性下背痛发生的原因，因此，了解椎旁肌解剖结构与腰椎稳定性是治疗慢性非特异性下背痛的关键。 2.2.1   椎旁肌的解剖及作用   椎旁肌主要包括腰大肌、竖脊肌、多裂肌和腰方肌，如图4所示。椎旁肌的功能取决于其解剖结构，各椎旁肌之间相互协同发挥作用，共同维持腰椎的稳定。腰大肌是位于腰椎椎体两侧的长肌[18]，其功能与躯干侧屈及前屈有关。在评估腰大肌的指标中，腰大肌横截面积可作为肌肉减少症的可靠指标之一[19]， 腰大肌指数常被用来预测腰背部肌肉退行性变和骨密度[20-22]。竖脊肌位于脊柱的两侧[23]，它与躯干侧屈和脊柱后伸密切相关，是维持脊柱稳定性及人体直立姿势的重要结构。多裂肌是唯一从腰骶部覆盖整条脊柱的位于脊柱最内侧的肌肉[24]，是腰椎最强的稳定器[25]。腰方肌是一种位于腰部侧面的肌肉[26]，具有伸展、侧屈躯干和稳定腰椎的作用[27]。 2.2.2   腰椎稳定性的概述   稳定的脊柱是保护椎管内神经结构、防止早期脊柱机械性恶化的基本要求[28]，脊柱稳定性是指在静态和主动运动状态下脊柱保持相对中立位置的能力[28]。PANJABI[7]提出脊柱的稳定由被动支持系统、主动支持系统以及神经控制系统共同维持，其中被动支持系统由脊椎骨、韧带、椎间盘、筋膜等组成，主要提供内源性稳定；主动支持系统包括核心肌群与肌腱，主要提供外源性稳定；神经控制系统主要控制、协调主被动系统，以上任一系统受损均可导致脊柱失稳[7]。 腰椎的核心稳定性指肢体运动过程中保持稳定腰椎位置的能力[29]。维持腰椎的稳定除了需要骨性结构支撑，还需要主动系统中核心肌群的支持[30-31]，椎旁肌主要通过抵抗静态和运动过程中腰椎的剪切力来维持腰椎的稳定，在主动系统维持腰椎稳定过程中起着至关重要的作用[32]。 2.3   椎旁肌的影像学评估   椎旁肌附着在脊柱上，可直接影响腰椎的稳定性，椎旁肌的体积和质量是评估肌肉力量和功能的重要因素。研究表明，计算机断层扫描(CT)可以通过定量测量椎旁肌的横截面积和脂肪浸润程度来评估椎旁肌的体积和质量[33]，进而评估椎旁肌的力量和功能，从而评估腰椎的稳定性[34]。    2.3.1   椎旁肌的横截面积   椎旁肌体积常与肌肉减少症以及肌肉萎缩相关[34]。研究表明，椎旁肌体积在腰椎稳定方面与其横截面积呈正比[33]，因此可应用CT水平位上的椎旁肌横截面积评估腰椎的稳定性。有学者发现，在L3"

椎体层面的骨骼肌总面积与全身椎旁肌体积相关性最高，并且不受年龄、种族、性别、身高、体质量等影响[35]，因此，在影像学中利用CT水平位L3水平椎旁肌横截面积对椎旁肌体积进行评估已经极为普遍[35-36]。 2.3.2   椎旁肌的脂肪浸润及功能性横截面积   椎旁肌质量通常与椎旁肌脂肪浸润相关[34]。椎旁肌脂肪浸润是指脂肪浸润椎旁肌的横截面积，在影像学中经脂肪浸润后肌肉密度减低表现为CT值衰减，因此可用CT水平位测量的肌肉密度来衡量双侧椎旁肌的脂肪浸润程度，其单位为Hounsfield(HU)值[37]。有学者认为脂肪浸润是肌肉萎缩的征兆，但研究发现脂肪取代肌肉后肌肉的横截面积不会受到显著影响[38]。因此，为降低肌肉脂肪变性对测量结果的影响，有学者提出功能性横截面积，功能性横截面积指不包括脂肪变性的肌肉横截面积。研究表明，腰椎骨密度与腰大肌和多裂肌的功能性横截面积相关性较强，而与竖脊肌的功能性横截面积相关性较弱[39]，这可能与多裂肌独特的解剖结构有关。遗传学研究已证实，椎旁肌维生素D受体基因中FoKI的多态性与椎旁肌功能性横截面积有关[40]。因此，可以用椎旁肌功能性横截面积与脂肪浸润来评估椎旁肌的质量。 2.4   椎旁肌的质量和体积对腰椎稳定性的影响   椎旁肌为适应环境的变化会产生相应的改变来维持腰椎的稳定，腰椎稳定是保持人体正常生理活动所必须的。椎旁肌的质量和体积的改变可以导致许多疾病，例如唐氏综合征、腰椎滑脱、腰椎术后邻椎病、骨质疏松、腰椎间盘退行性变等，使腰椎失稳，进而引发腰痛。    2.4.1   椎旁肌与唐氏综合征患者的腰椎稳定相关   研究发现唐氏综合征患者的腰大肌和竖脊肌肌肉质量较正常人更好[41]，但是绝大多数患者的多裂肌发生萎缩[42]。因为腰大肌和竖脊肌在维持腰椎前凸中发挥重要作用[43]，所以唐氏综合征患者具有较大的腰椎前凸角，而较大的前凸角会使腰椎进行代偿性改变，这主要表现在L4椎体代偿性向前移动，使腰椎失稳产生滑脱[44]。然而有学者发现，在腰椎滑脱患者中患有唐氏综合征的腰椎滑脱程度较轻[41]，这可能因为腰大肌和竖脊肌肌肉质量足以代偿多裂肌萎缩所带来的影响，进而增强了脊柱的稳定性。 2.4.2   椎旁肌与腰椎滑脱相关   腰椎滑脱的主要原因之一是椎旁肌的脂肪浸润[45]。研究表明，椎旁肌脂肪浸润的病理机制可能是腰椎稳定性降低导致椎旁肌内部机械刺激丢失，使Wnt通路抑制脂肪的作用降低，椎旁肌脂肪生成增多，此时腰大肌中脂肪生成性启动子高表达，使脂肪进一步沉积[46]。椎旁肌经脂肪浸润后功能性横截面积减少、肌肉力量下降，进而脊柱的稳定性下降导致腰椎滑脱[47]。 2.4.3   椎旁肌与邻椎病相关   椎旁肌是腰椎融合术后预防邻椎病发生的重要结构[48]，可以为融合部位提供充足的血运，从而加速骨融合[49]。腰椎融合术后邻椎病的发生与下腰段多裂肌横截面积、脂肪浸润和骨密度密切相关，术前椎旁肌横截面积较小是融合术后发生邻椎病的危险因素[48]，更进一步的研究发现，L3-L4水平上多裂肌横截面积小、L4-L5和L5-S1水平多裂肌脂肪浸润程度高以及骨密度低是腰椎融合术后邻椎病的重要危险因素[50-51]。 2.4.4   骨质疏松与椎旁肌的关系   骨质疏松与椎旁肌质量存在一定的相关性[39，52]。在骨质疏松进展过程中，骨细胞数量减少，其分泌的胰岛素样生长因子1减少[53]，相应的胰岛素样生长因子1/磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B通路活性下调[54]，导致椎旁肌中Ⅰ型和Ⅱ型肌纤维萎缩，但Ⅱ型肌纤维萎缩更为明显。萎缩的椎旁肌纤维使椎旁肌质量降低[54]。也有研究表明，骨密度与椎旁肌的脂肪浸润之间存在显著的相关性[55-56]。因此，骨质疏松可导致椎旁肌萎缩和脂肪浸润增加，进而影响腰椎的稳定。 2.4.5   腰椎间盘退行性变与椎旁肌相关   腰椎间盘退行性变的常见症状为腰痛[57]，腰痛常常与椎旁肌的脂肪浸润相关[58]，那么腰椎间盘退行性变与椎旁肌的脂肪浸润是否存在相关性呢？对此，有学者进一步研究发现，腰椎退行性变后产生炎症反应使椎旁肌重塑，椎旁肌中炎症递质失调和炎性细胞因子参与椎旁肌的脂肪浸润[59]，因此，腰椎间盘退行性变与椎旁肌脂肪浸润之间存在一定的相关性[60]。有学者研究发现，腰椎间盘退行性变程度与多裂肌脂肪浸润程度呈正相关，比腰椎间盘退行性变程度与竖脊肌和腰大肌脂肪浸润程度的相关性更高[61]。也有学者认为腰椎间盘退行性变时脊柱损伤信号会抑制神经肌肉控制系统，即相应的神经支配减少[62]，椎旁肌的神经支配减少会导致椎旁肌功能性横截面积减少和椎旁肌脂肪浸润增多，此时椎旁肌的内分泌功能减弱[63]。椎旁肌的这种病理改变增加了间盘、韧带及小关节的压力，使腰椎退行性变进一步加重[64]，从而影响脊柱的运动和稳定性。 腰椎稳定的目的是适应机体和环境的需要，这种适应表现为椎旁肌和骨骼应对机械刺激时保持的动态平衡。在脊柱稳定系统中，适当的机械刺激可以促进骨骼和肌肉的再生和修复。当机体受到机械刺激时，物理信号会转化为生化信号促进肌肉和骨骼适应性重塑，当刺激趋于稳定时，适应性重塑也会达到新的稳定状态来维持脊柱的稳定[65]。相反，当机械刺激减少时会导致肌肉萎缩和骨质流失，进而导致腰椎的稳定性降低，因此持续适当的机械刺激是维持脊柱稳定的驱动因素。 2.5   机械-化学偶联是椎旁肌和骨骼之间的桥梁   适当的机械刺激在促进椎旁肌增加肌肉质量和体积的同时也增强骨质，使椎旁肌和骨骼共同维持腰椎的稳定[9]。椎旁肌作为强大的成骨刺激器可分泌肌因子促进成骨，骨骼通过分泌骨因子也可促进肌肉的生成和修复[66]。目前认为椎旁肌和骨骼通过物理力(机械刺激)与它们分泌的骨因子以及肌因子(化学刺激)之间相互作用，即机械-化学偶联[65，67]，最终使组织和个体产生适应性变化，进而提高肌肉质量和抗骨折能力，从而增强脊柱的稳定性。 研究表明，适当的机械振动对于维持肌肉质量和提高骨量具有一定意义[9]。机械刺激信号可以促进肌肉形变和骨小管网络中的液体流动来刺激骨骼和肌肉[68]，相应受体接收到机械刺激后通过一系列黏附分子在细胞间传递信息，接收到信息的细胞通过处理DNA调节元件、适应性转录和翻译来增多细胞分泌蛋白和细胞骨架蛋白，从而促使细胞骨架变硬。细胞的这种改变在椎旁肌和骨骼上表现为肌肉质量和骨质的增加，为持续应对机械刺激做准备。机械刺激也可以传至核膜和核孔结构，使分子进出细胞核发生变化，甚至核内染色体也会出现富集及结构的改变[69]。骨细胞经机械刺激后分泌的NO和前列腺素2对成骨细胞成骨有促进作用，从而预防骨质疏松[70]。因此，适当的机械刺激可以改善肌肉质量和预防骨质疏松。 腰椎的骨骼为椎旁肌提供附着点，椎旁肌为腰椎提供稳定性，骨骼和椎旁肌之间一直以来被认为是机械偶联的关系[9]，进一步的研究发现二者间也有化学偶联的关系[11，71]，但新的研究发现这二者之间还可以通过机械-化学偶联相互作用[10]。近年来肌肉和骨骼被命名为“内分泌器官”，肌肉分泌的产物被称为肌因子[11]。肌肉分泌的生长因子如碱性成纤维细胞生长因子2、胰岛素样生长因子1对骨骼的形成及重塑具有一定作用[72]。碱性成纤维细胞生长因子2可通过抑制骨骼和肌肉中生长抑素和硬化蛋白的表达对骨骼和肌肉进行调控[73]。运动后肌肉胰岛素样生长因子1 mRNA迅速升高，外周血胰岛素样生长因子1蛋白于24 h后显著增高[74]，从而调节骨骼的代谢。骨骼的产物被称为骨因子[11]，骨特异性分泌产物也可以影响肌肉量、肌肉的生成与再生，由骨细胞产生的硬化蛋白和Dickkopf相关蛋白1作为成骨性Wnt信号传导抑制剂在促进骨代谢的同时还可以下调椎旁肌质量[71]。研究表明，适当的机械刺激可以下调血清中硬化蛋白和Dickkopf相关蛋白1的水平[10]，进一步验证了适当的机械刺激与骨代谢抑制以及肌肉质量增加具有一定的相关性。当骨骼和肌肉细胞受到机械刺激后钙离子内流，诱导含有肌因子和骨因子的囊泡释放[75]，肌因子与骨因子以此参与运动和损伤后的肌肉和骨组织再生[76-77]。因此，腰椎的骨骼和椎旁肌之间通过机械-化学偶联方式调节肌肉质量和抗骨折能力，进而增强腰椎的稳定性。 骨骼与椎旁肌可以通过机械-化学偶联的机制相互作用，椎旁肌的肌肉细胞经机械刺激后分泌的胰岛素样生长因子1、碱性成纤维细胞生长因子2对骨骼的形成及重塑具有一定作用，椎旁肌引起的机械张力也会启动成骨活动，骨细胞会对机械刺激作出反应[78]。由骨细胞产生的物质，如硬化蛋白和Dickkopf相关蛋白1在调控骨代谢的同时也调节椎旁肌质量，骨钙素也对椎旁肌的肌肉数量有直接影响[79]。因此，不同个体椎旁肌的质量差异会导致骨骼质量和形状差异，不同个体的骨骼质量也会导致椎旁肌体积和质量的差异[80]。 2.6   运动疗法维持腰椎稳定缓解腰痛   目前的研究已经证实，椎旁肌与骨骼之间是通过机械-化学偶联相互作用来维持腰椎的稳定性[10]。腰椎失稳后椎间盘、韧带及小关节受到的机械刺激进一步增大，椎旁肌和骨骼产生适应性改变以应对这种变化，这种适应性改变会使腰椎病变进一步加重，腰椎稳定性也会随之下降[64]。若不加干预如此循环将会导致疾病进展加快，腰痛症状更加明显。因此，及时对疾病进行干预和治疗不仅有利于维持腰椎的稳定性，而且有利于缓解腰痛症状，甚至是改善患者的预后。 积极运动是干预和治疗腰痛的最常见方法之一[81]。研究发现，通过对核心肌肉进行训练可以刺激椎旁肌进而增加肌肉的质量和体积[82]，椎旁肌的质量和体积决定其肌肉力量和抗疲劳程度，当减少对核心肌肉的机械刺激时，肌肉的力量和抗疲劳程度降低，相应的椎旁肌神经激活降低[83]，从而降低腰椎的稳定性。当肌肉持续受到超负荷的机械刺激时，肌肉的疲劳程度增加，椎旁肌的质量和体积降低，进而降低腰椎稳定性[84]。因此，对椎旁肌进行适当的机械刺激(即运动疗法)对于维持腰椎的稳定性、缓解腰痛具有重要临床治疗意义。 运动疗法在循证医学上被认为是慢性非特异性下背痛的重要干预措施[13]，其主要目的是恢复和增强椎旁肌质量，进而改善椎旁肌维持腰椎的稳定。与非运动疗法相比，运动疗法可更好地缓解慢性非特异性下背痛[12]，在慢性非特异性下背痛发生的早期，进行运动疗法不仅可以减轻疼痛、降低致残的概率[85]，而且可以更快地恢复腰椎的稳定，从而改善患者生活质量[86]。但是对于运动疗法的最佳运动方案尚无明确阐述。 近年来对运动疗法最佳运动方案的研究较多，如表1。CALATAYUD等[87]通过核心肌肉动态训练和平板支撑来研究渐进式阻力训练对疼痛复发和身体功能的有效性，渐进式阻力训练的具体方案见图5，此方案考虑到了个体化的差异，结果显示经过渐进式阻力训练的患者慢性非特异性下背痛加重和复发率较低，并且可降低疼痛的敏感度。VAN DILLEN等[88]同样认为运动疗法应根据个体差异进行调整，个体化运动疗法可在短期和长期带来更好的预后。BAT?BAY等[89]发现应用Pilates法(3次/周、持续8周)治疗慢性腰痛可减少慢性腰痛的复发，能够增加核心肌肉的活动，增强肌肉质量并维持腰椎稳定[90]。VERBRUGGHE等[90]认为运动疗法中的高强度训练可以在降低致残率的同时改善慢性非特异性下背痛患者的中枢性致敏症状[91]，高强度训练包括心肺训练、一般阻力训练和核心肌肉训练，具体方案见表2，同样是根据个人体质不同来制定相应的运动治疗方案。运动疗法治疗和改善慢性非特异性下背痛患者预后的机制不仅限于改善椎旁肌的稳定性，其机制也与脂质组学、代谢组学机制有关。ZHANG等[92]发现经运动疗法治疗后，慢性非特异性下背痛患者磷脂酰胆碱/磷脂酰乙醇胺(PC/PE)比值降低、鞘磷脂/神经酰胺(SM/Cer)比值升高。PC/PE的比值降低可显著抑制炎症反应，同时SM/Cer比值升高可通过抑制蛋白激酶C参与炎症反应的相关通路，使腰痛得到缓解[93]。这一发现从脂质组学和代谢组学上揭示了运动疗法治疗慢性非特异性下背痛的机制。以上提出的运动方案都是根据患者自身所能耐受的最大运动量来对慢性非特异性下背痛进行治疗，表明个体化的治疗方案对于慢性非特异性下背痛的治疗和预后是尤为重要的。 综上所述，腰椎稳定是保持人体正常生理活动所必须的。各个椎旁肌相互作用共同为腰椎的稳定提供外源性支持，椎旁肌质量和体积的改变可使腰椎失稳。慢性非特异性下背痛的非药物治疗首选运动疗法，适当机械刺激经机械-化学偶联方式改善腰椎椎旁肌和骨骼的质量使腰椎稳定，从而达到缓解慢性非特异性下背痛的目的。"

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