坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法治療退行性腰椎滑脫癥的臨床與有限元研究.pdf

1、背景退行性腰椎滑脫癥是導致中老年人腰腿痛的常見臨床骨科疾病之一，隨著人們現(xiàn)代生活方式的改變，本病的發(fā)病人群有年輕化的趨勢。中醫(yī)正骨手法是非手術(shù)治療退行性腰椎滑脫癥的重要手段之一，其中坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法在臨床上應用較為廣泛，因其顯著、穩(wěn)定的臨床療效得到了廣大醫(yī)者和患者的認可。而功能鍛煉可以輔助手法治療，鞏固臨床療效，兩者協(xié)同作用，筋骨并重，對本病的治療具有積極作用。目前，坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法配合腰椎康復操已被確立為國家中醫(yī)藥管理局“中醫(yī)藥行業(yè)科

2、研專項”立項項目中的臨床治療方案。
　　然而，坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法的基礎研究相對滯后，手法的作用機制不明，安全性與合理性也受到質(zhì)疑，這在很大程度上制約著本手法的臨床應用與發(fā)展。運用有限元方法對腰椎手法進行分析，具有其他傳統(tǒng)生物力學研究不可替代的優(yōu)勢。近年來，一些學者將坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法與有限元技術(shù)相結(jié)合，為探討本手法的作用機制及安全性提供了一條新的思路。但回顧文獻發(fā)現(xiàn)，既往研究對坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法時正常與椎間盤退變后的腰椎節(jié)段的應力和位移

3、進行過有限元分析，但對手法作用時退行性腰椎滑脫節(jié)段的應力和位移的分析尚處于空白，而退行性腰椎滑脫節(jié)段與正常腰椎節(jié)段及椎間盤退變后的腰椎節(jié)段在形態(tài)上存在著較大的差異，這種差異可能會引起腰椎節(jié)段的力學變化，因此進一步研究坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法時退行性腰椎滑脫節(jié)段的應力和位移變化是十分必要的，這對探討本手法治療退行性腰椎滑脫癥的作用機制及安全性具有重要意義。此外，目前尚缺乏退行性腰椎滑脫節(jié)段與正常腰椎節(jié)段力學分布的對比研究，利用有限元方法分析相同力

4、學條件下二者力學分布的異同對探討退行性腰椎滑脫發(fā)生后腰椎節(jié)段的力學變化并進一步指導臨床防治具有很大的價值。
　　目的：
　　1.評價坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法配合腰椎康復操治療退行性腰椎滑脫癥的臨床療效。
　　2.通過對中立位自然負重下退行性腰椎滑脫節(jié)段與正常腰椎節(jié)段應力分布的對比研究，初步探討退行性腰椎滑脫發(fā)生后腰椎節(jié)段的應力分布變化。
　　3.分析坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法時退行性腰椎滑脫節(jié)段的應力和位移分布，并與正常腰椎節(jié)段進

5、行對比研究，初步探討本手法治療退行性腰椎滑脫癥的作用機制、安全性及合理性。
　　方法：
　　1.臨床研究
　　采用中央隨機系統(tǒng)將120例符合本研究入選標準的退行性腰椎滑脫癥患者隨機分為試驗組與對照組，兩組各60例。試驗組采用坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法配合腰椎康復操，對照組采用仰臥位腰椎牽引法配合腰圍制動。兩組治療均持續(xù)3周，試驗組手法隔日1次，每周3次，共9次;對照組腰椎牽引每日1次，每周5次，共15次。對病例篩選入組當天及之后

6、第1、3、5、8、10、12、15、17、19天及療程結(jié)束后1個月、3個月、6個月隨訪訪視的13個時間點的總體癥狀體征積分（JOA積分）、臨床疼痛程度（VAS積分）進行觀察記錄，采用JOA腰痛疾患療效評定標準進行總體療效評價。所得數(shù)據(jù)應用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包分析處理，計數(shù)資料和等級資料采用例數(shù)進行統(tǒng)計描述，計數(shù)資料應用x2檢驗，等級資料應用Wilcoxon秩和檢驗;計量資料采用均數(shù)±標準差（(x)±s）進行統(tǒng)計描述，組內(nèi)比較應用配

7、對樣本t檢驗，組間差值比較應用Wilcoxon秩和檢驗。P＜0.05被認為差異具有統(tǒng)計學意義。
　　2.基礎研究
　　2.1 中立位自然負重下退行性腰椎滑脫節(jié)段與正常腰椎節(jié)段應力分布的對比研究采集正常志愿者與退行性腰椎滑脫患者L4-5 CT斷層圖片，應用Mimics10.01軟件與Abaqus6.10軟件建立正常L4-5節(jié)段與退行性腰椎滑脫L4-5節(jié)段三維有限元模型。約束有限元模型L5椎體底面上所有節(jié)點平移和旋轉(zhuǎn)共6個自由度

8、，在L4上表而施以450N軸向壓縮載荷，模擬腰椎在中立位自然負重下的負載情況。分別對兩種有限元模型進行上述條件的加載，利用Abaqus6.10軟件分析中立位自然負重下模型各結(jié)構(gòu)的應力分布。
　　2.2 坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法時退行性腰椎滑脫節(jié)段應力和位移的有限元分析采集正常志愿者與退行性腰椎滑脫患者L4-5 CT斷層圖片，應用Mimics10.01軟件與Abaqus6.10軟件建立正常L4-5節(jié)段與退行性腰椎滑脫L4-5節(jié)段三維有限元模

9、型。模擬向右側(cè)進行坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法，模型加載條件如下:①L5椎體下表面固定;②L4椎體上表面施以垂直壓縮載荷450 N;③將腰椎有限元模型模擬手法快速旋扳前的前屈、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)的準備階段進行彎曲:在Y-Z平面沿Y軸負方向彎曲6°（前屈）;在X-Z平面沿X軸負方向彎曲6°（向右側(cè)屈）;在X-Y平面順時針旋轉(zhuǎn)2°（向右旋轉(zhuǎn)）;④L4棘突施以50N向左偏前方30°的力;⑤L4椎體上表面施以15 Nm的向右旋轉(zhuǎn)力矩;⑥手法快速旋扳的作用時間為0.

10、25s。分別對兩種有限元模型進行上述條件的加載，利用Abaqus6.10軟件分析坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法作用下模型各結(jié)構(gòu)的應力和位移分布。
　　結(jié)果：
　　1.臨床研究
　　1.1 兩組總體療效比較在療程結(jié)束時、1個月隨訪、3個月隨訪、6個月隨訪，試驗組總有效率分另別為96.67％、96.67％、96.67％、95.00％，愈顯率分別為73.33％、68.33％、65.00％、61.67％;而對照組總有效率分別為90.00％、

11、83.33％、71.67％、63.33％，愈顯率分別為58.33％、45.00％、38.33％、20.00％,經(jīng)秩和檢驗，兩組總體療效差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。
　　1.2 兩組各訪視點與入組時JOA積分的組內(nèi)比較經(jīng)配對t檢驗，試驗組從入組后第1天開始至隨訪結(jié)束的各訪視點JOA積分均高于入組時JOA積分，差異具有統(tǒng)計學意義(p＜0.01);對照組入組后第1天JOA積分與入組時JOA積分相比較，差異無統(tǒng)計學意義(p＞0.

12、05)，從入組后第3天開始至隨訪結(jié)束的各訪視點JOA積分均高于入組時JOA積分，差異具有統(tǒng)計學意義(p＜0.05或p＜0.01)。
　　1.3 兩組間各訪視點與入組時JOA積分差值的比較經(jīng)秩和檢驗，試驗組從入組后第1天至隨訪結(jié)束的各訪視點與入組時JOA積分差值均明顯大于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(p＜0.05或p＜0.01)。
　　1.4 兩組各訪視點與入組時VAS積分的組內(nèi)比較經(jīng)配對t檢驗，試驗組從入組后第1天開始至隨訪結(jié)

13、束的各訪視點VAS積分均低于入組時VAS積分，差異具有統(tǒng)計學意義(p＜0.05或p＜0.01);對照組入組后第1天及第3天VAS積分與入組時VAS積分相比較，差異無統(tǒng)計學意義(p＞0.05)，從入組后第5天開始至隨訪結(jié)束的各訪視點VAS積分均低于入組時VAS積分，差異具有統(tǒng)計學意義(p＜0.01)。
　　1.5 兩組間各訪視點與入組時VAS積分差值的比較經(jīng)秩和檢驗，試驗組從入組后第1天至隨訪結(jié)束的各訪視點與入組時VAS積分差值均明

14、顯大于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義（p＜0.05或p＜0.01）。
　　2.基礎研究
　　2.1中立位自然負重下退行性腰椎滑脫節(jié)段與正常腰椎節(jié)段應力分布的對比研究
　　(1)L4椎體皮質(zhì)骨:正常腰椎節(jié)段L4椎體皮質(zhì)骨在兩側(cè)中央部位的環(huán)形區(qū)域應力較集中。與正常腰椎節(jié)段相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段L4椎體前方皮質(zhì)骨應力減小，其他部位應力分布基本一致。
　　(2)L4后部結(jié)構(gòu):正常腰椎節(jié)段L4后部結(jié)構(gòu)應力集中區(qū)域位于椎弓峽部

15、、下關節(jié)突關節(jié)面、椎弓根。與正常腰椎節(jié)段相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段L4后部結(jié)構(gòu)應力集中區(qū)域明顯增大，除椎弓峽部、下關節(jié)突關節(jié)面、椎弓根出現(xiàn)應力集中外，下關節(jié)突內(nèi)側(cè)椎板也出現(xiàn)了明顯的應力集中，且下關節(jié)突關節(jié)面應力集中區(qū)域擴大。
　　(3)椎間盤:正常腰椎節(jié)段椎間盤的應力主要分布于外周纖維環(huán)，髓核的應力相對較小。與正常腰椎節(jié)段椎間盤相比，退行性腰椎滑脫椎間盤外周纖維環(huán)的應力更為集中。
　　(4)L5椎體皮質(zhì)骨:正常腰椎節(jié)段L5椎體

16、皮質(zhì)骨應力分布較均勻，未出現(xiàn)明顯應力集中。與正常腰椎節(jié)段相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段L5椎體皮質(zhì)骨在近椎弓根處出現(xiàn)了應力集中。
　　(5)L5后部結(jié)構(gòu):正常腰椎節(jié)段L5后部結(jié)構(gòu)中上關節(jié)突關節(jié)面出現(xiàn)了小區(qū)域的應力集中，其他部位應力分布較均勻。與正常腰椎節(jié)段相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段L5后部結(jié)構(gòu)中上關節(jié)突關節(jié)面應力集中區(qū)域明顯擴大，且椎弓根、椎弓峽部、上關節(jié)突外側(cè)根部也出現(xiàn)了明顯的應力集中。
　　2.2 坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法時退行性腰椎滑

17、脫節(jié)段應力和位移的有限元分析
　　2.2.1 應力分布
　　(1)L4椎體皮質(zhì)骨:正常腰椎節(jié)段L4椎體皮質(zhì)骨應力集中區(qū)域主要位于椎體左前側(cè)、右外側(cè)。與正常腰椎節(jié)段相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段L4椎體皮質(zhì)骨的應力集中區(qū)域出現(xiàn)了后移，椎體左前側(cè)的應力集中區(qū)域減小，椎體左外側(cè)與兩側(cè)近椎弓根處出現(xiàn)了應力集中。
　　(2)L4后部結(jié)構(gòu):正常腰椎節(jié)段L4后部結(jié)構(gòu)中左側(cè)椎弓峽部腹側(cè)、左側(cè)下關節(jié)突關節(jié)面的應力集中最為明顯，右側(cè)椎弓峽部背側(cè)

18、與左側(cè)下關節(jié)突關節(jié)背側(cè)的應力較為集中。與正常腰椎節(jié)段相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段L4后部結(jié)構(gòu)中左側(cè)椎弓峽部腹側(cè)、右側(cè)椎弓峽部背側(cè)、左側(cè)下關節(jié)突關節(jié)背側(cè)的應力更為集中，左側(cè)下關節(jié)突關節(jié)面的應力集中區(qū)域明顯擴大，椎弓根出現(xiàn)了應力集中。
　　(3)椎間盤:正常腰椎節(jié)段椎間盤應力主要集中在纖維環(huán)右后側(cè)并沿纖維環(huán)從右側(cè)向左側(cè)環(huán)形分布，呈遞減趨勢。與正常腰椎節(jié)段相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段椎間盤纖維環(huán)的應力集中更為明顯，其分布區(qū)域發(fā)生變化，纖維環(huán)左后

19、側(cè)及左后外側(cè)的應力最為集中，前側(cè)、右外側(cè)及右后側(cè)的應力較為集中。
　　(4)L5椎體皮質(zhì)骨:正常腰椎節(jié)段L5椎體皮質(zhì)骨在近左側(cè)椎弓根處的應力最為集中，椎體前部、椎體左外側(cè)、近右側(cè)椎弓根處的應力較集中。與正常腰椎節(jié)段相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段L5椎體皮質(zhì)骨在椎體前部的應力集中區(qū)域減小，其他部位應力分布基本一致。
　　(5)L5后部結(jié)構(gòu):正常腰椎節(jié)段L5后部結(jié)構(gòu)中左側(cè)上關節(jié)突小關節(jié)面和上關節(jié)突外側(cè)根部出現(xiàn)了應力集中。與正常腰椎節(jié)段

20、相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段L5后部結(jié)構(gòu)中左側(cè)上關節(jié)突小關節(jié)面和上關節(jié)突外側(cè)根部的應力更為集中，左側(cè)椎弓峽部和椎弓根出現(xiàn)了應力集中。
　　2.2.2 位移分布
　　(1)L4的位移分布:正常腰椎節(jié)段L4的最大位移位于棘突，椎體右后上部與椎弓根結(jié)合處有一近圓形區(qū)域位移最小;退行性腰椎滑脫節(jié)段L4的最大位移也位于棘突，而最小位移位于椎體右后下部至右側(cè)椎弓根下部的弧形區(qū)域。正常腰椎節(jié)段和退行性腰椎滑脫節(jié)段L4都是以各自位移最小區(qū)域為中

21、心的一個三維運動，越靠近位移最小區(qū)域的結(jié)構(gòu)位移越小。正常腰椎節(jié)段與退行性腰椎滑脫節(jié)段L4后部結(jié)構(gòu)位移相比，相同點:最大位移位于棘突，左側(cè)位移大于右側(cè);不同點:退行性腰椎滑脫節(jié)段L4左側(cè)上、下關節(jié)突及橫突的位移較大，右側(cè)橫突位移較小。
　　(2)椎間孔的變化:正常腰椎節(jié)段與退行性腰椎滑脫節(jié)段左側(cè)椎間孔均明顯增大，右側(cè)椎間孔均增大不明顯。
　　(3)椎間盤的位移:正常腰椎節(jié)段椎間盤中央偏左后部的橢圓形區(qū)域位移最小，位移從此區(qū)域向

22、四周呈層狀遞增，椎間盤右外側(cè)至左前外側(cè)的位移最大，左外側(cè)和后側(cè)的位移較大;退行性腰椎滑脫節(jié)段椎間盤右后外側(cè)部位移最小，位移從此區(qū)域向四周呈層狀遞增，椎間盤右前外側(cè)的位移最大，左后側(cè)的位移較大。正常腰椎節(jié)段椎間盤右后側(cè)向后內(nèi)方位移，隨著向左側(cè)的靠近，位移逐漸向上，左后側(cè)主要為向外上方位移;退行性腰椎滑脫節(jié)段椎間盤右后側(cè)位移很小，左后側(cè)主要為向前上方的拉伸位移。
　　結(jié)論：
　　1.臨床研究
　　(1)療程結(jié)束時與隨訪期間

23、，試驗組（坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法+腰椎康復操）治療退行性腰椎滑脫癥的總體療效均優(yōu)于對照組（腰椎牽引+腰圍制動），且隨訪期間試驗組的總體療效更持久。
　　(2)治療及隨訪期間，試驗組與對照組均可改善退行性腰椎滑脫癥患者的癥狀體征和臨床疼痛，且試驗組起效時間早于對照組。
　　(3)治療及隨訪期間，試驗組對退行性腰椎滑脫癥患者癥狀體征和臨床疼痛的改善均優(yōu)于對照組。
　　綜上所述，坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法配合腰椎康復操治療退行性腰椎滑脫癥起

24、效快、療效持久，無論近期還是中遠期均取得了滿意的臨床療效。
　　2.基礎研究
　　(1)在模擬腰椎中立位自然負重下，與正常腰椎節(jié)段相比，退行性腰椎滑脫節(jié)段的應力分布發(fā)生明顯改變，這種改變可能導致滑脫節(jié)段后部結(jié)構(gòu)中小關節(jié)、椎弓峽部、椎弓根等處以及椎間盤纖維環(huán)更易發(fā)生急慢性損傷。
　　(2)坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法時，退行性腰椎滑脫節(jié)段后部結(jié)構(gòu)中小關節(jié)、椎弓峽部、椎弓根等處及椎間盤纖維環(huán)出現(xiàn)了應力集中，且較正常腰椎節(jié)段更為明顯，提

25、示手法操作時應輕柔，切忌隨意加大操作力度，以免對上述部位造成損傷。
　　(3)坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法作用下，退行性腰椎滑脫節(jié)段的椎間盤后部與小關節(jié)均產(chǎn)生了相對位移，椎間孔也相應增大，其可能與手法作用機制有關。
　　(4)坐位腰椎旋轉(zhuǎn)手法作用于退行性腰椎滑脫節(jié)段時，向兩側(cè)旋轉(zhuǎn)都是可行的，而旋轉(zhuǎn)向有癥狀的對側(cè)可能更為合理。
　　創(chuàng)新點
　　1.以正常志愿者與退行性腰椎滑脫患者L4-5 CT斷層圖片為影像學資料，建立正常腰椎