基于软组织张力及有限元技术的旋提手法治疗神经根型颈椎病机制研究

研究背景神经根型颈椎病(Cervical Spondylotic Radiculopathy,CR)是颈椎病中的最常见的病理分型,以颈痛伴单侧或双侧上肢麻木及放射性疼痛为主要表现,也可见上肢肌力、握力、皮肤感觉下降等症状。因其迁延难愈,症状易反复,对患者工作生活影响较大,且呈现出明显的年轻化、扩大化趋势,已成为目前急需解决的骨科临床问题之一。作为颈椎病保守治疗方案的重要组成部分,中医手法可纠正关节紊乱、恢复局部力学平衡,有效调节“筋出槽、骨错缝”的病理状态,其有效性与安全性在许多临床研究和循证评价中已被证实,但其疗效机制尚不明确,仍需进一步验证。脊柱疾病的核心是脊柱的力学平衡,最具代表性的学说是中医“筋骨理论”及现代医学的“三柱理论”。中医“筋骨理论”认为:筋骨异常是颈椎病的发病基础,筋不柔导致骨不正,而骨不正亦可导致筋不柔,两者相互影响,相互依存。“三柱理论”则将脊柱划分为前柱、中柱、后柱三大力学单位,并将稳定性分为内源稳定性与外源稳定性,内源稳定性由骨结构提供,外源稳定性由外周附着的肌肉组织等软组织提供,对脊柱生物力学平衡的修复是治疗颈椎病的主要目标。颈椎旋提手法(Cervical Rotation-Traction Manipulation,CRTM)是中国中医科学院望京医院朱立国主任医师在传统颈椎旋转手法的基础上继承与创新,已建立手法操作规范,最大特点在于将核心操作分解为患者旋转定位和术者提扳复位,施术前患者颈椎主动旋转到极限角度、最大屈曲,达到有固定感情况下施术者向上提扳,充分发挥“筋束骨”的功能,不易超出患者生理极限,疗效可观,安全性佳,相关研究成果已获得包括国家科技进步二等奖在内的诸多奖项。但目前该手法的疗效机制尚未完全阐明,仍需进一步研究验证。因此,基于目前手法领域较有创新性的软组织张力分析系统和有限元分析技术,本研究从临床应用基础研究和生物力学研究两大方向,以旋提手法对软组织的效应及对骨关节结构的力学影响两大角度为切入点,尝试进一步明确颈椎旋提手法治疗神经根型颈椎病的疗效机制,以现代医学的检测手段阐释中医“筋骨理论”的科学内涵。研究目的基于现代医学检测手段,分别从中医筋骨理论中的“筋”和“骨”两个维度探究旋提手法治疗神经根型颈椎病的疗效机制,为旋提手法的推广应用提供新的理论依据。研究内容1.采用软组织张力分析系统记录30例神经根型颈椎病患经颈椎旋提手法治疗前后的颈部软组织张力差异,分析旋提手法对该类患者软组织的作用效应;2.构建颈椎旋颈有限元模型,将旋提手法力学参数施加于模型,分析颈椎旋提手法操作时的力学特征及结构,明确旋提手法对椎间孔面积的影响。研究方法严格遵循相应纳排标准,于中国中医科学院望京医院及骨伤科研究所两处门诊部收取明确诊断神经根型颈椎病的患者30例。签署知情同意并记录患者病史资料后,以颈椎旋提手法为干预手段,在手法前5分钟,手法结束5分钟内先后两次进行患者颈部软组织张力分析。获得数据后,选定500g挤压力下的软组织张力分析系统探头位移值,通过spss22.0软件分析手法前后软组织张力变化,并以胸1节段棘突上为原点构建坐标系,以Matlab软件绘制软组织张力云图,用以直观评估手法对神经根型颈椎病患者颈部软组织的治疗效应。同时,纳入近期无明显颈部症状且影像学提示无颈椎异常病变的志愿者1例,签署知情同意后,旋颈体位下拍摄颈部CT片,并通过Mimics,Geomagic studio,hypermesh等有限元软件,结合既往文献对颈椎各组织结构的材料属性及弹性系数,完成颈3至胸1节段颈椎有限元模型。施加旋提手法力学参数并明确旋提手法对颈椎各组织结构的力学效应,并通过Getdata软件及Matlab软件计算手法前后对侧的椎间孔面积大小,明确颈椎旋提手法对椎间孔面积的影响。研究结果1.旋提手法对神经根型颈椎病患者的软组织张力效应分析本部分研究共纳入患者30例,平均年龄为(49.79±11.54)岁,年龄最大者64岁,最小者25岁,共有男性11名,女性19名,病程中位数为4.5周,最长病程18周,最短病程2周,左侧为患侧患者8名,右侧为患侧患者22名,上肢放射性疼痛患者1 1名,上肢麻木患者19名。由软组织张力云图结果可见:手法后患者颈3节段至颈7节段、颈4至胸1节段两侧的最外处,胸1至胸3节段的右侧处,颈7至胸3节段处的软组织张力明显低于手法前;数据分析结果示:手法前后两组数据的组间差异具有统计学意义(P<0.001),手法治疗前颈5至颈7节段患侧与健侧的数据差异具有统计学意义(P<0.001),同侧手法治疗前后的差异均具有统计学意义(患侧:P<0.001,健侧P=0.008),而手法治疗后两者的差异不具有统计学意义(P=0.231)。2.基于有限元模型探究旋提手法治疗神经根型颈椎病的力学机制本部分研究纳入志愿者1例,男性,26岁,身高186cm,体重86Kg,近期无颈部不适症状。经颈部旋颈条件下CT片及相关有限元软件构建颈椎旋颈有限元模型。通过颈椎应力云图及位移云图研究显示:旋提手法实施时,骨结构的应力明显高于椎间盘;各颈椎椎体顶部应力高,底部应力低,关节突关节处及横突处应力较低;各椎间盘顶部内侧应力较低,底部应力较高,但椎间盘应力最高点在顶部外侧;加载提扳力后较之加载前,各椎间孔面积均有增加,其中颈6/颈7节段增大最为明显。结论1.神经根型颈椎病患者具有颈部软组织张力分布不均的特点,颈椎旋提手法不仅具有降低神经根型颈椎病患者颈部软组织张力的效应,还能够改善该类患者颈部软组织张力的分布不均;2.颈椎旋提手法实施时,施加于旋侧关节突关节、椎体上表面、椎间盘上表面两侧的提扳力最为明显,并能够增加患者手法操作对侧的椎间孔面积,其中颈6/颈7节段增大最为明显;3.颈椎旋提手法对“筋”与“骨”均具有积极的治疗作用,有助于实现“骨正筋柔”、“筋骨平衡”的状态,缓解神经根型颈椎病症状。创新点1.采用了多点、面域的软组织张力测试方法进行广域测量,取代传统的单点肌力测量,更全面、更直观的评估软组织的状态;2.以现代医学技术对颈椎旋提手法治疗神经根型颈椎病的疗效机制进行了客观评价,在此基础上建立了“筋骨并重”的现代医学解释