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第 109 期 【 專業論壇 】 頸椎穩定肌群的訓練的發展與意義 (1)
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張建浩

一、 前言

關於頸部的臨床治療,排除機械性的使用外,不外乎脊椎鬆動術及軟組織的處理。而軟組織的處理,除外在的輔具如護頸、貼布協助治療外,以按摩、拉筋和肌力的訓練為主要的方式。不過相信大家對於按摩和拉筋並不陌生,然而要給予肌力訓練時,卻不知從何著手。造成如此的原因,相信主要是大家並不知道physical impairment在那和那些肌群產生了physical impairment。而當找到了問題,又該如何處理呢?為了找到這些問題的答案,我們需要先從肌肉在頸部的功能談起,以及當疼痛發生時,這些肌群又發生了什麼變化,如此我們才能擬定適當的治療方針來介入頸部疼痛的個案。

二、 疼痛對於頸部肌肉的功能控制

Functions of Cervical Muscles (頸部肌肉的功能)

頸椎除本身是多關節的合成外,更具有多功的角色。它向上提供了頭顱的支持,可使其自由的活動;本身亦可負重,使得上肢的功能能正常運作。這些多功的角色,主要在於不管身體處於任何姿勢,頸椎都能維持穩定直立。而這些穩定的能力,主要由韌帶和肌肉系統所提供;其中韌帶佔了20%,負責提供肢體在極限角度(end range)的穩定度;肌肉系統佔了80%,負責提供非極限角度(mid range)的穩定度。

除了藉由本身的穩定功能來形成頭和上肢的活動外,頸部的肌肉系統也和許多的反射亦有密不可分的關係,如頭、眼的穩定、前庭的功能和本體感覺系統 (姿勢的定向postural orientation,姿勢的穩定postural stability)等。藉由這些肌肉與反射的協調,才能使得日常生活的動作功能正常。也因此若頸部發生了問題,影響所及,容易形成暈眩、姿勢不穩定和行走功能異常等等的現象。然而頸椎發生問題,都一定有這樣的現象嗎?

Meanings of Intervention (介入的意義)

根據澳洲國家健康及醫療研究會議(NHMRC) 2009年的臨床指引1,若將頸部的急性疼痛(三個月之內)分為兩大類,一是自發性(idiopathic)而另一則是因外力而形成的馬鞭型傷害(whiplash injury),它的發展史會如表一所示。先以自發性疼痛作為說明,有40%的個案,會在1到2個星期至3個月之內會自然恢復;另有30%的人會形成嚴重的症狀。而在這些急性的頸痛的進程,有些可能從輕中度症狀而在三個月之後至一年間而恢復,但有些個案如果不介入的話,也可能從輕中度而進入了嚴重程度。因此在臨床上,我們需要處理的就是這70%的個案。

我們知道了頸部肌肉的功能包含了動作、穩定、姿勢控制和感覺動作的統合,而當我們的頸部開始因外傷或年老而產生退化時,唯一可以用來取代關節的,也只有強化頸部的肌肉群來分擔關節原來必須負擔的工作,可是當疼痛產生時,會不會對這些肌肉系統產生影響?如果發生問題的話,它會不會自然復原?還是需要透過訓練恢復呢?而個案一再而再的復發或疼痛的持續,是不是就是沒有恢復所導致的呢?那該怎樣訓練才是最有效的方法呢?

Influence on Cervical Muscles (疼痛對頸部肌肉的影響)

為了瞭解頸部肌肉發生了什麼問題,我們可以從幾個部份來討論,第一為肌力(strength)和肌耐力,(endurance)。在大部份的實驗設計方式如圖一7所示,個案坐在有靠背的椅子上,並將身體固定至椅背,避免軀幹代償使力。在額頭及後腦放置一測力器,分別測量曲肌(flexors)以及伸肌(extensors)的力氣,結果發現,這些個案都有肌力及肌耐力降低的情形(Watson and Trott, 1993; Treleaven et al, 1994; Barton et al, 1996; Plazek et al, 1999; Amiri et al, 2003)2346

第二個部份為疲勞度(fatigability),指的是和正常個案相較下,在不同程度的用力下,是否較容易疲乏。結果顯示,頸部問題的個案,在100%和80%的最大用力下 (MVC, maximal voluntary contraction),曲肌和伸肌都呈現疲乏的狀態(Gogia et al, 1994)8;在50%的最大用力下,僅曲肌呈現疲勞 (Gogia et al, 1994; Falla et al, 2003)89;而在25%的最大用力下,曲肌仍呈疲乏狀態(Falla et al, 2003)9。而這代表著,即使在輕鬆的日常生活工作下,個案的曲肌是無法負擔的。

Unilateral Involvement(單側頸部問題)

既然知道了頸部疼痛時,肌肉會產生的問題。而大部份的個案以單側的疼痛居多,那有症狀的一側和沒症狀的那一側相比,是否同樣也有差別呢?Fall(2004)10等人的實驗中發現,在疼痛的那一側,頸部的曲肌的確較容易疲乏。此外,在Kristjannson(2004)11的實驗中也發現,有症狀的那一側multifidus的面積也縮小了。除此之外,Amiri(2003)6等人也發現,在深層及中層的伸肌也萎縮了。

Deep (Local) Muscles v.s. Superficial (Global) Muscles (深肌 對 淺肌)

Bergmark(1989)12提出脊椎的穩定主要是由廣泛肌肉(Global)群和小肌肉(Local)群相互協調來維持。Global muscles一般即是我們所指的淺層肌群(superficial muscles);而local muscles指的是深層肌群(deep muscles)。而當僅有superficial muscles的動作而沒有deep muscles相互配合來穩定脊椎時,superficial muscles的收縮只會移動頭顱而導致脊椎跨掉(Winters and Peles, 1990)13

Deep Neck Extensors (深部頸部伸肌)

既然deep muscles是如此的重要,那它主要的功能是什麼呢?而疼痛產生時,它產生了什麼變化呢?首先我們先將deep muscles分為兩部份,分別是伸肌和曲肌(deep neck extensors & deep neck flexors)。Deep neck extensors主要由deep suboccipital extensors和multifidus所組成,這些肌肉擁有相當豐富的本體感覺受器(proprioception receptors),尤其是suboccipital extensors所含的密度為人體的第一位。當頸部發生疼痛時,這些肌肉開始萎縮,勢必會造成本體感覺的問題。除此外,包覆肌肉的肌膜並不會縮小,因此肌肉和肌膜之間的腔室便會被脂肪所填塞(Andrey et al, 1998; Hallgren et al, 1994; McPartland et al, 1997)14 15 16。而從超音波(Amiri et al, 20036; 圖二)和核磁共振(Elliott et al, 200817; 圖三)的影像檢查,便可以觀察到肌肉截面積的縮小。

Deep Neck Flexors(深部頸部曲肌)

而由longus colli、longus capitus、rectus capitus anterioris和rectus capitus lateralis所構成的deep neck flexors呢?雖然它沒有像deep neck extensors這麼多的proprioceptors,但它一個相當重要的功能,便是抵抗頭顱的重力和頸部伸肌的收縮,來維持頸椎前曲(lordosis)形態(Vitti, 197318; Winters and Peles, 199013; Conley et al, 199519; Mayhoux-Benhamou et al, 199420; Panjabi et al, 199821)。然而頸部疼痛的個案,他們的deep neck flexors也像deep neck extensors發生了肌肉萎縮的情形嗎?原以為deep neck flexors可以像deep neck extensors一樣,透過超音波和核磁共振等的影像檢查來探測肌肉是否也發生了萎縮的問題,然而因此處的肌肉橫切面積較小,再加上頸部前面有太多肌肉以外的軟組織而使得影像檢查無法精確的判讀。那我們該如何做呢?

三、 測量工具的發展及改善

History Perspective (新測量工具的發展史)

因此我們要面臨的挑戰是,如何在臨床上確認deep neck flexors (DNF)有了問題?但首先有幾個問題需要先思考:

  • 肌肉位於深部
  • 這些肌肉看不到也摸不著
  • 徒手肌力測試(MMT, manual muscle test)僅能同時測量深層和淺層的肌群
  • 臨床上無法用侵入性的方式檢查

Development of a Clinical Test(臨床測試的發展)

傳統的理學檢查無法測得深部肌群的肌力,而侵入性如針型肌電圖 (needle EMG)因感染和侵入性問題而不可得,影像檢查也不夠精確且臨床方便性不足,因此發展一新的客觀測試方法是必要的。

首先我們要先思考的是為何臨床最方便的理學檢查MMT(manual muscle testing)不可行。當然主要是深層的肌群和淺層的肌群在測試的過程中同時收縮了。那是否有任何頸椎的動作能避免淺層肌肉的收縮而僅有深層肌肉的收縮呢?當然我們要先知道那些肌肉需要避免收縮,而最要的為胸鎖乳突肌(sternocleidomastoid, SCM)和(前)踞肌(scalenes)。SCM由頸部的前方的胸骨和鎖骨向後及向上經頸椎第二第三節時,SCM位於頸部側面的中線,再向後向上延伸連接至頭顱的乳突處(圖四22),因此它的動作功能為頭顱後仰(cranial extension)及脖子前彎(neck flexion);而踞肌從脊椎的第二、三的橫突向下連接至胸肋的第一、二的位置(圖五23),因此它的功能為脖子前彎(neck flexion)。

第二要考量的是,deep muscles也就是local muscles。故名思義,這類的肌群較小,並且是用來維持頸椎每一層節的穩定,因此所需要的測試力量,相較下小了許多。因此可以利用肌肉的特性,肌力的使用是由小肌肉群先徵召,再使用到大肌肉群。藉由以上兩個特點,於是便有了craniocervical flexion test(C-CF test)的產生。

C-CF test (圖六)7主要是利用頭顱做點頭的動作,因為動作的行為只發生在頭顱和第一、第二頸椎,因此我們可以大膽的假設,這樣的動作不會使得SCM的收縮,因SCM主要的動作為下巴前突和中下部份的頸椎前彎;而scalenes形成脖子前彎的動作也僅發生在中下部份的脊椎,因此理論上也不會有收縮的反應。再加上點頭的動作僅需要相當微小的力量,因此也不會有superficial muscles的協同作用。接下我們需要的是客觀的數值來做為判定肌力和耐力是否產生了問題。然而該如何做呢?沒錯我們需要一個工具來幫忙,Pressure Biofeedback Unit (PBU)。

如圖七24所示,PBU是由一個藍色的氣囊和一個壓力計所組成,透過擠壓藍色的氣囊拿偵測壓力的變化,而間接代表著氣力的大小。那如何執行CCF test呢?首先個案需要先要平躺在床上,雙膝彎曲腳掌自然貼住床面,這個動作主要是讓骨盆在活動範圍中間的位置(neutral position),以免影響脖子的動作。接著將PUB折成三分之一大小,放至脖子下並靠近枕骨的位置,如圖七所示。最後再執行cranial cervical flexion的動作。

然而執行CCF就真的代表deep muscles產生了收縮嗎?我們必須先用超音波來確認這件事,圖八7是從頸部的前方位置使用超音波探入,左圖為neutral position時,而右圖為cranio-cervical flecion下的狀態。有幾個部份可以作為影像的判讀,首先是氣管不論頸部肌肉是否收縮,它的厚度是不變的。而椎體在最內層且在超音波下是呈現黑色的。緊貼在椎體前方的白色橫紋區當然便屬longus colli。圖中可以發現,當flexion的作動出現時,脊椎的形態從前突的位置,接著轉變成水平的位置。這意味著當頭部點頭時,會使得脊柱變的和床面較為水平,而當脊柱變成較為水平時,會擠壓PBU,也因此會有壓力數值的改變。此外白色的紋路也從鬆散的曲線狀變成直線,意味著deep muscles的確有收縮。接下來便是PUB壓力值的決定了。

我們既然是利用PUB的壓力值來代表力量的大小,那要用什麼來代表耐力值或疲勞度呢?最方便的方法當然是用時間和次數來測量。因此我們先初步的將壓力值的測量分為五等份,當然事先會選取正常人初步預估大致的範圍,從基礎值20mmHg,接著為22mmHg、24mmHg、26mmHg、28mmHg和30mmHg。每一個階段都需要完成10次10秒的停留,才能進入下一個階段。那正常人的數值和個案的數值又有多少的差異呢?

Jull等人(1999)25對頸因性頭痛的個案和正常人做了CCF test的比較,結果發現頸因性頭痛的個案為24.2±1.9mmHg,正常人為26.1±1.5mmHg(圖九),代表著正常人和個案之間的確是有差異的。那我們是否可以建立正常人的常模呢?Jull26等人在2002年測了108人作為常模(圖十),並簡單的將之按年齡分組所得到的結果如圖十一所示。而有症狀的個案,他們的常模又是如何呢?在同年Jull27等人收了200個受測者建立了常模(圖十二)。

另一個問題需要探討的是,退化是自然的過程,因此年長者測試CCF時,應為較小,雖然在Jull(2002)26等人的實驗中,CCF test沒有年齡上的差野,但此時的年齡分層並不嚴謹。因而在Uthaikhup & Jull(200828, 圖十三)的實驗中,將年輕人和年長者做一明確的分野並測試之,結果發現了差異的確是存在著(圖十四)。也因此從以上的幾個實驗中,在CCF test中可歸納出幾個重點。

  1. 年齡是會影響CCF test的結果。
  2. 性別並沒有影響。
  3. 正常人的數值約在26-28mmHg。
  4. 頸痛的個案數值約為22-24mmHg。

Improving the measurement tool(測量工具的改善)

我們利用了CCF test區別正常人和個案的差異,但實際上superficial muscles 和deep muscles的表現,在CCF test下又是怎樣的一個情形?正常人與頸痛的人是否又有不同呢?Jull29在2000年的時候比較了SCM這肌肉在正常人和馬鞭症候群(WAD)的個案,其在CCF test的差異。作者利用了surface EMG來偵測SCM的活動,其實驗設計如圖十六所示。

在圖十六29中可以發現,原本理想中的CCF test在如圖中最下方的點線,SCM的活動應為在5%以下,不過實際上發現,不論是WAD的個案或者是正常人都有EMG活動增加的情形,不過WAD個案的superficial muscles的活動仍是增加了許多。

在2004年時,Jull30等人研究了WAD和idiopathic(自發性)頸痛的個案,利用同樣的方式,結果發現(圖十七),WAD和idiopathic neck pain的個案,在superficial muscles的EMG活動表現是相同的,和正常個案相比皆為高出許多,這也間接證實了Cholewick et al31在1997所提出,當local muscles出現了問題時,會形成脊柱的不穩定(segmental instability),而global muscles會代償local muscles而過度活動。從臨床的角度來看,這解釋了頸痛的病人常會有頸部僵硬的情形。

從這些實驗我們發現了幾件事,

  1. 當頸部發生疼痛時,在執行CCF的動作時,superficial muscles過度的活動,代表了這群人的動作控作(motor control)出現了問題。
  2. 但是這就代表了deep muscles出現了問題嗎?由於deep muscles仍是沒被直接偵測,因此這些證據仍是間接的。
  3. 然而脊椎的穩定真的因此受到了影響嗎?
  4. 而這是否就是造成持續性或復發性頸痛的問題呢?

因此接下我們要證實的是deep muscles是否真出現了問題...

請續看: 頸椎穩定肌群的訓練的發展與意義 (2)





 
 




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