学术前沿——康复从业者对“理想”和“有害”站姿与坐姿的选择

“Rehabilitation practitioners perceptions of “optimal” and “harmful” sitting and standing posture"(康复从业者对“理想”和“有害”站姿与坐姿的选择)2023年2月在《Bioengineering》期刊发表,文章为上海交通大学医学院附属第九人民医院康复医学科,上海交通大学生物医学工程学院,上海交通大学医学院附属第九人民医院临床研究中心共同发表,其中叶济灵,蒋子昂作为共同第一作者参与。

人体姿势与健康密切相关,但医疗人员在何为“健康姿势”或“理想姿势”方面尚未达成共识。1947年,美国骨科医师协会姿势委员会定义了“理想”的姿势为“保护身体的支撑结构免受伤害或进行性损害的肌肉和骨骼平衡状态”,而“有害”的姿势为“导致身体支撑结构压力增加的各种关节错误关系”。尽管定义对“理想姿势”和“有害姿势”进行了描述,但却不能量化姿势。Kendall和Woodhull等人认为理想的站姿是骨盆中立位,轻度腰椎前凸和胸椎后凸以及头部在好的平衡位置。然而有好几种曲线符合这个姿势。因此,对于站立侧位的力线存在着争议,主要争议在:1)重心在距骨前方,2)耳、肩、髋、膝和距骨应该完全对齐,3)头、背部和臀部后方应该垂直对齐。坐位时最佳的脊柱曲线也缺乏共识,特别在腰椎区域,主要为:1)类似站立下的脊柱曲线,2)腰椎前凸,但未描述颈椎和胸椎的曲线,3)腰椎前凸和胸椎轻度后凸,以及4)较平的下胸段和腰椎。
姿势教育是临床上颈腰痛治疗的重要内容,通过教育患者保持“理想”的姿势来干预脊柱疼痛,认为“有害”的姿势是导致腰痛的原因之一。也有各种证据证明在长久站立和坐位下会产生脊柱疼痛,而姿势干预可以减轻疼痛和改善功能。但姿势的具体细节仍存在争议,尚不知晓康复从业人员对“理想姿势”和“有害姿势”的共识情况及相关的选择依据。了解康复从业人员对“理想姿势”和“有害姿势”的认识,有利于推动姿势教育的相关内容达成行业共识,规范临床实践。因此本研究的主要目的是:1)调查康复从业人员对站姿及坐姿的看法和选择;2)康复从业人员如何描述“理想”和“有害”姿势的相关特征;3)量化与分析“理想”和“有害”姿势的脊柱角度及相关特征。

1. 资料与方法

1.1 实验设计

本实验为一项横断面研究。通过网络调查问卷形式调查中国大陆的康复从业人员对“理想”和“有害”姿势的选择及相关依据,同时通过VICON系统对不同坐姿和站姿进行脊柱八个角度量化分析。

1.2 调查问卷设计与实施

为了调查中国大陆的康复医疗人员对“理想”和“有害”姿势的选择及相关依据,本研究独立设计一份调查问卷。这份问卷包括四个方面:1)关于姿势教育重要性的封闭性选择(4分型Likert评分:1=完全不重要,4=非常重要),包括:日常对患者进行姿势评定的频次,姿式教育对患者的重要性以及是否对姿势进行针对性训练;2)分别从7个坐姿和5个站姿中选择至少一项作为“最佳”姿势的选择题;3)用于答题者说明理由的文本框;4)答题者的人口统计信息,包括:性别、年龄、学历水平、工作年限、职称、专业领域、工作地点。获取人口统计信息是探索“理想姿势”的选择是否与以上变量有关。首先选择20位康复从业人员对调查问卷初稿进行试填,研究小组对存在疑问和歧义的选项进行讨论及修正,以减少对问卷中问题理解的偏差,最终形成理解一致的调查问卷终稿。问卷中多选题的选项百分比为该选项被选择次数÷有效答卷份数,表示选择该选项的人次在所有填写人数中所占的比例。对于多选题百分比相加可能超过百分之一百。
本研究通过网络发放及填写在线调查问卷。该调查问卷研究对象均为康复从业人员,包括康复医师、物理治疗师(physiotherapist,PT)、作业治疗师(occupational therapist,OT)、言语治疗师(speech therapist,ST)以及其他亚专业,能够接受并完成完整的调查问卷。研究对象需按照问卷要求选择相应的姿势及给出说明。

1.3 站姿和坐姿的图像采集

使用数码相机(Canon EOS 550D)在距离模特3米处拍摄图片。
模特为23岁的男性,无脊柱疼痛史,且具有足够的脊柱灵活度可以摆放各种坐姿及站姿。本实验选择文献描述的和临床观察中常见的一系列姿势,包括颈椎、胸椎和腰椎的曲度变化。设计了从常见的“懒人姿势”(骨盆后倾、胸腰椎后凸、头前突)到过度前凸的站立姿势(骨盆前倾、胸腰椎前凸、头后缩)之间的姿势和姿势的组合。
在拍摄照片之前,模特先进行热身和预摆放体位。由五年以上工作经验的物理治疗师向模特展示姿势图像,并进行每个姿势的演示和口头描述。姿势在网络问卷中被随机顺序放置,本实验按图1和图2顺序编号。

图1.研究中选择的7种坐姿。数字与正文中的描述对应。

图2.研究中选择的5种站姿。数字与正文中的描述对应。

1.4 基于运动捕捉系统对不同姿势的躯干角度采集

同时使用6台Vicon Vero v2.2系统(Vicon motion systems LTD unit 6, Vero v2.2, Oxford, United Kingdom)收集模特各个红外标记点的静态三维位置,采样频率为100 Hz。模特适当脱去衣服,由五年以上工作经验的物理治疗师经皮肤手动触诊以定位表征头部、躯干、盆骨肢段的骨性标记点共16处:眉心(main protuberance of the forehead between the eyebrows, MPFE)、眼眶外侧缘、乳突、胸骨柄、剑突、髂前上棘、髂后上棘以及C7、T5、T10、L3、S2棘突。肢段选择参考Korakakis等人研究中所采用的方案并进行衍生。标记点选择软组织厚度较薄、具有较高可见度、尽可能贴近解剖标记点的位置,以减少软组织运动带来的误差。
模特在经预先训练和指导后,在确定的姿态下保持一段时间,期间进行10 秒数据采集用于数据分析。为了防止由于紧张引起的姿态差异,采集过程在不告知模特的情况下秘密进行。数据采用Vicon Nexus软件(Vicon Nexus 2.7.1, Oxford, UK) 进行重建,并通过Matlab(MATLAB R2021a; The MathWorks, Natick, MA)程序导入反光球三维位置信息以创建肢段、计算角度。数据处理采用反光球10秒内位置结果的平均值进行计算。
鉴于之前对于姿势评估的研究,本研究在矢状面定义以下角度对各姿态参数进行量化评估,以适应临床实践。标记点可以计算和确定上身节段之间的八个角度(图3),相关的角度数据显示在表1中:1)头倾角(Head Angle, HA):为头部节段的法向方向和胸段间欧拉角。节段法向定义为由MPFE至双侧乳突中心(Center of Mastoid Process , CMP)朝向为X轴,以左侧至右侧眼眶外侧边缘方向为Y轴构建的三轴坐标系中的Z轴,经X、Y轴向量外积得出。胸段方向为T5至C7的矢量。代表上颈椎的屈伸角度。2)头颈角(Neck Angle, NA):定义为头颈朝向与全局坐标系下Z轴间的夹角。连接C7标记至两眼眶外侧缘中心(Center of Lateral Margins of the Orbit, CLMO)的矢量与全局笛卡尔坐标系下垂直轴间夹角。代表下颈椎的屈伸角度。3)头部倾斜角 (Head Title Angle, HTA):连接CLMO至MPFE矢量与全局笛卡尔坐标系下垂直轴间的夹角。代表颈椎侧屈角度。4)颈胸角 (Cervico-thoracic Angle, CTA):由CLMO至C7矢量和由C7至T5矢量间夹角。代表颈椎前突程度5)胸椎角 (Thoracic Angle, TA):C7至T5矢量和T5至T10矢量间夹角,代表胸椎后凸程度。6)胸腰椎角 (Thoraco-lumbar Angle, TLA):T5至T10矢量和T10至L3矢量间夹角。代表胸腰椎夹角。7)腰椎角 (Lumbar-sacrum Angle, LSA):T10至L3矢量和L3至S2矢量的夹角,代表腰椎前凸角度。8)骨盆角 (Pelvis Angle, PA):为由髂前上棘中心(Center of Anterior Superior Iliac Spine, CASIS)和髂后上棘中心(Center of Posterior Superior Iliac Spine, CPSIS)的连线与水平面之间的夹角,代表骨盆在矢状面的倾斜程度。即由CPSIS至CASIS矢量与其在水平面投影矢量间的矢量角,骨盆前倾角度定义为正,后倾角度定义为负。

图3.本研究中用于描述坐姿和站姿脊柱结构的八个矢状面角。

1.5 统计学分析

采用SPSS22.0软件进行统计分析。定性资料采用百分比描述,优先采用卡方检验分析分类变量之间的差异,不符合卡方检验要求的使用Fisher精确检验,采用Logistic回归对相关因素进行多因素分析。P<0.05表示差异有统计学意义。

2. 结果

2.1 参与者与人口统计学信息

共有552名康复从业人员参与了这项调查。表2列出了参与者的人口统计特征。男性和女性的比例相似(51.81%和48.19%)。工作年限为0~3年较多(31.88%),且本科学历(81.52%)及初级职称(58.7%)占多数。专业中PT占大多数(65.95%),在PT亚专业领域使用了多项选择,其中肌肉骨骼治疗方向具有代表性(63.19%),其次为神经方向(46.15%)。

表2参与者的人口统计特征(n=552)

2.2 姿式教育的重要性

96.74%的康复医疗人员认为最佳的站姿或坐姿教育在临床实践中“相当”和“非常”重要(分别为21.38%和75.36%)。只有5人认为姿势教育根本不重要。

2.3 患者姿势的评估与针对性训练

康复从业人员中有27.17%“每次都会”评估患者姿势,38.77%“经常评估”,这两项与PT的肌骨、运动损伤和儿童领域相关性较显著。而有29.71%“基本不会”评估患者的姿势。对患者的姿势问题有77.9%的医疗人员认为“基本需要”和“必须”完成针对性训练(分别为38.41%和39.49%),肌骨与运动损伤PT更倾向于训练(P<0.05)。

表3 各PT亚专业对姿势Likert评分选择的人数(n)

Fisher精确检验,*表示P<0.01,#表示P<0.05

2.4 理想和有危害的坐姿与站姿

所有姿势的选择采用至少选择一项的选择题。
理想坐姿之中坐姿4(n= 265,48.19%)和坐姿5(n=273,49.64%)被选择最多;康复从业人员中工作场所等级越高(OR=0.779,95%CI:0.543~0.907,P<0.01),年龄越年轻(OR=0.759,95%CI:0.582~0.989,P<0.05)的越倾向于选择这两种坐姿。而坐姿1(n=517, 93.12%)被绝大多数认为是有危害的坐姿,其后为坐姿7(n=362, 65.58%)。
在理想站姿中,站姿4是唯一最多的选择(n=444, 80.43%)。但是对于有危害的站姿的选择差异较大,较多的康复从业人员选择则站姿2(n=461, 83.7%),站姿1(n=334, 60.51%)及站姿5(n=297, 53.99%)。

2.5 定义姿势的主要特征

根据问卷内康复从业人员对姿势选择的描述性评论,大多使用近似的理由选择理想和有危害的姿势,本实验对此进行收集并整理成多个特征。
与坐姿相关的五个主要特征是:1)自然脊柱曲度,2)肌肉募集和能量消耗,3)最佳的骨盆位置,4)脊柱中立位,以及5)符合生物力学和人体工程学。33.2%接受调查的康复从业人员认为所选择的姿势“与自然脊柱S形相匹配”(特征1)。27.5%基于姿势和/或负荷分布的理念,采用生物力学和人体工程学考量(特征5)。16.5%的人认为应选择基于不接近终点范围的中立脊柱排列(特征4)。10.7%的人讨论了关键姿势肌肉的激活和姿势的可持续性(肌肉能量消耗)(特征2)。6.2%认为骨盆位置会影响坐姿(特征3)。
对于站姿,我们确定了与坐姿相同的主要特征,以及与对齐的重心线相关的额外特征(特征6)。在接受调查的康复从业人员中,最大比例(37.4%)的人认为他们的选择“符合脊柱的自然S形”(特征1),24.5%的人是基于关于人体工程学和生物力学考虑(特征5)。18.9%的人根据对齐重心线进行选择(特征6),11.7%基于脊柱中立位(特征4),9.0%基于最佳骨盆位置进行选择(特征3),5.8%的人讨论了关键姿势肌肉的激活以及与肌肉能量消耗有关的姿势可持续性(特征2)。

2.6 通过运动捕捉系统采集到的不同姿势下的躯干角度

同时使用6台Vicon Vero v2.2系统收集模特躯干16个红外标记点的静态三维位置,采样频率为100 Hz。模特在经预先训练和指导后,在不同的姿态下保持一段时间,期间进行10秒数据采集,得到躯体脊柱八个角度,具体角度数据见表3[T1] [叶2] 。

表3坐姿和站姿在矢状面下的角度(°)

HA:头倾角;NA:头颈角;HTA:头部倾斜角;CTA:颈胸角;TA:胸椎角;TLA:胸腰椎角;LSA:腰椎角;PA:骨盆角

3. 讨论

本实验为横断面研究,是国内首次通过网络调查问卷形式,调查中国大陆的康复从业人员对“理想”和“有害”姿势的选择及相关依据,发现绝大多数接受调查的康复从业人员(96.74%)认为脊柱姿势教育在临床实践中很重要,这与物理治疗师协会的理念一致。虽然姿势再教育可能在一些患者的脊柱疼痛管理中发挥作用,但缺乏强有力的证据表明何种特定姿势会导致脊柱疼痛。可能因为“符合脊柱自然形态”或基于人体工程学和生物力学考量等,康复从业人员大多认为坐姿和站姿中的躯干直立腰椎前凸姿势都是最理想的,懒人姿势或头前突姿势则都被选为有害姿势,这与先前的研究一致。
但关于姿势的普遍的定型的观念可能更多地基于临床观点,而不是实验证据。Roussouly等人通过X光影像划分了四种脊柱矢状面形态,并发现骨盆倾斜角的改变会影响整体脊柱力线,而骨盆倾斜角是可以跟随姿势而改变的。Muyor等人将体外光电动作捕捉系统和X光影像对比,发现在评估脊柱矢状面力线上有很高的一致性(ICC=0.90)。Mousavi等人对VICON进行了重复测量的信度检测,在骨盆倾斜角、腰椎前凸和胸椎后凸上有着优良的一致性。因此,VICON作为一种无害、可重复且精准的评估工具,可定量姿势的各个角度。

3.1 脊柱角度的临床意义

Kendall和Woodhull等人认为理想的站姿是骨盆中立位,轻度腰椎前凸和头部在平衡位置,但是并没有给出具体的角度数值,因此针对“理想站姿”仍存在很多争议。随后的研究者也均对姿势的力线排列进行了研究,仅Korakakis等人使用了Vicon对不同的姿势进行了角度的定量测定,得出的各个角度的结果与本研究近似,但因为其模特为女性,因此在具体的角度上仍有所偏差。
因为骨盆倾斜角的增加可能会造成腰椎曲度增加或曲线顶点下移、腰椎曲度扁平两种结果。因此本研究主要使用PA结合LSA描述骨盆和腰椎的位置,PA代表骨盆在矢状面的倾斜程度,骨盆前倾角度定义为正,后倾角度定义为负;为防止出现两种不同的腰椎角度变化,结合LSA描述腰椎前凸角度,腰椎前凸定义为正,后凸定义为负。结合两者可以表现出整个骨盆和腰椎的曲线。同时使用CTA描述头前突的程度,头前突的程度即为评估躯干直立的重要标致之一,CTA值越小表示头前突程度越严重。其余角度差异均显示在表1,本研究中不再描述。

3.2 理想的坐姿与站姿的选择

本研究通过让接受调查的康复从业人员,观察不同姿势照片,来选择“理想姿势”和“有害姿势”,通过这种方式,来模仿日常工作中治疗师对姿势的观察过程。结果显示,有分别为48.19%及49.64%的康复从业人员认为躯干直立腰椎前凸的坐姿4(CTA=159.02°,LSA=168.99°,PA=3.08°)和坐姿5(CTA=165.05°,LSA=164.15°,PA=5.09°)为理想姿势,而选择躯干直立平背的坐姿2(CTA=157.14°,LSA=156.36°,PA=-1.40°)的比例为25.72%。
但有研究指出,与平背的坐姿2相比,腰椎前凸的坐姿4和5会更多的激活躯干肌肉,可能造成颈痛和腰痛。长期维持腰椎前凸的坐姿也受到质疑,因为这种状态可能超过椎旁肌的承受能力,造成颈部和腰部更大的疲劳、疼痛和不适。然而,在之前的一项研究中,物理治疗师选择腰椎前凸型坐姿仍占绝大多数(95.7%),这与我们的研究一致。
80.43%的康复从业人员选择了站姿4(CTA=163.64°,LSA=156.10°,PA=15.83°)为理想的站姿,理由大多基于生物力学模型,例如重力线垂直对齐,或“最佳”的矢状面平衡。Roussouly等人通过一项前瞻性放射学研究记录站立位脊柱矢状面的变化,将脊柱曲线分为四类:1)下腰椎节段前凸,在胸腰结合段和胸椎段后凸;2)比较平坦的脊柱,胸椎后凸和腰椎前凸均较少;3)胸椎后凸和腰椎前凸的拐点于胸腰椎交界处,腰椎前凸顶点位于L4;4)腰椎和胸腰结合段均前凸。虽然该作者认为3型脊柱为“最平衡”的姿态,但也表明尚不清楚脊柱形态与症状的相关性。
有研究提出采用腰椎“中立位”(定义为在中间位置,和/或轻度的前凸)来缓解末端位置的被动组织张力,以减少潜在发生的疼痛,易化关键的姿势稳定肌,降低腰痛发病率。但是“中立位”受到年龄,腰椎活动度等因素的影响。而且“中立位”姿势实际上是直立的还是屈曲的目前尚未有共识。

3.3 有危害的坐姿与站姿的选择

对于有危害的坐姿,93.12%的康复从业人员选择了头前突和脊柱后凸的坐姿1(CTA=135.90°,LSA=-165.99°,PA=-12.80°),以及65.58%的康复从业人员选择了脊柱后凸的坐姿7(CTA=151.88°,LSA=-164.57°,PA=-23.47°)。但也有康复从业人员认为坐姿4(12.32%)和5(12.68%)为有危害的姿势,尽管有近半数的人选择了这两个姿势为理想姿势,这也与前文对理想姿势的讨论中,认为坐姿4、5可能激活更多肌肉造成脊柱疼痛的论点相吻合。
对于有危害的站姿,83.7%的康复从业人员选择站姿2(CTA=157.49°,LSA=154.76°,PA=15.88°),60.51%选择了站姿1(CTA=157.23°,LSA=156.22°,PA=14.37°),以及53.99%的站姿5(CTA=165.73°,LSA=153.51°,PA=18.63°)。这三个姿势包含了不同程度的上交叉和下交叉综合征,这也是康复从业人员在临床中最易于观察和积极干预的站立位不良力线变化。
对有危害姿势的选择可能反映了长期以来的观点,即坐位下的屈曲姿势与椎间盘压力增加,椎间盘蠕变增加,椎间盘退变加剧有关。同时,头前突姿势会增加颈部的负荷和颈部伸肌的疲劳,这种姿势可能会诱发颈部疼痛。腰椎前凸过大也会过度激活椎旁肌,增加关节突关节压力,导致腰部疼痛。

3.4 职业特征对姿势相关选择的影响

康复从业人员普遍认为姿势教育在临床实践中“相当”和“非常”重要。在各亚专业内,肌骨、运动损伤和儿童方向的PT更倾向于经常评估患者的姿势,这可能与其亚专业需要评估患者的全身或脊柱轴向症状是否与特定姿势有关。而肌骨与运动损伤PT更倾向于训练姿势,可能还是与患者的属性相关,此类患者无神经系统的异常,且多为慢性疼痛,往往会从静态和动态的姿势习惯方面介入治疗。
康复从业人员对于“有危害的”姿势的观念是相对统一的;但是对于“理想的”坐姿,越是年轻的和工作场所等级越高的专业人员越偏向于选择坐姿4和5,这可能与年轻工作者是由高级医院的带教老师所教育,导致有统一的认知;也可能由于治疗师协会的教育造成刻板印象。
总体而言,康复从业人员中似乎有一种倾向,基于脊柱自然形态和生物力学原理,认为“理想的”姿势包括直立的躯干,腰椎轻度前凸,胸椎相对放松,头部后缩而不是前凸。但是何为最佳的姿势仍旧具有争议。而且,长时间的维持同一个姿势,即使这个姿势再理想都会引起症状,需要经常变换体位。
相对而言,对“有危害的”姿势的观念较为同一,比如头前突、脊柱屈曲都是明显的标志。而且健康人在工作生活中习惯性采取屈曲的脊柱姿势,教导患者避免出现此类姿势可能就能得到一定的收益。
因此,对于康复临床工作者而言,通过姿势再教育教导患者何为“有害”的姿势并加以避免,以及经常变换体位,可能会更容易得到统一并施行。
本研究的姿势仅限于静态矢状面的坐姿与站姿,也仅有几种可供选择的脊柱构型,不能包含所有的姿势,也难以反映日常中姿势的动态变化。研究模特为青年男性,但性别、年龄及体重的差异也会影响姿势判断。参与调查的康复从业人员也偏年轻,教育和职称程度较低,也可能给结果带来一定的差异。此外,考虑到一些体位之间的微小角度差异,以及皮肤组织和标记物表面贴合的变化,也可能导致未知的测量误差。针对矢状面脊柱姿势量化,CTA、LSA及PA对脊柱形态的“理想”和“有害”的鉴别较为敏感,可以进一步研究,并对后续的研究及简化设备提供依据。未来可进一步探索,评估通过可穿戴设备等提供姿势反馈,是否会影响柱疼痛发生率和持久性。

 

 

 

创建时间:2024-02-27 10:25

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