Document Type : Original article
Authors
1 Department of Sports Sciences, Faculty of Sports Sciences, University of Birjand, Birjand, Iran.
2 Department of Sports Sciences, Faculty of Sports Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.
Abstract
Keywords
Main Subjects
Introduction
Chronic low back pain (LBP) is one of the main causes of disability [1]. One of the factors affecting the prevalence of chronic LBP is performing activities in which the upper limbs are involved. For example, moving heavy weights or helping patients with mobility disabilities can lead to trunk flexion and increase the risk of injury [4, 5]. During standing trunk flexion, spine relaxation occurs in the full flexion phase. This flexion relaxation (FR) is assessed by observing and analyzing surface electromyography (EMG) signals in a maximum voluntary flexion [8]. Such a phenomenon is known as the flexion-relaxation phenomenon (FRP) [9]. The reason for this phenomenon is that when trunk flexion occurs, the lumbar muscles (especially the erector spinae) balance the torque produced by the trunk and shift it to the passive tissues of the lumbar spine. The occurrence of FRP following trunk flexion can be a predictor of back injuries [8].
Previous studies have shown that FRP occurs more in healthy people and is less common in people with chronic LBP [3, 6]. Therefore, the evaluation of this phenomenon is important to investigate lumbar dysfunction [4, 10]. This has led to the development of various methods to quantify this phenomenon [8]. The most important methods include visual inspection, statistical approach, and ratio method, each has specific criteria for identifying the FRP. In recent studies, the auditory method has been used more to identify the FRP, along with other methods. The ratio method, in addition to determining the FRP size and identifying the appropriate cross-sectional area, can provide a quantitative FRP value. For this reason, it is preferable to other methods. Since in quantification methods, the ratio method is used more than the visual inspection method, this study aims to evaluate the sensitivity of different ratios to identify the FRP in people with chronic nonspecific LBP and healthy people.
Materials and Methods
In this study, 10 patients with nonspecific chronic LBP and 10 healthy people participated. They were asked to stand with feet shoulder-width apart and hands at the sides while looking at a fixed spot on the wall. Then, they performed the FR with a straight knee. Each movement was performed in four modes: (a) Standing in the starting position, (b) flexion at a fixed speed (standardised with a metronome), (c) full flexion, (d) extension to the standing position. Each mode took 5 seconds. The metronome was used to control the correct timing. Each participant made 5 successful attempts. To record muscle electromyographic activity, an 8-channel EMG device (BioVision) was used. To extract the time of the occurrence of FRP, visual inspection method was used as the basis method along with six ratios. Three technicians (experienced and proficient in EMG signals) performed the visual inspection method.
Results
According to the results in Table 1, the sensitivity of all ratios (except for the third ratio) in the identification of FRP in healthy people was 100%.
The sensitivity of the third ratio was 60%.
According to the results in Table 2, the sensitivity of the first ratio in the identification of FRP for the chronic nonspecific LBP group was 70%; for the second ratio, 80%; for the third ratio, 40%; for the fourth ratio, 50%; for the fifth ratio, 40%; and for the sixth ratio, 50%.
Conclusion
The used ratios (except for the second ratio) are sensitive in identifying the FRP in activities with trunk flexion-extension; however, caution should be taken in using ratio method for people with LBP, and only the second ratio should be used.
Ethical Considerations
Compliance with ethical guidelines
This study was approved by the ethics committee of Research Institute of Movement Sciences, Khwarazmi University (Code: IR.KHU.KRC.1000.139). All ethical principles, such as obtaining informed consent from the participants, protecting their confidentiality, and giving them the right to leave the study, were considered in this study.
Funding
This study was extracted from research proposal, funded by the University of Birjand.
Authors' contributions
The authors contributed equally to preparing this article.
Conflict of interest
The authors declared no conflict of interest.
مقدمه
یکی از علل اصلی ناتوانی، کمردرد مزمن شناخته شده است [1]. مطالعات نشان دادهاند که حدود 560 میلیون نفر در سراسر جهان از این عارضه رنج میبرند [2] که هزینههای درمان آن نیز سالانه 1/8 تا 2/3 میلیارد پوند در انگستان برآورد شده است [3]. یکی از عوامل مؤثر بر شیوع کمردرد مزمن، انجام فعالیتهایی است که اندام فوقانی در آن درگیر میشوند. بهعنوان مثال جابهجا کردن وزنههای سنگین یا کمک به بیمارانی که ناتوانی حرکتی دارند به فلشکن تنه منجر میشود و ریسک بروز آسیب را افزایش میدهد [4، 5]. بنابراین عضلات تنه با مکانیسم کمردرد مزمن ارتباط مستقیمی دارند [6, 7].
حین فلکشن تنه در حالت ایستاده، ریلکسیشن ستون فقرات در فاز فلکشن کامل رخ میدهد. این فلکشن ریلکسیشن (FRP) با مشاهده و تجزیه سیگنالهای الکترومیوگرافی در فاز حداکثر فلکشن ارادی ارزیابی میشود [8]. چنین پدیدهای تحت عنوان پدیده فلکشن ریلکسیشن شناخته میشود [9] و معمولاً در افراد سالم و دارای کمردرد مزمن دیده میشود. فلوید و سیلور اولین کسانی بودند که وجود فلکشن ریلکسیشن را مطرح کردند [2]. دلیل وقوع این پدیده این است که وقتی تنه به فلکشن میرود، عضلات کمر (بهخصوص ارکتور اسپاینها) گشتاور تولیدشده در ناحیه تنه را متعادل میکنند و به سمت بافتهای غیرفعال ستون فقرات هدایت میکنند. ازآنجاییکه گشتاور باید با بازوی کوتاهتر متعادل شود، بافتها نیروی بیشتری متحمل میشوند. بنابراین فلکشن ریلکسیشن بهطورکلی به بافتهای غیرفعال سوق داده میشود و شانس بروز کمرددرد نیز افزایش مییابد [8]. وقوع فلکشن ریلکسیشن متعاقب فلکشن تنه، میتواند پیشبینیکننده آسیبهای کمر باشد [8]. جهت تعیین رخداد فلکشن ریلکسیشن، یک آستانه مطلق با استفاده از حداکثر انقباض ارادی توسط الکترومیوگرافی اتخاذ میشود (آستانه 5 درصد). جین و همکاران الگوریتمی برای شناسایی شروع و توقف فلکشن ریلکسیشن در عضلات ناحیه کمری ارائه کردند [9]. با وجود این، بهطورکلی، پروتکل معمول این است که وقتی تنه به فلکشن میرود فعالیت الکتریکی عضلات ارکتوراسپاین کاهش و نهایتاً پدیده فلکشن ریلکسیشن اتفاق میافتد.
مطالعات پیشین بیان کردهاند که پدیده فلکشن ریلکسیشن بیشتر در افراد سالم رخ میدهد و در افراد با کمردرد مزمن شیوع کمتری دارد [3، 6]. بنابراین ارزیابی این پدیده بهمنظور بررسی اختلال عملکرد ناحیه کمری حائز اهمیت است [4، 10]. اگرچه برخی مطالعات نیز نشان دادهاند که افراد دارای کمردرد مزمن همانند افراد سالم ممکن است به فلکشن ریلکسیشن دست یابند. مطالعه تریانو و شولز نشان داد که در 50 درصد از بیماران این پدیده رخ نداده است [11]. اغلب در افراد با کمردرد مزمن، پاتولوژی مشخصی مشاهده نمیشود، و وجود یا عدم وجود فلکشن ریلکسیشن، میتواند به تشخیص این درد کمک کند [9].
از دیدگاه محققان، مطالعه فلکشن ریلکسیشن به درک بهتر انتقال بارهای بین سگمنتی در بافتهای فعال (عضله) و غیرفعال (رباطها، دیسکهای بینمهرهای) و همچنین اجزای سیستم ستون فقرات کمک میکند. بنابراین نگرش درمورد تحلیل حرکات تنه در افراد سالم، آسیبدیدگیها و کمردرد مزمن، روشهای مختلفی را برای کمیسازی این پدیده ارائه کرده است [8]. از مهمترین این روشها میتوان به دیداری، آماری، آستانه گذاری و روشهای نسبت اشاره کرد که هرکدام از این روش ها معیارهای مشخصی برای تشخیص پدیده فلکشن ریلکسیشن دارند. براساس مطالعات، معیارهای آستانهگذاری نسبت به معیارهای دیداری روش مناسبتری برای استخراج فلکشن ریلکسیشن در حالت ایستادن محسوب میشوند [3]. برنت و همکاران نیز نتیجه گرفتند که روشهای آستانهگذاری دارای حساسیت بالاتری هستند. علاوهبراین، روشهای آماری برای استخراج پدیده مذکور، در حالت نشسته کاربرد دارند [12-4]. روش آماری هنگام مقایسه 2 گروه با هم کاربرد دارند. ازآنجاییکه در روشهای آماری از آزمون تی استفاده میشود، بنابراین به منظور استخراج صحیح پدیده فلکشن ریلکسیشن، 2 گروه با حداقل 3 تکرار نیاز هستند. با وجود این، در اکثر طرحهای تحقیقاتی این مهم امکانپذیر نیست و از محدودیتهای روشهای آماری تلقی میشود.
براساس مطالعات صورتگرفته میتوان بیان کرد هرکدام از روشهای ذکرشده دارای مزایا و معایبی هستند. بهطور مختصر روشهای شنیداری بیشتر ذهنی هستند و ازطریق مشاهده سیگنال الکترومایوگرافی، مثبت و منفی بودن پدیده فلکشن ریلکسیشن اثبات میشود. در تحقیقات گذشته، بهطور مکرر از روش بصری استفاده میشد. به علت ماهیت زمانبر بودن روش بصری (زیرا هر مجموعه داده باید بهطور جداگانه مورد بررسی قرار بگیرد)، روشها و معیارهای دیگری برای افزایش عینیت و تجزیهوتحلیل پیشنهاد شدند. روشهای آماری برای مقایسه مراحل مختلف فلکشن تنه از آزمون تی زوجی استفاده میکنند و روشهای آستانهگذاری از آستانههای از پیش تعریفشده استفاده میکنند تا کاهش ناگهانی فعالیت عضلانی را تشخیص دهند. اخیراً در مطالعات، استفاده از روش شنیداری برای تشخیص پدیده فلکشن ریلکسیشن کاربرد بیشتری پیدا کرده است و بهعنوان روش مبنا در کنار سایر روشها استفاده میشود. اما روش نسبت علاوهبر تعیین اندازه فلکشن ریلکسیشن و شناسایی سطح مقطع مناسب، میتواند مقدار کمی فلکشن ریلکسیشن را نیز ارائه دهد. به همین دلیل نسبت به سایر روشها ارجحیت دارد. بااینحال، توانایی روشها برای شناسایی صحیح فلکشن ریلکسیشن کماکان مورد بحث هستند. علاوهبراین، حتی با توانایی بالقوه فلکشن ریلکسیشن بهعنوان تعیینکننده شاخص کمردرد در تشخیصهای بالینی، استانداردسازی مناسبی جهت کمیسازی این پدیده انجام نشده است. بهعنوان مثال، آلشولر و همکاران نسبتهای فلکشن ریلکسیشن را باتوجهبه معیارهای انتخابشده محاسبه کردند و این اقدامات را با معیارهای بالینی کمردرد مرتبط دانستند. بااینحال، فقط معیارهای انتخابشده در روش نسبت مورد بررسی قرار گرفت و برخی از نسبتهای استفادهشده در تحقیقات گنجانده نشده است. ازآنجاییکه در روشهای کمیسازی، روش نسبت بعد از روش دیداری مورد استفاده قرار میگیرد، هدف از این مطالعه بررسی حساسیت حالات مختلف روش نسبت به منظور تشخیص پدیده فلکشن ریلکسیشن در افراد مبتلا به کمردرد مزمن غیراختصاصی و سالم است.
مواد و روشها
10 فرد مبتلا به کمردرد مزمن غیراختصاصی و 10 فرد سالم در این مطالعه شرکت کردند. معیارهای ورود به مطالعه: بدون کمردرد (گروه سالم)، به دنبال درمان در طی 12 ماه به دلیل کمردرد، وجود حداقل 3 ماه درد در ناحیه کمر قبل از مطالعه، شدت درد حداقل 30 از 100، سطح درد و ناتوانی حداقل 8 از 52 (گروه کمردرد مزمن غیراختصاصی) . معیارهای خروج: هرگونه جراحی شکمی، نخاعی یا آسیب ساختاری ستون فقرات. هریک از شرکتکنندگان رضایتنامه شرکت در تحقیق را تکمیل کردند. قبل از جمعآوری دادهها و انجام مراحل آن، این مطالعه در کمیته اخلاق پژوهشکده علوم حرکتی تأیید شد.
در مرحله بعد، افراد میبایست پاهای خود را به اندازه عرض شانه از هم جدا میکردند و درحالیکه به نقطهای بر روی یک محل ثابت روی دیوار نگاه میکنند، دستانشان کنار بدنشان قرار میگرفت. سپس آزمودنیها حداکثر حرکت فلکشن تنه را با زانوی صاف، انجام دادند. هر حرکت فلکشن شامل 4 مرحله بود: 1. ایستاده در موقعیت شروع؛ 2. فلکشن تنه با سرعت ثابت (با استفاده از مترونوم؛ 3. در حالت خم شدن کامل؛ 4. اکستنشن تنه تا حالت ایستاده، که هرکدام از موقعیتها به مدت 5 ثانیه طول میکشید. از مترونوم جهت کنترل زمانبندی درست استفاده شد. هر شرکتکننده 5 تلاش موفق را انجام داد. قبل از شروع آزمون نیز نحوه اجرا به همه افراد توضیح داده شد.
بهمنظور ثبت فعالیت الکترومیوگرافی عضله از دستگاه الکترومایورگرافی 8 کاناله مدل بایوویژن استفاده شد. برای نصب الکترودهای الکترومایورگرافی، پوست تراشیده شد و با استفاده از پدهای الکلی تمیز شد و الکترودهای سطحی نقره/کلرید نقره با فاصله 2 سانتیمتری بین الکترودها بر روی پوست و فاصله 3 سانتیمتر از خط میانی در سطح مهره سوم کمری براساس پروتکل SENIAM قرار داده شدند. سیگنالهای سطحی الکترومایورگرافی در عضلات ارکتور اسپاین ناحیه کمری ثبت شد. دادههای خام الکترومایورگرافی نیز پس از عبور از فیلتر باترورث با فرکانسهای قطع 10 و 500 هرتز فیلتر شدند و بهمنظور نرمالسازی دادههای الکترومیوگرافی تمام دیتاها با حداکثر دامنه فعالیت الکتریکی عضله در طی فلکشن قدامی تنه نرمال شدند.
روشهای استخراج فلکشن ریلکسیشن
در این مطالعه بهمنظور استخراج لحظه رخداد پدیده فلکشن ریلکسیشن از روشهای دیداری بهعنوان روش مبنا و روش نسبت در 6 حالت استفاده شد (جدول شماره 1).
همچنین از 3 تکنسین (باتجربه و مسلط به سیگنالهای الکترومیوگرافی) برای روش بصری استفاده شد که مبنای تشخیص پدیده فلکشن ریلکسیشن براساس منابع «کاهش ناگهانی در سیگنال الکترومایوگرافی» بود [13]. زمانی که 3 تکنسین موافق رخداد این پدیده بودند، این سیگنال برای روش نسبت مورد استفاده قرار گرفت.
فرکانس قطع موردنظر برای تعیین اینکه آیا فلکشن ریلکسیشن رخ داده است یا خیر، برای هرکدام از حالتها متفاوت و به این شرح بود [13]: حالت اول: نسبت برابر با 1/32 نشاندهنده رخداد فلکشن ریلکسیشن است؛ حالت دوم: نسبت برابر با 1/51 نشاندهنده رخداد فلکشن ریلکسیشن است؛ حالت سوم: نسبت بزرگتر از 1 نشان دهنده رخداد فلکشن ریلکسیشن است؛ حالت چهارم و حالت پنجم: نسبت بزرگتر از 1/6 نشاندهنده رخداد فلکشن ریلکسیشن است؛ حالت ششم: نسبت کمتر از 0/6 نشاندهنده رخداد فلکشن ریلکسیشن است. روش معیار برای صحت رخ داد، روش دیداری سیگنال الکترومایورگرافی در نظر گرفته شد [13].
حساسیت
به منظور بررسی حساسیت روش نسبت در حالات مختلف از فرمول شماره 1 استفاده شد.
مثبت درست: فلکشن ریلکسیشن وجود دارد (براساس روش معیار) و توسط روش نسبت، درست تشخیص داده شده است.
منفی نادرست: فلکشن ریلکسیشن وجود دارد (براساس روش معیار) و توسط روش نسبت نادرست تشخیص داده شده است.
یافتهها
ویژگیهای جمعیتشناختی افراد مطابق جدول شماره 2 است.
باتوجهبه نتایج جدول شماره 3 حساسیت تمامی حالات روش نسبت بهجز حالت سوم در تشخیص پدیده فلکشن ریلکسیشن در افراد سالم 100 درصد است (حساسیت حالت سوم از روش نسبت برابر 60 درصد است).
باتوجهبه نتایج جدول شماره 4 حساسیت حالت اول 70 درصد، حالت دوم 80 درصد، حالت سوم 40 درصد، حالت چهارم 50 درصد، حالت پنجم 40 درصد و حالت ششم 50 درصد است.
بحث
هدف از تحقیق حاضر، بررسی حساسیت روشهای نسبت در استخراج پدیده فلکشن ریلکسیشن در افراد سالم و دارای کمردرد مزمن غیراختصاصی بود. باتوجهبه نتایج، در گروه سالم تمامی روشهای نسبت دارای حساسیت 100 درصد بودند بهجز حالت سوم که حساسیت آن 64 درصد حاصل شد، اما در گروه کمردرد حساسیت حالت اول 70 درصد، حالت دوم 80 درصد، حالت سوم 40 درصد، حالت چهارم 50 درصد، حالت پنجم 40 درصد و حالت ششم 50 درصد محاسبه شد. بنابراین میتوان چنین نتیجه گرفت که حالتهای اول، دوم، چهارم، پنجم و ششم حساسیت بسیار مناسبی برای استخراج پدیده فلکشن ریلکسیشن در حالت فلکشن و اکستنشن تنه دارند. از طرفی حالت سوم که دارای حساسیت مورد قبولی نیست، برای استخراج پدیده فلکشن ریلکسیشن حاصل تقسیم ریشه مجذور میانگینها در حالت ایستاده بر ریشه مجذور میانگینها در حالت حداکثر فلکشن در افراد سالم است. در این حالت افزایش فلکشن اولیه تنه حین فعالیتها در این روش در نظر گرفته نمیشود. بنابراین امکان رخداد تشخیص نادرست وجود دارد. نهایتاً میتوان چنین نتیجه گرفت که حالت سوم از روش نسبت، برای استخراج پدیده فلکشن ریلکسیشن در حالت ایستاده و فلکشن کامل دارای حساسیت مناسب نیست و بهتر است مورد استفاده قرار نگیرد.
از طرفی در گروه کمردرد حساسیت حالت اول 70 درصد، حالت دوم 80 درصد، حالت سوم 40 درصد، حالت چهارم 50 درصد، حالت پنجم 40 درصد و حالت ششم 50 درصد بود که میتوان بیان کرد حالت دوم برای تشخیص پدیده فلکشن ریلکسیشن در افراد داری کمردرد کاربرد دارد. بنابراین میتوان چنین نتیجه گرفت که روشهای نسبت در تشخیص این پدیده در گروههای کمردردی میبایست با احتیاط استفاده شوند.
هریک از روشهای استخراج پدیده فلکشن ریلکسیشن مزایا و معایب خاص خود را دارد. بهعنوان مثال، روش بصری یک روش ذهنی است که ممکن است کارآمد یا نامناسب باشد، زیرا ارزیابیکننده از اطلاعات دیداری برای قضاوت و درک فلکشن ریلکسیشن و رسیدن به یک تصمیمگیری استفاده میکند. بنابراین، اگرچه پایایی دورن/ بین آزمونگر جهت شناسایی فلکشن ریلکسیشن با استفاده از روش بصری ممکن است متفاوت باشد، اما اگر حجم داده مناسب باشد احتمالاً بهترین گزینه همین روش باشد، زیرا در مطالعه حاضر حساسیت 3 ارزیاب هنگام آزمون بصری الکترومایورگرافی خام 100 درصد به دست آمد. اگر این تنها روش مورداستفاده برای شناسایی فلکشن ریلکسیشن باشد، حداقل از 2 تکنسین برای بررسی دادهها باید استفاده شود. همچنین آزمونگر نباید شناختی نسبت به آزمونشونده داشته باشد. بهخصوص وقتی که نمونه افراد کمردردی باشند. از طرفی در تأیید نتایج تحقیق حاضر، واتسون دریافت که فلکشن ریلکسیشن پاسخی متمایز برای عضلات ناحیه کمری و با حساسیت 93 درصد ایجاد میکند. بنابراین به نظر میرسد این پاسخ به اندازه کافی دارای پایایی است [4]. شینکل و همکاران نیز در تحقیقی به مقایسه روشهای مختلف ارزیابی فلکشن ریلکسیشن پرداختند. نتایج آنها نشان داد بازرسی بصری و معیارهای آستانه و نسبت، بیشترین حساسیت را نشان میدهند. معیار روش بصری، فلکشن ریلکسیشن را در همه آزمونشوندهها مثبت تشخیص داد، درحالیکه روش آماری آن را مشخص نکرد. بهطورکلی اگرچه بسیاری از معیارها فلکشن ریلکسیشن را با حساسیت 100 درصد شناسایی کردهاند، اما برخی دیگر، نتایج غیرواقعی را نشان میدهند. بهعنوان مثال روش آماری ممکن است برای سایر طرحهای آزمایشی مناسب باشد یا نیازمند ارزیابی مجدد درمورد توانایی آنها در شناسایی فلکشن ریلکسیشن باشد[14, 15].
نتیجهگیری
باتوجهبه نتایج این تحقیق میتوان بیان کرد که روشهای نسبت بهجز حالت دوم، در استخراج پدیده فلکشن ریلکسیشن در فعالیتهای همراه با فلکشن تنه و بازگشت به حالت ایستاده معتبر بوده، اما در استفاده از این روش برای افراد دارای کمردرد میبایست احتیاط کرد و فقط از حالت دوم استفاده کرد.
بهطورکلی باتوجهبه نتایج این تحقیق و استفاده فراوان روشهای نسبت در استخراج پدیده فلکشن ریلکسیشن پیشنهاد میشود که در افراد سالم میتوان از 5 حالت تأییدشده در این تحقیق استفاده کرد، اما در استفاده برای افراد کمردردی حالت دوم روش نسبت میبایست استفاده شود.
ملاحظات اخلاقی
پیروی از اصول اخلاق پژوهش
در اجرای پژوهش ملاحظات اخلاقی مطابق با دستورالعمل کمیته اخلاق پژوهشکده علوم حرکتی دانشگاه خوارزمی در نظر گرفته شده است و کد اخلاق به شمارهIR.KHUKRC.1000.139 دریافت شده است.
حامی مالی
این مقاله برگرفته از طرح پژوهشی خودارزیاب آقای سعید ایلبیگی است. مطالعه حاضر برگرفته از طرح پژوهشی مصوب در دانشگاه بیرجند با شماره 15630/د/397 است.
مشارکت نویسندگان
تمام نویسندگان در آمادهسازی این مقاله مشارکت یکسان داشتند.
تعارض منافع
بنابر اظهار نویسندگان، این مقاله تعارض منافع ندارد.
References
References