脊柱推拿治疗力大小和应用部位对脊柱组织负荷的影响:猪运动节段的生物力学机器人连续解剖研究

      抽象的

      客观的

      为了确定脊柱推拿疗法 (SMT) 输入参数与脊柱组织内负荷分布之间的关系,本研究的目的是确定将 SMT 应用于尸体脊柱时的力大小和应用部位的影响。

      方法

      在 10 具猪尸体中,伺服控制的线性致动器电机使用 3 种不同的力大小(100N、300N 和 500N)对 2 个不同的皮肤位置提供标准化的 SMT 模拟:L3/L4 小关节 (FJ) 和 L4 横突( TVP)。使用留置的骨销光学跟踪椎体运动学,运动段被移除并安装在配备有 6 轴测力传感器的并联机器人中。每个 SMT 应用的运动学都通过机器人进行复制。进行脊柱结构的连续解剖以量化离散脊柱组织的负载特性。记录和分析 L3/L4 段和脊柱结构在 SMT 复制过程中所经历的力。

      结果

      脊柱推拿治疗力大小和应用部位参数影响脊柱组织负荷。显着的主效应 (P < .05) 在完整标本和棘上韧带和棘间韧带承受的载荷上观察到的力大小。应用站点的主效应也很显着(P < .05),影响完整标本和小关节、关节囊和黄韧带的负荷(P < .05).

      结论

      力大小和应用部位的脊柱推拿疗法输入参数显着影响脊柱组织内的力分布。通过控制这些 SMT 参数,可能会操纵临床结果。

      关键索引术语

      介绍

      脊椎推拿疗法 (SMT) 被定义为一种高速、低幅度的动态力,由于治疗原因施加到脊椎的特定位置,导致脊椎和周围组织的机械变形。
      • 赫尔佐格
      • 康威PJ
      • 高秋GN
      • 张烨
      • 哈斯勒电磁
      脊柱手法治疗期间施加的力。
      • 赫尔佐格
      脊柱操作的生物力学。
      • 皮卡JG
      • 博尔顿 PS
      脊椎推拿疗法和体感激活。
      脊椎推拿疗法是治疗腰痛的常见干预措施,由于公众对补充疗法和替代疗法的兴趣,它的使用在过去十年中有所增加。
      • 鲁宾斯坦
      • 范米德尔库普
      • 阿森德尔夫特 WJ
      • 德波尔先生
      • 范图德 MW
      慢性腰痛的脊柱推拿疗法:Cochrane 综述的更新。
      • 赫尔维茨EL
      流行病学:脊柱推拿利用。
      尽管 SMT 的使用有所增加,但 SMT 的潜在机制在很大程度上仍然未知。
      迄今为止,SMT 机制的研究集中在两个领域:生理结果,生物力学和神经生理学,
      • 皮卡JG
      • 博尔顿 PS
      脊椎推拿疗法和体感激活。
      • 皮卡JG
      • 惠勒法学博士
      肌肉本体感受器对麻醉猫的脊柱操纵样负荷的反应。
      • 梅涅 J-Y
      • 沃特拉弗斯
      脊椎推拿疗法的作用机制。
      和 SMT 输入参数(例如,推力持续时间、加载速率)。
      • 第一页
      • 牛轧糖
      • 杜加斯
      • 笛卡儿
      脊柱操作脉冲持续时间对脊柱神经机械反应的影响。
      • 曹迪
      • 芦苇 WR
      • 长CR
      • 高秋GN
      • 皮卡JG
      推力幅度和高速、低幅度脊柱推拿持续时间对腰肌梭对椎体位置和运动的反应的影响。
      • 科洛卡 CJ
      • 凯勒TS
      • 黑P
      • 诺曼底MC
      • 哈里森·德
      • 哈里森 DD
      手动辅助整脊调整器械的机械力比较。
      关于 SMT 输入参数,峰值力大小和应用部位被描述为重要参数,因为它们影响 SMT 引起的神经生理学和生物力学结果。
      • 第一页
      • 牛轧糖
      • 杜加斯
      • 笛卡儿
      脊柱操作脉冲持续时间对脊柱神经机械反应的影响。
      • 皮卡JG
      • 宋PS
      • 康永明
      • 葛文
      与在长度控制下较慢的负荷相比,腰椎旁肌纺锤体对脊柱操纵负荷的反应更大。
      • 科洛卡 CJ
      • 凯勒TS
      • 哈里森·德
      • 摩尔RJ
      • 茨堡河
      • 哈里森 DD
      脊柱操纵力和持续时间影响椎体运动和神经肌肉反应。
      • 宋PS
      • 康永明
      • 皮卡JG
      脊柱推拿持续时间对腰椎旁肌低阈值机械感受器的影响:初步报告。
      • 皮卡JG
      • 康永明
      脊柱旁肌梭对力控制下脊柱操作持续时间的反应。
      • Edgecombe TL
      • 高秋GN
      • 长CR
      • 皮卡JG
      脊柱推拿疗法(SMT)的应用部位对脊柱僵硬的影响。
      • 牛轧糖
      • 杜加斯
      • Deslauriers C
      • 第一页
      • 笛卡儿
      脊柱推拿疗法的生理反应:肌电图反应与峰值力之间关系的研究。
      虽然所施加的 SMT 力大小已被描述为改变椎骨位移和加速度以及肌电图反应和肌梭神经反应,
      • 曹迪
      • 芦苇 WR
      • 长CR
      • 高秋GN
      • 皮卡JG
      推力幅度和高速、低幅度脊柱推拿持续时间对腰肌梭对椎体位置和运动的反应的影响。
      • 牛轧糖
      • 杜加斯
      • Deslauriers C
      • 第一页
      • 笛卡儿
      脊柱推拿疗法的生理反应:肌电图反应与峰值力之间关系的研究。
      • 凯勒TS
      • 科洛卡 CJ
      • 摩尔RJ
      • 茨堡河
      • 哈里森·德
      • 哈里森 DD
      由机械力脊柱操纵产生的三维椎体运动。
      • 芦苇 WR
      • 曹迪
      • 长CR
      • 高秋GN
      • 皮卡JG
      动物模型中脊柱操作的生物力学特性与神经反应之间的关系:推力位移的线性控制的影响。
      SMT 应用部位已被证明会影响脊柱刚度和肌梭感觉输入幅度。
      • Edgecombe TL
      • 高秋GN
      • 长CR
      • 皮卡JG
      脊柱推拿疗法(SMT)的应用部位对脊柱僵硬的影响。
      • 芦苇 WR
      • 长CR
      • 高秋GN
      • 皮卡JG
      对高速、低幅度脊柱操作的机械参数的神经反应:预负荷参数的影响。
      不幸的是,很少有研究通过研究改变 SMT 输入参数如何改变脊髓组织的反应,成功地将这些域联系在一起(即 SMT 输入参数和生理结果)。如果可以证明 SMT 输入参数改变了脊柱组织反应,则可能会揭示与 SMT 特定健康结果相关的重要指标。
      为了了解 SMT 的潜在机制,我们研究团队之前的一项研究
      • 高秋GN
      • 卡拉斯科
      • 比彻
      • 戈尔岑
      • 普拉萨德
      手动治疗加载的脊柱组织的识别:基于机器人的连续解剖技术应用于猪运动节段。
      确定了在 SMT 的一般临床应用过程中脊柱组织所承受的负荷。这项研究报告说,在尸体准备中的特定 SMT 应用范围内,椎间盘是承受最大负荷的脊柱结构。
      • 高秋GN
      • 卡拉斯科
      • 比彻
      • 戈尔岑
      • 普拉萨德
      手动治疗加载的脊柱组织的识别:基于机器人的连续解剖技术应用于猪运动节段。
      尽管有这些发现,但 SMT 应用参数的变化是否会改变脊柱组织内的负载分布仍然未知。具体来说,当 SMT 以不同的峰值力大小和在不同的应用部位应用时,脊柱组织内的载荷分布的研究尚未进行,以阐明 SMT 输入参数与脊柱组织反应之间的关系。
      鉴于上述情况,需要探索性研究来定义 SMT 输入参数与脊柱组织内负载分布之间的关系。因此,本研究的目的是评估 SMT 输入参数与其对脊柱组织负荷的影响之间的关系。

      方法

       样本量计算

      样本量计算是根据 Kawchuk 等人先前报道的数据进行的
      • 高秋GN
      • 卡拉斯科
      • 比彻
      • 戈尔岑
      • 普拉萨德
      手动治疗加载的脊柱组织的识别:基于机器人的连续解剖技术应用于猪运动节段。
      使用通用功率分析程序 (G*Power 2)(德国特里尔大学)。统计功效设置为 0.80 (80%)、显着性水平设置为 α = .05 (5%) 和效应大小为 0.99 到 1.2 的 2 尾检验,需要 9 具猪尸体的样本量。包括五个额外的猪模型,以减轻总共 14 具尸体猪标本的数据丢失。本研究的所有实验方案均获得阿尔伯塔大学动物护理和使用委员会 (AUP00000866) 的批准。

       标本制备

      本研究包括十四具约 60 至 65 公斤的新鲜猪尸体(杜洛克 X [大白 X 长白品种])。在每个完整的尸体中,超声成像和针头探测用于识别 L3 和 L4 椎骨、L3/L4 左小关节 (FJ) 和左 L4 横突 (TVP)。将骨针钻入 L3 和 L4 椎体,并在每个骨针的上端连接一个带有 4 个红外发光二极管标记的矩形标志(Fig 1).
      Fig 1
      Fig 1带有 4 个红外发光二极管标记的矩形标志,连接到钻入 L3 和 L4 椎骨的骨针上。
      在完整的猪尸体上应用 SMT 后(在以下部分详细说明),腰椎被整体移除。
      • 高秋GN
      • 卡拉斯科
      • 比彻
      • 戈尔岑
      • 普拉萨德
      手动治疗加载的脊柱组织的识别:基于机器人的连续解剖技术应用于猪运动节段。
      L3/L4 脊柱节段清除非韧带组织,密封在塑料袋中,并在 3°C 下冷藏少于 5 小时,直到第二天灌封和测试。
      • 乔尔A
      • 费雷顿扎德
      • 雅罗申斯基
      • 布施曼医学博士
      冷藏和冷冻对关节软骨机电和生物力学特性的影响。
      在整个制备、包埋和测试过程中,样品用生理盐水保持湿润。
      • 李瑞
      • 埃文斯·JH
      脊柱组织在抵抗施加于腰椎的后前力中的作用。
      • 吉莱斯皮 KA
      • 迪基太平绅士
      腰椎韧带在屈伸中的生物力学作用:使用平行连杆机器人和猪模型确定。
      由于数据收集过程中的并发症,4 个样本被排除在外:2 个是由于机器人校准以获得中立位置对齐的问题,2 个是由于延迟导致尸体僵硬。因此,分析了 10 个样本的数据。鉴于横贯韧带的脆弱性及其在整块脊柱切除过程中的频繁损伤,所有标本在测试前都切除了横贯韧带。

       脊柱操作和运动记录

      为了最大限度地减少临床医生之间已知存在的显着 SMT 力-时间曲线差异,
      • 赫尔佐格
      脊柱操作的生物力学。
      SMT 由伺服控制的线性执行器电机提供。
      • 笛卡儿
      • 牛轧糖
      • 杜加斯
      人体脊柱推拿疗法的标准化:开发一种旨在测量剂量反应的新型设备。
      在 2 个不同的应用部位使用 3 个不同的峰值力大小(100 N、300 N 和 500 N)传递后前 SMT 推力:L4 左侧 TVP 和 L3-L4 左侧 FJ。对于所有 SMT,预载荷设置为峰值力的 10%,并且从预载荷到峰值载荷(加载速率)的力曲线斜率保持恒定为 2.6 N/ms。因此,对于具有 100 N、300 N 和 500 N 峰值力的 SMT 应用,达到峰值的时间分别为 37.5 ms、112.5 ms 和 187.5 ms。

       动态记录

      在每个 SMT 的应用过程中,每个骨针和传感器标志的最终运动由光学跟踪系统以 400 Hz 的速率记录在 3 维(0.01 毫米系统分辨率和 0.15 毫米刚体分辨率;NDI,加拿大滑铁卢) )。

       机器人测试

      在两个位置应用具有所有峰值力大小的 SMT 后,如前所述移除 L3/L4 运动段,并使用牙石(现代材料,南本德,印第安纳州)将标本以垂直方向盆栽,椎间盘在投影激光束的水平面。盆栽脊柱节段的尾端 (L4) 固定在 6 轴称重传感器 (AMTI MC3A-1000, Advanced Mechanical Technology, Inc., Watertown, MA) 上,该传感器刚性安装在平行机器人平台 (Parallel Robotics) 上Systems Corp., Hampton, NH),使得试样的解剖轴与称重传感器轴和机器人轴对齐,如下所示:x = 中间侧,y = 前后,z = 上下。
      为了校准系统,向机器人提供了一系列已知的平移和旋转,并记录了 L4 上光学标记位置的最终变化。该校准提供了 L4 标记集相对于机器人平台的位置和方向。
      • 戈德史密斯
      • 温德
      • 考楚克
      用于脊椎按摩疗法研究的机器人测量和控制。
      然后将盆栽标本的颅骨端固定在固定的横梁上,并将该部分定位在先前从尸体完整的中立姿势记录的相同位置和方向上(Fig 2)。通过遵循 Goldsmith 等人描述的程序,
      • 戈德史密斯
      • 温德
      • 考楚克
      用于脊椎按摩疗法研究的机器人测量和控制。
      由 SMT 在每个应用部位的每个力大小引起的标记运动然后被转换成机器人轨迹,复制光学跟踪系统记录的 L3 和 L4 椎骨之间的相对运动。然后机器人按照相应程序应用于猪尸体的顺序应用这 6 条轨迹,并由称重传感器记录脊柱节段所承受的力。从从完整尸体获得的初始中立位置开始,按以下顺序复制 SMT:L4 FJ 和 L4 TVP 处 100 N; L4 FJ 和 L4 TVP 处为 300 N; L4 FJ 和 L4 TVP 处为 500 N。每个应用的轨迹由 2 分钟的恢复时间隔开,在测试和数据收集之前执行 3 次预处理试验。
      • 高秋GN
      • 卡拉斯科
      • 比彻
      • 戈尔岑
      • 普拉萨德
      手动治疗加载的脊柱组织的识别:基于机器人的连续解剖技术应用于猪运动节段。
      Fig 2
      Fig 2盆栽脊柱节段,L4 安装在 6 轴称重传感器上,L3 固定在固定横梁上。

       连续解剖

      在完整标本中应用所有机器人轨迹后,然后移除或横切脊柱结构,并重复相同的机器人轨迹。通过这种方式,特定脊柱组织内的负荷分布被量化。根据 Funabashi 等人报告的研究结果,
      • 船桥男
      • 埃尔里奇 M
      • 普拉萨德
      • 高秋GN
      生物力学测试中载荷的量化:解剖顺序的影响。
      对于所有标本,以下脊柱结构以相同的顺序被移除或横断(通过手术刀,除非另有说明):(1)棘上韧带和棘间韧带(SL); (2) 双侧小关节囊、后小关节(通过咬骨钳)和黄韧带(后关节,PJ); (3)椎间盘和前后纵韧带(IVD)。

       数据分析

      每个试样的合力与时间作图。使用定制软件(LabVIEW,National Instruments,Austin,TX)确定沿每个轴的峰值力和平均力。峰值力是在每个应用轨迹的整个过程中测得的最大力。平均力对应于涉及 SMT 的预加载和推力阶段的力的平均值。使用与力相同的轴定义(参见机器人测试),L4 相对于发生峰值载荷的 L3 的旋转值取自机器人平台在 6 个轨迹中的每一个的旋转。
      鉴于我们的目标是描述力大小的 SMT 输入参数与应用部位和脊柱组织负载特性之间的关系,独立分析每个脊柱结构移除条件。因此,使用 R 进行方差的裂区分析:统计计算的语言和环境(R Foundation for Statistical Computing,Vienna,Austria)有 2 个因素:力大小(主区因素)和 SMT 应用站点(子区)因素)。进行了基于 Tukey 检验的事后多重比较,以对因素之间的显着相互作用进行成对分析。力大小和应用部位的主要影响对条件(完整条件或脊柱结构移除后)和未显示显着相互作用的变量进行了分析。对于所有统计检验,都考虑了 0.05 的 α 水平。

      结果

       椎体旋转

      由力大小和应用部位的 SMT 参数引起的 L4 椎骨相对于 L3 的椎体旋转由运动轴显示 表格1.
      表格1最大旋转 (°) (SD) 在尸体标本中使用 SMT(在不同的应用地点使用不同的力大小)在所有条件下产生的轨迹
      贴片参数旋转 (°)
      地点力大小 (N)X (flx ext)Y(经纬度)Z(轴向旋转)
      L4 FJ1001.34 (0.78)
      在 L4 TVP 时与 300 N 有显着差异。
      与 L4 TVP 的 500 N 有显着差异。
      –0.72 (0.45)–0.78 (0.66)
      在 L4 TVP 时与 300 N 有显着差异。
      与 L4 TVP 的 500 N 有显着差异。
      在 L4 FJ 处与 500 N 有显着差异。
      L4 FJ3001.36 (0.84)
      在 L4 TVP 时与 300 N 有显着差异。
      与 L4 TVP 的 500 N 有显着差异。
      –0.10 (0.17)–1.47 (1.08)
      与 L4 TVP 的 500 N 有显着差异。
      L4 FJ5001.58 (1.02)
      与 L4 TVP 的 500 N 有显着差异。
      –0.70 (0.40)–1.91 (1.12)
      与 L4 TVP 的 500 N 有显着差异。
      L4 TVP1001.90 (0.67)–0.67 (0.57)–1.54 (0.71)
      与 L4 TVP 的 500 N 有显着差异。
      L4 TVP3002.14 (0.85)–0.47 (0.46)–2.17 (1.32)
      与 L4 TVP 的 500 N 有显着差异。
      L4 TVP5002.32 (1.04)–0.49 (0.21)–3.22 (1.70)
      FJ, 小关节; 分机,屈伸; 背弯, 横向弯曲; N, 牛顿; 贴片机, 脊椎推拿疗法; SD, 标准差; 电视节目, transverse process.
      a 在 L4 TVP 时与 300 N 有显着差异。
      b 与 L4 TVP 的 500 N 有显着差异。
      c 在 L4 FJ 处与 500 N 有显着差异。

       势力

       完整标本

      图 3 显示了在改变施加力大小和施加部位的 SMT 参数时完整试样所承受的平均峰值和平均力。
      Fig 3
      Fig 3在脊柱推拿治疗 (SMT) 应用期间,完整样本经历的平均峰值和平均力,每个应用部位(灰度条)的每个力大小(每个图的底部)。虚线框表示显着的力大小主效应。实心框表示显着的应用站点主效应。
      在完整的试样中,确定了显着的主效应,并且一般来说,随着施加更大力的 SMT,完整的试样承受了显着更大的载荷。具体而言,在所有峰值力和平均横向和前后力中都发现了显着的 SMT 力大小主效应。Fig 3)。在峰值和平均超劣力中也注意到显着的应用部位主效应(Fig 3),并且在 FJ 处应用 SMT 时比在 TVP 处应用时观察到更大的超劣力。对于任何比较,力大小和 SMT 应用部位之间都没有显着的相互作用。此统计分析的详细信息报告在 表 2.
      表 2完整条件的裂区方差分析表
      因素DF总和平方平均平方FPDF总和平方平均平方FP
      沿 x 轴的峰值力沿 x 轴的平均力
      力量21214.21157.0915.09.001222.4511.2250.2968.74
      错误181380.276.6818680.8737.826
      地点1140.6140.583.2233.081138.71137.7124.9646.03
      力:位置241.220.590.4720.62250.6225.3110.9059.41
      错误271177.643.6127754.3827.940
      沿 y 轴的峰值力沿 y 轴的平均力
      力量22891.01445.4932.0610<.001278.939.469.5985.001
      错误18811.545.091874.04.11
      地点186.386.282.9814.0910.30.280.0552.81
      力:位置2106.753.331.8428.1724.32.160.4289.65
      错误27781.428.9427136.25.04
      沿 z 轴的峰值力沿 z 轴的平均力
      力量2426.7213.374.0065.03286.2943.1442.5240.10
      错误18958.653.2618307.6817.094
      地点11431.51431.5212.0459.001191.7191.7124.6859.03
      力:位置242.721.350.1796.83217.958.9740.4585.63
      错误273208.7118.8427528.4419.572
      统计显着性(P <0.05)以粗体显示。 方差分析, 方差分析。

       负载分布

       棘上韧带和棘间韧带 (SL)

      图 4 显示了在 SMT 应用期间 SL 结构在每个应用位置的每个力大小所经历的归一化相对峰值和平均力的平均值。
      Fig 4
      Fig 4在脊柱手法治疗 (SMT) 应用期间,在每个应用部位(灰度条)的每个力大小(每个图的底部),棘上韧带和棘突间韧带经历的归一化相对峰值和平均力的平均值。虚线框表示显着的力大小主效应。 FJ,小关节; TVP,横向过程。
      对于平均横向力 (表3)。矛盾的是,当使用 100-N 力大小(沿 x 轴的平均平均力:–0.18 N ± 0.21)应用 SMT 时,SL 承受的横向载荷明显大于 500 N(沿 x 轴的平均力:– 0.04牛顿±0.12; Fig 4)。应用部位主效应不显着,对于 SL 结构,SMT 力大小和应用部位之间没有显着的相互作用。
      表3棘上韧带和棘间韧带的裂区方差分析表
      因素DF总和平方平均平方FPDF总和平方平均平方FP
      沿 x 轴的峰值力沿 x 轴的平均力
      力量20.47380.236891.3052.2920.196360.098184.3454.02
      错误183.26700.18150180.406690.02259
      地点10.00110.001120.0108.9110.001590.001580.1136.73
      力:位置20.14820.074110.7127.4920.028400.0142001.0160.37
      错误272.80800.10400270.377340.013976
      沿 y 轴的峰值力沿 y 轴的平均力
      力量20.014440.007210.2351.7920.029780.0148891.6817.21
      错误180.552720.03070180.159360.00885
      地点10.011020.010210.5754.4510.002580.0025820.3455.56
      力:位置20.10210.051092.8776.0720.007470.0037350.4999.61
      错误270.47930.01775270.201740.007472
      沿 z 轴的峰值力沿 z 轴的平均力
      力量20.069560.0347780.4383.6520.007390.0036960.7087.50
      错误181.428370.079354180.093880.00521
      地点10.027520.027510.2406.6210.010020.0100242.888.10
      力:位置20.174100.087050.7612.4720.004040.0020220.5826.56
      错误273.087630.114357270.093690.003470
      统计显着性(P <0.05)以粗体显示。 方差分析, 方差分析。

       双侧小关节、关节囊和黄韧带 (PJ)

      图 5 显示了在 SMT 应用期间 PJ 结构经历的归一化相对峰值和平均力的平均值,每个力的大小在每个应用位置。
      Fig 5
      Fig 5双侧小关节、关节囊和黄韧带在脊柱手法治疗 (SMT) 应用期间使用每个应用部位(灰度条)的每个力大小(每个图的底部)经历的归一化相对峰值和平均力的平均值。实心框表示显着的应用站点主效应。 FJ,小关节; TVP,横向过程。
      尽管力大小主效应没有显示出统计学上的显着差异,但应用部位的主效应对于峰值侧向力具有统计学意义:在 L4 FJ 处应用 SMT 时,PJ 结构承受的载荷显着更大(平均峰值侧向力:–0.58 N ± 2.00) 比 L4 TVP(平均峰值横向力:0.28 ± 0.48)(表 4)。 PJ 结构没有显示力大小和 SMT 应用部位之间的统计显着相互作用。
      表 4双侧小关节、关节囊和黄韧带的裂区方差分析表
      因素DF总和平方平均平方FPDF总和平方平均平方FP
      沿 x 轴的峰值力沿 x 轴的平均力
      力量22.9392.96941.5459.2424.10842.054182.2088.13
      错误1834.5741.92081816.73990.9300
      地点111.19911.19865.8021.0210.04310.043110.0438.83
      力:位置24.9602.47981.2848.2920.54510.272540.2768.76
      错误2752.1121.93012726.58330.98457
      沿 y 轴的峰值力沿 y 轴的平均力
      力量20.31950.15970.5116.6020.02050.010260.0643.93
      错误185.62010.3122182.87150.15953
      地点10.62480.624831.2356.2710.07940.079410.9995.32
      力:位置22.51181.25592.4835.1020.36450.182272.2944.12
      错误2713.65410.50571272.14500.07944
      沿 z 轴的峰值力沿 z 轴的平均力
      力量20.34760.17820.4433.6420.013030.0065160.7452.48
      错误187.05830.39213180.157380.008743
      地点10.00450.004450.0095.9210.003510.0035090.8884.35
      力:位置21.52290.761431.6179.2120.007090.0035460.8976.41
      错误2712.70700.47063270.106660.003950
      统计显着性(P <0.05)以粗体显示。 方差分析, 方差分析。

       椎间盘和前后纵韧带

      图 6 显示了在 SMT 应用期间 IVD 结构在每个应用位置的每个力大小所经历的归一化峰值和平均力的平均值。
      Fig 6
      Fig 6在脊柱手法治疗 (SMT) 应用期间,椎间盘和前后纵韧带经历的标准化峰值和平均力的平均值,每个应用部位(灰度条)具有不同的力大小(每个图的底部)。
      对于 IVD 结构,没有发现显着的力大小和应用现场主效应(表 5)。力大小和应用部位之间的交互作用也没有显示出统计学上的显着差异。
      表 5椎间盘和前后纵韧带的裂区方差分析表
      因素DF总和平方平均平方FPDF总和平方平均平方FP
      沿 x 轴的峰值力沿 x 轴的平均力
      力量27.9253.96250.9616.4027.7843.89221.7808.19
      错误1874.1484.11931839.3422.1857
      地点110.45310.45263.5390.0712.8352.83530.7488.39
      力:位置210.0395.01951.6995.2023.8381.91920.5069.60
      错误2779.7462.953527102.223.7863
      沿 y 轴的峰值力沿 y 轴的平均力
      力量27.6803.84020.7902.4622.4451.22230.6185.54
      错误1887.4784.85991835.7511.9762
      地点10.4460.44640.1825.6711.8721.87151.7852.19
      力:位置214.4627.23122.9561.0621.9540.97710.9320.40
      错误2766.0472.44622728.3061.0484
      沿 z 轴的峰值力沿 z 轴的平均力
      力量23.3171.65850.7519.4820.05560.027791.2155.31
      错误1839.7022.2057180.41150.02286
      地点10.2330.23350.1040.7410.01030.010260.9099.34
      力:位置23.7141.85680.8271.4420.00420.002090.1852.83
      错误2760.6122.2449270.60440.0128
      方差分析, 方差分析。

      讨论

      本研究旨在描述经历不同应用参数的 SMT 的尸体脊柱组织的负载特性。结果表明 SMT 力大小和应用部位参数影响脊柱组织负荷。尽管在任何条件下都没有发现相互作用的影响,但在完整的试样和 SL 结构中注意到由于力的大小而导致的载荷存在显着差异。同样,应用地点显着影响完整的标本和 PJ 结构加载。总的来说,这项研究的结果表明,力大小和应用部位的 SMT 输入参数显着改变了脊柱组织内的 SMT 载荷分布,从而改变了完整标本和脊柱结构所承受的力。尽管之前的几项研究调查了各种 SMT 参数对生物力学和神经生理学反应的影响,
      • 第一页
      • 牛轧糖
      • 杜加斯
      • 笛卡儿
      脊柱操作脉冲持续时间对脊柱神经机械反应的影响。
      • 曹迪
      • 芦苇 WR
      • 长CR
      • 高秋GN
      • 皮卡JG
      推力幅度和高速、低幅度脊柱推拿持续时间对腰肌梭对椎体位置和运动的反应的影响。
      • Edgecombe TL
      • 高秋GN
      • 长CR
      • 皮卡JG
      脊柱推拿疗法(SMT)的应用部位对脊柱僵硬的影响。
      • 牛轧糖
      • 杜加斯
      • Deslauriers C
      • 第一页
      • 笛卡儿
      脊柱推拿疗法的生理反应:肌电图反应与峰值力之间关系的研究。
      • 芦苇 WR
      • 皮卡JG
      • 索齐奥RS
      • 长CR
      脊柱操作推力大小对侧丘脑神经元躯干机械激活阈值的影响。
      • 牛轧糖
      • 第一页
      • 洛朗格
      • 杜加斯
      • 笛卡儿
      对脊柱推拿疗法的神经力学反应:恒定速率施加力的影响。
      这是第一项量化改变 SMT 应用参数对脊柱组织反应的影响的研究。
      在完整的标本中,虽然在 SMT 施加 100 N、300 N 和 500 N 时确定了脊柱力的差异,但这仅存在于特定的运动轴中,并且当 100-N 力大小与 500 N 进行比较时。对于这些结构,100 N 与 300 N 和 300 N 与 500 N 力大小之间的比较没有显示所经历的负载有任何显着差异。这表明,考虑到此处使用的 SMT 应用方法,需要施加大于 200 N 的力差异才能影响脊柱结构所承受的载荷。
      尽管观察到当还存在更大的椎骨位移时通常会观察到更大的负载,但仍可以注意到一些例外情况。例如,即使在 L4 TVP 处应用 500-N SMT 导致最大的轴向旋转(绕 z 轴旋转)(表格1),完整试样中沿 x 轴的力不是最大的 (Fig 3)。同样,Kawchuk 等人
      • 高秋GN
      • 卡拉斯科
      • 比彻
      • 戈尔岑
      • 普拉萨德
      手动治疗加载的脊柱组织的识别:基于机器人的连续解剖技术应用于猪运动节段。
      观察到呈现更大位移的轴与承受更大载荷的轴不同。这表明最大的椎体运动并不总是与最大的负载相关,这一结果很可能由不同的解剖连接和轴之间的边界来解释。这也表明由 SMT 应用引起的一些运动发生在中性区,在那里以最小的阻力产生椎体运动。
      • 旁遮普语 MM
      脊柱的稳定系统。第二部分。中性区和不稳定假说。
      因为中性区已被描述为生物结构呈现的非线性载荷-位移曲线的结果,
      • 旁遮普语 MM
      脊柱的稳定系统。第二部分。中性区和不稳定假说。
      这表明脊柱结构的非线性、时间相关行为也对 SMT 负载分布起着重要作用。即使当 SMT 产生更大的椎体位移时,如果它们存在于运动段的中性区域内,也会产生小的组织负荷。
      当使用不同的力大小和应用部位的输入参数应用 SMT 时,观察到相当不同的椎体旋转。表格1)。具体来说,虽然观察到的许多大旋转是由较大的力引起的,但更大的横向旋转是由较小的 SMT 力引起的。此外,L4 TVP 的 SMT 应用仅在特定轴上引起更大的椎体旋转(例如,绕 x 轴和 z 轴旋转)。这表明力大小和应用部位的 SMT 输入参数不仅显着影响脊柱结构内的 SMT 载荷分布,而且影响脊柱节段的耦合运动。力大小和应用部位的 SMT 输入参数可能会影响脊柱结构的接合以及产生的力臂的长度,从而影响由此产生的椎体运动。
      鉴于这是第一项研究由不同 SMT 输入参数的力大小和应用部位引起的脊柱结构负载特性差异的研究,与现有文献的比较是有限的。当前研究的结果表明,SMT 力的大小和应用部位参数会影响由此产生的复杂的 3 维椎体运动以及脊柱组织内的负载分布,从而影响 SMT 期间脊柱结构承受的负载。

       限制

      尽管猪腰椎模型已被描述为适合替代人类脊柱,
      • 布舍尔一世
      • 范德维恩 AJ
      • 范迪恩 JH
      • 金马一号
      • 维尔克·GJ
      • 维尔德赫伊森股份公司
      脊柱的体外生物力学特性:人与猪脊柱节段的比较。
      • 盛世瑞
      • 王XY
      • 徐海珍
      • 朱国庆
      • 周永芳
      大型动物脊柱的解剖学及其与人类脊柱的比较:系统评价。
      • 威尔克HJ
      • 杰珀特
      • 金莱A
      与人类脊柱数据相比,对完整猪脊柱进行生物力学体外评估。
      可以识别解剖学和生物力学差异。因此,将这些结果外推到人类脊柱需要谨慎。其次,通过使用尸体模型,还存在与体内和体外条件之间的差异相关的局限性,例如生理和肌肉效应,以及重复加载测试中的潜在差异。此外,鉴于 Funabashi 等人报告的结果,
      • 船桥男
      • 埃尔里奇 M
      • 普拉萨德
      • 高秋GN
      生物力学测试中载荷的量化:解剖顺序的影响。
      本研究中提到的载荷特定于从标本中移除脊柱结构的顺序。最后,这是一项探索性研究,启动了关于力大小和应用部位的 SMT 输入参数对脊柱组织负荷分布的影响的科学调查。需要更多的研究来进一步探索这些参数并研究其他结果(例如力矩)以及其他 SMT 输入参数,例如推力持续时间和加载速率。

       未来研究

      根据这项研究的结果,未来的研究计划继续调查 SMT 的潜在机制。具体而言,应研究特定脊柱结构(如 SL 和 PJ 结构)对特定 SMT 负载的结构响应,以描绘 SMT 应用、SMT 输入参数和 SMT 引起的生理益处之间的联系。此外,考虑到 SMT 期间独特的脊柱结构载荷可能是 SMT 治疗效果的原因,对这些特定载荷对病理脊柱模型的研究和病理脊柱结构的反应可能为 SMT 的差异治疗机制提供重要证据。最后,额外的 SMT 特性,如加载速率和力方向,可能是调节脊柱结构加载的重要因素,应该进行研究。

      结论

      根据本研究的结果,力大小和应用部位的 SMT 输入参数显着影响脊柱组织内的力分布。因此,完整的 L3/L4 脊柱节段以及 SL 和 PJ 结构所承受的力受到 SMT 的力大小和应用部位参数的显着影响。

      资金来源和利益冲突

      本研究由加拿大卫生研究院 (CIHR # TIR-112758)、阿尔伯塔参考创新健康解决方案 (AIHS # 20111389) 以及 Stollery 儿童医院基金会和 Lois Hole 妇女医院的支持者的慷慨资助妇女和儿童健康研究所 (WCHRI # RES0013182)。 G.N.K.由加拿大研究主席计划支持。本研究未报告任何利益冲突。

      投稿信息

      • 概念开发(为研究提供想法):M.F.、G.K.
      • 设计(计划产生结果的方法):M.F.、F.N.、M.D.、G.K.
      • 监督(提供监督,负责组织实施,撰写稿件):M.F., F.N., M.D., G.K., N.P.
      • 数据收集/处理(负责实验、患者管理、组织或报告数据):M.F.
      • 分析/解释(负责统计分析、评估和结果呈现):M.F.、N.P.
      • 文献检索(进行文献检索):M.F.
      • 写作(负责撰写手稿的实质性部分):M.F.
      • 批判性评论(针对智力内容修改手稿,这与拼写和语法检查无关):M.F.、F.N.、M.D.、G.K.、N.P.

       实际应用

      • 脊柱推拿治疗力的大小显着影响完整标本和 SL 结构所承受的力。
      • 脊柱推拿治疗应用部位显着影响完整标本和 PJ 结构所承受的力。
      • 脊柱组织内不同的负荷分布可能会影响 SMT 的临床结果。

      参考

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        生物力学测试中载荷的量化:解剖顺序的影响。
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        • 长CR
        脊柱操作推力大小对侧丘脑神经元躯干机械激活阈值的影响。
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        • 牛轧糖
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        对脊柱推拿疗法的神经力学反应:恒定速率施加力的影响。
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        • 旁遮普语 MM
        脊柱的稳定系统。第二部分。中性区和不稳定假说。
        J 脊柱疾病。 1992; 5 (讨论 397): 390-396
        • 布舍尔一世
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        脊柱的体外生物力学特性:人与猪脊柱节段的比较。
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        • 盛世瑞
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        • 徐海珍
        • 朱国庆
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        大型动物脊柱的解剖学及其与人类脊柱的比较:系统评价。
        欧洲脊柱 J. 2010; 19: 46-56
        • 威尔克HJ
        • 杰珀特
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        与人类脊柱数据相比,对完整猪脊柱进行生物力学体外评估。
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