全身振动疗法对患有胸腰疼痛的马匹的机械性痛觉阈值的即时影响

《Journal of Equine Veterinary Science》：The immediate effect of whole-body vibration therapy on mechanical nociceptive thresholds in horses with thoracolumbar pain

　　谢拉·C·吉安科拉 | 凯瑟琳·L·埃利斯
乔治亚大学兽医学院大型动物医学系，2200 College Station Road，雅典，GA 30605

**摘要**
治疗马的持续性背痛可能具有挑战性，通常需要采用多种方法。全身振动疗法（WBV）已被用于马和人类，以缓解疼痛和增强肌肉。最近的一项研究表明，在30分钟的WBV治疗后，背痛有所加重；然而，WBV的即时效果并未得到评估。本研究的目的是评估一次WBV治疗对患有背痛的马的即时影响。

**目的/目标**
本研究的目的是确定一次WBV治疗对患有胸腰椎疼痛的马的机械性痛觉阈值（MNTs）的即时影响。

**方法**
共有8匹患有胸腰椎疼痛和病理变化的马参与了研究。这些马接受了为期30分钟的WBV治疗（频率40Hz，振幅0.8mm，加速度4.9m/s2，垂直振动）。在WBV治疗前、治疗后立即以及24小时后，分别在胸椎（T13、T18）、腰椎（L3、L6）和骶骨（S2）中线左侧和右侧约2厘米处测量了MNTs。

**结果**
WBV治疗后，MNTs平均增加了0.2倍，但与基线水平无显著差异（P = 0.98）。24小时后，MNTs平均降低了2倍（P < 0.0001）。无论马的背部病理情况、初始疼痛程度或MNTs的位置如何，MNTs均有所下降。

**结论**
对于患有胸腰椎疼痛的马来说，WBV治疗的即时效果可能仅能轻微缓解疼痛，短期使用可能会加重疼痛。因此，在这类马身上应谨慎使用WBV。

**引言**
全身振动疗法（WBV）已被用于马和人类，以帮助缓解疼痛和增强肌肉[1]。该疗法在人类和马的康复领域中被用来改善或维持核心肌群的力量和稳定性[1,2]。WBV通过平台传递的快速振动刺激肌肉收缩，从而触发反射性反应；据称这可以增强人类的肌肉力量，但在马身上的效果尚未得到验证[2]。由于振动板相对便宜且易于使用，许多训练师和客户都为自己的马配备了这种设备，以帮助维持健康、提高舒适度并在比赛中提升表现。关于WBV对马蹄生长、生化参数、慢性跛行以及多裂肌横截面积的影响已有多项研究[3][4][5]。研究表明，30天的WBV使用后，多裂肌（脊柱的主要稳定肌）的横截面积会增加[1]。此外，WBV还显示出能够促进马蹄生长[3]，且对生化参数没有负面影响[4]。然而，WBV对慢性后肢跛行没有积极作用[5]。所有这些研究中的方案和振动板均未标准化，因为目前尚无针对马的标准化方案。

最近有一项研究评估了WBV对胸腰椎疼痛马的影响[6]。这些马每周5天、每天接受30分钟的WBV治疗，共持续4周。结果显示，在治疗的前14天内，WBV反而加剧了马的背痛，这可能是由于肌肉活动增加导致疲劳[6]。30天后，马的背痛显著改善[6]。多裂肌的横截面积也显著增加，表明核心稳定性的提高有助于缓解胸腰椎疼痛[6]。在人类中，WBV通过刺激非痛觉感觉纤维显示出镇痛效果[7][8][9][10][11]。也有研究表明，即使经过几次治疗，WBV也能改善腰痛[7][8][9]。然而，埃利斯等人的研究[6]仅在初次治疗24小时后才评估疼痛情况，目前尚不清楚WBV是否对胸腰椎疼痛的马具有即时镇痛效果。许多骑手在比赛前会使用WBV，因此进一步明确其对这类马的即时效果具有重要意义。

**本研究旨在评估WBV对胸腰椎疼痛马的即时效果**。研究假设WBV治疗后马的胸腰椎疼痛会显著改善。

**材料与方法**
2.1. 受试对象：
经大学动物护理和使用委员会批准（A2025 01-021-Y1-A0，批准日期2025年4月17日），共纳入8匹大学拥有的马。这些马的年龄在6至20岁之间，中位年龄为14岁。研究使用了4匹纯种马、3匹温血马和1匹夸特马。其中3匹为母马，5匹为公马。所有马在研究开始前至少6个月内未进行任何强制运动，且仅放养在牧场中。所有马在触诊时均表现出轻度、中度或明显的胸腰椎和/或背部肌肉疼痛。胸腰椎触诊由美国兽医运动医学与康复学院（ACVSMR）的注册医师（KE）进行。所有马在过去3个月内均未接受过皮质类固醇、生物制剂、Mesotherapy或冲击波治疗等任何针对背痛的治疗，研究开始前30天内也未进行过脊椎按摩或针灸，同时未使用过甲卡巴莫尔、加巴喷丁或任何非甾体抗炎药。

2.2. 跛行评估：
所有马在接受WBV治疗前均接受了跛行评估，以排除继发性背痛的可能性。跛行评估由美国兽医运动医学与康复学院的注册医师（KE）使用AAEP跛行量表[12]进行主观评估。如果马的任何肢体跛行程度超过3/5级，则被排除在研究之外。

2.3. 诊断成像：
所有马均接受了胸腰椎棘突的X光检查（Sound, Fusion Equine DR, CA, USA）。胸腰椎关节（T18/L1至L5/L6）以及多裂肌和最长肌的超声检查由具有肌肉骨骼成像经验的医师（KE）使用GE Logiq E（General Electric, CA, USA）超声机进行。任何异常情况（如棘突狭窄/撞击、胸腰椎关节骨关节炎或多裂肌纤维化）均被记录下来，并根据先前发布的量表[6]进行0-5级评分：无病理（0）、轻度（1）、轻度至中度（2）、中度（3）、中度至重度（4）、重度（5）。

2.4. 机械性痛觉阈值测试（MNTs）：
使用数字压力测痛仪（FPX 100, Wagner Instruments, CT, USA）在马背部中线左侧和右侧约2厘米处（胸椎T13、T18、腰椎L3、L6、骶骨S2）进行MNTs测量。压力以5 kg/cm2/s的速度垂直施加于皮肤，直到马表现出回避行为（如肌肉抽搐、甩尾或耳朵贴紧）。每次测量重复三次，由同一观察者（KE）进行并取平均值，该观察者对治疗时间不知情。压力测痛仪的数字显示屏朝向远离观察者的方向，以避免观察者看到读数。

MNTs测量分别在WBV治疗前（治疗前）、治疗后立即以及治疗后24小时进行。所有马在接受WBV治疗前均接受了阿普唑嗪（0.02mg/kg）静脉注射，以确保其能够在振动板上安全站立。阿普唑嗪在MNT治疗前给药，以便在振动板上安全操作马匹。24小时后的MNT测量时未再给予阿普唑嗪。

2.5. 全身振动疗法：
所有马均使用EquiVibe（Nebraska, USA）振动系统站立30分钟。该系统由两个相同的振动板组成，马的前蹄站在一个板上，后蹄站在另一个板上。所有马的治疗参数均为频率40Hz、振幅0.8mm、加速度4.9m/s2的垂直振动。如果马在30分钟内离开振动板，计时器会停止，重新开始计时并完成剩余时间。研究开始前，这些马未接受过适应振动板的训练。

2.6. 统计分析：
所有数据分析使用SAS 9.4（Cary, NC）软件进行。显著性阈值为0.05。三次技术重复测量的平均值用于所有分析。通过QQ图、直方图和偏度检验评估MNTs的正态性和对称性。MNTs被判断为正态分布，并用平均值、标准差和范围进行描述性总结。采用线性混合模型分析MNTs相对于基线的变化，模型包含日期、位置以及日期与位置的交互作用因素，以及马和位置的基线MNTs作为协变量。为分析影像评分与MNTs的关联，模型中加入了影像评分协变量及所有双向和三向交互作用。通过条件QQ图、直方图和残差图确认模型假设（正态性和残差同方差性）。多重比较使用Tukey检验进行调整。Friedman检验用于比较不同时间点的对称性值（按位置平均），并使用Wilcoxon符号秩检验进行配对比较。

**结果**
3.1. 跛行评估：
所有参与研究的马的四肢跛行程度均不超过3/5级。详见补充表1。

3.2. 影像学发现：
完整的诊断影像学结果见补充表2。8匹马中有4匹在至少一个位置的棘突处存在压迫证据。所有8匹马的胸腰椎关节和腰椎关节均存在骨关节炎。

3.3. 机械性痛觉阈值测试（MNTs）：
WBV治疗后，所有部位的MNTs平均增加了0.2倍（95%CI -0.3-0.7），但与治疗前无显著差异（P = 0.98）。24小时后，所有部位的MNTs平均降低了2倍（95%CI 1.5-2.6），与治疗前相比有显著差异（P < 0.001）。24小时后，MNTs显著降低；背部病理的存在和程度对MNTs的平均值无显著影响（P = 0.51）。详见图1，其中显示了各时间点所有部位的MNTs平均值。

**图1. 不同时间点各部位的平均机械性痛觉阈值（MNT）**
- **T13**：基线10.0 ± 2.0；治疗后立即10.1 ± 2.6；24小时后8.2 ± 3.0
- **T18**：基线10.7 ± 1.2；治疗后立即11.2 ± 1.9；24小时后9.0 ± 1.9
- **L3**：基线11.2 ± 1.7；治疗后立即11.2 ± 1.4；24小时后8.9 ± 2.1
- **L6**：基线11.0 ± 1.3；治疗后立即11.2 ± 1.4；24小时后8.7 ± 2.0
- **S2**：基线11.8 ± 1.5；治疗后立即11.8 ± 1.3；24小时后9.7 ± 2.1

**结论**
WBV治疗后，MNTs平均增加了0.2倍，但与基线无显著差异（P = 0.98）。24小时后，MNTs平均降低了2倍（P < 0.001），表明疼痛有所缓解。背部病理的存在和程度对MNTs的平均值无显著影响（P = 0.51）。不同部位之间存在显著差异（P < 0.001），但部位与时间点之间无显著交互作用（P = 0.98）。影像评分与MNTs总体或任何部位和时间点之间无显著关联（P = 0.51）。详见表1，其中列出了各时间点各部位的MNTs值。讨论
机械性痛觉阈值在单次30分钟全身振动治疗结束后没有显著增加。在人类中，全身振动已被证明可以通过刺激非痛觉感觉纤维来缓解疼痛[[7], [8], [9], [10], [11]]。这通常被称为“门控理论”，其中大神经元纤维的激活会引发抑制性神经元的激活，最终导致内源性阿片物质的释放并减少兴奋性神经递质的释放[13]。这会抑制C纤维，从而减轻疼痛[13]。虽然全身振动疗法也被证明可以改善腰痛[[7], [8], [9]]，但在当前的研究对象中并未观察到这一效果。这种即时的镇痛效果缺失可能是由于多种因素造成的，包括四足动物与两足动物在肌肉激活方面的差异，以及在振动板上站立时的肌肉紧张程度不同。虽然当前研究中的马在接受振动板治疗前被给予了阿普唑嗪以减少焦虑，但由于马匹的可用时间问题，这些马之前并未适应全身振动。这可能导致马在站立于振动板上时仅处于部分放松状态，从而降低了镇痛效果。如果在研究开始前让马匹适应振动板，可能会获得更显著的即时镇痛效果。阿普唑嗪的使用也可能影响了结果，因为它是在治疗前的MNT测量时立即给予的，而在24小时后的MNT测量时则没有给予。阿普唑嗪的半衰期为8-24小时（[21,22]），因此在即时MNT测量时它可能仍然存在于组织中，但在24小时时可能已不在组织中。阿普唑嗪具有血管扩张作用，可能会因肌肉松弛而降低肌肉激活[23]。肌肉松弛可能导致对压力计的反应减弱，从而使得疼痛程度低于当前研究中的检测结果。此外，阿普唑嗪的镇痛效果较弱，因此马仍然会对疼痛刺激作出反应。之前的研究也表明，阿普唑嗪对实验性施加的痛觉刺激无效[24,25]。
当前研究的持续时间比人类研究的持续时间更长[14,15]，并且是基于之前的马匹研究[1,6]设计的。如果每次治疗的持续时间较短，可能会获得更显著的镇痛效果。当前研究使用了一种固定的加速度、频率和振动方向/幅度设置，这是基于以往的研究[1,6]；改变加速度、振动频率、振动幅度或方向可能会影响结果。然而，目前还没有针对马匹实现镇痛或肌肉激活的标准协议。
在全身振动治疗后24小时，无论初始背痛或病理情况如何，MNT值均显著下降。这一发现与Ellis等人之前的研究结果一致[6]，他们发现马在接受全身振动治疗24小时后，无论初始疼痛或背痛情况如何，MNT值都会下降（背痛加剧）。治疗24小时后胸腰痛加剧的一个可能原因是振动板上肌肉的激活。振动的传递会引起张力性振动反射[16]。这种反应被认为是一种脊髓反射，持续的振动会刺激肌肉梭细胞，导致肌肉激活增加，从而在刺激施加时产生不自主的肌肉紧张[16]。这种不自主的肌肉激活和随后的肌肉紧张最终会导致MNT值降低/背痛加剧，因为这些MNT值测量的是最长肌（longissimus muscle）的位置。这进一步支持了多裂肌（multifidus muscle）功能减弱和最长肌过度使用在背痛中的重要作用。此外，本研究中的马匹没有进行任何形式的骑行活动，仅处于放牧状态。最长肌是一种位于脊柱旁的姿势肌，负责脊柱的稳定。在人类中已经发现，当出现背痛时，最长肌会受到反射性抑制，并可能被脂肪浸润，从而引发功能障碍的循环[17], [18], [19]]。随着最长肌的功能障碍，其他背部肌肉（包括最长肌）必须接管脊柱的稳定工作。由于最长肌主要用于脊柱的动态运动而非稳定，因此会疲劳并变得疼痛[20]。因此，对于缺乏核心力量和体能的马匹来说，这些肌肉群的激活可能会加剧它们的疼痛。而体能较好的马匹可能能够更好地适应全身振动的力量，几乎没有肌肉酸痛。然而，Ellis等人[6]的研究中使用的马匹也进行了轻度活动，得到了类似的结果。
当前研究的局限性包括样本量较小且缺乏对照组。理想情况下，这项研究应该采用交叉设计，让马匹作为自己的对照组，或者设置一个独立的对照组。不幸的是，由于马匹的可用性问题，这无法实现。由于缺乏对照组，进行MNT测量的研究者没有盲法操作，这可能引入了一些偏差。为了减少偏差，压力计的数字显示屏被朝向远离研究者的方向放置，直到从马身上取下压力计后才能读取数值。
此外，当前研究使用的是一种固定的全身振动设置，这是基于以往的研究[1,6]设计的。然而，尚不清楚不同的机器参数是否会对胸腰痛产生不同的影响。所有马匹都接受了30分钟的全身振动治疗。逐渐增加每次治疗的时间可能有助于减少胸腰痛的加剧。在几项人类研究中，参与者从较短的持续时间或较少的治疗频率开始，有些治疗仅持续4分钟[14,15]。
本研究的另一个局限性是，在即时MNT测量和全身振动治疗过程中使用了阿普唑嗪，而在24小时后的MNT数据点则没有使用阿普唑嗪。然而，先前的研究表明，阿普唑嗪对实验性施加的痛觉刺激无效[22,23]。此外，本研究的时间点非常有限，需要进一步评估以确定胸腰痛何时会加剧。最后，本研究没有包括没有背痛的马匹，因此不清楚全身振动是否会在没有胸腰痛基础的马匹中引起背痛。未来的研究应该探讨不同的全身振动方案（如加速度、频率和振荡类型、时间等），以确定最佳的镇痛方案或促进体能和肌肉发展的方案。
结论
对于患有胸腰痛的马匹，全身振动治疗在使用后不会立即改善MNT值，并且在单次治疗24小时后会加剧疼痛。对于患有胸腰痛的马匹，应谨慎使用短期全身振动治疗。
伦理声明
本研究遵循AVMA的兽医医学伦理原则，并得到了乔治亚大学动物护理与使用研究所的批准。
资金
本研究未获得公共部门、商业部门或非营利部门的任何特定资助。
作者贡献声明：
Shyla Giancola：数据整理、初稿撰写、审稿与编辑。
Katherine Ellis：审稿与编辑、监督、概念构思、数据整理。
利益声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系，这些因素可能影响本文报告的工作。