Effect of force frequency in lumbar oscillation manipulation on therapeutic efficacy： a simulation study based on the spinal multi‑rigid‑body model

HE Tianxiang; YANG Yu; XU Chengshuo; GUI Yunfei; FAN Yuyi; LIU Weifeng

doi:10.16305/j.1007-1334.2025.z20250430008

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Effect of force frequency in lumbar oscillation manipulation on therapeutic efficacy： a simulation study based on the spinal multi‑rigid‑body model

更新时间：2025-07-31

- Effect of force frequency in lumbar oscillation manipulation on therapeutic efficacy： a simulation study based on the spinal multi‑rigid‑body model
- Shanghai Journal of Traditional Chinese Medicine Vol. 59, Issue 8, Pages: 49-53(2025)
- 作者机构：
  
  1.上海中医药大学附属曙光医院推拿科（上海 201203）
  2.上海理工大学健康科学与工程学院（上海 200093）
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16305/j.1007-1334.2025.z20250430008
  CLC：
- Received：30 April 2025，
  
  Published：10 August 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
何天翔,杨玉,许成硕,等.腰椎振荡推拿手法的施力频率对治疗效果的影响——一项基于脊柱多刚体模型的仿真研究[J].上海中医药杂志,2025,59(8):49-53.

HE Tianxiang,YANG Yu,XU Chengshuo,et al.Effect of force frequency in lumbar oscillation manipulation on therapeutic efficacy： a simulation study based on the spinal multi‑rigid‑body model[J].Shanghai Journal of Traditional Chinese Medicine,2025,59(8):49-53.
何天翔,杨玉,许成硕,等.腰椎振荡推拿手法的施力频率对治疗效果的影响——一项基于脊柱多刚体模型的仿真研究[J].上海中医药杂志,2025,59(8):49-53. DOI： 10.16305/j.1007-1334.2025.z20250430008.

HE Tianxiang,YANG Yu,XU Chengshuo,et al.Effect of force frequency in lumbar oscillation manipulation on therapeutic efficacy： a simulation study based on the spinal multi‑rigid‑body model[J].Shanghai Journal of Traditional Chinese Medicine,2025,59(8):49-53. DOI： 10.16305/j.1007-1334.2025.z20250430008.

摘要

目的

通过建立多刚体力学模型和仿真技术，研究腰椎振荡推拿手法的施力频率对腰椎各节段位移的影响，探讨不同退变程度的L

～L

和L

～S

椎间盘对施力频率的反应，为振荡推拿干预腰痛的优化提供理论依据。

方法

建立腰椎生物力学模型：假设椎体为刚体，将椎间盘和韧带等软组织视为弹簧和阻尼器，建立六自由度质量-弹簧-阻尼系统模型。通过调整弹性系数和阻尼系数模拟不同程度的椎间盘退变。利用Matlab/Simulink软件建立仿真模型，以正弦波变式作为输入力，模拟不同施力频率对腰椎各节段位移的影响。分别在椎间盘未退变以及L

～L

和L

～S

不同程度退变的情况下，改变施力频率，记录腰椎各节段的最大相对位移。

结果

在椎间盘未退变的情况下，腰椎各节段的最大相对位移在施力频率为2.5～10 Hz范围内，随着频率下降而显著增加；而在1～2.5 Hz范围内，随着频率下降则逐渐减小。当椎间盘L

～L

和L

～S

发生退变时，施力频率为2.5 Hz可引起最大位移响应。随着椎间盘退变程度的增加，腰椎各节段的最大相对位移逐渐减小。

结论

推拿手法在一定频率范围内，较低的施力频率能够引起更大的腰椎位移，且在接近2.5 Hz时治疗效果最佳。

Abstract

Objective

By establishing a multi-rigid-body mechanical model and using simulation technology， this study aims to investigate the impact of applied force frequency in lumbar oscillation manipulation on segmental displacement in the lumbar spine， and to explore the response of intervertebral discs at different levels of degeneration， specifically at the L

-L

and L

-S

， to various force frequencies， providing a theoretical basis for optimizing oscillation manipulation in the intervention of low back pain.

Methods

A biomechanical model of the lumbar spine was established by treating vertebral bodies as rigid bodies and intervertebral discs， ligaments， and other soft tissues as springs and dampers. A six-degree-of-freedom mass-spring-damper system model was constructed. The simulation of intervertebral disc degeneration was performed by adjusting the elastic and damping coefficients. A simulation model was established using Matlab/Simulink software， with a sine wave variation as the input force to simulate the effect of different force frequencies on lumbar segmental displacement. The maximum relative displacement of the lumbar segments was recorded under conditions of non-degenerated intervertebral discs and varying levels of degeneration at L

-L

and L

-S

， with force frequency changes.

Results

In the case of non-degenerated intervertebral discs， the maximum relative displacement of lumbar segments significantly increased within a frequency range of 2.5-10 Hz as the frequency decreased， while it gradually decreased within the 1-2.5 Hz range. When the intervertebral discs at L

-L

and L

-S

degenerated， a force frequency of 2.5 Hz caused the maximum displacement response. As the degree of disc degeneration increased， the maximum relative

displacement of lumbar segments gradually decreased.

Conclusion

Within a certain frequency range， lower force frequencies lead to greater lumbar displacement， with the best therapeutic effect achieved at around 2.5 Hz.

关键词

Keywords

references

GBD 2017 Disease and Injury Incidence and Prevalence Collaborators . Global，regional，and national incidence，prevalence，and years lived with disability for 354 diseases and injuries for 195 countries and territories，1990-2017： a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017 ［J］. Lancet ， 2018 ， 392 （ 10159 ）： 1789 - 1858 .

JOAQUIM A F ， GHIZONI E ， TEDESCHI H ， et al . Fundamentals of neurosurgery ［M］. Berlin ： Springer International Publishing ， 2019 ： 211 - 220 .

YANG S ， ZHANG F ， MA J ， et al . Intervertebral disc ageing and degeneration：The antiapoptotic effect of oestrogen ［J］. Ageing Res Rev ， 2020 ， 57 ： 100978 .

PENG B G . Pathophysiology，diagnosis，and treatment of discogenic low back pain ［J］. World J Orthop ， 2013 ， 4 （ 2 ）： 42 - 52 .

ZHAO C Q ， WANG L M ， JIANG L S ， et al . The cell biology of intervertebral disc aging and degeneration ［J］. Ageing Res Rev ， 2007 ， 6 （ 3 ）： 247 - 261 .

孙月华，李寒露，刘玉欢，等 . 推拿治疗腰椎间盘突出症的作用机制探讨［J］. 中国中医药现代远程教育， 2025 ， 23 （ 6 ）： 168 - 170 .

石丰坦 . 中医推拿在腰椎间盘突出症治疗中的应用效果［J］. 延边大学医学学报， 2025 ， 48 （ 1 ）： 100 - 102 .

左高骈，何育风，张龙，等 . 推拿治疗腰椎间盘突出症的机制研究［J］. 西部中医药， 2024 ， 37 （ 4 ）： 97 - 100 .

张延海，曹金凤，吕杰，等 . 基于多刚体力学模型腰椎推拿斜扳法的优化［J］. 医用生物力学， 2021 ， 36 （ 2 ）： 277 - 283 .

KELLER T S ， COLLOCA C J ， BÉLIVEAU J G . Force-deformation response of the lumbar spine： a sagittal plane model of posteroanterior manipulation and mobilization ［J］. Clin Biomech （Bristol）， 2002 ， 17 （ 3 ）： 185 - 196 .

陈忻，于杰，冯敏山，等 . 坐位旋转手法治疗退行性腰椎滑脱的椎间盘力学分析［J］. 中华中医药杂志， 2019 ， 34 （ 4 ）： 1395 - 1400 .

周家兴，韩磊，周必业，等 . 2011～2015年度海军某型战机飞行员住院疾病谱分析［J］. 中华保健医学杂志， 2018 ， 20 （ 4 ）： 327 - 330 .

曹立波，戴黄伟，张瑞锋，等 . 乘用车座椅靠背角对乘员碰撞安全性的影响分析［J］. 汽车工程， 2014 ， 36 （ 12 ）： 1461 - 1465 .

李鸣皋，柳松杨，柯鹏，等 . 拦阻着舰过程中不同百分位人体运动幅度的差异研究［J］. 航天医学与医学工程， 2017 ， 30 （ 6 ）： 406 - 410 .

柯鹏，诸斌，柳松杨，等 . 拦阻着舰过程中不同百分位人体颈部损伤风险的差异对比［J］. 医用生物力学， 2018 ， 33 （ 5 ）： 383 - 389 .

罗龙飞，吕强，周楠，等 . 基于筋骨理论探讨振荡调整手法在腰椎关节突关节紊乱治疗中的应用［J］. 中医正骨， 2024 ， 36 （ 10 ）： 72 - 75 .

王多多，张延海，郭潘靖，等 . 不同腰椎退变程度下两种腰椎推拿斜扳法作用效果的比较研究［J］. 医用生物力学， 2023 ， 38 （ 1 ）： 59 - 64， 76 .

张嘉军，刘勇，许德荣，等 . 椎间盘退变的机制及其治疗综述［J］. 临床医学进展， 2020 ， 10 （ 10 ）： 2302 - 2310 .

刘士逸，吕强，周楠，等 . 影响两种不同力学加载模式的腰椎调整手法操作的相关因素分析［J］. 中华中医药杂志， 2024 ， 39 （ 10 ）： 5583 - 5587 .

Views

下载量

CSCD

CNKI被引量

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Clinical study on feasibility of assessing lumbar "tendon" injuries with ultrasound elastography

The role of interleukin‑1β in intervertebral disc degeneration and research progress of traditional Chinese medicine interventions

Clinical study of electro-acupuncture therapy of different frequencies for the treatment of cervical spondylotic radiculopathy

Related Author

WANG Xiang

GUO Jia

LIU Yi

HAN Qiucheng

GUO Xiaoyu

SHENG Jianguo

ZHAO Lulu

PENG Randong

Related Institution

Institute of Traumatology and Orthopedics， Shanghai Academy of Traditional Chinese Medicine

Shi's Center of Orthopedics and Traumatology， Shuguang Hospital Affiliated to Shanghai University of Traditional Chinese Medicine

Department of Ultrasonic Medicine， Shuguang Hospital Affiliated to Shanghai University of Traditional Chinese Medicine

Gansu Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine

Gansu University of Traditional Chinese Medicine

⁰