Sedentary behaviour at work increases muscle stiffness of the back: Why roller massage has potential as an active break intervention
Abstract:There is increasing evidence that subjects who are exposed to long sitting periods suffer from musculoskeletal discomfort and back pain. The underlying mechanism and effective prevention strategies are still largely unknown. In this study, muscle stiffness of the back was measured in 59 office workers who followed their usual desk work regime for 4.5 h in a sitting posture. The sitting period was either followed by an 8-min roller massage intervention or a controlled standing task. Results showed that muscle stiffness increased significantly after the 4.5 h sitting period. When the sitting period was followed by roller massage, the stiffness values dropped slightly below baseline stiffness. In contrast, the stiffness values remained increased when the sitting period was followed by controlled standing. This study indicates that short-duration tissue manipulation can be an effective active break between prolonged sitting periods to prevent musculoskeletal issues, such as musculoskeletal discomfort and back pain.
Keywords: Prolonged sittingMuscle stiffnessWorkplace interventionRoller massageBack musclesSedentary work
1. Introduction
Sedentary behaviour can be considered a major challenge for our body. Until modern times, most humans were rarely exposed to long sitting periods that involve minimal body movement and little energy expenditure (Hamilton et al., 2008). In developed nations, sedentary behaviour determines most peoples lives from an early age (Ruiz et al., 2011). Starting with compulsory schooling, people in Europe, the United States, and other developed nations spend more than half of their waking time in sedentary behaviour (Matthews et al., 2008). A major source of sedentary behaviour in adults is their daily job (Parry and Straker, 2013). An average office worker spends 6.6–10.0 h/day sitting (McCrady and Levine, 2009; Thorp et al., 2012). Another source of sedentary behaviour is daily driving, which accounts for an average of 1.5 h/day (Hamilton et al., 2008). Professional drivers exceed this sitting time by far. Compared to office workers, truck drivers are particularly vulnerable to prolonged and uninterrupted sedentary behaviour. In Europe, most truck drivers use the maximum non-stop driving time of 4.5 h to remain competitive. After a break of 45 min required by law they often drive non-stop for another 4.5 h (Nolle, 2005).
Excessive sedentary behaviour is associated with negative effects on health (Chau et al., 2013; Hamilton et al., 2007). Besides obesity and related cardiovascular and metabolic abnormalities, sedentary behaviour may be an independent risk factor for musculoskeletal diseases (Healy et al., 2011; Thorp et al., 2012). Most people report musculoskeletal discomfort after prolonged periods of sitting, which is echoed by various studies (Cardoso et al., 2018; El Falou et al., 2003; Husemann et al., 2009; Mansfield et al., 2015). Further evidence suggests a link between prolonged sitting and the development of low back pain (Michaelis et al., 2007; Mozafari et al., 2015; Porter and Gyi, 2002). For example, Thorp et al. (2014) was able to show that almost half of the participants developed musculoskeletal discomfort or pain in the lower back area after prolonged sitting periods. Physiologically, discomfort and pain development is mostly associated with increased muscle stiffness (Masaki et al., 2017; Pope et al., 2002).
Considering the musculoskeletal burden of sedentary behaviour, various interventions have been introduced to prevent increased muscle stiffness phenomena. These include guidelines for more frequent sit-stand-walk ratios and the design of workstations or office environments that create or enhance opportunities to help workers be more physically active (Thorp et al., 2014). Unfortunately, the level of adherence to these guidelines is often low and environmental modifications at workplaces progress slowly (Bredahl et al., 2015). In addition, some workers, including professional drivers, railroad engineers or workers with disabilities and handicaps, are unable to follow these guidelines and/or activity enhancing modification. They are forced to long sitting periods and modifications of their workplace environment are limited. To include these workers, there is a need for intervention strategies that are capable to treat increased muscle stiffness and easy to integrate in a daily work routine (Sperlich et al., 2018; Thorp et al., 2014). When attributing increased muscle stiffness as a possible source of pain and discomfort, it appears plausible to focus on intervention strategies that include tissue stimulation by means of compression, stretch, and/or friction. For example, subjects in the study by Delaney et al. (2002) reported that their muscle stiffness had improved after applying deep focused pressure and circular friction at taut bands of painful muscular tissue. Consistently, Tanaka et al. (2002) and Fraser and Ross (1993) reported that subjects associated a massage with reduced muscle stiffness and relaxation. However, these intervention strategies depend on a second person, e.g. therapist, which limit their application in a daily work routine, especially for professional drivers. As an alternative, roller massage uses dense foam products for self-massage. Compared to conventional massage or trigger point interventions, the user themselves massages the tissue using their own body weight (Cheatham and Stull, 2018).
Increased muscle stiffness after prolonged sitting and the positive effects of roller massage interventions are often regarded as common sense (Baumgart et al., 2019; Cheatham and Stull, 2018; Makhsous et al., 2009; Pope et al., 2002). However, the effects are mostly limited
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工作时久坐会增加背部肌肉僵硬:
为什么滚轴按摩有可能成为一种积极的休息干预。
摘要：
越来越多的证据表明，长时间坐着的人会出现肌肉骨骼不适和背部疼痛。潜在的机制和有效的预防策略仍然很大程度上无法预测。在这项研究中,肌肉僵硬的测量在随后59办公室职员通常的案头工作制度4.5 h在坐的姿势。坐着的时间之后，有的进行8分钟的滚轴按摩干预，有的进行控制站立的任务。结果表明,4.5 h坐后，肌肉僵硬后显著增加。当接着进行滚轴按摩后，刚度值略低于基线刚度。相比之下，坐着之后控制站立，刚度值仍然增加。这项研究表明，可以在长时间的坐着时段之间，进行短时间的组织操作是有效的活动方式，以防止肌肉骨骼问题，如肌肉骨骼不适和背部疼痛。
关键字
对于长时间坐着会导致肌肉僵硬的工作场所，介入按摩器按摩背部肌肉。
1.介绍
久坐行为被认为是对我们身体的一大挑战。直到现代，大多数人很少长时间坐着，很少涉及身体运动和很少的能量消耗(Hamilton et al.， 2008)。在发达国家，久坐行为从很小的时候就决定了大多数人的生活(Ruiz et al.， 2011)。从义务教育开始，欧洲、美国和其他发达国家的人在他们醒着的时间中有一半以上是坐着的(Matthews et al.， 2008)。成年人久坐行为的一个主要来源是他们的日常工作(Parry和Straker, 2013)。上班族平均每天花6.6 - -10.0 h 坐着。(McCrady莱文,2009;索普等人，2012)。久坐行为的另一个来源是日常驾驶,平均占1.5 h /天(汉密尔顿et al ., 2008)。职业司机坐的时间远远超过这个时间。与办公室职员相比，卡车司机特别容易长时间不间断地坐着。在欧洲,大多数卡车司机使用最大连续驾驶时间为4.5 h 保持竞争力。 45分钟休息后法律规定他们经常开车直达另一个4.5 h(诺勒,2005)。
过多的久坐行为与健康的负面影响相关(Chau et al.， 2013;Hamilton等，2007)。除了肥胖和相关的心血管和代谢异常，久坐行为可能是肌肉骨骼疾病的独立危险因素(Healy etal .， 2011;索普等人，2012)。大多数人报告说，长时间坐着后，肌肉骨骼会感到不适，这与各种研究相呼应(Cardoso等，2018;El Falou等人，2003;Husemann等人，2009;Mansfield等人，2015)。进一步的证据表明，久坐与腰背痛的发展之间存在联系(Michaelis et al.， 2007;Mozafari等人，2015;波特和吉，2002)。例如，Thorp等人(2014)能够表明，几乎一半的参与者在长时间坐着后，出现了肌肉骨骼不适或下背部疼痛。生理上，不适感和疼痛的发展主要与增加肌肉僵硬相关(Masaki等，2017;Pope等人，2002)。
考虑到久坐行为的肌肉骨骼负担，各种干预措施已被引入，以防止增加肌肉僵硬现象。这些包括更频繁的坐-站-走比率的指导原则，以及创造或增强机会以帮助员工更积极地锻炼身体的工作站或办公室环境的设计(Thorp et al.， 2014)。不幸的是，对这些指导方针的遵守程度往往很低，工作场所的环境改造进展缓慢(Bredahl等，2015)。此外，一些工人，包括专业司机、铁路工程师或有残疾和残疾的工人，不能遵循这些指导方针和/或活动加强修改。他们被迫长时间坐着，工作环境的改变也很有限。为了包括这些工人，有必要采取干预策略，能够治疗增加的肌肉僵硬，并容易融入日常工作程序(Sperlich et al.， 2018;(Thorp et al.， 2014)。当把增加的肌肉僵硬作为疼痛和不适的可能来源时，似乎可以把重点放在干预策略上，包括通过压缩、拉伸和/或摩擦来刺激组织。例如，Delaney等人(2002)的研究报告称，在肌肉组织紧绷带施加深度聚焦压力和圆形摩擦后，肌肉僵硬度有所改善。田中等人(2002)和弗雷泽和罗斯(1993)一致地报告说，按摩与减少肌肉僵硬和放松有关。然而，这些干预策略依赖于第二个人，例如治疗师，这限制了他们在日常工作中的应用，特别是对专业司机。作为一种替代方式，滚轴按摩使用高密度泡沫产品进行自我按摩。与传统的按摩或触发点干预相比，使用者自己用自己的体重进行按摩组织(Cheatham and Stull, 2018)。
增加久坐后的肌肉僵硬和滚轴按摩干预的积极影响通常被认为是常识(Baumgart et al.， 2019;Cheatham and Stull, 2018;Makhsous等人，2009;Pope等人，2002)。然而，这些影响大多局限于理论假设和基于问卷的数据。目前的文献缺乏关于久坐和推拿导致肌肉僵硬变化的客观证据。因此，这篇论文的目的是量化那些在工作场所长时间坐着的受试者的肌肉僵硬度，并阐明滚轴按摩作为一种积极的休息干预的潜力。我们假设，久坐会增加肌肉僵硬，而滚轴按摩则会减少肌肉僵硬。
2.材料和方法
2.1.参与者
这项研究包括59名志愿者(33名女性，26名男性)，他们被要求在研究期间或之前的6个月里保持健康，目前没有背部疾病。样品的平均年龄为28.9岁(plusmn;6.8年,范围21 - 63年),平均体重70.8 公斤(13.5 公斤,范围 49 - 108 公斤),和平均身高175.3 厘米(plusmn;9.1 厘米,范围155 - 195 厘米)。参与者被随机分成两组:一个干预组(IG,n = 29)和对照组(CG, n = 30)。两组之间没有性别差异。该研究得到了学院伦理委员会的批准(批准编号:V-305-17-FS-Rucken-13122018)。每个参与者在参与前均获得书面知情同意。
2.2.试验协议
所有的参与者被要求坐4.5 h在他们的工作场所。4.5 h坐在时期选择反映了最大连续驾驶时间的卡车司机。短时间的中断(lt; 10 min)是允许的,如去洗手间。所有参与者都使用了一把可调节的椅子，这把椅子可以根据工作场所的不同需求进行调节。坐姿没有被监测。坐在时期之后,一个8 分钟滚轮按摩(IG)或一个控制站的时间相等(CG)。在滚轴式按摩中，参与者必须站起来，用按摩工具(BLACKROLL Duoball, Bottighofen, Switzerland)治疗从腰椎到胸椎的背部肌肉组织。按摩工具放在背部和墙壁之间，参与者必须靠在墙上施加压力。他们要求上下移动按摩他们的背部肌肉(图1)。每个区域(腰椎、胸椎)治疗交替60秒。核实滚轮按摩的净效应,对照组也不得不站起来,靠着墙 8分钟,但是没有一个按摩工具。刚度数据收集前坐在时期(基线),坐在后时期(1),和后8 敏试验(2)。
图1：一个参与者在滚轴按摩试验期
滚轮按摩进行单独使用 8分钟的按摩工具。参与者被要求将按摩工具放在背部和墙壁之间。然后，他们必须上下移动来按摩背部肌肉。2.3。刚度测量和处理评价肌肉抵抗变形的能力，作为肌肉刚度的替代测量方法(Simons和Mense, 1998;(Wilke et al.， 2018)使用定制的indentometer设备(Chemnitz University of Technology, Chemnitz, Germany)进行测量(图2)。Wilke et al.(2018)将indentometer描述为评估肌肉硬度的有效和可靠的测量工具。他们报告了再次测试可靠性的类内相关系数为0.84，表明根据Fleiss(2010)，可靠性非常好(系数介于0.80和0.70之间)。该手持设备包含一个测压元件(瑞士沙夫豪森TE Connectivity公司的压缩测压元件FX1901)和一个膜电位计(美国盐湖城光谱符号公司的ThinPot 10kOhm)，用于测量圆形压痕探头的阻力和位移。无创测量原理及步骤如图2所示。
图2：压痕计测量原理图
indentometer由探针( Oslash;11.3毫米)和设备的身体。当探头缩进组织时，测量的是这两个设备部件之间的距离。自从过程始于最初的皮肤接触的距离0.00 毫米之间的部分,测量的距离相当于压痕深度。肌肉刚度是由压痕深度与力的增加之间的斜率关系来定义的。将压痕仪放置在与腰椎、胸椎和斜方肌相邻的肌肉上以测量硬度(图3)。每个测量由五个连续的压痕组成，在这些压痕中，组织被压缩到一定的位移。压痕深度是12 mm的肌肉和腰椎。由于肌肉与胸椎和斜方肌位于表面上,缩进深度8 毫米。记录相应的阻力，计算刚度。力和位移数据采集的采样率为0.5 赫兹。
图3：显示刚度测量位置的插图
选择三个位置测量背部肌肉的硬度:1)斜方肌，2)胸椎肌肉组织(在第四至第六胸椎周围)，3)腰椎肌肉组织(在第一至第三腰椎周围)。刚度测量2 厘米侧腰和胸脊柱。斜方肌以肩胛上角和肩峰为标志。除客观测量外，采用自行设计的问卷对推拿治疗效果进行评估。干预组的参与者对可用性(“请滚轮按摩治疗的可用性”)通过10 厘米视觉模拟量表与口头锚两端(“有用”和“非常有用的”)。此外，他们必须回答关于健康益处(“滚轴按摩治疗对我的健康有益”)和依从性(“滚轴按摩治疗有益”，以及“我想把滚轴按摩治疗作为我日常工作的一个短暂休息”)的“是”或“否”问题。2.4。统计分析计算三种肌肉区域(腰椎、胸椎和斜方肌)在基线、后1期和后2期肌肉硬度的差异。所有统计分析均采用SPSS统计软件(SPSS统计软件24版;美国IBM公司)。首先，对所有变量进行Shapiro-Wilk正态性检验。对正态分布数据进行重复测量方差分析(ANOVA)，对非正态分布数据进行弗里德曼检验。Bonferroni校正用于控制由于多次测试而增加的重要发现的概率。正态分布的数据在不同条件下有显著差异，对每对条件进行配对t检验。对于非正态分布的数据显示出显著的条件差异，采用配对Wilcoxon符号秩检验。alpha;-level被设定为0.05进行所有统计测试。3.结果与基线相比,4.5 h坐后，肌肉僵硬后增加。紧随其后8 分钟滚动按摩，刚度值下降。相比之下,,4.5 h坐后进行8分钟 的控制站立，刚度值保持稳定水平。 plusmn;标准差 的指意在表1中给出。
表1：长时间坐着和随后的滚轴按摩干预的效果
在坐位期后，CG组腰椎肌肉硬度平均增加17.1%（Wilcoxon符号秩检验：p lt;0.0001），在IG组增加10.9%（Wilcoxon符号秩检验：p = 0.099）。此后，在控制条件下，肌肉硬度几乎保持稳定（-1.3%）。相比之下，滚轴按摩试验后，肌肉硬度显著下降了23.7%（Wilcoxon符号秩检验：p lt;8239; 0.0001）。胸椎肌肉僵硬的发展呈现相同的规律。平均而言，坐位期后，对照组和干预组的肌肉硬度分别显著增加了21.1%和15.9%（配对t检验：p lt;0.0001，p = 0.019）。此后，站立8 分钟对胸椎肌肉僵硬的影响很小（-1.8%）。相比之下，滚轴按摩试验显著降低了20.9%的肌肉硬度（配对t-实验：plt;0.0001）。与腰椎和胸椎相似，斜方肌的平均僵硬度在坐位期后在CG中显著增加了15.9%（Wilcoxon符号秩检验：p = 0.003），在IG中显著增加了9.6%（Wilcoxon符号秩检验：p = 0.50）。与腰椎和胸椎相反，站立8 min进一步增加斜方肌僵硬12.5%（CG，Wilcoxon符号秩检验：p =0.122）。然而，滚轴按摩试验显示斜方肌僵硬度显著降低了20.8%（IG，Wilcoxon符号秩检验：p =0.008）。尽管参与者被随机分为IG和CG两组，但我们发现两组在坐位前对所有三个肌肉区域（腰椎：p = 0.041，Wilcoxon秩和检验；胸椎：p = 0.334，独立t-检验；斜方肌：p = 0.008，Wilcoxon秩和检验）。
在视觉模拟量表上，滚轴按摩疗法的可用性被评定为82.7 /-13.5%（0%等于“不有用”，100%等于“非常有用”）。关于健康福利和依从性的问题得到了总体的高度一致。干预组的所有参与者（29/29）都认为滚轴按摩对他们的健康有益。关于依从性的第一个问题——“滚轴按摩疗法很有帮助”——在29名参与者中有26名被评估为阳性（“是”）。关于遵守的第二个问题，也看到了共同协议。评估结果显示，29名参与者中有27人愿意在短暂休息时将滚轴按摩疗法融入他们的工作常规。
4.讨论
这项研究验证了一般的假设，即滚轴按摩可以减少久坐对背部肌肉僵硬的影响。我们假设长时间坐着会增加肌肉僵硬，而滚轴按摩会降低肌肉僵硬。
4.1.长时间的坐姿会增加肌肉的硬度
我们的研究结果支持这两个假设。坐姿4.5小时后，背部肌肉的抗变形能力（这里称为硬度）显著增加。所有受试者的这种行为都是一致的。基线刚度值可与采用类似方法的研究进行比较（Wilke等人，2018）。同样的研究发现，肌肉的硬度与其等长收缩状态之间有很强的相关性（Wilke等人，2018）。当我们发现在长时间坐着后，刚度值增加，长时间坐着有可能导致背部肌肉张力（收缩状态）增加。这种增加可能是先前调查报告的下背部肌肉骨骼不适的原因（Makhsous等人，2009年；Masaki等人，2017年；Pope等人，2002年）。据作者所知，这将是第一个生理指标，证实主观报告的不适。长时间坐着后肌肉僵硬增加的一个可能的解释可能与组织本身有关。以前的文献假设，通常优选的塌陷坐姿应变背部（韧带、椎间盘和小面囊）的粘弹性组织，并诱导胶原结构
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