關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法的相關(guān)性研究

李　林，紀仲秋，李艷霞，劉威彤

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關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法的相關(guān)性研究

李林1，紀仲秋1，李艷霞2，劉威彤1

摘要目的：研究對相同受試者的膝關(guān)節(jié)應用不同的本體感覺測試方法，即關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法所得結(jié)果之間的相關(guān)性。方法：用BIODEX多關(guān)節(jié)肌力測試系統(tǒng)對30名健康男青年膝關(guān)節(jié)應用不同的本體感覺測試方法。結(jié)果：相關(guān)性由強到弱排列依次是關(guān)節(jié)角度重置法與力量重現(xiàn)法之間的相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)0.41），關(guān)節(jié)角度重置法與運動最小閾值測量法之間的相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)0.29），運動最小閾值測量法與力量重現(xiàn)法之間的相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)0.15）。結(jié)論：關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法與力量重現(xiàn)法所得結(jié)果之間相關(guān)不具有統(tǒng)計學意義（P＞0.05），因此，它們所代表的位置覺、運動覺和力量覺之間相關(guān)也不具有統(tǒng)計學意義。應用關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法中單獨一種測試方法獲得的數(shù)據(jù)來代表本體感覺是片面的。由相關(guān)系數(shù)程度劃分分析，力量覺可能更多地依賴高爾基腱器官的感覺輸入信息，運動覺更多地依賴于肌梭的輸入信息，而位置覺依靠肌梭和高爾基腱器官的雙重輸入信息。

關(guān)鍵詞本體感覺；關(guān)節(jié)角度重置法；運動最小閾值測量法；力量重現(xiàn)法

Correlation between Joint Position Sense Reproduce Test，the Threshold of Detection of Movement Test and Force Sense Reproduce Test

LI Lin1，JI Zhongqiu1，LI Yanxia2，LIU Weitong1
（1.School of PE and Sports，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；2.School of PE，Langfang Teachers University，Langfang 065000，China）

Abstract Objective：Using different knee proprioception testing methods，namely joint position sense reproduce test，the threshold of detection of movement and force sense reproduce test to test subjects’proprioception，the correlation among the results were studied.Methods：Three tests of the proprioception of 30 healthy young male were tested using Biodex Medical Systems，the tests were joint position sense reproduce test，the threshold of detection of movement and force sense reproduce test.Results：Correlation degrees from strong to weak were the correlation between joint position sense reproduce test and force sense reproduce test（r= 0.41），joint position sense reproduce test and force sense reproduce test（r= 0.29），the threshold of detection of movement and force sense reproduce test（r= 0.15）.Conclusions：No significant correlation were found among the results of joint position sense reproduce test，the threshold of de?tection of movement and force sense reproduce test，therefore，there is no correlation between position sense，the kinesthetic sense and force sensation.Using one of the 3 test methods to represent proprioception is one-sided.Force sensation is more likely to depend on Golgi tendon organ input information；kines?thetic sense rely more on muscle spindle input information；and joint position sense to rely on both input muscle spindles and Golgi tendon organs.

Key words proprioception；joint position sense reproduce test；the threshold of detection of movement test；force sense reproduce test

自1906年CHARLES SHERRINGTON提出本體感覺這一術(shù)語以來[1]，100多年間國內(nèi)外對于本體感覺進行了深入的研究，研究內(nèi)容包括本體感覺的感受器、神經(jīng)傳導通路、神經(jīng)中樞、測試方法、訓練手段和影響因素等，取得了大量的研究成果。在提高運動技能、運動損傷預防與康復、老年人跌倒風險評估及控制等領(lǐng)域取得了重大的應用[2]。

本體感覺能力的測定，對評定關(guān)節(jié)的功能具有重要意義。在目前的研究中，本體感覺的測試方法包括關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法、力量重現(xiàn)法、對指試驗、摸鼻試驗、對側(cè)匹配測試、視覺模型法、重物匹配測試和動靜態(tài)平衡能力測試等，其中最常采用的是關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法。目前，通常用一種測試方法的測試結(jié)果來衡量本體感覺的敏感度[3]。根據(jù)以往研究顯示，對于相同測試者運用不同本體感覺測試方法往往會得出不同的結(jié)論[4]，如D.S.BARRETT等[5]應用關(guān)節(jié)角度重置法，得出前交叉韌帶重建術(shù)后本體感覺有顯著性提高的結(jié)論；但P.B.MACDONALD等[6]應用運動最小閾值測量法進行相同的試驗，認為前交叉韌帶重建術(shù)后本體感覺沒有變化；G.SOLE等[7]在實驗誘導的肩峰下疼痛對本體感覺影響的研究中，得到實驗誘導的肩峰下疼痛使運動檢測閾值（the threshold to detect passive motion，TTDMD）明顯降低，但對被動關(guān)節(jié)重置測試（Pasive joint position sense reproduce test，PJR）沒有顯著影響。

本研究的目的是，對于相同受試者的膝關(guān)節(jié)應用不同的本體感覺測試方法，即關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法所得結(jié)果之間的相關(guān)性。

1　研究對象與方法

1.1研究對象

在北京師范大學隨機招募30名男生作為本試驗的試驗對象，年齡（19.29±0.95）歲，身高（170.57±5.29）cm，體重（63.00± 12.12）kg，要求所有受試者排除主要臟器和運動系統(tǒng)的器質(zhì)性疾病，視力正常，優(yōu)勢側(cè)膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動度正常。

1.2研究方法

所有試驗均是在北京師范大學體育與運動學院運動生物力學實驗室完成。受試者只進行優(yōu)勢側(cè)膝關(guān)節(jié)測試，踢球試驗確定優(yōu)勢側(cè)。等速測力計裝置（BIODEX多關(guān)節(jié)肌力測試系統(tǒng)，System 4；Biodex Medical Systems，Inc.，Shirley，NY，USA）用于關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法與力量重現(xiàn)法的測試。

關(guān)節(jié)角度重置測試：受試者坐在測試椅上，要求受試者戴眼罩，塞軟耳塞和戴播放有電磁干擾聲的耳麥，將優(yōu)勢側(cè)小腿放于充氣套中再與等速測力計裝置的測試臂通過綁帶固定；先讓受試者的膝關(guān)節(jié)由90°隨機被動置位于105°，120°和135°某一屈曲角度，作為目標角度，停留5 s，讓受試者注意感受關(guān)節(jié)的位置，再讓受試者被動回到膝關(guān)節(jié)90°的位置，然后讓受試者主動運動并依靠自我判斷重置上述角度；每一角度測試3次，被動運動角速度5°/s（見圖1）。比較2次角度的差異，判斷測試結(jié)果精確度采用2次角度的絕對誤差表示[8]。

圖1　關(guān)節(jié)角度重置測試Figure1　 Joint position sense reproduce test

運動最小閾值測試：受試者坐在測試椅上，要求受試者戴眼罩，塞軟耳塞和戴播放有電磁干擾聲的耳麥，將優(yōu)勢側(cè)小腿放于充氣套中再與等速測力計裝置的測試臂通過綁帶固定；在告知受試者開始測試后的3～10 s內(nèi)，隨機開始利用伺服動力裝置提供持續(xù)而緩慢的關(guān)節(jié)被動運動，被動運動角速度0.5°/s，起始角度為膝關(guān)節(jié)屈曲90°，105°，120°和135°，每個角度順時針和逆時針方向各運動測試3次，測量關(guān)節(jié)能夠感知到的被動運動的運動閾值，即測量起始時運動的關(guān)節(jié)角度與受試者能夠覺察到運動時的關(guān)節(jié)角度。比較2次角度的差異，判斷測試結(jié)果精確度采用2次角度的絕對誤差表示[7]。

力量重現(xiàn)法：受試者坐在測試椅上，軀干和優(yōu)勢側(cè)大腿通過綁帶固定，去除其他關(guān)節(jié)對測試膝關(guān)節(jié)的肌力代償；膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸與測試動力頭轉(zhuǎn)軸在一條直線上；等速測力裝置設(shè)定為等長肌力測試模式，首先進行受試者最大自主等長收縮測試（關(guān)節(jié)角度：膝關(guān)節(jié)屈曲90°，105°，120°和135°，每個角度均進行伸膝方向測試），獲得最大自主等長收縮肌力（Maximal voluntary isometric contraction，MVIC）；各關(guān)節(jié)角度進行3次5 s的等長伸展肌力測試，次間休息5 s，組間休息300 s，去除疲勞影響，變異系數(shù)（Coefficient of variance，CV）要求控制在15%以下。休息30 min后，以MVIC的50%作為目標力值，要求受試者保持這個目標力值（在電腦屏幕上目標力值處畫線，受試者通過視覺反饋控制發(fā)力大?。瑫r讓受試者注意感受此時用力的大??；在此之后，要求受試者閉上眼睛，產(chǎn)生5 s相同大小力量輸出并記錄為實測力值。計算目標力值與實測力值的差異采用2次測試結(jié)果的絕對誤差表示[9]。

BIODEX多關(guān)節(jié)肌力測試系統(tǒng)在應用關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法進行測試時的信度，通過對間隔一周的前后2次測試的評定結(jié)果進行組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（interclass correlation coefficient，ICC）及95%置信區(qū)間（95% confidence intervals，CI）分析來檢驗。評價標準：ICC值與日間可靠性對應關(guān)系概述為0.00～0.39，差；0.40～0.59，可；0.60～0.74，良；0.75～1.00，優(yōu)[10-13]。分析參數(shù)之間相互關(guān)系采用Pearson相關(guān)系數(shù)，分析參數(shù)之間差異采用單因素方差分析（one-way Analysis of Variance，ANOVA）[14]。利用SPSS19.0統(tǒng)計軟件對測試指標進行統(tǒng)計學分析，所有測試指標均以平均值±標準差的形式表示，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2　　研究結(jié)果

2.1重測信度

結(jié)果表明，測試具有較高的重測信度（ICC=0.76～0.92；95% CI=0.31～0.98，P＜0.05）（見表1）。

表1　重測信度ICC（95%CI）Table1 Interclass correlation coefficient ICC（95%CI）

2.2不同關(guān)節(jié)角度3種測試方法結(jié)果分析

對不同關(guān)節(jié)角度關(guān)節(jié)角度重置法所得結(jié)果進行單因素方差分析，膝關(guān)節(jié)屈曲105°，120°和135°時，關(guān)節(jié)角度重置法的測試結(jié)果之間差異存在顯著性（P＜0.05），關(guān)節(jié)角度越大，測試結(jié)果越差。對不同關(guān)節(jié)角度運動最小閾值測量法所得結(jié)果進行單因素方差分析，膝關(guān)節(jié)屈曲90°，105°，120°和135°時，運動最小閾值測量法的測試結(jié)果之間差異不具有顯著性（P＞0.05）。對不同關(guān)節(jié)角度力量重現(xiàn)法所得結(jié)果進行單因素方差分析，膝關(guān)節(jié)屈曲90°，105°，120°和135°時，力量重現(xiàn)法的測試結(jié)果之間差異不具有顯著性（P＞0.05）（見表2）。

表2　關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法與力量重現(xiàn)法所得結(jié)果Table2 The results of joint position sense reproduce test，the threshold of detection of movement and force sense reproduce test

不同關(guān)節(jié)角度重置法所得結(jié)果之間的相關(guān)性表明，膝關(guān)節(jié)屈曲105°，120°和135°時，關(guān)節(jié)角度重置法的測試結(jié)果之間Pearson相關(guān)系數(shù)均大于0.6，不同關(guān)節(jié)角度重置法所得結(jié)果之間呈顯著相關(guān)（見表3）。

膝關(guān)節(jié)屈曲90°，105°，120°和135°時，運動最小閾值測量法的測試結(jié)果之間Pearson相關(guān)系數(shù)均大于0.6，不同關(guān)節(jié)角度運動最小閾值測量法所得結(jié)果之間呈顯著相關(guān)（見表4）。

表4　不同關(guān)節(jié)角度運動最小閾值測量法所得結(jié)果之間相關(guān)性Table4 Intercorrelation between the results of the results of the threshold of detection of movement

膝關(guān)節(jié)屈曲90°，105°，120°和135°時，力量重現(xiàn)法的測試結(jié)果之間Pearson相關(guān)系數(shù)均大于0.6，不同關(guān)節(jié)角度力量重現(xiàn)法所得結(jié)果之間呈顯著相關(guān)（見表5）。

表5　不同關(guān)節(jié)角度力量重現(xiàn)法所得結(jié)果之間相關(guān)性Table5 Intercorrelation between the results of the results of force sense reproduce test

2.33種測試方法所得結(jié)果之間相關(guān)性分析

關(guān)節(jié)角度重置法與運動最小閾值測量法之間相關(guān)系數(shù)為0.29，關(guān)節(jié)角度重置法與力量重現(xiàn)法之間相關(guān)系數(shù)為0.41，運動最小閾值測量法與力量重現(xiàn)法之間相關(guān)系數(shù)為0.15，均小于0.6（P＞0.05），3種測試結(jié)果之間無顯著相關(guān)（見表6）。

表6　關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法與力量重現(xiàn)法所得結(jié)果之間相關(guān)性Table6 Intercorrelation between the results of joint position sense reproduce test，the threshold of detection of movement and force sense reproduce test

3　討論

目前，本體感覺定義為由位于關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)囊、韌帶、肌肉、肌腱、皮膚的機械性感受器向中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)放的神經(jīng)沖動[15-17]。本體感覺是對肌肉張力、環(huán)節(jié)運動和關(guān)節(jié)位置的感覺，通常劃分為力量覺、運動覺和位置覺。力量覺代表對關(guān)節(jié)肌力的鑒別能力；運動覺指鑒別關(guān)節(jié)運動的能力，包括運動的方向、幅度、速度、加速度和時間等；位置覺是指主動或被動再現(xiàn)給定關(guān)節(jié)角度的能力。3種能力都能在有意識或無意識下實施，保證人體運動的自動控制、平衡和關(guān)節(jié)穩(wěn)定，從而能夠正常進行體育活動和日常生活活動[18]。

運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法在不同關(guān)節(jié)角度時所得結(jié)果之間差異不具有顯著性，而關(guān)節(jié)角度重置法卻具有顯著性，關(guān)節(jié)角度越大，位置覺越差。運動最小閾值測量法在測試過程中，關(guān)節(jié)角度只有微小的變化，力量重現(xiàn)法在測試過程中關(guān)節(jié)角度保持不變，而關(guān)節(jié)角度重置法起始角度和目標角度差異較大，在置位和復位過程中時間間隔長，影響了記憶的保持，從而導致關(guān)節(jié)角度重置法在不同關(guān)節(jié)角度時所得結(jié)果之間差異具有顯著性。表明，關(guān)節(jié)角度越大，置位和復位過程中時間間隔越長，位置覺越差。

以往的本體感覺研究中，大多研究會選取幾個不同關(guān)節(jié)角度的測試結(jié)果代表其本體感覺水平[19-20]。由于3種測試方法在不同關(guān)節(jié)角度Pearson相關(guān)系數(shù)均大于0.6，且呈顯著相關(guān)，因此，在今后的測試中可以用某一關(guān)節(jié)角度的測試結(jié)果代表其本體感覺相應方面的水平。如用膝關(guān)節(jié)屈曲90°時的力量覺測試結(jié)果代表本體感覺力量覺水平，從而減少測試時間和勞動量。但需注意，關(guān)節(jié)角度重置法在不同關(guān)節(jié)角度時所得結(jié)果之間差異具有顯著性，在與其他研究比較時，關(guān)節(jié)角度重置法在不同關(guān)節(jié)角度所得數(shù)據(jù)之間不具有可比性。

關(guān)節(jié)角度重置法主要反映位置覺，運動最小閾值測量法主要反映運動覺，力量重現(xiàn)法主要反映力量覺，1種測試方法僅能反映本體感覺的一個方面。本研究結(jié)果顯示，關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法與力量重現(xiàn)法所得結(jié)果之間Pearson相關(guān)系數(shù)低，且沒有顯著性，說明它們所反映的位置覺、運動覺和力量覺之間的相關(guān)沒有顯著性。因此，應用單獨一種測試方法獲得的數(shù)據(jù)代表本體感覺是片面的。

本體感覺信息由位于關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)囊、韌帶、肌肉、肌腱、皮膚的機械性感受器產(chǎn)生[15，21]。導致本體感覺信息的主要受體位于肌肉、肌腱、韌帶和關(guān)節(jié)囊，而那些位于深層皮膚和筋膜層傳統(tǒng)上被視為補充來源。機械感受器將人體組織變形這一機械性變化轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號，通過感覺傳導通路傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，不同的機械感受器在本體感覺中的作用重要性一直是學術(shù)界的爭論焦點。當前的觀點認為，本體感覺位置覺主要由稱作肌梭的肌肉受體信號組成。張力的感覺由稱作高爾基腱器官的肌肉受體提供[22]。關(guān)節(jié)受體在運動范圍的中部對本體感覺只起很小的作用，只在運動范圍的兩側(cè)極限位置充分激活。與關(guān)節(jié)受體類似，皮膚受體也只在運動范圍的兩側(cè)極限位置才被激活[23]。相比之下，肌梭被一致認為在整個運動范圍內(nèi)都能被激活，提供本體感覺信息[24]?？傊?，肌梭和高爾基腱器官，是最主要的本體感受器，而其他本體感受器，包括關(guān)節(jié)和皮膚感受器只是在關(guān)節(jié)活動的極限位置上起作用，似乎起著限定關(guān)節(jié)運動范圍的作用[25-26]。

本研究測試的膝關(guān)節(jié)角度為90°，105°，120°和135°，均位于關(guān)節(jié)活動度的中部，關(guān)節(jié)受體和皮膚受體并沒有被充分激活，對本體感覺的貢獻很小，主要起作用的是肌梭和高爾基腱器官。按照相關(guān)系數(shù)程度劃分[27]，本試驗結(jié)果顯示，關(guān)節(jié)角度重置法與力量重現(xiàn)法之間的相關(guān)系數(shù)為0.41，即運動覺與力量覺存在一定程度相關(guān)（0.4～0.6）；關(guān)節(jié)角度重置法與運動最小閾值測量法之間相關(guān)系數(shù)0.29，即位置覺與運動覺存在弱相關(guān)（0.2～0.4）；運動最小閾值測量法與力量重現(xiàn)法之間相關(guān)系數(shù)0.15，表明運動覺與力量覺之間存在極弱相關(guān)或無相關(guān)（0.0～0.2）。這一結(jié)果可從生理學角度解釋，3種測試的主要區(qū)別是有無肌力的參與，力量覺測試中有大量肌肉進行等長收縮，與其他測試相比更多地依賴高爾基腱器官的感覺輸入信息；運動覺測試過程中，測試關(guān)節(jié)始終是被動運動，因此沒有肌力參與，與其他測試相比更多地依賴于肌梭的輸入信息；位置覺測試中，需要克服運動環(huán)節(jié)自身和測試臂的重力，因此有肌力的參與，并且在測試過程中有關(guān)節(jié)角度的變化，必然有肌梭的參與，因此，位置覺測試中依靠肌梭和高爾基腱器官的雙重輸入信息。故主要依靠肌梭和高爾基腱器官雙重輸入信息的位置覺與其他2種感覺（運動覺和力量覺）之間的相關(guān)性高于主要依靠肌梭和高爾基腱器官之一的運動覺和力量覺之間的相關(guān)性。

4　結(jié)論

運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法在不同關(guān)節(jié)角度時所得結(jié)果之間差異不具有顯著性，而關(guān)節(jié)角度重置法在不同關(guān)節(jié)角度時所得結(jié)果之間差異具有顯著性，關(guān)節(jié)角度越大，位置覺越差；關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法在不同關(guān)節(jié)角度時所得結(jié)果之間呈顯著相關(guān)。

關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法與力量重現(xiàn)法所得結(jié)果之間無顯著相關(guān)，因此，它們所代表的位置覺、運動覺和力量覺之間也無顯著相關(guān)。應用關(guān)節(jié)角度重置法、運動最小閾值測量法和力量重現(xiàn)法中單獨一種測試方法獲得的數(shù)據(jù)來代表本體感覺是片面的。

相關(guān)性程度的不同提示，力量覺可能更多地依賴高爾基腱器官的感覺輸入信息，運動覺更多地依賴于肌梭的輸入信息，而位置覺依靠肌梭和高爾基腱器官的雙重輸入信息。

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●專題研究Special Lecture

作者簡介：李林（1981-），男，河北正定人，在讀博士研究生，研究方向為運動生物力學。

基金項目：教育部人文社會科學研究項目（項目編號：11YJA880037）；北京師范大學教學建設(shè)與改革項目（項目編號：12-01-13）

收稿日期：2015-08-29；修回日期：2015-12-08；錄用日期：2015-12-09

DOI：10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2016.01.007

中圖分類號：G 804.6

文獻標志碼：A

文章編號：1005-0000（2016）01-036-05

作者單位：1.北京師范大學體育與運動學院，北京100875；2.廊坊師范學院體育學院，河北廊坊065000。