肘關節(jié)多運動軸主動位置覺規(guī)律研究

陸 峰，李 林

(中國人民大學體育部，北京 100872)

位置覺測量對評定關節(jié)的功能具有重要意義，尤其是肘關節(jié)功能的準確評估對于建立功能最大化評估策略非常重要。以往研究絕大部分是關節(jié)的單軸位置覺，對于某一關節(jié)的位置覺評價往往只是在一個運動軸上[1-4]，如用肘關節(jié)屈曲的位置覺測試代表肘關節(jié)位置覺水平。而人體大部分關節(jié)都有多個運動軸，如肘關節(jié)由肱尺關節(jié)、肱橈關節(jié)和橈尺近側關節(jié)包在一個關節(jié)囊內構成復關節(jié)，關節(jié)運動包括繞冠狀軸的屈伸和繞垂直軸的旋內和旋外[5]。在日常生活和運動中，人體一般進行的是三維空間里的多軸復合運動[6-8]，如單手肩上投籃時，肘關節(jié)在做伸動作的同時還在做旋內或旋外的動作進行調整。因此，一個運動軸上的位置覺測試只提供了該關節(jié)部分的位置覺信息，很難反映全面的位置覺水平。為了獲得肘關節(jié)屈曲/伸展軸和旋內/旋外軸的位置覺以及它們之間的相互關系，進行肘關節(jié)屈曲/伸展軸和旋內/旋外軸位置覺規(guī)律研究。

1 研究對象與方法

1.1 測試對象隨機招募60名男生作為本實驗的實驗對象（年齡：19.7±0.6歲；身高：169.8±3.1cm；體重：64.5±5.8kg），所有受試者要求無主要臟器和運動系統(tǒng)疾病[9]，視力正常，優(yōu)勢側肘關節(jié)的關節(jié)活動度正常。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法在Web of Science數據庫中輸入關鍵詞“elbow”“joint position sensation”“proprioception”等，檢索2001-2017年期間相關文獻110篇，為本研究提供了重要的理論支撐。

1.2.2 測試法自2016年3月1日至2016年3月3日每天上午8點至11點、下午14點至17點進行測試，受試者只進行優(yōu)勢側肘關節(jié)測試，拋球實驗確定優(yōu)勢側。一周后重新進行重測實驗用以檢測重測信度，2個階段測試要求完全一樣。測試受試者優(yōu)勢側肘關節(jié)活動度及屈曲/伸展軸、旋內/旋外軸主動-主動位置覺。

位置覺測試采用主動-主動開鏈關節(jié)角度重置法[10]：受試者坐姿位，軀干和優(yōu)勢側上臂通過綁帶與測試椅固定。慣性姿態(tài)測試設備通過雙面膠固定在優(yōu)勢側前臂近腕關節(jié)處，手指和手腕放松無固定。上肢與眼睛之間以厚黑布隔開，避免受試者看到測試上肢。

自制慣性姿態(tài)測試系統(tǒng)在測量主動位置覺時的信度通過對間隔一周的前后2次測試的評定結果進行組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)[16-19]和配對t檢驗（a paired t-test）[20]來檢驗。肘關節(jié)各運動軸、各關節(jié)活動范圍的位置覺之間的相互關系采用Pearson相關系數。

慣性姿態(tài)傳感器是新一代運動分析系統(tǒng)，已被應用于測量關節(jié)三維本體感覺的研究中。自制慣性姿態(tài)傳感器通過卡爾曼濾波法融合三軸加速度、三軸角速度和三軸磁力值數據，獲得測試關節(jié)遠端環(huán)節(jié)的精確姿態(tài)數據[21-25]。將受試者測試關節(jié)的近端環(huán)節(jié)固定，慣性姿態(tài)傳感器通過綁帶固定在測試關節(jié)的遠端環(huán)節(jié)上。慣性姿態(tài)傳感器在受試者測試關節(jié)的遠端環(huán)節(jié)運動過程中隨其做相同的運動，并記錄下實時變化的三維角度值，即關節(jié)角度值。三維姿態(tài)被定義為慣性姿態(tài)傳感器自身坐標系S與地球固定坐標系G之間的定位，使用與地球固定坐標系G作為參考坐標系，遵循笛卡爾右手定則[26]，如圖1所示。一些應用慣性姿態(tài)傳感器進行的研究，表現出了良好的信效度[16，26-28]。

表1 肘關節(jié)活動度測試重測信度（°）Table 1 Test retest reliability result of the elbew ROM test(°)

表2 肘關節(jié)位置覺測試重測信度（°）Table 2 Test retest reliability result of the elbew joint position sense(JPS) test(°)

本研究中應用的慣性姿態(tài)傳感器體積?。?8mm×53mm×21mm）、重量輕（50g），通過藍牙與電腦連接，采樣頻率為100 Hz?；诖藗鞲衅?，我們開發(fā)了一套測量肘關節(jié)各運動軸位置覺的軟件[26，29]。

圖1 慣性姿態(tài)傳感器Figure1 inertial and magnetic measurement systems

1.2.3 數理統(tǒng)計法利用SPSS20.0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。

2 結 果

2.1 重測信度如表1所示，肘關節(jié)活動度測試具有較高的重測信度（ICC范圍0.79-0.80，p＜0.05）。day1、day2分別代表間隔一周的前后2次測試。

如表2所示，肘關節(jié)位置覺測試具有較高的重測信度（ICC范圍0.75-0.88，p＜0.05）。

2.2 肘關節(jié)活動度對第1階段測試的數據進行后續(xù)分析。肘關節(jié)活動度如表3所示。

表 3 肘關節(jié)活動度（°）Table 3 ROM of elbew（°）

2.3 肘關節(jié)主動位置覺

表4 肘關節(jié)位置覺（°）Table 4 JPS of elbew（°）

如表4所示，對肘關節(jié)某一運動軸不同關節(jié)活動范圍位置覺之間進行單因素方差分析，肘關節(jié)旋外不同關節(jié)活動范圍位置覺之間差異具有顯著性（P=0.005）。事后檢驗采用Tukey’s post hoc方法，25%ROM和50%ROM位置覺之間差異具有顯著性（P=0.013）。肘關節(jié)屈曲、旋內不同關節(jié)活動范圍主動位置覺之間差異不具有顯著性（P=0.785，P=0.893）。以肘關節(jié)某一關節(jié)活動范圍各運動軸位置覺平均值代表該關節(jié)活動范圍的位置覺，肘關節(jié)不同關節(jié)活動范圍位置覺之間差異不具有顯著性（P=0.217）。

對肘關節(jié)某一關節(jié)活動范圍各運動軸位置覺之間進行單因素方差分析，25%ROM時，肘關節(jié)各運動軸主動位置覺之間差異具有顯著性（P=0.025）。事后檢驗采用Tukey’s post hoc方法，屈曲和旋內位置覺之間差異具有顯著性（P=0.023）。50%ROM時， 肘關節(jié)各運動軸主動位置覺之間差異具有顯著性（P=0.025）。事后檢驗采用Tukey’s post hoc方法，旋內和旋外位置覺之間差異具有顯著性（P=0.021）。75%ROM時，肘關節(jié)各運動軸位置覺之間差異不具有顯著性（P=0.240）。以肘關節(jié)某一運動軸不同關節(jié)活動范圍主動位置覺的平均值代表該運動軸的位置覺，肘關節(jié)各運動軸主動位置覺之間差異具有顯著性（P=0.024）。事后檢驗采用Tukey’s post hoc方法，旋內和屈曲位置覺之間差異具有顯著性（P=0.030），旋內和旋外位置覺之間差異具有顯著性（P=0.021），旋內（3.1±0.4°）主動位置覺好于旋外（3.8±0.6°）和屈曲（4.0±0.9°）。

表5 25%ROM各運動軸向主動位置覺之間的相關性

Table 5 Correlation between JPS in different directions of 25%ROM

注：**代表p ＜0.01；*代表p ＜0.05。

表6 50%ROM各運動軸向主動位置覺之間相的關性Table 6 Correlation between JPS in different directions of 50%ROM

表7 75%ROM各運動軸向主動位置覺之間相關性Table 7 Correlation between JPS in different directions of 75%ROM

如表5～7所示，25%ROM時，屈曲與旋內、屈曲與旋外主動位置覺之間具有顯著性相關。50%ROM和75%ROM時，各運動軸主動位置覺之間不具有顯著性相關。

表8 屈曲各關節(jié)活動度主動位置覺之間的相關性Table 8 Correlation between JPS in different angular levels of flexion

如表8～10所示，屈曲各關節(jié)活動度主動位置覺之間具有顯著性相關；旋外25%ROM和50%ROM之間主動位置覺之間具有顯著性相關；旋內各關節(jié)活動度主動位置覺之間不具有顯著性相關。

表9 旋內各關節(jié)活動度主動位置覺之間的相關性Table 9 Correlation between JPS in different angular levels of internal rotation

表10 旋外各關節(jié)活動度主動位置覺之間的相關性Table 10 Correlation between JPS in different angular levels of extorsion

3 討 論

肘關節(jié)除25%ROM和50%ROM旋外位置覺之間差異具有顯著性，其它運動軸（屈曲、旋內）不同關節(jié)活動范圍主動位置覺之間差異不具有顯著性。對于同一運動軸運動時，雖然關節(jié)活動范圍不同，但收縮的肌肉和激活的本體感受器基本相同。因此，不同關節(jié)活動范圍對肘關節(jié)主動位置覺影響較小。

由于肘關節(jié)的結構差異，不同運動軸肌肉質量以及感受器的密度和分布不同[30]。肘關節(jié)免疫組織化學研究揭示，在背-橈骨韌帶中分布的機械感受器有著很高的密度，而長的放射狀的韌帶幾乎沒有機械感受器。在橫截面積較大的肌肉中，肌梭數量較多[31-32]。肘關節(jié)不同運動軸主動位置覺之間差異具有顯著性，不同運動方向對肘關節(jié)主動位置覺會產生影響，這可能是由于在不同運動軸運動時，所收縮的肌肉、牽拉的韌帶和激活的本體感受器不同造成的。其中旋內（3.1±0.4°）主動位置覺好于旋外（3.8±0.6°）和屈曲（4.0±0.9°）。

以往研究絕大部分是關節(jié)的單軸位置覺，對于某一關節(jié)的位置覺評價往往只是在一個運動軸上，如用肘關節(jié)屈曲的位置覺測試代表肘關節(jié)位置覺水平。而本研究中，25%ROM時，個別方向主動位置覺之間具有顯著性相關(p＜0.05)；50%ROM和75%ROM時，各方向主動位置覺之間不具有顯著性相關(P＞0.05)。因此，一個運動軸上的位置覺測試只提供了該關節(jié)部分的位置覺信息，很難反映全面的位置覺水平，不能通過某一運動軸上的位置覺代表肘關節(jié)的位置覺。

4 結 論

1）不同關節(jié)活動范圍對肘關節(jié)主動位置覺的影響較小。

2）不同運動方向對肘關節(jié)主動位置覺會產生影響，其中旋內主動位置覺好于旋外和屈曲。

3）不能通過某一運動軸上的位置覺代表肘關節(jié)的位置覺。

參考文獻：

大多數的女性農民工在城市生活的環(huán)境較差，周圍缺少良好的體育鍛煉場所，不能滿足她們在體育鍛煉方面的需求。這樣直接導致她們體育鍛煉熱情降低，進而造成了體育鍛煉缺少規(guī)律，不能堅持。

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