腰椎本體感覺測(cè)量方法現(xiàn)狀研究及展望

陳振雷 錢菁華 北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與康復(fù)學(xué)院

本體感覺是對(duì)人體運(yùn)動(dòng)和位置的一種反饋，有時(shí)候稱它為人體的“第六感覺”[1]。現(xiàn)有研究表明，大量下背痛患者的腰部本體感覺明顯下降，準(zhǔn)確有效的評(píng)估腰部本體感覺能力對(duì)于康復(fù)計(jì)劃的制定和實(shí)施，損傷的預(yù)防以及運(yùn)動(dòng)能力的篩查可以起到重要作用。但由于國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期缺乏該領(lǐng)域研究，在本體感覺的選擇方法上模糊不清。為此本文通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)概括，旨在針對(duì)不同的場(chǎng)景下提供合適的腰椎本體感覺測(cè)量方法。

一、腰椎本體感覺和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)

Kinesthesia 首先被英國(guó)人[2]使用，認(rèn)為本體感覺是人們無時(shí)無刻都能夠感受到身體不同部位相對(duì)的位置以及是否在運(yùn)動(dòng)。有學(xué)者[3]總結(jié)前人的研究后認(rèn)為，本體感覺包含運(yùn)動(dòng)覺和位置覺。位置覺即對(duì)人潛意識(shí)的能指出肢體所處的位置而不借助于外界刺激，而運(yùn)動(dòng)覺則是對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)的感覺做出判斷。

本體感受器是連接運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵，它廣泛分布于人體的關(guān)節(jié)，肌肉，韌帶，筋膜以及皮膚。它搜集了大量的力學(xué)信號(hào)，進(jìn)行初步的整合后傳入神經(jīng)肌肉控制單元。本體感覺作為一個(gè)閉合通路，不單單依靠本體感受器這一個(gè)部分，還包括中樞調(diào)控。因此，中樞系統(tǒng)的信息整合和輸出顯得尤為重要。

在運(yùn)動(dòng)過程中，初學(xué)者都是利用主動(dòng)意識(shí)去控制動(dòng)作或者選擇合適的運(yùn)動(dòng)策略，然而對(duì)一名擁有長(zhǎng)期訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)員來講，他可以通過“自動(dòng)加工”的方式進(jìn)行調(diào)整[4]。通過這樣的方式，優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員完成技術(shù)動(dòng)作時(shí)，只需要對(duì)第一個(gè)動(dòng)作稍加注意，后面的動(dòng)作只做簡(jiǎn)單的調(diào)整。他不需要占據(jù)大量的中樞資源就能完成復(fù)雜的動(dòng)作，從而有更多的精力可以處理關(guān)注周圍的情況和更高層次的運(yùn)動(dòng)要求上。

本體感覺與平衡能力息息相關(guān)，良好的平衡能力必定伴隨著良好的本體感覺。當(dāng)然，人體的平衡能力不僅僅來源于一個(gè)部位，它是由多個(gè)關(guān)節(jié)或者部位的平衡共同完成的。有學(xué)者提出了疑問，到底哪一個(gè)部位對(duì)平衡的影響最大？在有氧體操、游泳、體育舞蹈、羽毛球和足球等比賽中[5]，對(duì)100 名優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的腳踝、膝蓋、脊柱、肩膀和手指關(guān)節(jié)的本體感覺進(jìn)行了評(píng)估。優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員在有氧體操、游泳、體育舞蹈、羽毛球和足球等項(xiàng)目中的競(jìng)技水平與踝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)和脊柱的本體感覺能力高度相關(guān)。

二、腰椎本體感覺測(cè)量方法

（一）運(yùn)動(dòng)閾值測(cè)量檢測(cè)

運(yùn)動(dòng)閾值測(cè)量檢測(cè)[6]通過升序或者降序的方式對(duì)本體感覺進(jìn)行評(píng)估，人們對(duì)刺激存在一個(gè)最小感受的閾值，給予受試者一個(gè)較大或者較小強(qiáng)度刺激，然后采取減小或者增加刺激的方式進(jìn)行一系列的刺激。當(dāng)患者感受不到刺激或者剛剛感受到刺激時(shí)確定該刺激強(qiáng)度，通過計(jì)算平均最小閾值確定期本體感覺。具體來說，通過調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)角度，讓受試者判斷其部位是否發(fā)生了位置變化。

該方法有明顯的缺陷。首先，在條件關(guān)節(jié)角度時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)范圍調(diào)節(jié)不是恒定輸出，導(dǎo)致測(cè)量閾值往往比真實(shí)閾值大或者小，亦或者說該方法受到速度的影響，速度越慢可能得到的結(jié)果越精準(zhǔn)。其次，由于采取升序或者降序的調(diào)節(jié)，受試者往往會(huì)在變化之前提前做出預(yù)判，繼而影響本體感覺的判斷。

（二）關(guān)節(jié)位置重置

關(guān)節(jié)位置重置[7，8]顧名思義，某一關(guān)節(jié)上進(jìn)行主動(dòng)或被動(dòng)的還原和重置。通常使用絕對(duì)誤差角度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，即關(guān)節(jié)測(cè)量位置與之前設(shè)定位置進(jìn)行比較，誤差越小則代表關(guān)節(jié)本體感覺越好。通過等速機(jī)器緩慢地將受試者軀干從初始位置移動(dòng)到預(yù)定的目標(biāo)角度，并停留3 秒，提醒受試者記住此預(yù)定的目標(biāo)位置，然后將軀干返回到中立位。然后受試者手握開關(guān)，機(jī)器帶動(dòng)軀干移動(dòng)，感受到目標(biāo)角度時(shí)，按下暫停鍵，記錄此時(shí)的實(shí)際角度。實(shí)際位置和目標(biāo)位置之間的差值評(píng)估腰椎本體感覺能力。有學(xué)者[9]利用動(dòng)作捕捉技術(shù)對(duì)本體感覺進(jìn)行測(cè)量。其測(cè)量方法大致與等速肌力測(cè)試儀方法類似，捕捉標(biāo)記位點(diǎn)后建立脊柱模型，分析兩次角度變化差異。此外，還有人簡(jiǎn)化動(dòng)作捕捉設(shè)備，利用激光輔助定位，針對(duì)脊柱進(jìn)行本體感覺功能的測(cè)量

有人對(duì)實(shí)驗(yàn)過程提出了質(zhì)疑，假如第一次通過被動(dòng)活動(dòng)到達(dá)目標(biāo)位置，第二次還原該位置時(shí)采用主動(dòng)活動(dòng)策略為造成誤差，其原因是主動(dòng)活動(dòng)的過程中肌肉收縮，激活了大量感受器，那么收集到的信號(hào)與第一次相比發(fā)生了變化。

（三）主動(dòng)運(yùn)動(dòng)識(shí)別

為了避免上述問題，有學(xué)者提出另一種方法作為另一種測(cè)量方式，即主動(dòng)運(yùn)動(dòng)識(shí)別[10]。在腰椎測(cè)試，受試者先對(duì)5 個(gè)腰椎屈曲角度進(jìn)行3 輪按照順序的熟悉，從而記住1、2、3、4、5 每個(gè)位置的感覺，然后這5 個(gè)不同的腰椎角度會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)10 次，受試者對(duì)隨機(jī)出現(xiàn)的屈曲關(guān)節(jié)位置做出絕對(duì)判斷，并給出1、2、3、4、5 的數(shù)字回應(yīng)。

由于脫離了大型的設(shè)備儀器，該方法不需要在無負(fù)重位，孤立的關(guān)節(jié)位置，緩慢速度下進(jìn)行測(cè)量，因此這些情況下測(cè)量的方式本來就與生活中大部分活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)情況大相徑庭。前兩種測(cè)量方式為了避免其他因素的干擾，選擇在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行。而在一個(gè)理想條件下測(cè)定的本體感覺更適合生理學(xué)研究。在體育領(lǐng)域中，主要的是提升運(yùn)動(dòng)員在復(fù)雜環(huán)境下的本體感覺，因此，測(cè)量環(huán)境越貼近運(yùn)動(dòng)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)越真實(shí)可靠[11]。

同樣該方法也存在弊端，不同位置設(shè)定會(huì)導(dǎo)致該任務(wù)難易程度的改變。所以，針對(duì)不同人群下5 個(gè)位置的選擇需要進(jìn)行大量預(yù)實(shí)驗(yàn)。其次，通過受試者的反饋繪制出ROC 曲線，隨后計(jì)算曲線下面積（AUC），范圍在0.5-1 之間。由于量化成得分后，無法與其他方法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。因此，效度研究上可能還缺乏相關(guān)驗(yàn)證。最后，設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)化以及存在多因素作用，不適合本體感覺機(jī)制研究。

三、小結(jié)與展望

三類本體感覺的測(cè)量方法有著自己的優(yōu)缺點(diǎn)。研究本體感覺機(jī)制時(shí)，往往選擇運(yùn)動(dòng)閾值檢測(cè)法，盡可能屏蔽其他混雜因素。該方法著重強(qiáng)調(diào)本體感覺中的運(yùn)動(dòng)覺。關(guān)節(jié)位置重置法不僅僅可以研究單側(cè)肢體的本體感覺，還可以探究對(duì)側(cè)肢體的本體感覺，該方法更加側(cè)重位置覺的評(píng)估。然而在體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，主動(dòng)運(yùn)動(dòng)識(shí)別似乎是最合適的方法。它憑借更貼近運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，更加高效的測(cè)量方法，更加準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。針對(duì)運(yùn)動(dòng)人群來說，這一測(cè)量指標(biāo)顯得更加重要。在今后研究中，需要基于不同的目的選擇適合的方法，才能更加準(zhǔn)確有效的評(píng)估腰部本體感覺測(cè)量。