腰椎本體感覺測量方法現狀研究及展望

陳振雷 錢菁華 北京體育大學運動醫學與康復學院

本體感覺是對人體運動和位置的一種反饋，有時候稱它為人體的“第六感覺”[1]。現有研究表明，大量下背痛患者的腰部本體感覺明顯下降，準確有效的評估腰部本體感覺能力對于康復計劃的制定和實施，損傷的預防以及運動能力的篩查可以起到重要作用。但由于國內長期缺乏該領域研究，在本體感覺的選擇方法上模糊不清。為此本文通過對相關文獻概括，旨在針對不同的場景下提供合適的腰椎本體感覺測量方法。

一、腰椎本體感覺和運動表現

Kinesthesia 首先被英國人[2]使用，認為本體感覺是人們無時無刻都能夠感受到身體不同部位相對的位置以及是否在運動。有學者[3]總結前人的研究后認為，本體感覺包含運動覺和位置覺。位置覺即對人潛意識的能指出肢體所處的位置而不借助于外界刺激，而運動覺則是對肢體運動的感覺做出判斷。

本體感受器是連接運動系統和神經系統的關鍵，它廣泛分布于人體的關節，肌肉，韌帶，筋膜以及皮膚。它搜集了大量的力學信號，進行初步的整合后傳入神經肌肉控制單元。本體感覺作為一個閉合通路，不單單依靠本體感受器這一個部分，還包括中樞調控。因此，中樞系統的信息整合和輸出顯得尤為重要。

在運動過程中，初學者都是利用主動意識去控制動作或者選擇合適的運動策略，然而對一名擁有長期訓練經驗的運動員來講，他可以通過“自動加工”的方式進行調整[4]。通過這樣的方式，優秀運動員完成技術動作時，只需要對第一個動作稍加注意，后面的動作只做簡單的調整。他不需要占據大量的中樞資源就能完成復雜的動作，從而有更多的精力可以處理關注周圍的情況和更高層次的運動要求上。

本體感覺與平衡能力息息相關，良好的平衡能力必定伴隨著良好的本體感覺。當然，人體的平衡能力不僅僅來源于一個部位，它是由多個關節或者部位的平衡共同完成的。有學者提出了疑問，到底哪一個部位對平衡的影響最大？在有氧體操、游泳、體育舞蹈、羽毛球和足球等比賽中[5]，對100 名優秀運動員的腳踝、膝蓋、脊柱、肩膀和手指關節的本體感覺進行了評估。優秀運動員在有氧體操、游泳、體育舞蹈、羽毛球和足球等項目中的競技水平與踝關節、肩關節和脊柱的本體感覺能力高度相關。

二、腰椎本體感覺測量方法

（一）運動閾值測量檢測

運動閾值測量檢測[6]通過升序或者降序的方式對本體感覺進行評估，人們對刺激存在一個最小感受的閾值，給予受試者一個較大或者較小強度刺激，然后采取減小或者增加刺激的方式進行一系列的刺激。當患者感受不到刺激或者剛剛感受到刺激時確定該刺激強度，通過計算平均最小閾值確定期本體感覺。具體來說，通過調節關節角度，讓受試者判斷其部位是否發生了位置變化。

該方法有明顯的缺陷。首先，在條件關節角度時，由于運動范圍調節不是恒定輸出，導致測量閾值往往比真實閾值大或者小，亦或者說該方法受到速度的影響，速度越慢可能得到的結果越精準。其次，由于采取升序或者降序的調節，受試者往往會在變化之前提前做出預判，繼而影響本體感覺的判斷。

（二）關節位置重置

關節位置重置[7，8]顧名思義，某一關節上進行主動或被動的還原和重置。通常使用絕對誤差角度作為評價指標，即關節測量位置與之前設定位置進行比較，誤差越小則代表關節本體感覺越好。通過等速機器緩慢地將受試者軀干從初始位置移動到預定的目標角度，并停留3 秒，提醒受試者記住此預定的目標位置，然后將軀干返回到中立位。然后受試者手握開關，機器帶動軀干移動，感受到目標角度時，按下暫停鍵，記錄此時的實際角度。實際位置和目標位置之間的差值評估腰椎本體感覺能力。有學者[9]利用動作捕捉技術對本體感覺進行測量。其測量方法大致與等速肌力測試儀方法類似，捕捉標記位點后建立脊柱模型，分析兩次角度變化差異。此外，還有人簡化動作捕捉設備，利用激光輔助定位，針對脊柱進行本體感覺功能的測量

有人對實驗過程提出了質疑，假如第一次通過被動活動到達目標位置，第二次還原該位置時采用主動活動策略為造成誤差，其原因是主動活動的過程中肌肉收縮，激活了大量感受器，那么收集到的信號與第一次相比發生了變化。

（三）主動運動識別

為了避免上述問題，有學者提出另一種方法作為另一種測量方式，即主動運動識別[10]。在腰椎測試，受試者先對5 個腰椎屈曲角度進行3 輪按照順序的熟悉，從而記住1、2、3、4、5 每個位置的感覺，然后這5 個不同的腰椎角度會隨機出現10 次，受試者對隨機出現的屈曲關節位置做出絕對判斷，并給出1、2、3、4、5 的數字回應。

由于脫離了大型的設備儀器，該方法不需要在無負重位，孤立的關節位置，緩慢速度下進行測量，因此這些情況下測量的方式本來就與生活中大部分活動和運動情況大相徑庭。前兩種測量方式為了避免其他因素的干擾，選擇在實驗室環境下進行。而在一個理想條件下測定的本體感覺更適合生理學研究。在體育領域中，主要的是提升運動員在復雜環境下的本體感覺，因此，測量環境越貼近運動環境，實驗數據越真實可靠[11]。

同樣該方法也存在弊端，不同位置設定會導致該任務難易程度的改變。所以，針對不同人群下5 個位置的選擇需要進行大量預實驗。其次，通過受試者的反饋繪制出ROC 曲線，隨后計算曲線下面積（AUC），范圍在0.5-1 之間。由于量化成得分后，無法與其他方法結果進行對比。因此，效度研究上可能還缺乏相關驗證。最后，設備相對簡化以及存在多因素作用，不適合本體感覺機制研究。

三、小結與展望

三類本體感覺的測量方法有著自己的優缺點。研究本體感覺機制時，往往選擇運動閾值檢測法，盡可能屏蔽其他混雜因素。該方法著重強調本體感覺中的運動覺。關節位置重置法不僅僅可以研究單側肢體的本體感覺，還可以探究對側肢體的本體感覺，該方法更加側重位置覺的評估。然而在體育運動領域，主動運動識別似乎是最合適的方法。它憑借更貼近運動狀態，更加高效的測量方法，更加準確的測量結果。針對運動人群來說，這一測量指標顯得更加重要。在今后研究中，需要基于不同的目的選擇適合的方法，才能更加準確有效的評估腰部本體感覺測量。