頸椎定位旋轉扳法操作特征的運動生物力學參數分析

耿 楠，于天源*，劉 卉，魯夢倩，冼思彤，于 躍，姚斌彬

(1.北京中醫藥大學，北京100029;2.北京體育大學，北京100084)

頸椎定位旋轉扳法是治療神經根型頸椎病較為常見的一種推拿手法，操作到位，效果立竿見影。將此手法操作由經驗轉化為可以進行運動力學量化的一系列指標，并最終形成一套標準化、規范化的手法，對臨床療效以及專家手法的傳承與發展有著深遠影響。

1 資料與方法

1.1 主要設備 紅外光點高速運動捕捉測試系統(8鏡頭，Motion Analysis，美國);三維測力臺(4塊，Kistler9281CA，瑞士)。

1.2 施術者的選擇 邀請一位具有20年以上臨床經驗的推拿醫師進行頸椎定位(C2)旋轉扳法操作。

1.3 受試者的選擇 選取25名男性健康志愿者，年齡為18～36歲。在操作前向各志愿者說明試驗步驟，解釋試驗過程中的注意事項，以便試驗順利進行(由于描marker點過程中出現脫落現象，最終只有23名志愿者數據納入本試驗研究中)。

1.4 考察因素的測量 測試員對志愿者的體質量、身高、坐高、頸圍、頸長進行測量，連續測量2次，取平均值，作為所記錄的數值。

1.5 測力臺歸零 將試驗用按摩凳放置于一塊測力臺上，使測力臺歸零。受試者坐于按摩凳上，雙腳放于測力臺內，施術者站在另外兩塊測力臺上進行標定位置，準備開始手法操作。

1.6 marker點的標定 施術者標定markers位置為根據試驗需求改進的Helen Hayes 22點模型，貼點部位為:左、右肩峰，右肩胛骨上角(用于系統識別)，左、右肱骨外上髁，左、右尺骨莖突與橈骨莖突連線的中點，左、右髂前上棘，L4/5棘突之間，左、右股骨中點，左、右股骨外側髁，左、右脛骨粗隆外下方，左、右腓骨外踝，左、右足跟點。

受試者標定markers位置共8個點，見表1。

表1 受試者各環節marker點

1.7 頸椎定位旋轉扳法的操作 嚴格按照于天源教授所編寫的《按摩推拿學》所描述的頸椎定位旋轉扳法操作要領進行操作［1］:以棘突向右偏為例，志愿者取坐位，操作者站于志愿者右后方，用左手拇指頂住偏歪棘突的右側，先使患者頭部前屈至要扳動椎骨的棘突開始運動時，再使患者頭向左側屈、面部向右旋轉至最大限度，然后醫生用手托住患者下頜，待患者放松后，做一個有控制的、稍增大幅度的、瞬間的旋轉扳動，同時左手拇指向左推按偏歪的棘突，聽到彈響即表明復位。

1.8 數據采集與處理 數據均通過Motion Analysis自帶軟件Cortex2.1.0.1103獲取，將所獲取數據分別繪制變化曲線圖，獲得所需階段的參數。

2 結果

2.1 通過測力臺所記錄的足底力值，對施術者扳動瞬間足底峰值力進行分析 見表2，圖1。

表2 施術者足底力值(±s)N

表2 施術者足底力值(±s)N

峰值力發力相(B－C)參 數 樣本量/例23 59.77±24.07

圖1 施術者足底合力曲線圖

2.2 動力學、運動學參數與考察因素的相關性分析采用多元線性回歸分析，逐步回歸的方法。多元線性回歸分析結果顯示，施術者扳動瞬間時的峰值力、施術者扳動瞬間腕部的合速度、合加速度以及受試者頸部被扳動角度、角速度與受試者各考察因素均沒有關系。

2.3 頸椎定位旋轉扳法操作特征的運動學描述 通過紅外光點高速運動捕捉測試系統采集施術者和受試者運動過程中運動學參數，見表3，表4，圖2。

表3 受試者頸部被扳動角度值(±s)(°)

表3 受試者頸部被扳動角度值(±s)(°)

注:X軸為頸部前后屈伸;Y軸為頸部左右側屈;Z軸為頸部旋轉

扳動角度X軸前屈角度參 數 樣本量/例23 10.20±6.42 23 3.73±13.17 Y軸側屈角度 23 0.50±5.27 Z軸旋轉角度

表4 扳動時間(±s)(s)

表4 扳動時間(±s)(s)

扳動時間扳動時間參 數 樣本量/例23 0.101 6±0.044

圖2 受試者頸部被扳動角度曲線圖

3 討論

3.1 推拿手法動力學、運動學參數的認識 生物力學參數包括運動學參數和動力學參數。運動學的參數包括時間參數(時刻、時間、頻率)、空間參數(路程、位移、角位移)、時空參數(速度、速率、角速度、加速度、角加速度)。動力學參數具有獨立性、瞬時性、隱含性、生物性4個特征，其包括力(大小、方向、作用點)、力矩、動量、動量矩、沖量、沖量矩、功。羅建等［2］從推拿手法的操作時間、頻率與治療疾病所取得的效果之間的關系以及推拿手法用力的大小、方向、運行軌跡3個方面進行研究，揭示手法動作的運動學、動力學規律和原理，為手法量化研究提供了可靠的參考數據。郭朝卿等［3］從解剖學角度結合自身練功體會，用生物力學原理分析習練易筋經對機體的效果，認為易筋經能夠改善習練者各部位尤其是上下肢及脊柱各個關節的穩定性和靈活性，促進人體氣血和經絡的通暢。成都骨科醫院周太安等［4］認為理筋手法也是一種用力的手法，若想消除痛苦，達到預期療效，要求醫生運用理筋手法操作時要掌握手法的力量(F)、用力方向、作用的部位、接觸面積(S)以及作用于體表的時間(T)5個要素。

3.2 測試系統在醫學領域的應用 三維測力臺與紅外光點高速運動捕捉測試系統不僅在運動生物力學研究中廣泛應用，而且還在醫學等領域逐步被運用。

陳浩等［5］用三維測力臺系統評估20名身體健康的青年大學生志愿者(男女各10人)背部不同評估負重時，行走過程中負重對足底壓力的影響。結果顯示:測試者的足底壓力隨著背部負重增加而增加，并在性別上存在著一定的差異。張旻等［6］根據測力臺和三維步態分析系統對20例內側間室膝骨關節炎患者在佩戴與不佩戴膝外翻矯形器兩種步行情況下的力學參數進行對比分析，結果發現:佩戴膝關節外翻支具后的患者在步行過程中膝關節內收力矩明顯減小，而且內翻角度也變小，外翻角度增加。TRIANO等［7］在操作頸椎定位旋轉手法時利用紅外光點攝像技術對頭部三維的線性和角度位移進行測量，結果發現頭部的總平均位移屈曲、軸向旋轉和側屈角度，分別是 50°，25°和 33°。馮敏山等［8］為了解旋提手法的運動學過程，采用12臺數字動作捕捉鏡頭，對朱立國教授在傳統旋轉手法上改良而成頸椎旋提手法操作過程進行動態捕捉。天津中醫藥大學第一附屬醫院的王平等［9］采用動態捕捉系統對5例凍結肩患者進行三維動態牽伸回旋法干預，研究凍結肩盂肱關節的角速度、角加速度、旋轉角度以及患側上臂位置變化產生的歐拉角分量的運動軌跡特征。

3.3 影響手法的因素 根據試驗研究條件，本試驗主要從施術者扳動瞬間的足底峰值力，扳動瞬間腕部的合速度、合加速度，受試者頸部被扳動角度方面分別與各考察因素(身高、體質量、坐高、頸圍、頸長)進行相關性分析。結果顯示:各力學參數與各考察因素均沒有關系。但魏戌［10］在分析頸椎旋提手法操作過程中的影響因素時，將45例神經根型頸椎病患者按照體質量指數分為正常組(19～23)、超重組(24～25)、肥胖組(＞25)，對患者的身高、體質量、頸圍、體質量指數等可能的影響要素進行分析，得出結論:體質量指數是此手法的影響因素之一。

本試驗中，施術者在對健康受試者施用頸椎定位旋轉扳法操作過程中的動力學、運動學參數與各考察因素均無相關性。與魏戌所做試驗得出的結論有一定差異，可以從以下3方面進行考慮。1)受試者選擇不同:本試驗受試者均為健康志愿者，與頸椎病患者的頸椎曲度、肌肉僵硬度等病情有一定區別。2)發力部位不同:魏戌對頸部旋提手法發力大小的測量主要采用裝有壓力傳感器的自制套袖對施術者前臂力值的測量;本試驗主要采用三維測力臺對施術者的足底發力值進行測量，兩者所選取的測量發力部位不同，從而也會出現不同的結果。3)推拿手法不同:魏戌所研究手法為頸部旋提手法，本試驗研究的推拿手法為頸椎定位旋轉扳法，經試驗結果可知，對健康志愿者施用頸椎定位旋轉扳法操作過程中受試者頸椎被扳動瞬間的角度是一個包括前屈、側屈、旋轉的復合角度。“瞬間旋轉扳動”時施術者足底發力大小、施術者所扳動角度與各考察因素(身高、體質量、坐高、頸圍、頸長)均無關系。

［1］于天源.按摩推拿學［M］.北京:中國協和醫科大學出版社，2012:50-55.

［2］羅建，溫伯平，豐芬.近年來推拿手法規范化研究進展與思考［J］.中醫研究，2006，19(4):7-9.

［3］郭朝卿，程英武，孔令軍，等.從生物力學角度探析易筋經的功法功理［J］.長春中醫藥大學學報，2014，30(2):262.

［4］周太安，潘良春，宋俐榮.理筋手法研究方法初探［J］.中國骨傷，1997，10(3):39-40.

［5］陳浩，劉合榮，張建國，等.人體背部負重行走時足底壓力分布研究［J］.生物醫學工程學雜志，2013，30(3):525-529.

［6］張旻，江瀾.佩帶膝外翻支具膝骨關節炎患者膝關節的生物力學變化［J］.中國組織工程研究與臨床康復，2011，15(17):3109-3112.

［7］TRIANO J J，SCHULTZ A B.Motions of the head and thorax during neck manipulations［J］.Journal of manipulative and physiological therapeutics，1993，17(9):573-583.

［8］馮敏山，朱立國，魏戌，等.頸椎旋提手法操作軌跡的動態捕捉研究［J］.中國康復醫學雜志，2011，26(2):176-177.

［9］王平，王曉東，李海，等.三維動態牽伸回旋法干預下凍結肩盂肱關節運動軌跡特征的研究［J］.中華中醫藥學刊，2013，31(9):1914-1916.

［10］魏戌.旋提手法操作特征及影響因素的生物力學研究［D］.北京:中國中醫科學院，2010.