腰椎本体感觉测量方法现状研究及展望

陈振雷 钱菁华 北京体育大学运动医学与康复学院

本体感觉是对人体运动和位置的一种反馈，有时候称它为人体的“第六感觉”[1]。现有研究表明，大量下背痛患者的腰部本体感觉明显下降，准确有效的评估腰部本体感觉能力对于康复计划的制定和实施，损伤的预防以及运动能力的筛查可以起到重要作用。但由于国内长期缺乏该领域研究，在本体感觉的选择方法上模糊不清。为此本文通过对相关文献概括，旨在针对不同的场景下提供合适的腰椎本体感觉测量方法。

一、腰椎本体感觉和运动表现

Kinesthesia 首先被英国人[2]使用，认为本体感觉是人们无时无刻都能够感受到身体不同部位相对的位置以及是否在运动。有学者[3]总结前人的研究后认为，本体感觉包含运动觉和位置觉。位置觉即对人潜意识的能指出肢体所处的位置而不借助于外界刺激，而运动觉则是对肢体运动的感觉做出判断。

本体感受器是连接运动系统和神经系统的关键，它广泛分布于人体的关节，肌肉，韧带，筋膜以及皮肤。它搜集了大量的力学信号，进行初步的整合后传入神经肌肉控制单元。本体感觉作为一个闭合通路，不单单依靠本体感受器这一个部分，还包括中枢调控。因此，中枢系统的信息整合和输出显得尤为重要。

在运动过程中，初学者都是利用主动意识去控制动作或者选择合适的运动策略，然而对一名拥有长期训练经验的运动员来讲，他可以通过“自动加工”的方式进行调整[4]。通过这样的方式，优秀运动员完成技术动作时，只需要对第一个动作稍加注意，后面的动作只做简单的调整。他不需要占据大量的中枢资源就能完成复杂的动作，从而有更多的精力可以处理关注周围的情况和更高层次的运动要求上。

本体感觉与平衡能力息息相关，良好的平衡能力必定伴随着良好的本体感觉。当然，人体的平衡能力不仅仅来源于一个部位，它是由多个关节或者部位的平衡共同完成的。有学者提出了疑问，到底哪一个部位对平衡的影响最大？在有氧体操、游泳、体育舞蹈、羽毛球和足球等比赛中[5]，对100 名优秀运动员的脚踝、膝盖、脊柱、肩膀和手指关节的本体感觉进行了评估。优秀运动员在有氧体操、游泳、体育舞蹈、羽毛球和足球等项目中的竞技水平与踝关节、肩关节和脊柱的本体感觉能力高度相关。

二、腰椎本体感觉测量方法

（一）运动阈值测量检测

运动阈值测量检测[6]通过升序或者降序的方式对本体感觉进行评估，人们对刺激存在一个最小感受的阈值，给予受试者一个较大或者较小强度刺激，然后采取减小或者增加刺激的方式进行一系列的刺激。当患者感受不到刺激或者刚刚感受到刺激时确定该刺激强度，通过计算平均最小阈值确定期本体感觉。具体来说，通过调节关节角度，让受试者判断其部位是否发生了位置变化。

该方法有明显的缺陷。首先，在条件关节角度时，由于运动范围调节不是恒定输出，导致测量阈值往往比真实阈值大或者小，亦或者说该方法受到速度的影响，速度越慢可能得到的结果越精准。其次，由于采取升序或者降序的调节，受试者往往会在变化之前提前做出预判，继而影响本体感觉的判断。

（二）关节位置重置

关节位置重置[7，8]顾名思义，某一关节上进行主动或被动的还原和重置。通常使用绝对误差角度作为评价指标，即关节测量位置与之前设定位置进行比较，误差越小则代表关节本体感觉越好。通过等速机器缓慢地将受试者躯干从初始位置移动到预定的目标角度，并停留3 秒，提醒受试者记住此预定的目标位置，然后将躯干返回到中立位。然后受试者手握开关，机器带动躯干移动，感受到目标角度时，按下暂停键，记录此时的实际角度。实际位置和目标位置之间的差值评估腰椎本体感觉能力。有学者[9]利用动作捕捉技术对本体感觉进行测量。其测量方法大致与等速肌力测试仪方法类似，捕捉标记位点后建立脊柱模型，分析两次角度变化差异。此外，还有人简化动作捕捉设备，利用激光辅助定位，针对脊柱进行本体感觉功能的测量

有人对实验过程提出了质疑，假如第一次通过被动活动到达目标位置，第二次还原该位置时采用主动活动策略为造成误差，其原因是主动活动的过程中肌肉收缩，激活了大量感受器，那么收集到的信号与第一次相比发生了变化。

（三）主动运动识别

为了避免上述问题，有学者提出另一种方法作为另一种测量方式，即主动运动识别[10]。在腰椎测试，受试者先对5 个腰椎屈曲角度进行3 轮按照顺序的熟悉，从而记住1、2、3、4、5 每个位置的感觉，然后这5 个不同的腰椎角度会随机出现10 次，受试者对随机出现的屈曲关节位置做出绝对判断，并给出1、2、3、4、5 的数字回应。

由于脱离了大型的设备仪器，该方法不需要在无负重位，孤立的关节位置，缓慢速度下进行测量，因此这些情况下测量的方式本来就与生活中大部分活动和运动情况大相径庭。前两种测量方式为了避免其他因素的干扰，选择在实验室环境下进行。而在一个理想条件下测定的本体感觉更适合生理学研究。在体育领域中，主要的是提升运动员在复杂环境下的本体感觉，因此，测量环境越贴近运动环境，实验数据越真实可靠[11]。

同样该方法也存在弊端，不同位置设定会导致该任务难易程度的改变。所以，针对不同人群下5 个位置的选择需要进行大量预实验。其次，通过受试者的反馈绘制出ROC 曲线，随后计算曲线下面积（AUC），范围在0.5-1 之间。由于量化成得分后，无法与其他方法结果进行对比。因此，效度研究上可能还缺乏相关验证。最后，设备相对简化以及存在多因素作用，不适合本体感觉机制研究。

三、小结与展望

三类本体感觉的测量方法有着自己的优缺点。研究本体感觉机制时，往往选择运动阈值检测法，尽可能屏蔽其他混杂因素。该方法着重强调本体感觉中的运动觉。关节位置重置法不仅仅可以研究单侧肢体的本体感觉，还可以探究对侧肢体的本体感觉，该方法更加侧重位置觉的评估。然而在体育运动领域，主动运动识别似乎是最合适的方法。它凭借更贴近运动状态，更加高效的测量方法，更加准确的测量结果。针对运动人群来说，这一测量指标显得更加重要。在今后研究中，需要基于不同的目的选择适合的方法，才能更加准确有效的评估腰部本体感觉测量。