關(guān)節(jié)本體感覺測試訓(xùn)練儀的研制與初步應(yīng)用

張鑫 劉波

四川省骨科醫(yī)院康復(fù)科（成都 610041）

關(guān)節(jié)本體感覺測試訓(xùn)練儀的研制與初步應(yīng)用

張鑫 劉波

四川省骨科醫(yī)院康復(fù)科（成都 610041）

目的：以踝關(guān)節(jié)為例，研制關(guān)節(jié)本體感覺訓(xùn)練測試儀。方法：設(shè)備制作分為軟件和硬件兩部分，硬件包括計算機、拉繩、測試裝置和鎖扣等，軟件包括相應(yīng)的游戲界面，并集中體現(xiàn)動作記憶、位置重現(xiàn)、定量測算等特點。通過對特定位置動作的重復(fù)來實現(xiàn)對本體感覺的量化測試，并對23名健康大學(xué)生進行了預(yù)實驗觀察。結(jié)果：23名健康大學(xué)生左右踝關(guān)節(jié)弧度位移：左12.49±11.73 mm，右11.40±9.08 mm，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=0.36，P=0.722）；角度位移：左3.14°±2.93°，右2.77°±2.19°，雙側(cè)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=0.489，P=0.63）。結(jié)論：該關(guān)節(jié)本體感覺測試訓(xùn)練儀符合科學(xué)原理，可初步應(yīng)用于臨床康復(fù)訓(xùn)練及測試。

踝關(guān)節(jié)；本體感覺；測試；訓(xùn)練；儀器

本體感覺包括人體的位置覺、運動覺和速度覺等，是人完成精細動作和高水平運動的重要能力之一。踝關(guān)節(jié)退變、外傷等發(fā)生后，因關(guān)節(jié)囊、肌腱及韌帶等結(jié)構(gòu)損傷，導(dǎo)致本體感覺喪失[1]。骨科手術(shù)僅完成解剖結(jié)構(gòu)的重建，而本體感覺的恢復(fù)有賴于系統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練。我們以踝關(guān)節(jié)為例，研制簡易本體感覺測試訓(xùn)練儀，用于骨科臨床康復(fù)，該儀器已申請國家實用新型專利（專利號：ZL 2014 2 0088272.7），目前已初步應(yīng)用于臨床?，F(xiàn)報道如下：

1 儀器制作

1.1 設(shè)計原理

本體感覺訓(xùn)練測量方式之一為通過對特定動作進行多次重復(fù)，觀察其偏差大小來進行描述。根據(jù)文獻報道[2-4]，我們采用主動定位復(fù)位（active reproduction of active positioning，ARAP）的方法，即讓患者踝關(guān)節(jié)從水平位主動背伸至一定角度（具體角度可規(guī)定，如30°、45°等）再返回起始位置，反復(fù)數(shù)次，熟悉該角度的感覺，并取其平均值。然后屏蔽患者的視覺效果，重復(fù)上述動作，比較兩種運動情況下角度的絕對差值，其差值越小，說明本體感覺越好。考慮角度測量的誤差問題，在設(shè)計上，除了選擇角度指標(biāo)外，將足尖運動所產(chǎn)生的弧度指標(biāo)也納入觀察，其依據(jù)為c=nπr/180。其中，n為運動產(chǎn)生或需要的角度，r為足長（即運動半徑），c為弧長（即足尖運動所產(chǎn)生的位移），如圖1所示。

圖1 設(shè)計思路示意圖

1.2 設(shè)備制作

分軟件和硬件兩部分。通過計算機軟件實現(xiàn)動態(tài)測試。硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用拉繩（無阻力滑線）、圓扣和鎖扣結(jié)合的方式，可以方便地固定于踝、膝、肘、肩及腕、手指等部位，用綁帶固定，可做各方向無阻力運動。其鎖扣可通過外部延長拉繩進行延長，根據(jù)使用時的不同需要，更換不同的外部延長拉繩。拉繩因運動產(chǎn)生的位移量，通過內(nèi)置的光柵編碼器轉(zhuǎn)換成脈沖信號，傳入到計算機內(nèi)的光柵計數(shù)卡進行實時計數(shù)。

系統(tǒng)軟件采用游戲模式設(shè)計，以對動作的重復(fù)來實現(xiàn)。將滑線固定于肢體肢端，通過肢體運動，帶動滑線，其運動范圍實時在電腦畫面反映，可隨時停止，從而實現(xiàn)對運動的實時控制。測試者可先在可視化的狀態(tài)下，在固定的范圍內(nèi)進行肢體運動，尋找達到該運動范圍的感覺，然后屏蔽畫面，重復(fù)進行上述運動。系統(tǒng)自動記錄兩次運動的角度位移和弧度位移，分別進行比較，兩次差值越小，說明本體感覺越好。

圖2 踝關(guān)節(jié)本體感覺測試訓(xùn)練儀結(jié)構(gòu)圖

2 測試與訓(xùn)練

測試與訓(xùn)練采用游戲模式進行，電腦界面顯示以潛水員為例，測試時踝關(guān)節(jié)從0°開始背伸運動（圖3），潛水員上浮，當(dāng)關(guān)節(jié)運動到規(guī)定角度時，會有紅線提示，患者停止運動，讓患者在紅線范圍內(nèi)往復(fù)運動，體會該范圍內(nèi)的運動感覺。然后屏蔽上述界面，患者根據(jù)感覺進行同樣角度的運動，后臺記錄患者活動的范圍，包括弧度位移和角度位移。前后兩次的位移差值（弧度位移和角度位移）越小，說明患者的本體感覺越好。

圖3 踝關(guān)節(jié)運動

3 預(yù)實驗觀察

儀器研制成功后，參照朱燕、裘敏蕾等的研究[5]，我們選取了23名健康大學(xué)生進行預(yù)實驗觀察，選擇踝關(guān)節(jié)活動30°為測試范圍，進行左右對照，觀察雙踝關(guān)節(jié)的測試差異，統(tǒng)計學(xué)方法采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果顯示，雙踝角度位移和弧度位移差值比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（表1）。

表1 健康大學(xué)生雙側(cè)對比觀察結(jié)果

4 討論

本體感覺包含位置覺、運動覺和速度覺，是人體完成肌肉控制、維持運動準(zhǔn)確性和關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的重要因素，是神經(jīng)肌肉控制的重要組成部分[6]。本體感受器包括肌梭、腱梭、Gogli體、Pacniina小體、Ruffihi小體等[7]。本體感受器的作用是收集關(guān)節(jié)的位置覺、運動覺、力覺和震動覺信息，經(jīng)傳入神經(jīng)傳至脊髓、大腦等感覺運動中樞。信息經(jīng)分析整合后由傳出神經(jīng)傳出，關(guān)節(jié)做出相應(yīng)反應(yīng)來調(diào)整運動和穩(wěn)定性[8]。

踝關(guān)節(jié)損傷包括韌帶損傷、足踝部骨折等，后期康復(fù)中，其本體感覺訓(xùn)練一直是骨科康復(fù)的重點。本體感覺測定包括閾值測量、角度重建和視覺模擬三個方面[9]，在去除視覺及聽覺等的影響下，利用踝關(guān)節(jié)的重復(fù)運動來描述本體感覺是較為公認(rèn)的方法[10]，其測量主要包含關(guān)節(jié)位置覺、肌肉力覺、運動的速度感覺閾、關(guān)節(jié)運動覺和平衡測試等。本設(shè)備研制集中體現(xiàn)了動作記憶、位置重現(xiàn)、定量測算的特點，其中，位置重現(xiàn)是踝關(guān)節(jié)本體感覺能力的重要體現(xiàn)，通過對某一動作的不斷重復(fù)，通過可視化條件來刺激關(guān)節(jié)對該動作的記憶，然后再屏蔽畫面，利用關(guān)節(jié)本身的感覺，對動作進行重復(fù)，以此來表達該動作的本體感覺。

該關(guān)節(jié)本體感覺測試訓(xùn)練儀符合科學(xué)原理，制作簡單，結(jié)果可靠，可初步應(yīng)用于臨床康復(fù)訓(xùn)練觀察。

[1]李坤，王予彬.踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)與本體感覺研究現(xiàn)狀[J].中國微創(chuàng)外科雜志，2010，10（9）：851-853.

[2]Spanos S，Brunswic M，Billis E.The effect of taping on the proprioception of the ankle in a non-weight bearing position amongst injured athletes.The Foot，2008，18：25-33.

[3]Sandrey MA，Kent TE.The Effects of Eversion Fatigueon Frontal Plane Joint Position Sense in the Ankle.J Sport Rehabil，2008，17（3）：257-268.

[4]Sterner RL，Pincivero DM，Lephart SM.The effects of muscular fatigue on shoulder proprioception.Clin J Sport Med，1998，8（2）：96-101.

[5]朱燕，裘敏蕾，陳永強，等.使用Biodex等速測試儀進行踝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻本體感覺測試的信度研究[J].中國康復(fù)，2011，26（5）：347-348.

[6]Delahunt E.Neuromuscular contributions to functional instability of the ankle joint[J]．J Bodyw Mov Ther，2007，11（3）：203-213．

[7]Rusan NM，F(xiàn)agerstrom CJ，Yvon AM，et al.Cell cycle-dependent changes in microtubule dynamics in living cells expressing green fluorescent protein-alphatubulin[J].Mol Biol Cell，2011，12（4）：971-980.

[8]李作為，徐向陽.踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性與本體感受器[J].國際骨科雜志，2009，30（1）：21-22.

[9]劉波.中西醫(yī)結(jié)合骨傷康復(fù)學(xué)[M].第1版.四川大學(xué)出版社，2011：190-191.

[10]張秋霞，花秀琴，施永健.踝關(guān)節(jié)本體感覺的測量方法研究與應(yīng)用[J].中國組織工程與臨床康復(fù)雜志，2011，27（35）：6619-6622.

2015.07.20

國家臨床重點專科建設(shè)項目；四川省衛(wèi)生廳青年基金項目（編號：130256）；四川省中醫(yī)藥管理局青年基金（編號：12-E—057）共同資助

張鑫，Email：erwal@163.com