肘關節多運動軸主動位置覺規律研究

陸 峰，李 林

(中國人民大學體育部，北京 100872)

位置覺測量對評定關節的功能具有重要意義，尤其是肘關節功能的準確評估對于建立功能最大化評估策略非常重要。以往研究絕大部分是關節的單軸位置覺，對于某一關節的位置覺評價往往只是在一個運動軸上[1-4]，如用肘關節屈曲的位置覺測試代表肘關節位置覺水平。而人體大部分關節都有多個運動軸，如肘關節由肱尺關節、肱橈關節和橈尺近側關節包在一個關節囊內構成復關節，關節運動包括繞冠狀軸的屈伸和繞垂直軸的旋內和旋外[5]。在日常生活和運動中，人體一般進行的是三維空間里的多軸復合運動[6-8]，如單手肩上投籃時，肘關節在做伸動作的同時還在做旋內或旋外的動作進行調整。因此，一個運動軸上的位置覺測試只提供了該關節部分的位置覺信息，很難反映全面的位置覺水平。為了獲得肘關節屈曲/伸展軸和旋內/旋外軸的位置覺以及它們之間的相互關系，進行肘關節屈曲/伸展軸和旋內/旋外軸位置覺規律研究。

1 研究對象與方法

1.1 測試對象隨機招募60名男生作為本實驗的實驗對象（年齡：19.7±0.6歲；身高：169.8±3.1cm；體重：64.5±5.8kg），所有受試者要求無主要臟器和運動系統疾病[9]，視力正常，優勢側肘關節的關節活動度正常。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法在Web of Science數據庫中輸入關鍵詞“elbow”“joint position sensation”“proprioception”等，檢索2001-2017年期間相關文獻110篇，為本研究提供了重要的理論支撐。

1.2.2 測試法自2016年3月1日至2016年3月3日每天上午8點至11點、下午14點至17點進行測試，受試者只進行優勢側肘關節測試，拋球實驗確定優勢側。一周后重新進行重測實驗用以檢測重測信度，2個階段測試要求完全一樣。測試受試者優勢側肘關節活動度及屈曲/伸展軸、旋內/旋外軸主動-主動位置覺。

位置覺測試采用主動-主動開鏈關節角度重置法[10]：受試者坐姿位，軀干和優勢側上臂通過綁帶與測試椅固定。慣性姿態測試設備通過雙面膠固定在優勢側前臂近腕關節處，手指和手腕放松無固定。上肢與眼睛之間以厚黑布隔開，避免受試者看到測試上肢。

自制慣性姿態測試系統在測量主動位置覺時的信度通過對間隔一周的前后2次測試的評定結果進行組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)[16-19]和配對t檢驗（a paired t-test）[20]來檢驗。肘關節各運動軸、各關節活動范圍的位置覺之間的相互關系采用Pearson相關系數。

慣性姿態傳感器是新一代運動分析系統，已被應用于測量關節三維本體感覺的研究中。自制慣性姿態傳感器通過卡爾曼濾波法融合三軸加速度、三軸角速度和三軸磁力值數據，獲得測試關節遠端環節的精確姿態數據[21-25]。將受試者測試關節的近端環節固定，慣性姿態傳感器通過綁帶固定在測試關節的遠端環節上。慣性姿態傳感器在受試者測試關節的遠端環節運動過程中隨其做相同的運動，并記錄下實時變化的三維角度值，即關節角度值。三維姿態被定義為慣性姿態傳感器自身坐標系S與地球固定坐標系G之間的定位，使用與地球固定坐標系G作為參考坐標系，遵循笛卡爾右手定則[26]，如圖1所示。一些應用慣性姿態傳感器進行的研究，表現出了良好的信效度[16，26-28]。

表1 肘關節活動度測試重測信度（°）Table 1 Test retest reliability result of the elbew ROM test(°)

表2 肘關節位置覺測試重測信度（°）Table 2 Test retest reliability result of the elbew joint position sense(JPS) test(°)

本研究中應用的慣性姿態傳感器體積小（38mm×53mm×21mm）、重量輕（50g），通過藍牙與電腦連接，采樣頻率為100 Hz。基于此傳感器，我們開發了一套測量肘關節各運動軸位置覺的軟件[26，29]。

圖1 慣性姿態傳感器Figure1 inertial and magnetic measurement systems

1.2.3 數理統計法利用SPSS20.0統計軟件對測試指標進行統計學分析，所有測試指標均以平均值±標準差的形式表示。

2 結 果

2.1 重測信度如表1所示，肘關節活動度測試具有較高的重測信度（ICC范圍0.79-0.80，p＜0.05）。day1、day2分別代表間隔一周的前后2次測試。

如表2所示，肘關節位置覺測試具有較高的重測信度（ICC范圍0.75-0.88，p＜0.05）。

2.2 肘關節活動度對第1階段測試的數據進行后續分析。肘關節活動度如表3所示。

表 3 肘關節活動度（°）Table 3 ROM of elbew（°）

2.3 肘關節主動位置覺

表4 肘關節位置覺（°）Table 4 JPS of elbew（°）

如表4所示，對肘關節某一運動軸不同關節活動范圍位置覺之間進行單因素方差分析，肘關節旋外不同關節活動范圍位置覺之間差異具有顯著性（P=0.005）。事后檢驗采用Tukey’s post hoc方法，25%ROM和50%ROM位置覺之間差異具有顯著性（P=0.013）。肘關節屈曲、旋內不同關節活動范圍主動位置覺之間差異不具有顯著性（P=0.785，P=0.893）。以肘關節某一關節活動范圍各運動軸位置覺平均值代表該關節活動范圍的位置覺，肘關節不同關節活動范圍位置覺之間差異不具有顯著性（P=0.217）。

對肘關節某一關節活動范圍各運動軸位置覺之間進行單因素方差分析，25%ROM時，肘關節各運動軸主動位置覺之間差異具有顯著性（P=0.025）。事后檢驗采用Tukey’s post hoc方法，屈曲和旋內位置覺之間差異具有顯著性（P=0.023）。50%ROM時， 肘關節各運動軸主動位置覺之間差異具有顯著性（P=0.025）。事后檢驗采用Tukey’s post hoc方法，旋內和旋外位置覺之間差異具有顯著性（P=0.021）。75%ROM時，肘關節各運動軸位置覺之間差異不具有顯著性（P=0.240）。以肘關節某一運動軸不同關節活動范圍主動位置覺的平均值代表該運動軸的位置覺，肘關節各運動軸主動位置覺之間差異具有顯著性（P=0.024）。事后檢驗采用Tukey’s post hoc方法，旋內和屈曲位置覺之間差異具有顯著性（P=0.030），旋內和旋外位置覺之間差異具有顯著性（P=0.021），旋內（3.1±0.4°）主動位置覺好于旋外（3.8±0.6°）和屈曲（4.0±0.9°）。

表5 25%ROM各運動軸向主動位置覺之間的相關性

Table 5 Correlation between JPS in different directions of 25%ROM

注：**代表p ＜0.01；*代表p ＜0.05。

表6 50%ROM各運動軸向主動位置覺之間相的關性Table 6 Correlation between JPS in different directions of 50%ROM

表7 75%ROM各運動軸向主動位置覺之間相關性Table 7 Correlation between JPS in different directions of 75%ROM

如表5～7所示，25%ROM時，屈曲與旋內、屈曲與旋外主動位置覺之間具有顯著性相關。50%ROM和75%ROM時，各運動軸主動位置覺之間不具有顯著性相關。

表8 屈曲各關節活動度主動位置覺之間的相關性Table 8 Correlation between JPS in different angular levels of flexion

如表8～10所示，屈曲各關節活動度主動位置覺之間具有顯著性相關；旋外25%ROM和50%ROM之間主動位置覺之間具有顯著性相關；旋內各關節活動度主動位置覺之間不具有顯著性相關。

表9 旋內各關節活動度主動位置覺之間的相關性Table 9 Correlation between JPS in different angular levels of internal rotation

表10 旋外各關節活動度主動位置覺之間的相關性Table 10 Correlation between JPS in different angular levels of extorsion

3 討 論

肘關節除25%ROM和50%ROM旋外位置覺之間差異具有顯著性，其它運動軸（屈曲、旋內）不同關節活動范圍主動位置覺之間差異不具有顯著性。對于同一運動軸運動時，雖然關節活動范圍不同，但收縮的肌肉和激活的本體感受器基本相同。因此，不同關節活動范圍對肘關節主動位置覺影響較小。

由于肘關節的結構差異，不同運動軸肌肉質量以及感受器的密度和分布不同[30]。肘關節免疫組織化學研究揭示，在背-橈骨韌帶中分布的機械感受器有著很高的密度，而長的放射狀的韌帶幾乎沒有機械感受器。在橫截面積較大的肌肉中，肌梭數量較多[31-32]。肘關節不同運動軸主動位置覺之間差異具有顯著性，不同運動方向對肘關節主動位置覺會產生影響，這可能是由于在不同運動軸運動時，所收縮的肌肉、牽拉的韌帶和激活的本體感受器不同造成的。其中旋內（3.1±0.4°）主動位置覺好于旋外（3.8±0.6°）和屈曲（4.0±0.9°）。

以往研究絕大部分是關節的單軸位置覺，對于某一關節的位置覺評價往往只是在一個運動軸上，如用肘關節屈曲的位置覺測試代表肘關節位置覺水平。而本研究中，25%ROM時，個別方向主動位置覺之間具有顯著性相關(p＜0.05)；50%ROM和75%ROM時，各方向主動位置覺之間不具有顯著性相關(P＞0.05)。因此，一個運動軸上的位置覺測試只提供了該關節部分的位置覺信息，很難反映全面的位置覺水平，不能通過某一運動軸上的位置覺代表肘關節的位置覺。

4 結 論

1）不同關節活動范圍對肘關節主動位置覺的影響較小。

2）不同運動方向對肘關節主動位置覺會產生影響，其中旋內主動位置覺好于旋外和屈曲。

3）不能通過某一運動軸上的位置覺代表肘關節的位置覺。

參考文獻：

大多數的女性農民工在城市生活的環境較差，周圍缺少良好的體育鍛煉場所，不能滿足她們在體育鍛煉方面的需求。這樣直接導致她們體育鍛煉熱情降低，進而造成了體育鍛煉缺少規律，不能堅持。

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