王 瑋 王冬梅* 李飛躍 薛 彬

1(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200240)2(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院，上海 200025)

傷科手法治療腰椎間盤突出癥的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究

王 瑋1王冬梅1*李飛躍2薛 彬2

1(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200240)2(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院，上海 200025)

為探索中醫(yī)手法治療腰椎間盤突出癥的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和機(jī)制，選取上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院魏氏傷科手法中的經(jīng)典“懸足壓膝”和“腰部提拉”手法動(dòng)作作為研究對象。對10名健康青年男性施加手法動(dòng)作，并通過三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)采集手法作用時(shí)受試者的5次運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，定義人體相對關(guān)節(jié)坐標(biāo)系，并通過Visual3D軟件建立人體三維運(yùn)動(dòng)模型。計(jì)算下肢髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的相對運(yùn)動(dòng)角度，并分解對應(yīng)得到各關(guān)節(jié)的屈曲/伸展、外展/內(nèi)收、軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，處理計(jì)算得到關(guān)節(jié)的平均運(yùn)動(dòng)角度和軌跡規(guī)律。統(tǒng)計(jì)各運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，分析運(yùn)動(dòng)的左右側(cè)差異。結(jié)果表明，右側(cè)髖關(guān)節(jié)的平均被動(dòng)屈曲角度可達(dá)137.33°，被動(dòng)伸展角度可達(dá)30.86°，這與解剖學(xué)上髖關(guān)節(jié)的被動(dòng)最大角度以及其與膝關(guān)節(jié)位置相關(guān)的理論相一致，也驗(yàn)證了髖關(guān)節(jié)的極限屈曲/伸展角度與膝關(guān)節(jié)的位置有關(guān)，從而說明魏氏手法的運(yùn)動(dòng)學(xué)作用機(jī)理在于促進(jìn)髖關(guān)節(jié)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)達(dá)到可達(dá)最大程度。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度針對下肢慣用側(cè)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的左右側(cè)差異(P<0.05)。該研究為手法的研究和定量評估提供新的研究方法。

魏氏手法；腰椎間盤突出癥；運(yùn)動(dòng)捕捉；關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)

引言

腰椎間盤突出癥主要是由于椎間盤各部分病變，纖維環(huán)破裂，髓核組織擠壓相鄰脊神經(jīng)根，最終導(dǎo)致腰腿部疼痛等一系列臨床癥狀[1]，是骨傷科的常見病和多發(fā)病。中醫(yī)手法治療腰椎間盤突出癥療效顯著，具有經(jīng)濟(jì)而無副作用、病人易于接受等特點(diǎn)，是非手術(shù)治療腰椎間盤突出癥的一種重要方法[2-4]。然而中醫(yī)手法作為一門經(jīng)驗(yàn)學(xué)科，缺乏規(guī)范和量化，存在誤用或操作不當(dāng)而引起的風(fēng)險(xiǎn)[5]。為研究手法的作用效果和作用機(jī)理，醫(yī)學(xué)界已展開了多種形式的探索，有研究[6-7]通過建立仿真三維模型進(jìn)行有限元分析研究手法作用下脊柱的受力情況，還有研究者[8]在離體腰椎施加循環(huán)載荷模擬椎間盤病理狀態(tài)并進(jìn)行扳法模擬以闡釋手法的作用機(jī)制，此外，還有應(yīng)用多關(guān)節(jié)等速測試系統(tǒng)和表面肌電圖儀測試接受手法治療的患者在治療腰背伸肌群生物力學(xué)特性的變化情況[9]。手法作用的機(jī)制是通過直接或間接作用于脊椎及其周圍軟組織的運(yùn)動(dòng)學(xué)及力學(xué)的動(dòng)態(tài)變化產(chǎn)生治療作用。其生物力學(xué)作用具體體現(xiàn)在：調(diào)整脊椎的動(dòng)力學(xué)平衡和靜力學(xué)平衡；調(diào)整椎間盤粘彈性與應(yīng)力分布；調(diào)整髓核內(nèi)壓力分布[10-13]。然而，針對手法作用的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和機(jī)制尚沒有深入研究?，F(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析僅著眼于施術(shù)者的部分肢體動(dòng)作分析[14]或者局限于患者腰椎的表面位移[15]，沒有考慮到人體作為一個(gè)整體，其運(yùn)動(dòng)鏈以及肌肉鏈在手法過程中的重要作用[16]。

為此，現(xiàn)選取上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院魏氏傷科手法深入研究手法治療腰椎間盤突出癥時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，通過三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)采集研究魏氏手法中具有獨(dú)特療效和特點(diǎn)的“懸足壓膝”和“腰部提拉”經(jīng)典動(dòng)作作用時(shí)的受試者的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，建立人體三維運(yùn)動(dòng)模型，處理得到關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)情況并分析運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)理，為中醫(yī)手法的規(guī)范化和量化提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

選取10名健康的男性，受試者年齡為(23.8±1.0)歲，身高為(175.1±8.7)cm，體重為(67.18±10.39)kg。所有受試者均無脊椎病史，或者任何下肢神經(jīng)病痛等情況。受試者在接受實(shí)驗(yàn)前被告知所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并簽署了知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 三維運(yùn)動(dòng)捕捉

本次實(shí)驗(yàn)采用英國VICON公司生產(chǎn)的VICON T40(Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, GBR)三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)采集受試者在被動(dòng)接受手法時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，共使用16個(gè)400萬像素的紅外攝像頭(采樣頻率200 Hz)，一套熒光反射標(biāo)記追蹤球共45個(gè)。追蹤球布置基于VICON的plug-in gait模型，同時(shí)基于剛體補(bǔ)償原則，在每個(gè)人體節(jié)段布置剛體塊，補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)過程中不易被捕捉的骨性標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。為使追蹤球盡可能貼合人體并且減少衣物摩擦移動(dòng)產(chǎn)生的誤差，受試者僅穿7分泳褲。

針對“懸足壓膝”和“腰部提拉”兩個(gè)手法動(dòng)作，分別采取兩套標(biāo)記點(diǎn)布置。測量前受試者被要求自然站立然后采集靜態(tài)位置時(shí)的追蹤球數(shù)據(jù)。測量時(shí)受試者仰臥(懸足壓膝時(shí)，見圖1(a))或俯臥(腰部提拉時(shí)，見圖1(b))，并去除會產(chǎn)生遮擋位置的骨性標(biāo)記點(diǎn)的追蹤球，其運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)基于剛體補(bǔ)償原則通過靜態(tài)數(shù)據(jù)的相對位置關(guān)系計(jì)算得到。

圖1 VICON追蹤點(diǎn)布置及其實(shí)驗(yàn)過程。(a)懸足壓膝；(b)腰部提拉Fig.1 VICON makers placement in the experiment. (a)FHKB；(b)WPO

1.2.2 施加臨床手法

懸足壓膝：受試者仰臥于床上。醫(yī)師一手握住受試者單邊足底部，一手放置在靠近醫(yī)師身體側(cè)的受試者膝部，抬起小腿，由小腿屈曲帶動(dòng)大腿前屈，直至到達(dá)極限位置，再拉動(dòng)小腿與大腿成水平伸直。單次動(dòng)作壓膝5次，每次由低到高，壓膝力度漸次加重。先采集右腿動(dòng)作，再采集左腿動(dòng)作。每個(gè)動(dòng)作共重復(fù)采集5次有效數(shù)據(jù)。

腰部提拉：受試者仰臥于床上。醫(yī)師左手向下按壓住受試者腰椎，右手握住受試者踝關(guān)節(jié)上部，帶動(dòng)小腿與大腿向醫(yī)師側(cè)斜拉，而后在過伸的位置上，用力猛拉一下，以能夠聽到腰部有響聲為度。先采集右腿動(dòng)作，再采集左腿動(dòng)作。每個(gè)動(dòng)作共重復(fù)采集5次有效數(shù)據(jù)。

1.2.3 建立人體運(yùn)動(dòng)骨骼模型

采集的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)經(jīng)過Vicon Nexus 2.0(Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, GBR)軟件處理以C3D文件的格式輸出并導(dǎo)入Visual3D軟件(C-Motion Inc., Germantown, MD, USA)處理以建立人體骨骼模型。定義人體關(guān)節(jié)局部坐標(biāo)系，利用每個(gè)受試者靜態(tài)下采集的骨性標(biāo)記點(diǎn)數(shù)據(jù)及其身高體重基本信息建立人體骨骼節(jié)段，并結(jié)合其他剛體塊追蹤球進(jìn)行骨骼模型的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。骨性標(biāo)記點(diǎn)包括：左、右髂前上棘，左、右髂后上棘，左、右股骨大轉(zhuǎn)子外側(cè)粗隆，左、右股骨內(nèi)外側(cè)髁，左、右腓骨外側(cè)踝，左、右脛骨內(nèi)側(cè)踝，左、右第一跖骨頭背側(cè)，左、右第五跖骨頭背側(cè)。人體下肢模型共包括骨盆、右大腿、左大腿、右小腿、左小腿、右足、左足這7個(gè)節(jié)段，根據(jù)各個(gè)節(jié)段計(jì)算下肢的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的相對運(yùn)動(dòng)角度。各關(guān)節(jié)復(fù)合的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度分別分解在其對應(yīng)的冠狀面、矢狀面和水平面上，相對于局部坐標(biāo)系的X、Y、Z軸分別對應(yīng)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的屈曲/伸展、外展/內(nèi)收、軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[17]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)受試者的同一動(dòng)作路徑經(jīng)過濾波、歸一化后由Visual3D軟件以ASCII的格式導(dǎo)入到Origin軟件(OriginLab Corporation, Hampton, USA)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并畫圖。通過使用SAS 9.4軟件(SAS Institute Inc., North Carolina, USA)統(tǒng)計(jì)分析各運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并且使用t配對檢驗(yàn)各受試者下肢右側(cè)和左側(cè)的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)有無差異。其中，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；P<0.01為差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；P>0.05為差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

懸足壓膝過程中下肢各關(guān)節(jié)三維運(yùn)動(dòng)角度見表1，其擬合角度平均軌跡曲線及其標(biāo)準(zhǔn)差偏離曲線(由平均值加減正負(fù)標(biāo)準(zhǔn)差得到)見圖2。腰部提拉對應(yīng)見表2及圖3。

表1 懸足壓膝過程中各關(guān)節(jié)平均運(yùn)動(dòng)范圍

注：+表示左右兩側(cè)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。

Note：Symbol+: Significant differences between right and left sides (P<0.05).

圖2 懸足壓膝過程中各關(guān)節(jié)平均運(yùn)動(dòng)曲線(實(shí)線)及標(biāo)準(zhǔn)差偏離曲線(虛線)。(a)髖關(guān)節(jié)屈曲/伸展；(b)髖關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收；(c)髖關(guān)節(jié)軸向旋轉(zhuǎn)；(d)膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展；(e)膝關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收；(f)膝關(guān)節(jié)軸向旋轉(zhuǎn)；(g)踝關(guān)節(jié)屈曲/伸展；(h)踝關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收；(i)踝關(guān)節(jié)軸向旋轉(zhuǎn)Fig.2 FHKB mean angles (solid lines) and standard deviations (dashed lines) at the three joints in the three axial planes(FL/EX: flexion/extension; AB/AD: abduction/adduction; ER/IR: external/internal rotation). (a)Hip FL/EX; (b)Hip AB/AD; (c)Hip ER/IR; (d)Knee FL/EX; (e)Knee AB/AD; (f)Knee ER/IR; (g)Ankle FL/EX; (h)Ankle AB/AD; (i)Ankle ER/IR

實(shí)際在懸足壓膝過程中，受試者因?yàn)槠教裳雠P于床上，故髖關(guān)節(jié)的屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)實(shí)際上只發(fā)生屈曲運(yùn)動(dòng)。而在腰部提拉過程中，受試者因?yàn)楦┡P于床上，故髖關(guān)節(jié)的屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)實(shí)際上只發(fā)生伸展運(yùn)動(dòng)。此處統(tǒng)一將繞冠狀面軸線的運(yùn)動(dòng)記為屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)，其他類同。

由圖2、3可看出，髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)屈曲/伸展的運(yùn)動(dòng)范圍要比其余兩個(gè)平面的運(yùn)動(dòng)都要大，并且其標(biāo)準(zhǔn)差相對于各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍的偏離程度要明顯小于另外對應(yīng)的外展/內(nèi)收和軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)差偏離程度。

對于各受試者下肢左右兩側(cè)運(yùn)動(dòng)做差異性比較發(fā)現(xiàn)，在懸足壓膝過程中，踝關(guān)節(jié)的軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.000 7)，右側(cè)為12.62°±3.26°，左側(cè)為6.77°±2.28°，右側(cè)普遍大于左側(cè)。其余各關(guān)節(jié)的左右兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)范圍均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在腰部提拉過程中，髖關(guān)節(jié)的屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)(P<0.0036)、膝關(guān)節(jié)的屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)(P<0.0119)和踝關(guān)節(jié)的軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.0007)，均為右側(cè)運(yùn)動(dòng)范圍普遍大于左側(cè)運(yùn)動(dòng)范圍。其中，髖關(guān)節(jié)的屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)右側(cè)為30.86°±4.87°，左側(cè)為22.99°±5.79°；膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)的屈曲/伸展運(yùn)動(dòng)右側(cè)為72.15°±16.50°，左側(cè)為63.14°±18.45°；踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)的軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)右側(cè)為4.98°±1.75°，左側(cè)2.00°±0.74°。其余各關(guān)節(jié)的左右兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)范圍均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

表2 腰部提拉過程中各關(guān)節(jié)平均運(yùn)動(dòng)范圍

注：+表示左右兩側(cè)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。

Note：Symbol+: Significant differences between right and left sides (P<0.05).

由軌跡曲線可看出，在懸足壓膝過程中，髖關(guān)節(jié)的屈曲/伸展角度的波峰(極大值)、波谷(極小值)位置與膝關(guān)節(jié)的屈曲/伸展角度的波谷、波峰位置具有一致性。在腰部提拉過程中，髖關(guān)節(jié)的屈曲/伸展角度的曲線也與膝關(guān)節(jié)的屈曲/伸展角度的曲線走向一致。

圖3 腰部提拉過程中各關(guān)節(jié)平均運(yùn)動(dòng)曲線(實(shí)線)及標(biāo)準(zhǔn)差偏離曲線(虛線)。(a)髖關(guān)節(jié)屈曲/伸展；(b)髖關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收；(c)髖關(guān)節(jié)軸向旋轉(zhuǎn)；(d)膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展；(e)膝關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收；(f)膝關(guān)節(jié)軸向旋轉(zhuǎn)；(g)踝關(guān)節(jié)屈曲/伸展；(h)踝關(guān)節(jié)外展/內(nèi)收；(i)踝關(guān)節(jié)軸向旋轉(zhuǎn)Fig.3 WPO mean angles (solid lines) and standard deviations (dashed lines) at the three joints in the three axial planes(FL/EX: flexion/extension; AB/AD: abduction/adduction; ER/IR: external/internal rotation). (a)Hip FL/EX; (b)Hip AB/AD; (c)Hip ER/IR; (d)Knee FL/EX; (e)Knee AB/AD; (f)Knee ER/IR; (g)Ankle FL/EX; (h)Ankle AB/AD; (i)Ankle ER/IR

3 討論

魏氏傷科由著名中醫(yī)骨傷科名家魏指薪先生創(chuàng)建，并經(jīng)李國衡教授等傳承發(fā)展的著名中醫(yī)骨傷科流派。其治傷重視手法，認(rèn)為手法可通達(dá)經(jīng)絡(luò)、調(diào)和氣血、柔筋正骨，促進(jìn)損傷機(jī)體功能恢復(fù)?！皯易銐合ァ焙汀把刻崂狈ㄊ俏菏蟼浦委熝甸g盤突出癥的經(jīng)典特色手法。

通過對懸足壓膝所得髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合解剖學(xué)知識知，髖關(guān)節(jié)的屈曲運(yùn)動(dòng)可調(diào)動(dòng)與脊椎相關(guān)的髂腰肌及周圍韌帶和軟組織活動(dòng)，可認(rèn)為髖關(guān)節(jié)屈曲運(yùn)動(dòng)起到懸足壓膝動(dòng)作的首要作用。對于人體髖關(guān)節(jié)，其主動(dòng)屈曲的運(yùn)動(dòng)范圍小于被動(dòng)屈曲，而膝關(guān)節(jié)處于屈曲位置時(shí)髖關(guān)節(jié)的屈曲幅度明顯大于膝關(guān)節(jié)處于伸展位置時(shí)。膝關(guān)節(jié)屈曲位置時(shí)，髖關(guān)節(jié)主動(dòng)屈曲約120°，被動(dòng)屈曲可達(dá)145°[18]。這與本次采集的懸足壓膝動(dòng)作在最大程度屈曲膝關(guān)節(jié)情況下正常人髖關(guān)節(jié)屈曲為137.33°±10.35°(右側(cè))相一致，相應(yīng)說明懸足壓膝動(dòng)作通過壓膝、壓髖可使髖關(guān)節(jié)達(dá)到人體最大運(yùn)動(dòng)范圍。所以可認(rèn)為懸足壓膝的運(yùn)動(dòng)學(xué)作用機(jī)理主要在于髖關(guān)節(jié)的屈曲運(yùn)動(dòng)。腰部提拉運(yùn)動(dòng)則是髖關(guān)節(jié)伸展內(nèi)收兼具軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。髖關(guān)節(jié)主動(dòng)伸展運(yùn)動(dòng)范圍小于被動(dòng)伸展運(yùn)動(dòng)，而膝關(guān)節(jié)處于伸展位置時(shí)的髖關(guān)節(jié)的伸展范圍大于膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)的幅度。膝關(guān)節(jié)伸展位置時(shí)，髖關(guān)節(jié)主動(dòng)伸展約20°，被動(dòng)伸展可達(dá)30°。這也與本次采集的腰部提拉動(dòng)作在最大程度拉伸膝關(guān)節(jié)情況下正常人髖關(guān)節(jié)伸展為30.86°±4.87°(右側(cè))相一致。

Andersson等在研究正常成年人在站立位、坐立位和仰臥位姿勢時(shí)的一系列動(dòng)作發(fā)現(xiàn)，隨著髖關(guān)節(jié)和脊柱的運(yùn)動(dòng)范圍的變化，髂腰肌的作用程度不同[19]。對于髖關(guān)節(jié)的屈曲，屈曲角度越大，腰肌的肌肉激活度越高。對于髖關(guān)節(jié)的伸展，伸展角度越大，髂肌的肌肉激活度越高。髖關(guān)節(jié)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大程度的可能作用機(jī)制在于可有效牽拉局部肌肉，緩解腰部肌肉痙攣狀態(tài)，刺激局部循環(huán)，以神經(jīng)肌肉機(jī)制強(qiáng)健肌力。間接起到治療腰腿痛效果。單純牽拉髖關(guān)節(jié)在一定程度上也可緩解腰椎間盤突出癥緩解局部肌肉痙攣狀態(tài)，但牽引的主要作用在于使病變部位椎間隙變大、利于使髓核復(fù)位，并沒有使髖關(guān)節(jié)發(fā)生顯著運(yùn)動(dòng)。馮利剛、勞迪濤等在對比研究牽引配合推拿手法治療腰椎間盤突出癥的臨床效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，缺少了其他手法操作，單純牽引對肌肉起到的效果并不明顯[2-21]。而本研究中考察的兩個(gè)手法動(dòng)作，相較于牽引，在屈髖屈膝的過程中，對肌肉的被動(dòng)拉伸作用較大，募集肌肉(尤其是核心肌肉群)也較多。由此，可以認(rèn)為本次所研究的懸足壓膝和腰部提拉手法動(dòng)作其治療腰椎間盤突出癥在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的作用機(jī)制在于：促進(jìn)髖關(guān)節(jié)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)達(dá)到自身可達(dá)最大程度。同時(shí)，由臨床反饋可知，對于患有腰椎間盤突出癥的病人而言，不管主動(dòng)還是被動(dòng)其實(shí)際可達(dá)運(yùn)動(dòng)范圍相對正常人都大為有限，通過手法康復(fù)松懈粘連、滑利關(guān)節(jié)，髖關(guān)節(jié)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍可逐漸增加，故所得的正常人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍可提供作為康復(fù)后效果的一個(gè)量化的對比評估。

在手法作用過程中，下肢3個(gè)關(guān)節(jié)的作用是相輔相成的。首先，由運(yùn)動(dòng)角度軌跡曲線可看出，在懸足壓膝過程中，髖關(guān)節(jié)的屈曲/伸展角度的波峰、波谷位置與膝關(guān)節(jié)的屈曲/伸展角度的波谷、波峰位置具有一致性。在腰部提拉過程中，髖關(guān)節(jié)的屈曲/伸展角度的曲線也與膝關(guān)節(jié)的屈曲/伸展角度的曲線走向一致。同時(shí)，又由骨關(guān)節(jié)功能解剖學(xué)知識知，膝關(guān)節(jié)處于屈曲位置時(shí)髖關(guān)節(jié)的屈曲幅度可達(dá)其最大可達(dá)程度，而膝關(guān)節(jié)處于伸展位置時(shí)的髖關(guān)節(jié)的伸展范圍可達(dá)其最大可達(dá)程度。另外，從神經(jīng)根卡壓機(jī)制上考慮，Kapadnji在論述拉塞格征(指在患者仰臥時(shí)逐漸抬起并伸直下肢時(shí)牽拉坐骨神經(jīng)或其中某個(gè)神經(jīng)根時(shí)產(chǎn)生疼痛)時(shí)指出，若在伸膝狀態(tài)下被動(dòng)屈髖，易損傷坐骨神經(jīng)，應(yīng)保證在屈髖的同時(shí)膝關(guān)節(jié)屈曲才能放松坐骨神經(jīng)[18]。故認(rèn)為，該手法操作中髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是正確并有理論依據(jù)的。而踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)在所研究的兩個(gè)手法動(dòng)作中主要作用在于輔助并引導(dǎo)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。

人體對稱的解剖結(jié)構(gòu)決定了正常人在步態(tài)等下肢運(yùn)動(dòng)過程中的對稱性，但是具體不同人體情況和運(yùn)動(dòng)也會導(dǎo)致下肢運(yùn)動(dòng)的非對稱性。Kwon等在研究正常人左右兩側(cè)的下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)差異時(shí)通過李雅普諾夫指數(shù)指出左右兩側(cè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)并無統(tǒng)計(jì)差異[22]，Cal等發(fā)現(xiàn)在不同年齡段下肢各關(guān)節(jié)的左右側(cè)對稱性有所不同[23]，而且在對比足球運(yùn)動(dòng)員和正常人的研究中發(fā)現(xiàn)，足球運(yùn)動(dòng)員表面的反力指標(biāo)存在非對稱性是因?yàn)槠鋺T用側(cè)的肌肉更為強(qiáng)健[24]。對比本次研究的手法操作過程中出現(xiàn)的受試者的下肢部分左右關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度的非對稱性，可以看出均是右側(cè)的關(guān)節(jié)范圍大于左側(cè)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍。而本次的受試者均為慣用下肢右側(cè)者，故可以初步推斷，產(chǎn)生的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度范圍的非對稱性與人體的慣用側(cè)有關(guān)，慣用側(cè)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍相對更大。

關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度范圍的方差體現(xiàn)了人的個(gè)體差異性。由10名受試者的身高體重計(jì)算其BMI值，發(fā)現(xiàn)BMI值在18.5～22.9內(nèi)(被認(rèn)為是中國人正常體重指數(shù)區(qū)間段)的6名受試者在懸足壓膝過程中的膝關(guān)節(jié)屈曲/伸展角度范圍與BMI值呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)性(P<0.000 8)，即BMI值越大，運(yùn)動(dòng)角度范圍越小，說明身體的相對肥胖度增大可能會降低關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度范圍[25]。值得關(guān)注的是，不同的身高體重會對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，也可能會對手法的治療效果產(chǎn)生一定的影響，如對于脂肪層較厚的患者，醫(yī)師操作手法會存在一定的困難。而具體的相關(guān)性仍需進(jìn)一步臨床研究。

4 結(jié)論

本研究對10名健康中國人施加手法動(dòng)作，基于三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)采集手法作用時(shí)受試者的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，建立人體三維運(yùn)動(dòng)模型并處理計(jì)算得到髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度和軌跡規(guī)律，發(fā)現(xiàn)手法通過帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)髖關(guān)節(jié)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)達(dá)到可達(dá)最大程度，并發(fā)現(xiàn)部分關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度針對下肢慣用側(cè)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的左右側(cè)差異。

本研究提出一種新的研究手法的方法和方式，基于三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)研究傳統(tǒng)中醫(yī)手法操作時(shí)受試者的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為手法的量化和評估奠定基礎(chǔ)。下一步研究時(shí)，可根據(jù)此技術(shù)路線追蹤臨床病人的治療情況，探索傷科手法在臨床治療上的深入運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)理。

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Kinematic Analysis of Traumatology Manipulation for Treatment of Lumbar Disc Herniation

Wang Wei1Wang Dongmei1*Li Feiyue2Xue Bin2

1(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)2(TheAffiliatedRuijinHospitalofShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200025,China)

To explore kinematic mechanism of Chinese traumatology manipulation for the treatment of lumbar disc herniation (LDH), two classic motions of Wei′s manipulation, “foot hanging and knee bending”(FHKB) and “waist pulling-over”(WPO), were selected as study subjects. Based on 3D motion capture system, kinematic data of 5 trials of 10 healthy men while receiving manipulation was collected. A local coordinate system was defined and 3D kinematic models were established using Visual3D. The means of the 3D angles of the hip, knee, and ankle joints were calculated and were decomposed to represent flexion/extension, abduction/adduction, and internal/external rotation of the joints. Statistical analysis was conducted and the bilateral difference was compared. At the right hip joint, the range of motion (ROM) of the flexion was 137.33°, the abduction reached 30.86°. This was consistent with the maximum passive ROM of hip joint which was related with the position of knee joint, suggesting the kinematic mechanism of manipulation was promoting the passive joint angle to the maximum extent. Differences of some joint motion were observed between the right and left side according to idiomatic side (P<0.05). The research was expected valuable in establishing new analysis method and quantitative evaluation of Chinese manipulation.

Wei′s manipulation; lumbar disc herniation; motion capture; joint motion

10.3969/j.issn.0258-8021. 2016. 05.005

2016-01-25， 錄用日期:2016-05-03

上海市中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(ZY3-CCCX-1-1014)

R318

A

0258-8021(2016) 05-0541-07

*通信作者(Corresponding author)， E-mail: dmwang@ sjtu.edu.cn