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(jì)算機(jī)、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(dòng)作記憶、位置重現(xiàn)、定量測算等特點(diǎn)。通過對(duì)特定位置動(dòng)作的重復(fù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)本體感覺的量化測試，并對(duì)23名健康大學(xué)生進(jìn)行了預(yù)實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)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(yùn)動(dòng)覺和速度覺等，是人完成精細(xì)動(dòng)作和高水平運(yùn)動(dòng)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(qǐng)國家實(shí)用新型專利（專利號(hào)：ZL 2014 2 0088272.7），目前已初步應(yīng)用于臨床?，F(xiàn)報(bào)道如下：

1 儀器制作

1.1 設(shè)計(jì)原理

本體感覺訓(xùn)練測量方式之一為通過對(duì)特定動(dòng)作進(jìn)行多次重復(fù)，觀察其偏差大小來進(jìn)行描述。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[2-4]，我們采用主動(dòng)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(dòng)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(dòng)作，比較兩種運(yùn)動(dòng)情況下角度的絕對(duì)差值，其差值越小，說明本體感覺越好?？紤]角度測量的誤差問題，在設(shè)計(jì)上，除了選擇角度指標(biāo)外，將足尖運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)產(chǎn)生或需要的角度，r為足長（即運(yùn)動(dòng)半徑），c為弧長（即足尖運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的位移），如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)思路示意圖

1.2 設(shè)備制作

分軟件和硬件兩部分。通過計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。其鎖扣可通過外部延長拉繩進(jìn)行延長，根據(jù)使用時(shí)的不同需要，更換不同的外部延長拉繩。拉繩因運(yùn)動(dòng)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(hào)，傳入到計(jì)算機(jī)內(nèi)的光柵計(jì)數(shù)卡進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)。

系統(tǒng)軟件采用游戲模式設(shè)計(jì)，以對(duì)動(dòng)作的重復(fù)來實(shí)現(xiàn)。將滑線固定于肢體肢端，通過肢體運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滑線，其運(yùn)動(dòng)范圍實(shí)時(shí)在電腦畫面反映，可隨時(shí)停止，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)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(jìn)行肢體運(yùn)動(dòng)，尋找達(dá)到該運(yùn)動(dòng)范圍的感覺，然后屏蔽畫面，重復(fù)進(jìn)行上述運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)自動(dòng)記錄兩次運(yùn)動(dòng)的角度位移和弧度位移，分別進(jìn)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(jìn)行，電腦界面顯示以潛水員為例，測試時(shí)踝關(guān)節(jié)從0°開始背伸運(yùn)動(dòng)（圖3），潛水員上浮，當(dāng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)到規(guī)定角度時(shí)，會(huì)有紅線提示，患者停止運(yùn)動(dòng)，讓患者在紅線范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，體會(huì)該范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)感覺。然后屏蔽上述界面，患者根據(jù)感覺進(jìn)行同樣角度的運(yùn)動(dòng)，后臺(tái)記錄患者活動(dòng)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(yùn)動(dòng)

3 預(yù)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)觀察，選擇踝關(guān)節(jié)活動(dòng)30°為測試范圍，進(jìn)行左右對(duì)照，觀察雙踝關(guān)節(jié)的測試差異，統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)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(jì)學(xué)意義（表1）。

表1 健康大學(xué)生雙側(cè)對(duì)比觀察結(jié)果

4 討論

本體感覺包含位置覺、運(yùn)動(dòng)覺和速度覺，是人體完成肌肉控制、維持運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)覺、力覺和震動(dòng)覺信息，經(jīng)傳入神經(jīng)傳至脊髓、大腦等感覺運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)。本體感覺測定包括閾值測量、角度重建和視覺模擬三個(gè)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的速度感覺閾、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)覺和平衡測試等。本設(shè)備研制集中體現(xiàn)了動(dòng)作記憶、位置重現(xiàn)、定量測算的特點(diǎn)，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(duì)某一動(dòng)作的不斷重復(fù)，通過可視化條件來刺激關(guān)節(jié)對(duì)該動(dòng)作的記憶，然后再屏蔽畫面，利用關(guān)節(jié)本身的感覺，對(duì)動(dòng)作進(jìn)行重復(fù)，以此來表達(dá)該動(dòng)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。

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2015.07.20

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

張鑫，Email：erwal@163.com