楊蕊菲，劉子晗，徐步軒，楊茂偉

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 1.康復(fù)醫(yī)學(xué)科；2.骨科，沈陽(yáng) 110001）

本體感覺(jué)包括身體各部分對(duì)身體其他部分的位置覺(jué)和運(yùn)動(dòng)覺(jué)，對(duì)幫助人體實(shí)現(xiàn)平衡和運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要［1］。踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)是平衡控制的重要組成部分，對(duì)身體搖晃程度的感知比視覺(jué)或前庭輸入更加敏感［2］。并且在日常生活和大多數(shù)運(yùn)動(dòng)中，踝關(guān)節(jié)-足復(fù)合體是唯一接觸地面的部位。本體感覺(jué)主要通過(guò)肌肉、關(guān)節(jié)、皮膚和肌腱中的機(jī)械感受器，傳遞給中樞神經(jīng)關(guān)于運(yùn)動(dòng)和位置的信息［3］。其中肌梭是主要的本體感受器，是與肌肉長(zhǎng)度和動(dòng)態(tài)肌肉拉伸有關(guān)的受體［4］，關(guān)節(jié)周圍肌肉狀態(tài)可能會(huì)影響關(guān)節(jié)本體感覺(jué)。肌梭具有觸變性，即肌梭內(nèi)肌纖維對(duì)運(yùn)動(dòng)和位置的敏感性受肌梭外肌肉先前的收縮和長(zhǎng)度變化的影響［5］。因此，關(guān)節(jié)外肌肉收縮或長(zhǎng)度變化會(huì)對(duì)關(guān)節(jié)本體感覺(jué)造成影響。之前的研究［6］多關(guān)注局部肌肉疲勞對(duì)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)的影響，極少有研究探討關(guān)節(jié)的本體感覺(jué)與肌肉收縮和長(zhǎng)度變化的關(guān)系。本研究通過(guò)足匹配試驗(yàn)，探討拉伸和收縮干預(yù)后小腿肌肉狀態(tài)對(duì)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)的影響，進(jìn)一步研究踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)的影響因素。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

選取健康男性志愿者20名，均為沈陽(yáng)市某高校在校大學(xué)生。要求納入的研究對(duì)象無(wú)明顯本體感覺(jué)功能障礙，近期無(wú)運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生。所有研究對(duì)象均被詳細(xì)告知研究程序并簽署知情同意書。研究對(duì)象的平均年齡為（24.90±2.36） 歲，平均身高為（180.55±3.50） cm，平均體質(zhì)量為（71.25±6.32） kg。

1.2 儀器

使用英國(guó)伯明翰大學(xué)研究開(kāi)發(fā)的踏板儀器（圖1），通過(guò)足匹配試驗(yàn)評(píng)估踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)，已有研究［7］采用該儀器以英國(guó)大學(xué)生為研究對(duì)象成功進(jìn)行了一系列相關(guān)足匹配試驗(yàn)。足匹配試驗(yàn)的原理為在消除平衡需要的前提下，模擬日常站立狀態(tài)，進(jìn)行雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度匹配試驗(yàn)。受試者赤足向后倚靠在一塊從垂直方向向后傾斜22°的板子上，同時(shí)雙足分別被放置在一個(gè)單獨(dú)的電動(dòng)踏板上。踏板可以通過(guò)以杠桿連接的兩個(gè)直線電機(jī)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)（電機(jī)型號(hào)：XTA3810S；英國(guó)科普利運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有限公司），踏板的旋轉(zhuǎn)軸與踝關(guān)節(jié)共線，每個(gè)踏板均安裝位置感受器。試驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)比較試驗(yàn)踝足匹配角度和雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差，探討踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)的影響因素。

圖1 試驗(yàn)裝置Fig.1 Experimental set-up

1.3 足匹配試驗(yàn)

1.3.1 小腿肌肉干預(yù)方式：以右足為參考足，采用對(duì)照、拉伸、收縮3種方式干預(yù)右小腿肌肉（小腿三頭肌、腓腸肌和比目魚?。?duì)照：受試者在足匹配試驗(yàn)前不進(jìn)行任何肌肉狀態(tài)干預(yù)。拉伸：足匹配試驗(yàn)前，受試者在指導(dǎo)下將右足放在一個(gè)15°的楔形木塊上，使足背屈，保持30 s，同時(shí)受試者靠著背板站立，以拉伸右小腿肌肉。收縮：足匹配試驗(yàn)前，受試者右足最大跖屈站立30 s，左足懸空，扶手用來(lái)保持平衡并非承重，以收縮右小腿肌肉。在每個(gè)受試者的試驗(yàn)中，3種干預(yù)方式隨機(jī)出現(xiàn)。

1.3.2 足匹配試驗(yàn)：干預(yù)處理后，受試者在蒙眼狀態(tài)下立即進(jìn)行足匹配試驗(yàn)。右踝被動(dòng)移動(dòng)至5個(gè)預(yù)設(shè)的目標(biāo)角度（-6°、-3°、0°、3°、6°） 中的一個(gè)，其中正值代表背伸，負(fù)值代表跖屈，見(jiàn)圖2。0°為踏板垂直于背板。這些目標(biāo)角度基本涵蓋了人在靜止站立時(shí)，足踝運(yùn)動(dòng)的范圍。在提示音提示右足已達(dá)到最終位置后，受試者利用一個(gè)手持旋鈕控制左足踏板至受試者認(rèn)為與右足一致的匹配角度，之后按下確認(rèn)按鈕，電腦記錄此時(shí)左踝的停止位置角度，反映足匹配角度，同時(shí)觸發(fā)新的試驗(yàn)。

圖2 參考足移動(dòng)方向Fig.2 The moving directions of the reference foot

每次試驗(yàn)中目標(biāo)角度均以隨機(jī)順序出現(xiàn)，每個(gè)目標(biāo)角度均測(cè)量5次，取5次測(cè)量平均值作為每個(gè)目標(biāo)角度的對(duì)應(yīng)足匹配角度。每種干預(yù)方式進(jìn)行25次試驗(yàn)，3種干預(yù)方式隨機(jī)出現(xiàn)，即每位受試者共進(jìn)行75次足匹配試驗(yàn)，組成一組完整的足匹配試驗(yàn)。以受試者左側(cè)踝足匹配角度和各目標(biāo)角度時(shí)雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差（即足匹配角度與設(shè)定目標(biāo)角度的絕對(duì)差值） 反映踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)水平。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。足匹配角度和雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差結(jié)果用±s表示。3種肌肉干預(yù)狀態(tài)下的左側(cè)踝足匹配角度和雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差的比較采用雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析，采用Greenhouse-Geisser法進(jìn)行矯正，當(dāng)交互作用有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義時(shí)，進(jìn)行單獨(dú)效應(yīng)分析，當(dāng)交互作用無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義時(shí)，進(jìn)行主效應(yīng)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 左側(cè)踝足匹配角度

采用雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析方法，判斷隨著目標(biāo)角度的變化3種小腿肌肉干預(yù)狀態(tài)對(duì)受試者足匹配角度的影響。結(jié)果表明，受試者足匹配角度未出現(xiàn)顯著的肌肉狀態(tài)×目標(biāo)角度交互作用［F（2.543，48.322）=2.569，P＞ 0.05］。受試者足匹配角度出現(xiàn)顯著的肌肉狀態(tài)主效應(yīng)［F（2，38）=41.290，P＜0.001］，對(duì)3種小腿肌肉干預(yù)狀態(tài)下的足匹配角度進(jìn)行兩兩比較，受試者小腿肌肉在拉伸干預(yù)后，足匹配角度顯著低于對(duì)照狀態(tài)下和收縮狀態(tài)下的足匹配角度（P＜ 0.001），收縮狀態(tài)與對(duì)照狀態(tài)相比足匹配角度趨勢(shì)相似，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）。3種肌肉狀態(tài)下，不同目標(biāo)角度對(duì)受試者足匹配角度的影響有顯著主效應(yīng)［F（1.145，21.761）=245.142，P＜0.001］，兩兩比較發(fā)現(xiàn)，不同目標(biāo)角度間受試者足匹配角度的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.001）。見(jiàn)表1。

表1 3種小腿肌肉干預(yù)狀態(tài)對(duì)左側(cè)踝足匹配角度的影響（°）Tab.1 The effect of three calf muscle conditioning exercises on the left foot matching angle（°）

2.2 雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度的絕對(duì)匹配誤差

采用雙因素重復(fù)測(cè)量方差分析方法，判斷隨著目標(biāo)角度的變化3種小腿肌肉干預(yù)狀態(tài)對(duì)雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差的影響，絕對(duì)匹配誤差值越大，表示踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)水平越差。結(jié)果顯示，肌肉狀態(tài)×目標(biāo)角度的交互作用對(duì)雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差有顯著影響［F（3.746，71.174）=11.456，P＜0.001］，因此對(duì)肌肉狀態(tài)和目標(biāo)角度進(jìn)行單獨(dú)效應(yīng)分析。

當(dāng)目標(biāo)角度分別為-6°、0°、3°和6°時(shí)，3種小腿肌肉干預(yù)狀態(tài)下對(duì)雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差的單獨(dú)效應(yīng)均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［F（2，38）=10.335，P＜0.001；F（1.505，28.603）=7.131，P＜ 0.01；F（2，38）=7.856，P＜0.01；F（1.522，28.920）=14.560，P＜ 0.001］，在4個(gè)目標(biāo)角度下，經(jīng)兩兩比較，小腿肌肉拉伸干預(yù)狀態(tài)與對(duì)照干預(yù)狀態(tài)相比，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），而小腿肌肉收縮干預(yù)狀態(tài)與對(duì)照干預(yù)狀態(tài)相比，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）。

在小腿肌肉對(duì)照干預(yù)狀態(tài)下，不同目標(biāo)角度對(duì)雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差的單獨(dú)效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［F（2.192，41.657）=17.391，P＜ 0.001]。經(jīng)兩兩比較，在小腿肌肉對(duì)照干預(yù)狀態(tài)下，目標(biāo)角度為-6°和-3°時(shí)比較，差異值為0.85°（P＜ 0.01） ；目標(biāo)角度為-6°與0°時(shí)比較，差異值為1.66°（P＜ 0.001） ；目標(biāo)角度為-6°與3°時(shí)比較，差異值為1.11°（P＜ 0.001） ；目標(biāo)角度為-3°與0°時(shí)比較，差異值為0.82°（P＜ 0.01） ；目標(biāo)角度為6°與0°時(shí)比較，差異值為1.45 °（P＜ 0.01） ；目標(biāo)角度為6°與3°時(shí)比較，差異值為0.90°（P＜ 0.01）。表明在對(duì)照干預(yù)狀態(tài)下，目標(biāo)角度為-6°時(shí)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)顯著好于目標(biāo)角度為-3°、0°和3°時(shí)，目標(biāo)角度為-3°時(shí)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)顯著好于目標(biāo)角度為0°時(shí)，目標(biāo)角度為6°時(shí)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)顯著好于目標(biāo)角度為0°和3°時(shí)。在小腿肌肉進(jìn)行拉伸干預(yù)后，不同目標(biāo)角度對(duì)雙側(cè)踝關(guān)節(jié)絕對(duì)匹配誤差的單獨(dú)效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［F（2.614，49.668）=28.733，P＜ 0.001］。經(jīng)兩兩比較，在小腿肌肉拉伸干預(yù)狀態(tài)下，目標(biāo)角度為3°與-3°時(shí)比較，差異值為0.77°（P＜ 0.05），目標(biāo)角度為3°與0°時(shí)比較，差異值為0.75°（P＜ 0.001），目標(biāo)角度為6°與-6°、-3°、0°、3°時(shí)比較，差異值分別為1.30°、2.01°、1.20°和1.25°（P＜ 0.001）。表明在拉伸干預(yù)狀態(tài)下，目標(biāo)角度為3°時(shí)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)顯著好于目標(biāo)角度為-3°和0°時(shí)，目標(biāo)角度為6°時(shí)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)顯著好于其余4個(gè)目標(biāo)角度。當(dāng)在小腿肌肉收縮干預(yù)狀態(tài)下，不同目標(biāo)角度對(duì)雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差的單獨(dú)效應(yīng)均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）。見(jiàn)表2。

表2 3種小腿肌肉狀態(tài)下雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度的絕對(duì)匹配誤差（°）Tab.2 The average matching error of bilateral ankle joint angles under three calf muscle conditioning exercises（°）

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照狀態(tài)相比，小腿肌肉在拉伸干預(yù)后踝關(guān)節(jié)匹配角度顯著降低，而在收縮干預(yù)后踝關(guān)節(jié)匹配角度無(wú)顯著變化，即小腿肌肉拉伸狀態(tài)對(duì)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)有顯著影響，而收縮狀態(tài)對(duì)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)無(wú)顯著影響。

拉伸干預(yù)導(dǎo)致受試者踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)明顯偏倚，受試者感覺(jué)其足踝角度比目標(biāo)角度更跖屈，這可能與拉伸干預(yù)使小腿肌肉松弛有關(guān)。研究［8］指出，在緩慢的拉伸過(guò)程中，肌梭纖維內(nèi)穩(wěn)定的橫橋被分離，并形成新的長(zhǎng)度不同的橫橋，而當(dāng)肌肉恢復(fù)到一個(gè)較短的初始長(zhǎng)度時(shí)，肌梭纖維會(huì)松弛，影響肌梭自放電水平，進(jìn)而影響肌梭對(duì)肌肉長(zhǎng)度和關(guān)節(jié)位置的感知。有研究［9］通過(guò)前臂位置匹配試驗(yàn)探討肘關(guān)節(jié)的本體感覺(jué)靈敏度，其結(jié)果也支持這一結(jié)論。本研究發(fā)現(xiàn)，在拉伸干預(yù)后，目標(biāo)角度為跖屈方向時(shí)，參考足的匹配誤差向背伸方向偏倚，目標(biāo)角度為背伸方向時(shí)情況則相反。既往關(guān)于肘關(guān)節(jié)本體感覺(jué)的前臂匹配試驗(yàn)［10］解釋了這一現(xiàn)象，在參考臂移到目標(biāo)角度的過(guò)程中，一旦參考臂停止移動(dòng)，肌梭就會(huì)發(fā)出測(cè)量參考臂長(zhǎng)度的信號(hào)，而測(cè)量信號(hào)既包括在目標(biāo)角度產(chǎn)生的信號(hào)，也包括參考臂在移動(dòng)到目標(biāo)角度過(guò)程中產(chǎn)生的信號(hào)，因此高于實(shí)際目標(biāo)角度產(chǎn)生的信號(hào)，導(dǎo)致指示臂與參考臂過(guò)早發(fā)生匹配。

與拉伸干預(yù)相比，小腿肌肉收縮干預(yù)對(duì)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)的靈敏度影響甚微。因?yàn)樵诩∪馐湛s過(guò)程中，肌纖維主動(dòng)產(chǎn)生橫橋以彌補(bǔ)預(yù)先存在的肌肉松弛，一旦肌肉放松，這些增加的橫橋就會(huì)緊繃，具有較高的自放電水平，即能夠更好地向中樞神經(jīng)傳輸肢體位置信號(hào)［5］。本研究結(jié)果與先前關(guān)于肘關(guān)節(jié)本體感覺(jué)的前臂匹配試驗(yàn)結(jié)果不同［11］，這種差異可能是因?yàn)樯现拖轮牟町悾部赡苁怯捎诟深A(yù)方法不同。本研究中受試者以被動(dòng)部分負(fù)重的姿勢(shì)站立，同時(shí)采用踮足尖姿勢(shì)使小腿肌肉充分收縮并縮短。然而在跖屈收縮過(guò)程中，拮抗肌脛骨前肌可能會(huì)出現(xiàn)協(xié)同收縮，這會(huì)抵消小腿肌肉收縮對(duì)本體感覺(jué)的影響。有研究［12］證實(shí)，當(dāng)小腿肌肉和脛骨前肌交替拉伸后，小腿肌肉狀態(tài)不會(huì)對(duì)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)造成過(guò)多影響，這與本研究結(jié)果類似。

本研究發(fā)現(xiàn)，3種不同肌肉干預(yù)狀態(tài)對(duì)受試者雙側(cè)踝關(guān)節(jié)角度絕對(duì)匹配誤差無(wú)顯著的單獨(dú)效應(yīng)，這可能是因?yàn)樵趯?duì)照、收縮和拉伸干預(yù)后，絕對(duì)匹配誤差值非常接近。但這并不代表3種干預(yù)狀態(tài)下絕對(duì)匹配誤差值是一樣的，因?yàn)榧∪鉅顟B(tài)和目標(biāo)角度對(duì)絕對(duì)匹配誤差的大小有顯著的交互作用（P＜0.05），表明不同小腿肌肉狀態(tài)和不同目標(biāo)角度的組合對(duì)絕對(duì)匹配誤差也有影響。此外，3種干預(yù)方式均表明，當(dāng)目標(biāo)角度為0°時(shí)匹配誤差最小，即當(dāng)目標(biāo)角度為0°時(shí)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)最佳，因?yàn)槿藗儼察o站立時(shí)大多數(shù)時(shí)間會(huì)保持一個(gè)垂直角度。之前也有研究［5］證實(shí)這一現(xiàn)象，當(dāng)手臂在身體前方時(shí)，手會(huì)自動(dòng)對(duì)齊，并且如果要求受試者在蒙眼狀態(tài)下指向參考方向時(shí)，受試者傾向于左手移到左邊，右手移到右邊。關(guān)于手臂在身體前方會(huì)自動(dòng)匹配的研究［13］表明，人類大腦建立了一種特殊的神經(jīng)機(jī)制，以確保在日常生活中在一些重要姿勢(shì)時(shí)肢體匹配的精確性。

本研究具有以下局限性。首先，受試者靠背板被動(dòng)站立，目的是評(píng)估小腿肌肉在沒(méi)有運(yùn)動(dòng)輸出的前提下，不同干預(yù)方式對(duì)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)的影響。這雖然能夠很好反映肌肉周圍機(jī)械傳感器（肌梭）的表現(xiàn)，但與日常生活中的站立明顯不同，正常的站立是不停地主動(dòng)調(diào)整小腿肌肉長(zhǎng)度以適應(yīng)身體的搖晃［14］。其次，本研究未對(duì)受試者的優(yōu)勢(shì)側(cè)進(jìn)行評(píng)估。有研究［15］表明，相較于身體的優(yōu)勢(shì)側(cè)，身體的非優(yōu)勢(shì)側(cè)會(huì)有更好的本體感覺(jué)靈敏度。因?yàn)榇蟛糠秩说膬?yōu)勢(shì)側(cè)均為右側(cè)，所以本研究使用左足為參考足以使結(jié)果更具代表性。但在后續(xù)研究中，需要關(guān)注不同優(yōu)勢(shì)側(cè)對(duì)于踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)的影響。

綜上所述，與收縮狀態(tài)相比，小腿肌肉拉伸狀態(tài)顯著影響踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)；不同目標(biāo)角度與不同小腿肌肉狀態(tài)對(duì)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)有顯著交互作用；踝關(guān)節(jié)角度為0°時(shí)，踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)最佳。