1、1膝关节和踝关节本体感觉的研究进展摘要：本体感觉感受器主要存在于膝关节和踝关节，踝关节机制也是调节平衡的重要机制。膝关节和踝关节的运动创伤常导致其本体感觉的缺失，神经肌肉控制能力减弱，引起关节不稳，可能导致损伤的再发生和骨性关节炎的提早出现。关键词：本体感觉；膝关节；踝关节；测训Abstract: Most proprioception senors exist in the knee and ankle joint,and ankle mechanism is very important in balance control.Injuries of the knee and ankle a
2、re usually related to the loss of proprioception,weakened neuromuscular control and instability of joints ,which may lead to a second injury or osteoarthritis at a young age.Key word: proprioception; knee; ankle; test and training1.本体感觉的定义本体感觉这一术语最早是由 Charles Sherrington 在 1893 提出，他发现肌肉、肌腱和关节等处具有感觉功
3、能，并认为本体感觉的信息由传入神经纤维传至中枢后可决定肌肉的紧张度。在 Sherrington 之后有很多学者都研究过本体感觉，他们对本体感觉的定义也大同小异，本体感觉的核心都是和关节的位置和运动有关。我国学者姚泰 1认为本体感觉是指来自于躯体深部的肌肉、肌腿和关节等处的组织结构，主要是对躯体的空间位置、姿势、运动状态和运动方向的感觉。本体感觉的传入对躯体控制有重要的作用。膝关节和踝关节的本体感觉包括关节位置觉和运动觉，它主要包括三方面的内容 2：关节位置的静态感知能力；关节运动的感知能力（运动和加速度的感知） ；反射回应和肌张力调节回路的传出活动能力。前者反映本体感觉的传入活动能力，后者反映
4、其传出活动的能力。2.膝关节本体感觉膝关节的本体感觉来自皮肤、肌肉、肌腱、血管和关节的感受器 3。此处主要介绍半月板和前交叉韧带损伤后对膝关节本体感觉的影响。2.1 半月板的本体感觉半月板内有神经受体存在，在半月板的前角、后角及体部的外侧 2/3 部位发现了机械性感受器，且前、后角感受器多于体部，有以下几种 4：Ruffini 感觉器：属于低阈值的慢反应机械感受器，它主要感知静态和机械压力的变化，例如，静止的关节位置、关节内压力改变，关节运动方向、力量和速度的改变。Pacinian 小体：属于低阈值动力性机械感受器，能快速地感知关节的加速、减速和被动运动。Golgi 腱感受器：属于低适应性、高
5、阈值感受器，在关节角度达到极限状态或关节受到极大外力作用时被激活。自主神经末梢感受器：属于痛觉感受器，是半月板的伤害感受体系，当关节在机械外力作用下变形或炎症反应造成化学刺激时被激活。2.2 前交叉韧带的本体感觉膝前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）除可维持膝关节前后向稳定外，2在膝关节本体感觉中也发挥着重要作用。有研究表明 5，前交叉韧带体积的 1%2%由机械刺激感受器构成，主要分布在韧带附着股骨和胫骨处，这些感受器和关节囊的末梢神经为膝关节运动控制提供位置和运动信息。3.踝关节本体感觉踝关节是人体重要关节之一，它既要承担身体重量，又是人体在运动中变化最
6、为复杂的合力中枢，同时也是本体感觉和平衡的综合反应，因此很容易发生损伤。如果踝关节损伤后未得到及时、正确的治疗，踝关节的本体感觉得不到良好的恢复，会加重踝关节的不稳，使损伤再次发生的几率上升 6，尤其伤后第一年是踝关节再损伤的高发期 7。踝关节损伤以踝关节周围韧带的过度牵拉所导致的挫伤、断裂为主，尤以外侧副韧带损伤多见。人体踝关节有丰富的本体感受器，对维持人体平衡有重要作用。Takebayashi 8通过动物实验研究发现，兔踝关节外侧副韧带含有丰富的本体感受器，其中 93%的本体感受器位于韧带的远、近端。和膝关节一样，踝关节的本体感觉感受器也是由鲁菲尼氏末梢、帕西尼氏小体、高尔基腱、游离神经末
7、梢组成,分别感受关节静态位置、高频率振动以及传达伤害性疼痛感等 9。4.本体感觉的测定对本体感觉的研究已有 100 多年的历史，而本体感觉的评定方法也在不断演变。本体感觉能力的测定对于关节损伤的功能评定至关重要。目前在临床研究中，关节本体感觉的测量主要采用以下三种方法：角度重建法、阈值测量法和视觉模型法 10。角度重建法：主要是对关节位置觉的测定。关节位置觉测试中，角度再生试验 11应用最广，由 Barrett 提出。该方法简便易行，实用性强，主要是通过改良的托马斯架作为被动运动装置，受试者在无视觉信息输入的情况下感知关节角度的变化。随着研究的深入，角度再生试验逐渐发展成为角度重建法，可分为开
8、链位置重建和闭链位置重建两种，前者又分为被动-被动、被动-主动、主动-主动开链角度重建，后者则只有主动-主动闭链角度重建 12。开链位置重建法主要是预先令受试者的关节被动或主动定于某一屈曲角度，作为目标角度，停留几秒，让受试者注意感受关节的位置，然后再令受试者通过被动运动或主动运动并依靠自我判断重建上述角度，最后对角度重建的精确度进行测量。闭链位置重建则需要固定受试者肢体远端。如下肢关节闭链位置觉测试中，受试者足底部固定，主动伸髋伸膝至预设角度，停留数秒，回到原位后再次伸髋伸膝，依靠肢体感知重新到达预设角度。测量感知位置，再与预设位置比较。李放 13等用设计的分离反馈式闭链测定练习装置对 37
9、 例正常人进行蹬离位置重建测试，发现在健康成人的下肢闭链蹬离动作中，随蹬离负荷的增加，可形成更准确的位置觉。K.R.Grob14等对本体感觉测定做了深入研究，他们采用三种不同的方法对膝关节位置觉进行测量。分别通过采用低速运动装置、手控制的测角器角度误差以及以对侧下肢为参照标准进行下肢膝关节位置重现能力的测试。结果显示这三种关节位置觉测试方法之间无明确的相关性。造成这种结果的原因可能是：与被测膝关节的功能状况及另一侧膝关节感觉信息的输入有关（以对侧下肢为参照标准） ；与视觉参与下的空间认知能力有关（采用手控测角器） 。采用低速运动装置，对下肢进行关节位置重现能力的测定无第二种感觉信息的输入，应该
10、是最客观的测试方法。对关节位置觉的测定还有其他方法，陈蔚、郭燕梅 15等就利用 Tetrax 平衡测试训练系统进行膝关节静态关节位置觉的测定，并检验其重测信度。该设备是通过 4 个独立的测3试平台分别采集受试者双足底前、后部分的垂直压力并将其转化为数字信息传入电脑进行分析处理，最终获得受试者的膝关节静态位置觉数据。受试者需要在测试平台上完成 8 个姿势：睁眼自然站立；闭眼自然站立；闭眼站立，头转向右侧；闭眼站立，头转向左侧；闭眼站立，头后仰 30；闭眼站立，低头前倾 30；睁眼泡沫垫站立；闭眼泡沫垫站立。每个姿势站立的测试时间为 32s。结果显示，Tetrax 平衡测试训练系统中下肢关节静态位
11、置觉测试重测信度极好。阈值测量法：主要是对关节运动觉的测定。典型的阈值测量试验是利用自动仪器提供缓慢而持续的关节被动性运功，测量关节能够感知到的被动运动的角度阈值，即测量运动起始时的关节角度与受试者能够觉察到运动时的关节角度。比较两种角度的差异，以此判断关节本体感觉的精确度。视觉模型法：受试者通过观察关节模型的角度，经被动或主动运动在自身的关节上重现此角度，然后计算受试者关节与模型角度的差异，并以此判断本体感觉的精确度。李玉周 4在研究本体感觉测训对半月板损伤康复中的应用时，采用了 BIODEX PRO SYS 3 和 X-SENS 三维关节位置觉测量系统完成膝关节位置觉测定，同时联合使用 X
12、-SENS 三维关节位置觉测量系统和被动关节活动仪完成运动觉的测定。Biodex system-3 可进行本体感觉的评定，但是该系统的软件只有肩关节本体感觉（主、被动）位置觉和膝关节本体感觉（主动）位置觉的测试模式，并无踝关节本体感觉的测试部分 16。朱燕、裘敏蕾 17等通过研究，让不同测试人员对同一批健康自愿者采用 Biodex 等速仪进行踝关节内外翻本体感觉测试，其间相隔一周。所得结果使用组内相关系数（ICC）进行信度分析，结果显示两次的 ICC 均0.75(P0.05)。说明使用 Biodex 等速测试仪进行踝关节内外翻本体感觉评定的测试人员间信度稳定可靠，对临床关节功能的评定有指导意义
13、。踝关节位置觉的测定有4 种不同的方法 18：被动定位被动复位、被动定位主动复位、主动定位主动复位、半被动定位半被动复位，上述方法都是具体化的角度重建法。半被动定位半被动复位只是在测试过程中，受试者测试肢体拮抗肌要用力收缩，在运动反方向维持一个小的固定大小的力矩。5.影响本体感觉的因素Neurothophin-3(NT-3)是本体感觉神经存活和发挥生理功能的必需营养因子，在胚胎发育过程中 NT-3 就已经开始发挥作用 19。成年后，虽然本体感觉神经元可以不需要 NT-3而继续存活，但仍需要肌梭的梭内肌纤维表达 NT-3 才能继续发挥生理功能 20。在病理状态下，外源性 NT-3 可以使脊髓的本
14、体感觉神经纤维变性的症状减轻。有研究表明，局部肌肉疲劳将导致关节本体感觉功能下降 21,22。郑荣强等通过观察股四头肌和腘绳肌疲劳状态对膝关节本体感觉的影响，发现肌肉疲劳后 40min，膝关节位置觉误差恢复到疲劳前水平。张秋霞等的研究表明，最大等速向心运动至局部肌肉疲劳后，踝关节的位置觉较疲劳前下降且中枢控制策略也发生改变。关于肌肉疲劳致关节本体感觉下降的机制，主要是肌肉疲劳时代谢产物（缓激肽、乳酸等）聚集，直接或间接影响机械性感受器的敏感性，且代谢产物的清除需要一定时间，在这段时间内关节本体感觉低于疲劳前。还有研究指出膝关节伸肌较屈肌与膝关节本体感觉之间的相关性强，即伸肌力量较强时膝关节本体
15、感觉功能也较强，反之则不良 23。 6.本体感觉训练及其意义4如前所述，膝关节和踝关节的运动创伤常导致其本体感觉的缺失，神经肌肉控制能力减弱，引起关节不稳。因此本体感觉的训练对于恢复关节稳定性十分重要。6.1 本体感觉强化训练可促进关节损伤的恢复在膝关节的运动创伤中韧带和半月板的损伤较常见。前交叉韧带重建后，本体感觉的康复越来越受到人们的重视。谷莉、周谋望 24等以 44 名腘绳肌腱重建 ACL 术后患者和 13名健康人为研究对象，发现术后 6 个月，ACL 重建术患者膝关节本体感觉仍低于正常人。但是，在韧带损伤后 4 个月内，接受手术越早，术后 6 个月时本体感觉水平越好，本体感觉恢复较好的
16、患者股四头肌力量恢复也较好。马燕红 25等通过对 ACL 重建术后患者进行本体感觉强化训练（平衡板训练、固定自行车练习、半蹲训练、步行灵活性训练、慢跑）指出，强化本体感觉训练能促进下肢功能的康复。沈梅 26等研究发现，本体感觉训练（在前者的基础上增加了关节角度回归训练和患足单腿站立练习）后 ACL 重建术后患者步频、步长、步速均较训练前明显改善；行走时，骨盆摆动、上身摆动三维捕捉图像与训练前相比更对称、更协调。陈香仙、邹华刚 27采用一套本体感觉强化训练对膝侧副韧带损伤的患者进行训练，结果使患者伤膝功能和稳定性得以恢复，位置觉偏差得到纠正，重练后复发率低。该训练方案主要包括：以膝关节每 30屈
17、伸为间隔进行无痛性股四头肌、腘绳肌、腓肠肌静力性收缩，髋关节内收、外展位的直腿抬高，上下台阶和动态平衡练习，“S”形慢跑，Plyometrics（PE）运动：跳绳、立定跳远（无痛情况下）等。Plyometrics 在国内翻译为超等长运动，即肌肉在被迫进行离心收缩后紧接着进行向心收缩的力量练习 28。李玉周 4在半月板损伤康复的研究中总结了一套本体感觉加强训练处方，仰卧闭眼定位直抬腿，站立练习：睁眼过度到闭眼、单腿站立过度到单腿站立抛球、双腿前后位站立，静态平衡器训练，平衡板训练，半蹲抛球练习，阶梯训练：膝关节屈伸练习及正常步态练习，步行灵活性训练：前进步、后退步、侧向活动等，利用 Biodex
18、 等速仪完成本体感觉训练。通过加强训练处方与常规康复训练相比较发现，在改善膝关节半月板术后患者患侧 60运动觉和 60被动位置觉方面，前者效果更佳。踝关节本体感觉康复主要分为专门器械康复和康复体操两类,但康复体操更加简便，更易应用于临床。宋磊刚 29将专门的“踝关节训练盘”与踝关节训练操对踝关节本体感觉康复的效果做了比较，发现两种训练方法均可显著提高踝关节主被动位置觉，且两者提高本体感觉的效果无明显差异。王春阳 30等通过对篮球运动员踝关节内翻 20、外翻 25、背屈 10、跖屈 15位置觉的测定指出，篮球运动员踝关节左、右一侧的内翻本体感觉可作为预测同侧踝关节损伤的指标。上述都是一些实质性的
19、本体感觉训练方法，表象训练和本体感觉也有着密切联系。所谓表象训练就是一种以意念为先导的主动心理过程，人脑主动用意念反复演练已熟悉的、最满意的动作过程，使以前建立的神经反射得以强化。陈瑞凯、王勇 31认为表象训练可提高本体感觉，良好的本体感觉又为表象训练提供最佳的感觉，形成二者互相促进、巩固和精确的结果。汪浩 32通过对少体校射击运动员进行针对性提高本体感觉的训练的分析后指出，表象训练可以促进肌肉动作感觉的形成。实验证明，运动员想象扣扳机和真实扣扳机所产生的肌电变化是相同的。6.2 本体感觉训练对其他疾病的影响本体感觉训练不仅能促进关节损伤的康复，对其他疾病也有良好影响。陈丽霞 33等研究发现本
20、体感觉训练在预防血友病儿童再次出血和减少出血次数方面具有重要作用，并指出儿童血友病患者应该坚持进行长期的、规律性的治疗性训练，以保持本体感觉功能，预防和减少下肢靶关节的出血。张鹰、危昔均 34运用 Thera-band 技术对灾区截肢残端进行适宜的本体感觉训练后发现，伤员截肢残端对运动控制能力有明显提高。作者推断其对伤5员今后假肢佩戴和智能假肢使用有很好的帮助。还有研究表明 35采用功能性电刺激（functional electrical stimulation,FES）作为急性脑卒中患者膝关节本体感觉恢复的治疗方法，取得了显著疗效。治疗时，4 组表面电极分别置于股四头肌、腘绳肌、胫前肌和小腿
21、三头肌上，刺激频率为 30Hz，脉宽为 200s。每天一次，每次 30min，每周 5 次，共 3 周。实验证明，3 周的 FES 治疗可明显改善急性脑卒中患者患侧膝关节本体感觉阈值。而潘华平 36等对脑卒中患者进行负荷控制的本体感觉训练也取得了良好效果。他们采用意大利 TeacnoBody 公司生产的 Pro-Kin 训练系统在“渐进失稳”原则下进行负荷控制的本体感觉训练。Pro-Kin 之所以能够进行负荷控制，是因为其内部有一个力学感受器网络，相当于数据采集板，当患者通过放置于移动式平板面的肢体而倾斜运动平板时，通过稳定性测试评估模板得出数据选择恰当负荷。7.小结目前，有关本体感觉测试和训
22、练在运动损伤方面应用的研究较多，但关于本体感觉训练对正常人本体感觉影响的报道并不多见。再者，本体感觉训练对于某些非运动创伤性疾患影响的研究也较少，这些问题都有待进一步探讨。参考文献1姚泰.生理学M.人民卫生出版社 ,2008.2Grigg P.Peripheral-neural mechanisms in proprioceptionJ.J Sport Rehab,1994,3:2-17.3Friden T,Roberts D,Movin T,et al.Function after anterior ligament injuries.Influence of visual control
23、and proprioception.Acta Orthop Scand,1998,69:590594.4李玉周.本体感觉测训方法在膝关节半月板损伤康复中的应用研究D.北京：北京体育大学，2011.5马燕红,程安龙,江澜等.前交叉韧带损伤后膝关节本体感觉的改变 J.中华物理医学与康复杂志,2004,26(4):242-243.6焦爽,闫汝蕴.本体感觉训练预防踝关节运动损伤研究进展 J.中国运动医学杂志,2009,28(6):713-716.7Hupperets MD,Verhagen EA,van Manchelen W.The 2BFit study:is an unsupervised p
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