黃婷婷 ,范利華 ,高 東 ,夏 晴 ,張 敏
(1.華東政法大學(xué)研究生教育學(xué)院,上海 200042;2.司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所 上海市法醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200063;3.南通大學(xué)附屬醫(yī)院,江蘇 南通 226001)
肌力檢查有助于診斷肌肉、骨骼和神經(jīng)系統(tǒng)疾病或損傷恢復(fù)情況,尤其對(duì)評(píng)定周圍神經(jīng)疾病或損傷所致的肌力下降十分重要,在神經(jīng)科、骨科、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)及康復(fù)醫(yī)學(xué)和法醫(yī)學(xué)鑒定等領(lǐng)域運(yùn)用廣泛。目前常用的肌力檢查法有徒手肌力檢查法、等長收縮測試法及等張收縮測試法,但這些測定方法均有不足之處,為此,不少學(xué)者一直致力于尋求一種既客觀又簡便的方法來解決肌力的量化評(píng)定問題。等速肌力測試與訓(xùn)練技術(shù)(簡稱“等速技術(shù)”)是目前國際上較為先進(jìn)的肌力測試、訓(xùn)練方法,是指肢體進(jìn)行等速運(yùn)動(dòng)時(shí),通過測定反映肌肉負(fù)荷的系列參數(shù),來評(píng)定肌肉功能狀態(tài)。該方法不僅準(zhǔn)確、簡單易行,且安全可靠。在國際康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已有相當(dāng)廣泛的運(yùn)用,并日益受到重視。
肌力是反映人體運(yùn)動(dòng)功能的一個(gè)重要指標(biāo)。肌力檢查是用來評(píng)價(jià)肌肉功能狀態(tài),當(dāng)受試者主動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí),通過相關(guān)肌肉或肌群的收縮力量來測定。傳統(tǒng)的肌力檢查方法主要是通過徒手肌力檢查法,即以肌力變化為標(biāo)準(zhǔn)的Lovett 6級(jí)法。徒手肌力檢查法操作簡便,對(duì)硬件性能要求較低,但對(duì)檢查者的經(jīng)驗(yàn)以及被檢查者的配合程度要求卻很高。不同的檢查者和同一檢查者在不同時(shí)間檢查很有可能造成評(píng)定結(jié)果的差異性,檢查結(jié)果的可重復(fù)性不高,對(duì)不配合的被檢查者更難客觀、準(zhǔn)確地反映其肌力水平。
等張收縮測試是指在整個(gè)測試過程中先設(shè)定恒定的阻力,肌肉的張力維持不變而使肌肉縮短或加長,產(chǎn)生關(guān)節(jié)活動(dòng),可分為向心收縮和離心收縮。
等長收縮測試是指在測試中肌肉外部沒有明顯的運(yùn)動(dòng)速度,肌肉的收縮和舒張不改變其位置,肌肉僅在其他力量傳遞鏈(肌腱、膠原等)變形范圍內(nèi)進(jìn)行收縮。所測出的力僅僅體現(xiàn)出支配此肌肉的神經(jīng)活動(dòng)。在日常生活中此種模式常用于維持特定姿勢或體位。
等速技術(shù)[1]是指在測試過程中肢體運(yùn)動(dòng)的速度是預(yù)先設(shè)定且恒定不變的,而外加阻力是可變的,它會(huì)隨受試者用力的大小調(diào)節(jié)阻力,使肌肉張力增高,力矩輸出增加,但不產(chǎn)生加速度的一種測試和訓(xùn)練技術(shù)。等速技術(shù)有別于等張和等長收縮測試[2],但兼有等張收縮和等長收縮的優(yōu)點(diǎn),從而彌補(bǔ)了上述兩種收縮測試方法的不足。
目前等速技術(shù)的常用評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括以下幾項(xiàng)。 (1)峰力矩(peak torque,PT):在肌肉收縮過程中的最大力矩輸出,與角速度成反比;(2)峰力矩體重比(peak torque/body weight,PT/BW):又稱相對(duì)峰力矩,可用于不同體質(zhì)量人群之間的肌力比較;(3)峰力矩角度(peak torque angle,PTA):在整個(gè)肌肉收縮過程中達(dá)到肌肉最大負(fù)荷量時(shí)所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度;(4)屈伸肌峰力矩比值:目前臨床研究最多的是膝關(guān)節(jié)屈伸肌峰力矩比值,雙側(cè)肢體屈伸肌峰力矩比值能反映出雙側(cè)肢體肌力平衡狀況,弱肌力一側(cè)較容易導(dǎo)致韌帶和肌肉的損傷;(5)平均關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍(average range of motion,AROM):等速肌力測試過程中肢體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍,其意義在于評(píng)價(jià)肌力下降時(shí)是由于運(yùn)動(dòng)范圍的縮小導(dǎo)致肢體未達(dá)峰力矩角度,還是肌肉本身做功量的下降所致;(6)平均功率(average power,AP):反映肌肉的做功效率,單位時(shí)間內(nèi)的肌肉做功量。在所有的評(píng)價(jià)指標(biāo)中,峰力矩是各參數(shù)中穩(wěn)定性最好、可信度最高的,被稱為等速肌力測試的黃金指標(biāo)[3]。
美國學(xué)者Hislop等[1]在1967年最先提出了等速運(yùn)動(dòng)的概念,被認(rèn)為是肌肉功能測試和肌力訓(xùn)練技術(shù)的一項(xiàng)革命;1976年,等速運(yùn)動(dòng)概念通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和等速裝置得以實(shí)現(xiàn)[4]。20世紀(jì)70年代初,美國Cybex制造出第一臺(tái)等速測試儀器[5]。我國于80年代初開始引進(jìn)等速技術(shù),最初應(yīng)用于體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域中,對(duì)提高競技運(yùn)動(dòng)水平起到一定的作用。以后隨著等速技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,逐漸應(yīng)用于多學(xué)科的臨床應(yīng)用和科研工作中。
等速技術(shù)最主要的是設(shè)定測試中的運(yùn)動(dòng)速度(又稱角速度,單位為°/s)。峰力矩值與角速度成反比。等速肌力測試儀在對(duì)測試者進(jìn)行測試時(shí)預(yù)先設(shè)定的速度為控制速度,在普通運(yùn)動(dòng)模式中,只要運(yùn)動(dòng)速度低于設(shè)定的速度,其大小與所施的力矩(力)將成比例變化。但當(dāng)測試者想要以高于預(yù)定速度運(yùn)動(dòng)時(shí),測試儀則產(chǎn)生相反的力,從而保證不會(huì)超過設(shè)定的速度。在30~60°/s的慢等速肌力測試中儀器加載于肢體的阻力較大,不管受試者以多大的力量運(yùn)動(dòng)都不會(huì)產(chǎn)生加速度,只能使肌肉張力增高,力矩輸出增大。因此,在慢等速肌力測試下可以對(duì)肢體肌肉功能進(jìn)行檢查和評(píng)定,而快速肌力測試主要是針對(duì)肌肉功率和耐力進(jìn)行的。臨床上已有相關(guān)研究,如復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科提出常用關(guān)節(jié)肌群的推薦測試速度,較適用于臨床患者的肌肉測試[2]。
測試速度設(shè)定后,再進(jìn)行測試次數(shù)的設(shè)定。在測試時(shí)為了便于判斷最大肌力和分析力矩曲線的形態(tài),在慢速或中速運(yùn)動(dòng)(90°/s或 120°/s)時(shí),常設(shè)定 3~5次重復(fù)運(yùn)動(dòng)[2]。而如果為觀察肌肉的疲勞程度和衰竭曲線,快速測試的重復(fù)次數(shù)一般為20~30次[5]。研究[6]表明,要想產(chǎn)生穩(wěn)定的等速肌力測試數(shù)據(jù),4次是最低的重復(fù)次數(shù)要求,一般以4~6次為宜。并且在每次測試之間至少間歇1~1.5 min,以使肌肉收縮后有短暫的休息。
關(guān)節(jié)屈伸過程中伸肌與屈肌都會(huì)產(chǎn)生峰力矩,不同關(guān)節(jié)屈伸肌在不同速度下達(dá)到的峰力矩角度是有差異的,以膝關(guān)節(jié)為例[7],男女性在60°/s時(shí)左側(cè)屈肌達(dá)到峰力矩角度小于右側(cè)屈肌,同時(shí)左側(cè)伸肌小于右側(cè)伸肌,在 120°/s、240°/s時(shí)也存在著差異。了解不同速度下不同關(guān)節(jié)屈伸肌達(dá)到峰力矩角度的變化規(guī)律,可以很好地幫助運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中找到關(guān)節(jié)肌肉最佳用力角度,以提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)水平。
對(duì)于膝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)的等速技術(shù)測試中一般采用坐位,而對(duì)于髖關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等可以采用仰臥位,肩關(guān)節(jié)采用站立位,其中膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)也有采用俯臥位姿勢進(jìn)行測試。有研究[8]報(bào)道,測試體位對(duì)等速肌力測試結(jié)果是有影響的,所以在測試時(shí)應(yīng)根據(jù)不同關(guān)節(jié)部位選擇合適的體位以排除姿勢的不同給測試結(jié)果帶來的差異。Langrana等[9]也在軀干肌等速肌力測試中發(fā)現(xiàn),坐位測試更易耐受且安全性高,因此推薦采用坐位測試。但Cohen等[10]的研究結(jié)果表明,腰背肌力的測試,坐位與站立位兩組的測試指標(biāo)和數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
對(duì)于檢查者來說,首先應(yīng)當(dāng)熟悉等速技術(shù)的概念和檢查程序,然后熟練掌握測試方法,并能夠在測試中給予受試者易于理解的指導(dǎo)。檢查者在測試過程中還應(yīng)當(dāng)保證受試者的安全,避免一切可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)。由于等速技術(shù)是一種復(fù)雜的主觀運(yùn)動(dòng)測試技術(shù),對(duì)于受試者的智力水平和配合程度要求很高,應(yīng)盡量指導(dǎo)受試者配合測試,聽從檢查者的指令。
康復(fù)評(píng)定在康復(fù)醫(yī)學(xué)中可以用來評(píng)價(jià)和指導(dǎo)康復(fù)治療措施的實(shí)施與選擇,是康復(fù)治療的重要環(huán)節(jié)之一。在國內(nèi)臨床康復(fù)醫(yī)學(xué)中,應(yīng)用等速技術(shù)對(duì)患者肢體功能與健康人群相比較的變化進(jìn)行評(píng)價(jià),以指導(dǎo)患者選擇最佳康復(fù)方案,并在康復(fù)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控,及時(shí)調(diào)整康復(fù)計(jì)劃。
國內(nèi)學(xué)者徐宏光等[11]運(yùn)用等速肌力測試儀對(duì)19例骨性關(guān)節(jié)炎并行全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者進(jìn)行測試。測試時(shí)機(jī)為選定手術(shù)前,測試內(nèi)容是對(duì)患者分別進(jìn)行慢速 60°/s、中速 90°/s及快速 180°/s的等速肌力測試。測試結(jié)果表明對(duì)于骨性關(guān)節(jié)炎患者應(yīng)選擇中慢速運(yùn)動(dòng),可以有效地評(píng)價(jià)肌肉功能,同時(shí)通過測試提供的客觀數(shù)據(jù)可以明確術(shù)后重點(diǎn)康復(fù)肌群,改善肌肉功能不平衡狀態(tài),提高全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的術(shù)后康復(fù)效果。
國外學(xué)者St Clair Gibson等[12]通過測試18例慢性前交叉韌帶損傷者的等速技術(shù)發(fā)現(xiàn),患肢股四頭肌和腘繩肌峰力矩值較健側(cè)明顯下降,而患側(cè)屈伸肌峰力矩比值較健側(cè)偏高,表明損傷后股四頭肌和腘繩肌的肌肉協(xié)調(diào)作用發(fā)生改變,以維持正常的肢體活動(dòng)。Kobayashi等[13]通過等速技術(shù)的測試發(fā)現(xiàn),腘繩肌在術(shù)后大約6個(gè)月即可恢復(fù)至健側(cè)肌力的90%,但股四頭肌卻要經(jīng)過術(shù)后2年時(shí)間才可恢復(fù)至健側(cè)肌力的90%。因此,在前交叉韌帶術(shù)后更應(yīng)當(dāng)注重股四頭肌肌肉功能的鍛煉,并及時(shí)調(diào)整康復(fù)計(jì)劃,糾正肌力不平衡或?qū)⒓×Σ黄胶饨档阶畹统潭?,以利于膝關(guān)節(jié)功能的康復(fù)。
對(duì)于3級(jí)以下肌力患者在臨床主要通過徒手肌力檢查法,往往無法明確定量。國內(nèi)有報(bào)道[14]通過等速肌力測試儀中的持續(xù)被動(dòng)活動(dòng)程序?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)疾病中2級(jí)和3級(jí)肌力的患者進(jìn)行下肢肌力定量測試。證實(shí)此種方法有較好的靈敏性和可重復(fù)性,為臨床評(píng)價(jià)3級(jí)以下肌力提供了一種客觀且精確的方法。
等速技術(shù)系統(tǒng)常用于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)傷病康復(fù)治療的早中期,以訓(xùn)練肌力為主,是使肢體在可活動(dòng)范圍內(nèi)做動(dòng)力性持續(xù)運(yùn)動(dòng),并且測試儀提供的順應(yīng)性阻力使整個(gè)肌肉都能得到全面的訓(xùn)練,有效避免肌肉功能恢復(fù)不平衡狀況的出現(xiàn)。對(duì)于弱肌力還可以利用等速技術(shù)系統(tǒng)的持續(xù)被動(dòng)程序進(jìn)行訓(xùn)練,有利于肌肉的早期康復(fù)。
此外,還有很多以等速技術(shù)應(yīng)用于其他疾病的治療,例如以等速技術(shù)用于治療脊髓灰質(zhì)炎患者[15]以及腦卒中后下肢功能的恢復(fù)[16],等速技術(shù)還可促進(jìn)骨骼肌組織運(yùn)動(dòng)單位的恢復(fù)以及提高沖動(dòng)發(fā)放的頻率,防止患肢廢用性改變等。因此,等速技術(shù)對(duì)促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)損害后的肌力恢復(fù)、防治肌萎縮、維持肌肉收縮功能,以及改善疾病或顱腦外傷所致的功能衰退、避免肢體功能障礙、改善生活質(zhì)量等方面都具有重要意義。
等速技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)已廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域。它與運(yùn)動(dòng)相結(jié)合,為正確制訂訓(xùn)練計(jì)劃和運(yùn)動(dòng)員選拔等方面起到重要作用;肌力測試與相關(guān)運(yùn)動(dòng)醫(yī)療方法相結(jié)合,使得運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域的醫(yī)生能夠及時(shí)準(zhǔn)確掌握運(yùn)動(dòng)員的病情,調(diào)整治療和運(yùn)動(dòng)康復(fù)方案,這樣既可以幫助運(yùn)動(dòng)員適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)和康復(fù),又達(dá)到了減少運(yùn)動(dòng)中風(fēng)險(xiǎn)的目的。
國內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的肌力特征做了大量研究。例如,王海群等[17]對(duì)不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員軀體肌力測試結(jié)果表明,不同項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員軀干肌肉的生物力學(xué)特征是不同的;Siqueira等[18]對(duì)跳高、長跑的運(yùn)動(dòng)員與非運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)屈伸肌肌肉功能的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在所有測試者中,跳高運(yùn)動(dòng)員的肌肉功能參數(shù)最高,長跑運(yùn)動(dòng)員其次,非運(yùn)動(dòng)員的參數(shù)最低;Girold等[19]利用等速技術(shù)對(duì)游泳訓(xùn)練中的阻抗及輔助訓(xùn)練后肌肉功能的變化進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)這兩種訓(xùn)練技術(shù)對(duì)游泳成績的變化有影響;吳升光等[20]對(duì)男子網(wǎng)球選手股四頭肌等速向心和離心肌力進(jìn)行了對(duì)比研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩腳的離心與向心肌力比值并無差異,當(dāng)測試速度增加,此比值顯著增加,在同一測試速度下,離心肌力皆大于向心肌力;張躍[21]運(yùn)用Cybex-6000肌力測試系統(tǒng),對(duì)田徑、舉重、賽艇運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)伸屈肌等動(dòng)力量的測試,就3種不同的測試速度下的輸出功率、力量水平、力量比例進(jìn)行了等速測試的對(duì)比研究,結(jié)果表明,不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對(duì)身體各部位肌肉力量及其特征要求不同,主要表現(xiàn)在同一肌群在相同運(yùn)動(dòng)速度下相對(duì)峰力矩的差異。
目前法醫(yī)臨床檢查所采用的徒手肌力檢查法簡單方便,但無法對(duì)肌肉功能精確定量,較難克服測試者在檢查中的主觀性。因此,尋求一種客觀、準(zhǔn)確的肌力測試方法顯得十分迫切和必要。等速技術(shù)有較好的可重復(fù)性,測試數(shù)據(jù)相對(duì)可靠,是目前臨床醫(yī)學(xué)和體育科學(xué)領(lǐng)域較為科學(xué)、成熟的肌肉功能評(píng)定技術(shù)。但目前關(guān)于此技術(shù)在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的報(bào)道和實(shí)驗(yàn)并不多見,尚缺乏數(shù)據(jù)庫及測試方法的建立,這將成為該技術(shù)在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用的難題。
筆者認(rèn)為,在法醫(yī)學(xué)實(shí)踐中,肌肉功能評(píng)定存在自身的特殊性,今后還需加強(qiáng)等速技術(shù)在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究探索,對(duì)可能影響其可靠性的因素以及適用于法醫(yī)學(xué)實(shí)踐的等速肌力測試程序、方法、指標(biāo)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及評(píng)定被檢測者是否存在偽裝等方面進(jìn)行研究,使其成為法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域較為客觀、量化地評(píng)價(jià)肌肉功能的檢測方法,該技術(shù)在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中必將有良好的應(yīng)用前景。
[1]Hislop HJ,Perrine JJ.The isokinetic concept of exercise[J].Phys Ther,1967,47(2):114-117.
[2]吳毅.等速肌肉功能測試和訓(xùn)練技術(shù)的基本原理和方法[J].中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,1999,14(1):44-47.
[3]Sleivert GG,Wenger HA.Reliability of measuring isometric and isokinetic peak torque,rate of torque development, integrated electromyography, and tibial nerve conduction velocity[J].Arch Phys Med Rehabil,1994,75(12):1315-1321.
[4]紀(jì)樹榮,楊今姝.等速肌力測試訓(xùn)練儀[J].引進(jìn)國外醫(yī)藥技術(shù)與設(shè)備,1997,3(2):97-103.
[5]黃志平,尹彥,劉敏,等.等速肌力測試與訓(xùn)練技術(shù)的研究進(jìn)展[J].體育科技,2011,32(4):52-58.
[6]徐軍,黃美光,徐民.應(yīng)用Kin-Com等速裝置進(jìn)行髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋測試的可靠性[J].中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,1995,14(4):220-222,227.
[7]禹洋,陳玉娟,李立.青年男女膝關(guān)節(jié)屈伸肌群達(dá)到峰值力矩時(shí)關(guān)節(jié)角度變化規(guī)律的等速肌力測試[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù),2009,13(33):6492-6495.
[8]徐軍,黃美光.等速測試程度[J].中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志,1998,13(5):237-239.
[9]Langrana NA,Lee CK.Isokinetic evaluation of trunk muscles[J].Spine,1984,9(2):171-175.
[10]Cohen P,Chantraine A,Gobelet C,et al.Influence oftesting position on lumbarisokinetic measurements[J].Ann Readapt Med Phys,2002,45(1):12-18.
[11]徐宏光,王以朋,邱貴興.全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)前等速肌力測試的意義[J].中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)報(bào),2001,23(5):438.
[12]St Clair Gibson A, Lambert MI, Durandt JJ, et al.Quadriceps and hamstrings peak torque ratio changes in persons with chronic anterior cruciate ligament deficiency[J].J Orthop Sports Phys Ther,2000,30(7):418-427.
[13]Kobayashi A,Higuchi H,Terauchi M,et al.Muscle performance after anterior cruciate ligament reconstruction[J].Int Orthop,2004,28(1):48-51.
[14]胡永善,吳毅,白玉龍,等.Cybex等速器CPM系統(tǒng)測試Ⅱ、Ⅲ級(jí)肌力的初探[J].中國康復(fù),1997,12(1):10-11.
[15]陳小虎,吳珂慧,張嘉默,等.等速肌力訓(xùn)練用于脊髓灰質(zhì)炎后遺癥患者康復(fù)的體會(huì)[J].中國康復(fù)理論與實(shí)踐,2008,14(6):599-600.
[16]侯立皓,許光旭,張桂林.等速肌力訓(xùn)練用于老年腦卒中后下肢功能恢復(fù)[J].實(shí)用老年醫(yī)學(xué),2009,23(4):299-300.
[17]王海群,張躍.對(duì)不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員軀體肌力的等動(dòng)測試研究[J].體育與科學(xué),1997,18(4):29-30.
[18]Siqueira CM,Pelegrini FR,F(xiàn)ontana MF,et al.Isokinetic dynamometry of knee flexors and extensors:comparative study among non-athletes,jumper athletes and runner athletes[J].Rev Hosp Clin Fac Med Sao Paulo,2002,57(1):19-24.
[19]Girold S, Calmels P,Maurin D,et al.Assisted and resisted sprint training in swimming[J].J Strength Cond Res,2006,20(3):547-554.
[20]吳升光,陳九州,陳俊忠.男性網(wǎng)球選手股四頭肌等速向心及離心肌力分析[J].中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,1994,(1):39-43.
[21]張躍.測力臺(tái)上SJ和CMJ測試用于肌肉生物力學(xué)性能研究[J].體育與科學(xué),1998,19(5):102-106.