年齡和性別對腰椎本體感覺的影響①

劉曉晨，崔芳，董煜琳，鄭依莉，胡浩宇，龔迪，張娟，陳昌成，宋歌，王雪強(qiáng)

1.上海體育學(xué)院，運動醫(yī)學(xué)康復(fù)中心，上海市200438；2.同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，上海市200120

本體感覺是維持姿勢平衡的重要感覺反饋途徑，對機(jī)體的隨意運動控制也有重要作用[1-3]。已有諸多研究證明，在手、髖、膝、踝等四肢關(guān)節(jié)處，本體感覺會隨年齡的增加而下降[3-6]，而針對腰椎本體感覺與年齡間關(guān)系的研究較少。腰椎作為軀干核心區(qū)域，其本體感覺功能在軀干支撐機(jī)體直立姿勢中扮演重要角色[7]。

另外，人體本體感覺功能可能會有性別的差異[8-9]。針對不同性別老年人本體感覺功能的研究目前還存在爭議，如Ko等[9]發(fā)現(xiàn)老年男性的踝關(guān)節(jié)本體感覺略優(yōu)于老年女性，Riva等[10]發(fā)現(xiàn)老年女性閉眼單腿站立的能力差于男性；相反，Era等[11]發(fā)現(xiàn)老年女性對直立姿勢的控制能力強(qiáng)于男性。因此探究本體感覺與年齡的關(guān)系時，不能忽略性別差異帶來的影響。

本研究旨在探究腰椎本體感覺與年齡、性別的關(guān)系，為老年人的本體感覺訓(xùn)練提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年9月至11月，簡單隨機(jī)抽樣法抽取上海市楊浦區(qū)中原社區(qū)內(nèi)老年人58例(老年組)，男性22例，女性36例；平均年齡(67.8±5.0)歲，平均體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)(23.9±2.8)kg/m2；青年人56例(青年組)，男性30例，女性26例；平均年齡(24.3±2.7)歲，BMI(24.4±2.6)kg/m2。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①老年人65~80歲，青年人20~30歲；②所有受試者都具有獨立自主的活動能力，不借助任何輔助；③認(rèn)知健全，能夠理解并遵從指導(dǎo)性語言；④軀干及四肢活動度沒有明顯受限。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①有既往脊柱手術(shù)史；②有腰椎間盤突出癥；③軀干活動度受限制；④有腦血管疾病、心肺功能不全、肝腎功能不全；⑤有影響本體感覺的肌肉骨骼系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如關(guān)節(jié)炎、帕金森病等；⑥有精神病史，認(rèn)知功能不全。

本研究經(jīng)上海體育學(xué)院科學(xué)研究倫理委員會審查并批準(zhǔn)通過。實驗員向受試者詳細(xì)說明實驗的過程及可能的潛在風(fēng)險，依照倫理學(xué)要求簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 測試儀器

使用Con-Trex TP1000多關(guān)節(jié)等速肌力測試與訓(xùn)練系統(tǒng)(Con-Trex isokinetic dynamometer)(德國PHYSIOMED公司)進(jìn)行腰椎的本體感覺測試。

1.2.2 測試方法

通過關(guān)節(jié)位置被動復(fù)位法來測試腰椎的本體感覺。

1.2.2.1 測試前準(zhǔn)備

受試者直立位站于踏板上，用固定帶將受試者肩部、骨盆、膝蓋上下方固定在相應(yīng)的儀器部件上，盡量避免肢體其他部位的運動對腰椎本體感覺測試的可能影響。將帶動軀干運動的儀器軸心對準(zhǔn)L5~S1段中心，以此直立位(解剖0°姿勢)為起始位。實驗員給受試者帶好眼罩和耳塞來避免視覺系統(tǒng)和聽覺系統(tǒng)對測試結(jié)果的可能影響。

1.2.2.2 測試前練習(xí)

實驗員任意選前屈和后伸角度各兩個作為關(guān)節(jié)復(fù)位目標(biāo)角度，通過儀器帶動，受試者軀干被動運動至目標(biāo)角度后停留10 s，指導(dǎo)受試者認(rèn)真感受目標(biāo)角度位置后再將其軀干恢復(fù)至起始位置。然后讓受試者用左手握開關(guān)，令其自己感覺軀干被動運動至目標(biāo)角度時按下停止按鈕。目標(biāo)角度的被動重現(xiàn)練習(xí)3次。

1.2.2.3 被動復(fù)位測試

將Con-Trex的角速度設(shè)定為5°/s。設(shè)定四個目標(biāo)角度，分別為：前屈15°、30°、60°和后伸15°。受試者軀干被動運動到目標(biāo)角度時自主按下停止按鈕，實驗員記錄當(dāng)次的實際角度位置，要求每個動作都在30 s內(nèi)完成。該過程重復(fù)3次后取平均值。受試者按下停止按鈕時的實際角度與目標(biāo)角度差值的絕對值定義為絕對誤差角度。本體感覺的優(yōu)劣由絕對誤差角度的大小決定。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和錄入，應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。記錄受試者在每個目標(biāo)角度下對應(yīng)的絕對誤差角度。檢驗數(shù)據(jù)分布近似正態(tài)分布，參考中心極限定理，可視數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，采用(xˉ±s)表示。應(yīng)用獨立樣本t檢驗分別對青年組和老年組、青年組內(nèi)男性和女性、老年組內(nèi)男性和女性的絕對誤差角度進(jìn)行比較。設(shè)定置信區(qū)間為95%，顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

青年組和老年組性別組成和BMI無顯著性差異(P>0.05)。見表1。青年組中男性與女性的年齡無顯著性差異(P>0.05)，女性BMI明顯低于男性(P<0.01)。老年組中男性與女性的年齡和BMI均無顯著性差異(P>0.05)。見表2。

2.2 腰椎本體感覺

老年組腰部前屈和后伸的絕對誤差角度均顯著大于青年組(P<0.001)。見表3。老年男性和老年女性的平均絕對誤差角度分別明顯大于青年男性和青年女性(P<0.01)。見表4。相同的年齡層中，男性與女性間的絕對誤差角度無顯著性差異(P>0.05)。見表5。

表1 兩組性別、BMI比較

表2 兩組中男性和女性一般資料比較

表3 兩組腰椎本體感覺平均絕對誤差角度比較(°)

3 討論

感覺系統(tǒng)功能會隨著年齡的增加發(fā)生退化，身體定向調(diào)節(jié)能力和運動協(xié)調(diào)策略都有所下降從而導(dǎo)致跌倒風(fēng)險的增加[12]，因此個體對肢體的方向和位置的感知十分重要[13]。本體感覺作為感覺補(bǔ)償裝置，尤其在視覺和前庭覺發(fā)生退化的個體中，對肢體運動的穩(wěn)定和平衡有著更加重要的作用。在腰椎間盤、脊椎小關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)囊、脊椎周圍肌肉以及韌帶中都分布著眾多本體感受器[14-15]。感受器收集腰部關(guān)節(jié)位置覺(靜態(tài))、運動覺(動態(tài))等信息后由感覺神經(jīng)傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，經(jīng)過分析整合后再由運動神經(jīng)傳出，進(jìn)而使人體各關(guān)節(jié)做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)[16]。

本實驗中使用的關(guān)節(jié)位置被動復(fù)位法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究與臨床工作[16]，有著有效、安全、精確等優(yōu)點，是目前本體感覺測試的主流方法之一[17]。關(guān)節(jié)位置被動復(fù)位法包括主動、被動、抗阻復(fù)位法，目前哪種方法更能夠精確量化本體感覺還有待探究[18-19]。

本研究結(jié)果顯示，不論男性還是女性，老年人的腰椎本體感覺在前屈和后伸方向上都劣于青年人。已有諸多研究發(fā)現(xiàn)，髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)和上肢關(guān)節(jié)[3-6,9]的本體感覺都隨著年齡的增加而下降，這與本研究的結(jié)果相一致。Kalisch等[20]對45例21~79歲的健康成年人手的本體感覺進(jìn)行測試，結(jié)果顯示年齡越大，手的本體感覺越差。

表4 同性別不同年齡腰椎本體感覺平均絕對誤差角度比較(°)

表5 男性與女性的腰椎本體感覺平均絕對誤差角度比較(°)

本體感覺的下降與中樞或周圍神經(jīng)系統(tǒng)功能、結(jié)構(gòu)的變化可能都有關(guān)系[3,21]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，大腦右側(cè)皮質(zhì)的活動水平下降以及結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致本體感覺下降[22-24]。在周圍神經(jīng)系統(tǒng)中，機(jī)體調(diào)節(jié)肢體關(guān)節(jié)位置覺和運動覺時主要依靠肌梭、皮膚感受器、關(guān)節(jié)機(jī)械感受器這三個信息來源[25]。肌肉中的肌梭和神經(jīng)傳導(dǎo)通路通過神經(jīng)放電來識別肢體的位置和運動，神經(jīng)放電編碼的本質(zhì)是肌肉、皮膚或關(guān)節(jié)拉伸的變化[22,26]。隨著的年齡增加，肌梭囊的厚度增加，肌梭內(nèi)纖維數(shù)量降低，成分組成發(fā)生變化，同時老年人的皮膚感受器、關(guān)節(jié)機(jī)械感受器的敏感度和數(shù)量相比于年輕人也有大幅度的減少[27]，這些變化導(dǎo)致牽張敏感感受器的敏感度下降從而引起本體感覺下降。

本研究結(jié)果還顯示，無論是青年人還是老年人，男性和女性間本體感覺沒有明顯差別。Lansade等[28]的研究結(jié)果顯示，頸椎的本體感覺在男性和女性間沒有顯著性差異。Cug等[29]對19例男性足球運動員和17例女性足球運動員進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)受試者膝關(guān)節(jié)的本體感覺沒有明顯差異。這些結(jié)論與本研究結(jié)果相一致，但是該結(jié)論依舊存在爭議。Nagai等[30]測試20例健康青年(男性10例，女性10例)的膝關(guān)節(jié)屈曲位內(nèi)/外旋轉(zhuǎn)的本體感覺功能，結(jié)果顯示，在不負(fù)重情況下，女性和男性的絕對誤差角度平均差值為0.45°；在負(fù)重情況下，女性和男性的絕對誤差角度平均差值為0.88°。雖然誤差角度較小，但顯示出女性的膝關(guān)節(jié)在內(nèi)外旋動作中的本體感覺略優(yōu)于男性。本研究結(jié)果顯示，男性和女性間腰椎本體感覺沒有顯著差異，但是不論青年還是老年，女性的平均絕對誤差都呈現(xiàn)出大于男性的趨勢，所以關(guān)于腰椎本體感覺的性別差異值得繼續(xù)深入探究。

在測試腰部前屈和后伸的本體感覺時，無法有效排除掉軀干其他部位所產(chǎn)生的影響，例如頸椎的本體感覺隨著年齡的增加而下降[28]。本實驗中，測試本體感覺時排除了視覺和聽覺的可能影響，但是在實際情況下人體的本體感覺是會受到視覺和聽覺的影響[31]。以被動活動的方式測試腰椎本體感覺時的準(zhǔn)確性會受被動運動的速度影響[32]，也有研究指出不同的初始位置或目標(biāo)角度，對受試者本體感覺的測試結(jié)果也有一定影響[30,33]，而本研究中軀干被動運動的速度單一，無法全面測試不同速度下腰椎本體感覺的情況。在本研究中，針對腰椎的本體感覺測試只選擇了矢狀面上的前屈和后伸運動，無法反映腰椎本體感覺在冠狀面和水平面上的情況。

目前關(guān)于年齡和性別對于腰椎本體感覺影響的研究較少，在未來繼續(xù)該類研究時可以更深一步探究腰部側(cè)屈等其他活動方向和其他活動條件(如負(fù)重或去重力條件)。將探究目的與功能評價和功能改善相結(jié)合，為改進(jìn)腰椎本體感覺訓(xùn)練方式和預(yù)防老年人跌倒提供理論依據(jù)。

綜上所述，本研究結(jié)果表明，老年人腰椎本體感覺功能明顯劣于青年人，老年男性和女性的本體感覺分別劣于青年男性和女性；老年人和青年人的腰椎本體感覺沒有顯著性別差異。作為身體核心區(qū)域的重要部分，腰椎本體感覺隨著年齡的增加而下降。這些結(jié)果為提高老年人腰椎本體感覺、核心區(qū)域的穩(wěn)定性以及降低老年人跌倒風(fēng)險提供了準(zhǔn)確的理論依據(jù)和新的康復(fù)治療思路，提示老年人穩(wěn)定性訓(xùn)練中應(yīng)該包含腰椎本體感覺的訓(xùn)練。