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编号:10280516
等速测试程序
http://www.100md.com 《中国康复医学杂志》 1998年第5期
     作者:徐 军1 黄美光1

    单位:1 解放军总医院康复医学科,北京复兴路28号,100853

    关键词:

    中国康复医学杂志980519 等速测试自1969年Hislop和Perric率先应用以来,迄今已近30年。虽然大量的研究已为等速运动理论的发展奠定了基础,也为康复医学和运动医学创造了运动功能评估的客观手段,但是等速测试在临床的广泛应用仍存有一定的距离。这种差距在一定程度上是由于等速测试程序的设计,以及相关因素所造成的。作为临床量化的力量测试方式,自然对其信度和效度有较高的要求,信度和效度又直接影响其临床上的进一步应用,而等速测试的可重复性和准确性在较大程度上取决于其测试程序的设计。本文通过对等速测试程序有关方面的文献复习,以提供等速测试临床应用的参考。

    1 装置系统校准
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    许多等速测试装置都有系统校准。系统校准的目的是提高装置的可靠性和稳定性。Farrell〔1〕等通过机械实验报道Kin-Com所测力矩值与实际力矩值之间约有3.2%的误差,而这些误差主要来源于装置系统校准的误差。因此,系统校准是进行等速测试的首要步骤,在每一次测试前必须对装置进行系统校准。

    2 肢体称重

    等速测试中有许多功能动作需在抗重力位完成。如坐位膝伸、膝屈测试时,伸展力量应包括克服重力,即下肢重量;而屈曲力量则借助了重力,即下肢重量的自然下落力量。因此,在测试过程中应考虑重力的影响,相应地给予补偿克服肢体所受重力所做的功,或减去肢体下落时重力所做的功。重力在一定程度上不仅影响所测力矩值及拮抗肌比值〔2,3〕,而且还会在选择交互收缩形式时产生影响〔4〕。当然,精确的肢体称重是有一定难度的,尤其对偏瘫等存有肢体痉挛、肌张力增高的患者。Merrifield〔5〕提出应用肌电图以视肌肉是否完全放松,可能是一种有效但又较为复杂的方法。
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    3 测试体位

    等速测试过程中,测试体位的选择也具有一定的意义。关于测试体位的研究包括头的姿势〔6〕、卧位方式〔7〕、相邻关节的位置〔8〕、同一关节不同运动功能角度〔9〕和手的摆放〔10〕等多方面。一般认为头的姿势对力量的影响主要是来自于非对称性颈反射,即头部扭转时,面向侧上下肢伸肌优势、对侧屈肌优势。卧位方式对力量的影响部分也来自于人体的紧张性反射。如仰卧或俯卧位时,紧张性迷路反射通过迷路的耳石器官感应头的空间位置变化,经过位于脑干的中枢调节,使仰卧位时全身伸肌张力增高,俯卧位全身屈肌张力增加;对称性紧张性颈反射则通过颈部关节和肌肉受到牵拉所引起本体感受性反射,俯卧位时颈伸展而使下肢屈肌占优势。卧位方式对力量的影响尚还可能来自于解剖因素,甚至心理因素的影响。相邻关节的位置和同一关节不同运动功能角度对力量测试的影响主要是由于肌群本身解剖和肌肉初长度等因素。有结果表明〔11〕,大肌群卧位力量的改变更多的是通过肌群长度的改变影响力量的大小,小肌群肌肉长度的改变对力量的影响则须进一步研究。手的摆放主要是通过抓握、下压等力量,使躯干、骨盆、肢体得以较好的固定,以保持较好的运动轴心〔10〕。虽然,测试体位对等速测试结果的影响大小可因采用的收缩形式等方面的不同而结果不一致〔6,11〕,但是,测试体位的选择对获得更准确的测试结果是有意义的,尤其应注意某些可造成紧张性反射的体位。在偏瘫患者身上,其紧张性反射往往会夸大出现。针对这些情况,测试体位在测试程序中更应予以重点考虑。
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    4 测试速度

    等速测试中经常使用的测试速度单位为°/s或rpm(revolutions per minute,1rpm=6°/s),通常将低于60°/s的测试速度列为低速范围,而将高于180°/s的测试速度列为高速范围。较多的研究认为,随着测试角速度的增大,向心收缩力量明显地降低,而离心收缩力量则表现为增加〔12,13〕,这主要与向心收缩和离心收缩机制不同有关。在高速向心收缩时,较多的快肌纤维参与且产生较大的峰值力矩;低速向心收缩时,峰值力矩与快肌纤维的百分比之间缺乏有意义的关系,而主要由慢肌纤维完成〔14〕。因此,向心收缩随角速度增大而降低。基于此,借助单纯等速向心收缩测试所获的低速和高速力矩值可间接反映所测肌群的肌纤维组成情况。在高速离心收缩时,有结果表明其肌电活动仍保持在一个较低水平,这一发现说明这时离心收缩力量的增大缘于弹性组织伸展而不是收缩单位肌电活动的增加所致〔15〕。即高速离心收缩进一步选择性地改善肌腱等连接组织的张力,从而使力矩值增大。此外,高速离心收缩时拉长收缩产生的较大张力可导致Ⅱb肌纤维优先募集〔16〕。等速测试中测试速度的选择除了要考虑是否属于低速或高速范围外,还应同时考虑所测试肌群的解剖结构、运动类型等情况。但是,相当多的功能运动,尤其是运动员的某些动作,其运动角速度可达每秒上千度,而所有的等速测试装置的测试角速度高限仅为300°/s~500°/s,因此,等速测试中的高速范围并非能代表真正意义上的高速。相反,由于等速测试时要保持角速度恒定这一非常态肌肉收缩,因此,即使是从事高速运动的运动员,其完成全关节或较大关节活动范围的高速等速测试也并非易事。
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    5 测试重复次数

    等速测试力量与耐力所需的重复次数不同。测定力量所用的重复次数一般为4~6次〔17~19〕。国内研究结果表明,4次与6次重复次数所测等速力矩均值之间无显著差异,并且最高峰值力矩一般出现在前3次〔20〕。国外离体肌肉-肌腱的实验研究〔21〕和在Orthotrom等速装置的研究〔22〕结果,均表明无论用均值还是峰值指标,等速力量测试一般以4~6次为宜,要想产生稳定的等速力量测试数据,4次重复次数是最低限度。等速装置有时还用于测定耐力。测定耐力的重复次数则一般为25或30次〔23.24〕,并通常用最后5次的力量与最初5次的力量之比作为耐力指数。也有用重复次数的多少作为耐力指标〔25〕,即测定力量下降到初始力量50%时的次数。但是,在含离心收缩的测试时则重复次数不宜过多,离心收缩过多可导致延迟性肌肉疼痛〔26〕和肌肉拉伤〔21〕。对于已有运动系统疾患或有潜在运动损伤的受试者,这一点更应引起注意。
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    6 测试交互形式

    在早期的等速测试中,大都采用原动肌和拮抗肌的交互形式,以试图使测试更近乎于功能活动。但是,持反对意见者认为,由于等速测试的目的是在于评价功能肌群活动中每一点最大力量的创造能力,所以在一个测试中测定两组肌群是不合适的〔27〕。近来,新型的等速装置中引入了离心收缩,因而向心收缩-离心收缩的交互形式逐渐也是更多地被予以采用。Komi率先提出了伸展缩短循环的概念〔28〕。在伸展缩短循环中,离心收缩可以使肌肉受到牵拉,从而兴奋肌梭的感受装置而发动牵张反射,或通过拉长产生弹性势能储存能量,由此使得下一个向心收缩的力量较单纯的向心收缩力量为大。但再循环的离心收缩可使牵拉力量进一步加大同时兴奋腱器官,牵张反射受到抑制而使向心收缩力量趋于平稳。由于离心收缩和向心收缩在日常活动和运动中均为重要,且常伴随发生,因此,这种向心收缩-离心收缩的循环重复比传统的原动肌-拮抗肌交互收缩循环能更好地反映运动肌群在活动状态下的功能。
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    7 收缩前负荷

    收缩前负荷的设置见于Kin-Com等一些等速装置。作为测试时肢体初始运动所须克服的最小驱动力量,它不同于动态前负荷,而是一静态前负荷。运用静态前负荷被认为是一种更准确测定在运动初始肌肉最大运动力量的方法,并可以有效地降低或消除达到最大力量所需时间的变异〔29〕。但收缩前负荷的应用可能也会给等速测试的分析带来一些新问题。如:收缩前负荷有增大力矩值的作用,特别是较大的收缩前负荷可显著地增加向心收缩和离心收缩的力矩值;运动范围内早期力量的改变还会影响整个力量曲线的分析〔30,31〕。Jensen研究认为临床测试中采用<50%最大等长收缩的力量作为收缩前负荷较为适宜。

    8 旋转轴心

    等速测试中连动臂旋转轴心的问题也是一个测试程序中有待于更好解决的重要问题。由于等速测试所获指标为力矩值,因此连动臂旋转轴心和关节运动轴心是否较好地相对应,在很大程度上会影响到所测力矩值能否精确反映肌肉行为这一关键问题。通常认为两个轴心之间越不一致,所测误差则越大。对于关节运动轴心的位移范围较小、肢体易于稳定的膝、肘关节等关节,这种因轴心之间不一致的误差相对较小;而越复杂的关节,如肩、踝等关节,因为其关节运动轴心位移范围较大,从而造成的误差较大〔27,32,33〕。虽然有些等速装置通过一些附加器具部分解决了在某些关节运动测试时的轴心对应问题,但仅仅应用一个旋转轴心去面对人体那些自由度为2或为3的关节运动显然是远远不够的。欲达到模拟人体关节的运动而获得更精确的肌肉力量评价的目的,等速装置无疑还存有较大的缺陷。
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    9 测试者和受试者的因素

    等速测试中测试者和受试者的生理、心理状态也应予以考虑。测试者是否给予受试者任何形式的鼓励,以及受试者对此的接受与否可使测试结果有所改变。国外学者通过视觉反馈的方法〔34〕对此进行了研究,结果表明视觉反馈可使峰力矩值增加。此外,有观点认为受试者对等速运动的熟练程度也会使测试结果发生改变,即多次重复测试后力矩值会不断提高〔35〕。这一现象并非是肌肉构造方面的改善所致,而是“神经运动学习”(neuromoter learning)的效果。Duncan〔12〕也认为6周离心收缩训练后,离心收缩力量的增加部分地是由增加效率、肌肉神经选择性募集、弹性势能储存和应用等方面的调节所致。但这种“学习”效果产生和持续的时间是不清楚的。有研究结果表明3天后重复测试〔20〕及间隔2周共3次的重复测试〔36〕均可表现为前后之间无显著差异。因此,何时产生“学习”效果及持续时间等问题还须进行更深入的研究。在等速测试时,应根据受试者是否有等速运动经验,合理安排测试间隔时间。
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    10 测前练习

    在等速测试前安排所测关节的准备活动和少许等速运动练习可能是有益的,在较多的等速测试过程中也常常予以采用。除了对受试者安全方面和使其适应等速测试形式、过程的角度考虑之外,它可能使所测结果更为稳定。Johnson和Siegel的研究〔37〕结果认为在正式测试前进行3次最大努力和3次亚极量最大努力收缩对获得稳定的测试结果是必要的。

    本文对等速测试程序中的有关方面进行了简略的回顾,目的在于提供等速测试广泛应用的参考意见。显然,就等速测试程序中所需解决的方方面面的问题而言,上述罗列是不全面的。只有在具体应用等速测试装置的过程中不断发现问题、研究问题,等速测试在临床上的应用才有更广阔的前景。

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    收稿日期:1997-12-28, 百拇医药(徐 军1 黄美光1)