颈椎本体感觉测试方法研究进展

王烁 陈振雷 段春宇 宋赟 薛青晴 钱菁华

北京体育大学运动医学与康复学院（北京100084）

最新发布的中国疾病负担研究报告显示，疾病造成的失能伤残调整生命年（disability-adjusted lifeyears，DALYs）排序中，颈痛位列第9，超过腰痛（第13位），紧随中风、肺癌等重大疾病之后[1]。颈痛的成因复杂，涉及颈椎本身、神经和肌肉等，而不论是自发性的还是结构性损伤引起的颈痛，都伴有颈椎本体感觉的缺失[2，3]。关节的功能性稳定及动作控制都有赖于本体感觉，本体感觉障碍会造成肌肉募集时序、运动控制及运动精准度的改变，进而引起功能障碍并伴发疼痛。同样的因果也发生在颈痛患者身上[4]，因此需要在康复过程中专门进行颈椎本体感觉的强化训练。只有对颈椎本体感觉进行准确的评估，才能采取有针对性的治疗方案。本文对国内外颈椎本体感觉评估的相关方法及文献进行梳理总结，以期为临床应用及进一步研究提供依据。

1 颈椎本体感觉概述

本体感觉也被称为深感觉，是探测深部组织的感觉，它是由于体内的肌肉收缩，刺激了在肌肉、肌腱、关节和骨膜等处的本体感受器（肌梭、腱梭等）而产生的感觉。本体感觉是对肢体位置及运动的感知，动作控制及协调运动都有赖于本体感觉信息的传输与整合。躯体鉴别性地输入机械性感受、疼痛感受及肌肉信息，并进一步进行加工处理，最终将其应用在需要反馈的运动中[5]。本体感觉的障碍或缺失导致躯体无法满足动作控制所需要的反馈及前馈，进而增加了损伤风险，同时引发疼痛[6]。颈椎本体感觉提供了头部相对于躯干的空间感觉，同时控制身体姿势并帮助头部对抗重力，对肢体位置、分层排布等躯体意识结构都有贡献[7]。

2 颈椎本体感觉测试

本体感觉又被分为位置觉、运动觉和力量觉，可采用不同的方法分别测试。考虑到颈椎上接大脑，走行大量神经、血管等重要解剖结构，一般采取较轻便的工具进行颈椎本体感觉的测试。表1 和表2 对常用的颈椎本体感觉评价方法及指标进行了归纳总结。

表1 颈椎本体感觉评价常用方法及特点

表2 颈椎本体感觉评价指标计算及意义

2.1 颈椎位置觉测试

关节位置觉（joint position sense，JPS）是指完成某一运动后，回到指定位置或活动范围的能力[19]，常用位置觉的测试结果代表本体感觉功能的好坏。关节位置觉主要依靠关节位置觉误差（joint position sense error，JPSE）来评价，JPSE 指的是实际所回位置与预计所回位置之间的偏差[19]，具体的评价指标包括固定误差（constant error，CE）、可变误差（variable error，VE）、绝对误差（absolute error，AE）、超过目标（overshoot）及未达到目标（undershoot）的次数。最常采用的测试工具是激光笔（固定在头盔或发箍的顶端）和毫米方格纸（见图1）。

图1 使用激光笔进行颈椎位置觉测试[20]

2.1.1 头部回到中立位测试（relocation to the neutral head position，RNHP）

有研究表明，当颈椎屈曲45°时，颈椎关节间的压力相对于中立位增加了1.6倍，特别是在C5～C6节段，其前后向的剪切力增加了4 倍[21]。将头部保持在良好的中立位，能够减少颈椎的压力，降低颈痛发生的风险。

RNHP通常以受试者认定的头部中立位为起点，完成规定方向（屈伸、旋转、侧屈）上最大舒适范围内的主动运动，然后尽量准确回到起始位置。受试者回到目标位后采用口头告知、按下手中按钮或在该位置下略保持的方式示意测试者，完成此时位置的标定[8]。

受试者佩戴好激光笔后，取坐位，一般距离毫米方格纸（贴在墙上）90 cm，每个方向进行一定次数（3～10次不等）的运动[9]，测试过程中允许休息，以避免疲劳带来的不良影响[22]。在整个测试过程中，受试者需闭眼或佩戴眼罩，屏蔽视觉的干扰。该测试方法有良好的重测信度（见表3）[23]。也有测试者将毫米方格纸改良为有JPSE角度数值标记的圆环表，便于测试结果的快速记录[11]。

表3 颈椎本体感觉相关测试方法的信度研究

Leila[8]等对61名自发性慢性颈痛患者和60名健康受试者进行屈伸和旋转方向上的RNHP 测试，发现颈痛患者在屈曲方向上的位置重置呈明显的未达到模式，且颈痛组各个方向的AE 均小于对照组。Konstantin 等[27]采取相同的方法对15 名复发性颈痛患者及11名健康受试者进行测试，结果显示，颈痛患者的位置重置误差显著大于对照组。Dugailly等[28]要求受试者距离目标180 cm，完成屈伸和旋转方向上的RNHP，研究发健康组与颈痛组的重置误差分别可达3.6°、7.1°，功能障碍的临界阈值为4.5°。

在实验室环境下，可以采取更精确的设备进行测试。Zebris 系统（CMS-70P，Zebris system，Medizintecknik GmbH，Tubingen，Germany）是基于超声原理的动作分析系统，可以定量分析头部运动的角度。Chen等[10]采用Zebris系统，对单侧颈源性头痛受试者进行旋转方向上RNHP，每个方向进行5次，结果显示，疼痛侧与非疼痛侧的AE、CE均无显著性差异。

颈椎活动范围较大，矢状面、冠状面、水平面的运动均有涉及，依托激光笔完成的RNHP 能够满足多个方向上的测试需求。并且具有测试流程简单、测试设备易得、测试结果能够快速获取的优势，能有效评价不同人群颈椎本体感觉功能，因而适用于临床应用。然而，现阶段针对颈椎关节位置觉特征的研究还不够全面，目前的研究多集中在屈伸及旋转方向，缺少对侧屈方向的探究。除此之外，对重复次数、操作口令等可能影响测试结果的细节缺少统一的规定，因此，颈椎关节位置觉的测试方式有待进一步研究。

2.1.2 头部回到特定位置测试（relocation to specific position，RSP）

有学者认为[11]，头部中立位是人体最熟悉的位置，回到中立位的位置觉测试主要依靠的是记忆，而非本体感觉；选择左旋或右旋30°这一相对不熟悉的特定位置，代替头部中立位进行位置觉测试，可能是更有效的评价方法。颈椎运动学研究发现[29]，头部旋转30°时，下位颈椎几乎不动，可以认为旋转方向30°内的测试是针对上位颈椎的本体感觉。

Chen等[10]对单侧疼痛及健康受试者进行头部回到旋转方向30°的位置觉测试，左、右分别进行5次，要求移动速度小于35°/s，最后计算AE，CE值，结果发现，疼痛组疼痛侧的CE 大于非疼痛侧；与健康受试者相比，疼痛组在头部回到30°位置的CE 值小于对照组，其他指标无显著性差异。Grip等[30]对非特异性颈痛人群，挥鞭样损伤人群及健康人群分别进行左、右旋转30°，屈、伸25°这4个特殊位置下的颈椎关节位置觉测试，结果显示，两组颈痛人群位置觉误差都大于健康人群。

该方法所需的测试工具及测试流程与RNHP 相似，但每次测试完成后，受试者都需要由测试者手动或者通过言语引导回到特定位置，增加了动作的学习次数以及感觉的输入，可能会使关节位置觉测试结果优于实际水平[10]。

2.1.3 躯干旋转测试（trunk torsion test，TT）

除了本体感觉，头颈部精确的运动控制同样有赖于前庭觉、视觉和听觉[6]。为了排除视觉和听觉的干扰，测试中要求环境安静，并佩戴眼罩。为了屏蔽前庭觉，进而引进了TT[12]。测试者固定受试者头部，使其保持在中立位，受试者主动[11]或被动[13]完成30°的躯干旋转（相当于头部完成了向对侧的旋转）。在该测试中，胸骨处加一个激光点或标志点，用来计算躯干的旋转角度。研究认为该测试方法能初步区分运动感觉障碍来自颈部还是前庭[11]，但是不能鉴别颈痛的不同成因[13]。

2.1.4 复杂图形测试（difficult figure test，DFT）

有学者认为以上所介绍的测试，其测试轨迹往往呈直线，同一方向上的多次测试存在学习效应，为了减小学习效应对测试结果的影响，可采取8 字这种相对复杂的图形进行测试。测试过程中要求受试者对8字图形进行追踪，每完成一圈都要尽量准确的回到起始位置，共进行3 圈追踪；或者是对8 字图形连续完成3圈追踪，共进行两次，比较重置点与起始点之间的位置偏差。但是，复杂的颈部运动要求更多信息输入，DFT不单纯是对本体感觉的评价，也不能区分正常人群、挥鞭样损伤人群及自发性颈痛人群[13]，因此，不推荐采用DFT进行本体感觉的评估。

有学者对上述4 种位置觉的测试方法进行了比较。Kristjansson 等[13]采用3-Space Fastrak 系统（该系统依靠电磁对位置感受器进行追踪，能对位置进行三维的定位）对创伤性颈痛（挥鞭样损伤）、自发性颈痛和健康对照组进行旋转方向多种形式的关节位置觉测试，研究结果显示：3 组受试者仅在RNHP 上表现出了显著性差异，且创伤性颈痛、自发性颈痛都与对照组有显著性差异，但两颈痛组之间没有显著性差异。Gonçalves等[12]将测试人群换成慢性颈痛人群及健康人群，结果与Kristjansson 的相一致。这4 种方法都有较好的信度，但仅有RNHP 能够区分颈痛人群和健康人群，并且该测试相较于其他测试方法，操作更简单，适用于临床推广。

2.2 颈椎运动觉测试

颈椎运动觉（cervical spine movement sense）是指依照给定的图形平滑且准确地完成头颈部运动的能力[31]。

针对颈椎运动觉的测试共有2种。第一种是对特定图形——横放8 字图形（线条粗细为5 mm，高13 cm，宽34.5 cm）和ZZ 图形（线条粗细为10 mm，高13 cm，宽23.4 cm）进行追踪。图形线条所占据的面积被称为内部区域，线条两边每隔5 mm 则有一条更细的线，将周围划分为5个区域，由内向外依次命名为1、2、3、4、5区域。测试指标包括完成时间（time）、出线频数（error frequency）及出线得分（error magnitude）。测试工具需一根激光笔及一台摄像机。Isabelle 等[24]对20名颈痛患者进行追踪测试。该方法表现出了极佳的测试者间信度和测试者内信度，且ZZ图形的信度略高于8字（见表3）。Markus等[14]将慢性颈痛人群的测试结果与健康人群相比较，图形追踪测试表现出了良好的效度：慢性颈痛患者在追踪过程中出线次数更多，花费时间更长。在追踪过程中，ZZ图形出线9次以上或8字图形出线10 次以上，特别是当完成时间超过28 秒，被认为表现较差。综合其信效度及临床可行性，实时记录ZZ图形测试的时间和错误频率最有临床应用价值，且能区分颈痛人群与非颈痛人群，推荐作为颈椎运动觉的临床评定方法。

第二种为Eythor 等[15]介绍的Fly 运动觉测试。Fly测试是通过一个定制的软件，随机产生低、中、高3 种难度的图形，要求受试者分别在25、40、50秒完成对应图形的追踪。测试指标有偏移准确性（amplitude accuracy，AA）和方向准确性（directional accuracy，DA），需配合测试软件获得。研究表明，Fly测试有良好的信度及效度，且有难度的分级，可以用于颈椎运动觉的评估及治疗[15]。

图2 Fly测试中的追踪图形[15]

2.3 颈椎力量觉测试

力量觉（force sense）是指肌肉产生并维持一定收缩强度的能力[32]。

进行力量觉测试时，先让患者感受某一大小的力，再重现该力。研究表明收缩强度较大时，对力量大小的感知不准确[33]，所以测试时一般采取亚极量大小的力[6]。 Li 等[16]采用10%、25%、50%最大随意收缩力为目标值，比较机械性颈痛及健康受试者在颈部屈伸和侧屈方向上力量觉的差异，发现颈痛患者在所有方向和收缩强度上的力量觉变化均大于健康组。除此之外，配合压力反馈仪的颅颈屈曲测试也是评估颈椎运动力觉的一种方法[17]。亚极量力量觉测试首先要测量最大随意收缩力，流程复杂，不便进行临床应用；配合压力反馈仪的颅颈屈曲测试只对颈部屈肌的力量觉进行了评价，不够全面；因此，针对颈椎力量觉的测试方法依然有待进一步研究。

以上研究结果表明，颈痛人群存在颈椎本体感觉的障碍，在位置觉、运动觉及力量觉测试中均有表现。RNHP 和ZZ 图形追踪测试简单易操作，且能有效地区分颈痛人群与健康人群，最适用于颈椎位置觉和运动觉的临床评价。力量觉的评价方法有待进一步研究。

3 小结与展望

在颈椎功能的评估当中，除了常规活动度、力量的评价，本体感觉的评估也逐渐得到治疗师们的重视。提高颈椎本体感觉对于防治颈痛，维持颈部功能具有重要意义，特别是对于颈痛患者，针对性的本体感觉训练需要建立在精准有效的本体感觉评估之上。综上所述，推荐使用RNHP 及ZZ 图形追踪测试作为临床颈椎本体感觉的评估方法。

在未来的研究中，应尽可能地标准化测试流程，将重复次数、运动速度等可能影响测试结果的因素在细节上进行统一，明确特定人群颈椎本体感觉评价的参考值，并将其应用于临床实践及科研，为颈痛的预防和治疗提供支持。