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摘要

一些本体感觉康复项目利用肌腱振动来改善和恢复感觉和运动功能。很少有研究检查了反复暴露在肌腱振动下可能发生的适应和学习效果。振动刺激肌肉纺锤波，造成肌肉拉伸和拉长的动觉错觉，这是公认的。这种动觉错觉导致对相应关节角度位置的错误感知。本研究评估了单侧肱二头肌振动训练后肘关节位置感的学习效果。年轻健康成人(n = 20)被随机分为两个训练组，对照组进行无振动的关节位置训练，治疗组进行有振动的训练。每组人都完成了五次训练，在这五次训练中，他们练习了左右臂肘关节匹配的任务。用绝对角度误差(右臂目标角度与感知到的左臂“匹配”角度之间的差值)来评估肘关节位置的准确性。比较两组训练前后在无振动和有振动条件下的绝对误差。训练结束后，两组在训练条件下都减少了绝对误差。 Non-vibration error was not significantly affected in the vibration treatment group, suggesting vibration training is not detrimental to performance when tendon vibration is no longer present. Overall, the vibration treatment group was able to effectively integrate altered muscle spindle afferent information to improve elbow joint proprioceptive accuracy. This information can be used to inform the development of tendon vibration-based rehabilitation protocols for selected patient populations experiencing sensory and motor control problems.

关键字

肌腱振动，本体感觉，关节位置感，运动学习，康复，适应

简介

本体感觉损伤与帕金森病、中风、周围神经病变、糖尿病和许多神经损伤(如腕管综合征)有关。众所周知，当振动作用于肌腱时，会刺激传入ia肌纺锤波，导致动觉错觉，从而产生关节位置误差[1-4]。肌腱振动在康复项目中的应用显示出了前景，因为振动错觉与运动能力无关[5-9]。一些研究报告称，基于振动的治疗可提高性能[7-10]。在多种感官条件下有效表现的能力被称为“决斗适应”[11]。这种适应可以通过对不同感官环境的反复适应和再适应来诱导，在这种情况下，有或没有由振动引起的感官输入。由于其在感官和运动康复中应用的潜力，有必要了解长期使用肌腱振动的影响，如适应和学习，以及任何可能的有害影响由振动治疗。

本研究的目的是确定是否有可能在振动训练的同时学习关节匹配任务。假设健康参与者通过振动训练可以提高肘关节位置的准确性，尽管他们暴露在肌腱振动的破坏下。这可以通过振动暴露时肘关节位置误差的减少来证实，这表明以前破坏性的传入输入可以以这样一种方式进行整合，从而可以进行学习。在健康人群中学习在有破坏性本体感觉的情况下准确定位肢体的能力，将支持双适应的概念，并可能提供可纳入临床人群的感觉运动康复训练计划的见解。

方法和材料

主题

20名健康成人自愿参与本研究，其中女性12名，男性8名，平均年龄±SD: 22.4±2.9岁。排除标准包括研究过去一年的上肢损伤史、上肢手术史或神经系统疾病，如帕金森病、周围神经病变或中风。所有参与者阅读并签署了知情同意书，该同意书由休斯顿大学人类受试者保护委员会(CPHS)批准。

设备

以80 Hz的频率对左侧肱二头肌肌腱施加振动(VB 115, Techno-concept, Cereste, France)。80hz的刺激频率在已知的振动范围内，可优先刺激肌肉纺锤波[12-14]。当坐着的时候，参与者把他们的前臂放在两个垂直的运动测量装置中(拉斐特仪器公司，拉斐特，印第安纳州)，测量角度到最近的程度，放置在与肩同宽的桌面上。

过程

所有的培训课程都在休斯敦大学进行。在三周的时间里，参与者在每天几乎相同的时间完成了五次一小时的训练。每个培训课程包括三个阶段，10个测试前试验，50个训练试验和10个测试后试验。可以在图1中找到训练会话协议的概述。

图1:测试程序命令。

在蒙眼的情况下，参与者在左臂肱二头肌插入肌腱上佩戴振动器，同时进行肘关节角度匹配任务。在每次试验中，参与者的右臂被实验者被动地移动到55°。然后，参与者被要求将他们的左臂与右臂的角度相匹配。一旦被试停止手臂的运动，并口头表示他们认为左臂的角度与左臂的角度相匹配，实验人员就会在视觉检查后记录左臂的角度。在训练过程中，每次试验结束后，参与者都会收到口头反馈，告知左肘关节角度误差与目标角度55°的方向和幅度。受试者随机分为两组:对照组(6女4男，21.9±1.0岁)和治疗组(6女4男，22.9±0.82岁)。对照组在没有振动的情况下进行了所有的训练试验，因此肱二头肌肌腱上的振动器没有被激活(“关闭”)。治疗组在每次试验开始时都激活振动器进行所有训练试验。两组的前后测试结果是一样的。前后试验分别在两种条件下进行，5次振动“关闭”试验和5次振动“开启”试验。 The non-vibration pre-test was always conducted before the vibration pre-test. For the post-tests, the order was randomized to limit any potential bias towards the post-test condition similar to the participant’s training condition.

数据

使用每次试验右臂目标角(55°)与左臂匹配角之间的差值计算绝对误差。绝对误差是目标角与匹配角之差的大小，与误差的方向无关，用来表示肘关节位置的精度。

统计分析

使用SPSS (IBM公司2016年发布)进行统计分析。IBM spssstatistics for Mac, Version 24。阿蒙克，纽约:IBM公司)采用混合模型重复测量方差分析(RM-ANOVA)来确定训练之间的差异组(控制和处理)，下两次振动条件(无振动(“关”)和振动(“开”))在两个点时间(检测前和检测后)。进行配对t检验，比较两组训练前后每种测试条件下的绝对误差。统计学显著性先验设定为p< 0.05。

结果

的主要影响条件被发现(F(16) = 6.255,p< 0.05)，使无振动条件(“关闭”)(AE= 4.201±0.306)与振动相比，平均绝对角度误差显著减小条件(上)(AE= 6.378±0.786)。没有明显的集团发现主要影响(F(16) = 0.392,p= 0.540)，说明两组在经历振动时都出现了动觉错觉。的主要影响时间被发现(F(16) = 8.752,p <0.01)。在折叠组和条件下，前测的平均绝对角度误差为6.288±0.551，后测的平均绝对角度误差为4.29±0.506(图2)。

两者之间有显著的相互作用条件而且集团（F(16) = 11.356,p< 0.005)。当倒塌时间,对照组在振动时平均绝对角度误差较大(AE= 8.100±1.048)比无振动工况(AE= 2.990±0.408)。配对t检验显示，当对照组接受振动(振动预测试)时，声发射在前后测试中均显著增加AE= 9.620±5.170;振动测试后AE= 6.580±4.373)AE= 4.120±2.561;没有振动测试后AE= 1.860±0.499;t (9) = 2.823，p< 0.05;后验t (9) = 3.628，p< 0.01)，见图2A和b中填充的圆圈时间，处理组在振动作用下声发射无变化(AE= 4.656±1.171)与无振动(AE= 5.413±0.456)。配对t检验结果表明，试验前的振动声发射显著大于无振动前试验(振动前试验)AE= 7.410±3.697;没有振动检测前AE= 4.850±2.127;T (9) = 2.210，p< 0.05)。然而，在后期测试中，发现了相反的效果，与无振动相比，有振动时观察到的声发射下降(振动后测试)AE= 2.563±1.398;没有振动测试后AE= 6.163±3.299;T (7) = 2.928，p< 0.05)，见图2A和图B中的开方格。

图2训练组(对照组/治疗组)按时间(测试前/测试后)交互作用。控制组(实心圆)和处理组(开方)在无振动和振动试验条件下的预测左臂的平均绝对误差。误差条表示标准差。

还有一个重要的条件x的时间交互(F(16) = 6.117,p< 0.05)。在两组治疗组中，当测试振动时，平均绝对角度误差显著降低(AE= 4.571±0.808)，与前测相比(AE= 8.185±1.029)。当测试没有振动时，平均绝对角度误差在测试后没有显著变化(AE= 4.011±0.525)与前测(AE= 4.391±0.564)。然而，配对t检验显示，当进行振动测试时，处理组在后测试期间的声发射明显低于前测试(前测试AE= 6.589±2.791;测试后AE= 2.611±1.315;T (8) = 3.447，p< 0.01)。在振动试验中绝对误差的下降表明，治疗组在肌腱振动训练中进行了学习。相反，对照组在振动后测与振动前测相比没有变化AE= 9.620±5.170;测试后AE= 6.580±4.373;T (9) = 2.158，p= 0.059)，见图2A和b右侧。此外，配对t检验显示，在训练前和训练后进行无振动测试时，治疗组表现相同(pre- testAE= 4.663±2.116;测试后AE= 6.163±3.299;T (7) = 0.885，p= 0.406)。另一方面，当测试没有振动时，对照组在测试后的声发射比前测试(前测试AE= 4.120±2.562;测试后AE= 1.860±0.499;T (9) = 2.563，p< 0.05)，见图2A和图b左侧组x的时间相互作用不显著(F(16) = 0.936,p =0.348)。

讨论

随着技术在感觉运动康复项目中的越来越多的使用，有必要了解长期使用肌腱振动对运动适应和学习的影响。本研究旨在探讨单侧二头肌腱振动训练对肘关节本体感觉准确性的影响。

意义的结合条件x集团而且条件x的时间交互效应支持了我们的主要假设，即当个体在训练后使用振动进行测试时，可以通过肌腱振动来提高他们的表现。训练结束后，振动处理组肘关节位置精度较对照组有提高。在无振动的后测中，振动处理组比对照组更不准确。然而，当测试没有振动时，这组在训练前和训练后没有差异。在振动试验中，对照组前后无明显差异。然而，在没有振动的情况下进行测试时，相对于测试前的性能，它们表现出了显著的改善。此外，在训练后进行无振动测试时，对照组的表现明显优于振动处理组。总的来说，两组人在训练条件下的表现都有所提高。由于振动治疗组的无振动误差没有受到显著影响，这表明在无振动的情况下，振动训练对本体感觉位置感没有损害。

这些结果表明，振动处理组参与者能够有效地整合改变的(振动诱导的)肌肉纺锤体信息，以提高他们的关节匹配性能。这些结果可以解释为，我们的振动治疗组已经变得非常适应，因为他们能够有效地在肌腱振动引起的改变的感觉环境中表现。相反，我们的对照组在这种环境下没有表现出有效的能力。此外，在没有振动的情况下，本体感觉改变的训练不会对表现产生负面影响，这表明这些受试者可以有效地在感觉环境之间切换，而不会对表现造成损害，因此支持双重适应的论点。根据我们的发现，我们推测，接受振动训练的个体也可以保持他们的双重适应能力。未来的研究可以进一步探索改变的肌肉纺锤体信息整合的保留。

总体而言，无论训练方式如何，绝对角度误差均显著降低。这并不出乎意料，因为实践通常会提高性能。缺乏一个显著的组x的时间互动效应也支持两组在练习中都有进步。在预试中，当被试暴露于振动中时，绝对角度误差显著增大。这表明，在训练开始前，两组受试者都在80hz的振动下产生了期望的动觉错觉，导致肘关节位置的误差和不确定性比没有振动时更大。这与许多研究一致，即当对肌腱施加振动时，会产生肌肉延长的动觉错觉，从而导致本体感觉错误[1,2,14,15]。

以前的研究发现振动对关节位置感知的好处有好有坏。Tripp、Faust和Jacobs的一项研究发现，通过振动手持设备间接施加15赫兹的振动可以改善肘关节的位置表现[16]。然而，Chelette & Layne发现，同样频率的振动直接作用于股四头肌腱并不能显著提高膝关节位置敏感性[17]。然而，这些研究使用低频振动，而我们的研究使用80赫兹，旨在诱导动觉错觉。此外，以往的研究仅涉及单次关节位置感的振动训练。要学会以一种能导致学习和双重适应的方式整合输入，可能需要多次接触破坏性本体感觉。

在临床人群中使用肌腱振动可以有效地改善功能性能[7,9,10,18,19]。我们的研究结果表明，通过练习，通常破坏性的刺激可以被整合为有益的和提高本体感觉意识。这些结果也为对改变的本体感觉反馈产生双重适应的能力提供了证据。参与者能够保留和切换多个适应模型(无振动和振动)。以肌腱振动为康复目的的临床人群训练也可能发生类似的适应。整合改变传入信息的能力对于当前和未来涉及肌腱振动的感觉运动康复计划和设备是很有前途的。

我们研究的一个潜在局限性是习惯化的风险。持续的刺激会导致习惯化，随着时间的推移，导致对幻觉的感知减弱。然而，在我们的研究中，这种风险是最小的，因为振动在试验之间被关闭，在块之间有休息时间。此外，震动刺激只会持续很短的时间，只够参与者将手臂与感知的角度“匹配”。我们研究的另一个局限性是对照组接受的振动暴露量。由于研究的设计，对照组在每个阶段的前测和后测中经历了10次振动，总共进行了50次暴露试验(相比之下，振动处理组共进行了300次振动试验)。这一暴露量可能会潜在地降低两个治疗组之间的训练效果。控制组基本上接受了少量的振动训练，事实上，在五次训练结束时，控制组在振动条件下的误差与测试前的值相比确实减少了。然而，与测试后的无振动误差相比，它们仍然受损。

结论

综上所述，在完成5个周期的肱二头肌腱80 Hz振动训练项目后，参与者可以有效地整合改变的传入信息以提高肘关节定位任务的准确性。无论训练方式如何，训练后肘关节位置的准确性总体上都有提高，但有振动的训练提高更显著。此外，这种习得的技能对未改变信息的表现没有负面影响，这表明用振动训练的人对两种感官环境都有双重适应能力。

的利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

2021年版权燕麦。所有权利reserv

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