惠寒青，张玲莉，喻大力，王荣，余竹生

新型颈椎三维电子关节角度仪的效度及重复测试信度

惠寒青，张玲莉，喻大力，王荣，余竹生

[摘要]目的评估新型颈椎三维电子关节角度仪测试结果的重复测试信度和效度。方法由同一测试者使用新型颈椎三维电子关节角度仪对39名健康受试者进行颈椎活动度测试，1 h内测试2次。采用美国颈椎活动测试仪(CROM)进行颈椎活动度测试。计算重复测试组内相关系数(ICC)；两种方法之间行Pearson相关分析。测试差异使用测试标准误(SEM)进行描述。结果重复测试旋左运动ICC=0.89，其他各个方向ICC=0.90～0.98；各个方向上重复测试SEM=2.07～3.85°。两种方法测试结果的相关系数R2=0.73～0.92，SEM=1.66～3.17°。结论新型颈椎三维电子关节角度仪有良好的重复测试信度，效度良好。仪器操作简便直观，可以进一步应用于临床研究。

[关键词]颈椎；关节活动度；颈椎三维电子关节角度仪；重复测试信度；效度

[本文著录格式]惠寒青，张玲莉，喻大力，等.新型颈椎三维电子关节角度仪的效度及重复测试信度[J].中国康复理论与实践, 2015, 21(11): 1329-1332.

CITED AS: Hui HQ, Zhang LL,Yu DL, et al. Test-retest reliability and validity of 3-dimensional Digital Goniometer for cervical range of motion[J]. Zhongguo Kangfu LilunYu Shijian, 2015, 21(11): 1329-1332.

颈椎活动度是反映颈椎功能状态的一个重要指标。在临床实践中，颈椎活动度能有效应用于颈椎病的诊断、预后以及治疗效果评价[1]。

目前，颈椎活动度测试仪器多种多样，这些仪器在不同程度上都存在信效度或操作上的缺点[2-3]。颈椎三维电子关节角度仪(3-dimensional Digital Goniometer for Cervical, 3DDGC,专利号：202020113921.6)是一种为临床测试颈椎活动度而研制的测试仪器，主要由配有屏幕的单片机和无线传感器贴片两大组件构成。本研究探究该仪器的可靠性和有效性。

1　对象与方法

1.1对象

自愿参与本研究的健康青年39名。纳入标准：①无颈椎以及全身神经肌肉骨骼系统疾病或重大器质性疾病；②测试前1年内无明显颈肩腰痛；③颈椎功能障碍指数(NDI)评分<20%；疼痛视觉模拟评分(VAS)≤10cm[4-5]。测试对象受试者基本情况见表1。

1.2方法

测试仪器为新型3DDGC和美国产颈椎活动测试仪(cervical rangeof motion device, CROM)。测试者先将3DDGC的传感器贴片贴于受试者前额眉心之间，再将CROM戴在受试者头上。

表1　受试者基本情况

受试者坐于可调靠背高度的座椅上，椅背高度调至平受试者第7颈椎棘突上缘，用宽尼龙带交叉绕过受试者的腋窝和胸前固定其上胸椎[6]。受试者挺胸，目视前方，保持闭口。测试者A使用两仪器的零位读数指导受试者头部准确定位于解剖学零位。

嘱受试者依次做颈椎最大前屈、背伸、左侧屈、右侧屈、旋左、旋右运动。每个动作重复2次，两仪器同步测试。测试时要求受试者头部在每一平面运动时，尽量避免头和颈椎在另外两个平面的相对运动，同时要保持胸椎、腰椎、肩的固定，避免产生脊柱的联合运动。正式测试前允许受试者预练习，以熟悉测试动作。

测试者依次分别读出受试者第1次测试时两仪器的数据和第2次测试时3DDGC的数据，另一名测试者负责记录。受试者的两次测试在1 h内完成，所有测试工作在24h内完成。

1.3统计学分析

所有数据采用SPSS 13.0软件进行统计学分析。颈椎活动度测试结果采用(xˉ±s)表示，重复测试和同步测试的活动度采用配对样本t检验进行比较。3DDGC重复测试信度采用组内相关系数(ICC)和95% CI进行分析，3DDGC效度采用与CROM间Pearson相关性分析。测试误差采用测试标准误(SEM)和Bland-Altman的95%一致性界线(limit of agreement, 95%LOA)表示。

2　结果

2.1重复测试信度

全部受试者完成测试。在各个方向上，两次测试结果无显著性差异。颈旋左运动重复测试信度良好(ICC=0.89)，其他各个方向运动重复测试信度非常好(ICC≥0.90)。各个方向SEM=2.07～3.85°，旋左时最高，右侧屈最低。见表2。

表2　 3DDGC两次测试结果比较(°)

2.2效度

各个活动方向上两仪器同步测试结果无显著性差异，相关系数R2=0.73～0.92。各个方向SEM=1.66～3.17。见表3。

表3　 3DDGC与CROM测试结果比较(°)

3　讨论

根据1992年美国骨科医师协会推荐，颈椎活动度测试和记录采用“半周运动”形式测试和记录[7]。但据文献报道，在重复测试时，相较半周运动，全周运动(即颈椎在某一解剖学平面上的全范围活动)的记录和测试形式在进行信度分析时往往会得到更大的ICC[8-9]。这可能是因为在重复测试时，受试者很难准确地定位头部解剖学零位，导致半周运动的重复测试结果产生更大差异。为准确评估3DDGC的可靠性和准确性，同时由于半周运动的记录和测试形式更符合临床测试颈椎活动度的情景和需求，因此本文采用半周运动形式，并通过使用仪器帮助受试者较为准确定位头部解剖学零位，以减少复测误差。

与多数研究一样[2,4]，本文采用ICC和Pearson相关法对3DDGC进行信效度验证；由于相关系数并不能反映测试间的绝对误差情况，因此本文还计算了SEM以及95%LOA。

使用3DDGC进行重复测试时，颈椎屈伸运动测试结果一致性高(ICC=0.94～0.98)，旋转运动复测一致性相对较低，旋左运动测量误差也较大，这种基于不同运动平面间的差异，可能源自仪器本身。

3DDGC和CROM测试结果有较强的相关性。其中，旋转运动的相关系数相对屈伸运动小。值得注意的是，颈前伸两仪器相关性较强，但SEM却最大，95%LOA也最宽，表明两种仪器在这个方向上测试结果的真实差异还是较大。

颈椎活动度重复测试结果可能会受到测试者和仪器的影响[10-14]。在测试方法上，与Fölsch和Cagnie等不同[8-9]，本研究允许受试者预练习以熟悉测试动作。Agarwal等报道，预练习可能会增加正式测试时复测一致性，这可能是本实验中重复测试一致性高的原因之一[15]。在受试者因素方面，本研究要求受试者采取坐位，且采用一定办法固定其胸部，减少因联合运动或耦合运动而产生的误差，这也有可能导致重复测试一致性提高。

McDonald等认为，X线测试是颈椎活动度测试的“金标准”[16]。但由于X线检查属于有创检查[17-19]，所以本研究采用另一种被广泛使用的CROM测试。据报道，CROM是临床信度和效度较好的测试仪器，也是应用广泛的验证仪器效度的参考仪器，可作为颈椎活动度的相对的“金标准”[20-22]。由于3DDGC的传感器贴片体积小，易附于头部指定位置，因此本研究采用同步测试的方式来验证3DDGC的效标效度，避免了复测方法验证效度时可能产生的测试误差[23-24]。

本研究也存在一些局限性，受试者年龄范围小，测试结果对其他年龄段人群是否适用有待进一步研究。另外，本研究受试者均为健康者，该仪器能否准确量化颈椎病患者颈椎活动度的临床变化也需进一步研究[25]。本研究也未进行测试者间信度研究，不同测试者是否能将传感器贴片准确贴于头部指定骨性标志处将影响仪器临床测试结果，这也有待进一步研究。

[参考文献]

[1] Snodgrass SJ, Cleland JA, Haskins R, et al. The clinical utility of cervical range of motion in diagnosis, prognosis, and evaluating theeffectsof manipulation: asystematic review [J]. Physiotherapy, 2014, 100(4): 290-304.

[2] Williams MA, McCarthy CJ, Chorti A, et al. A systematic review of reliability and validity studies of methods for measuring activeand passivecervical rangeof motion [J]. JManipulativePhysiol Ther, 2010, 33(2): 138-155.

[3] Swinkels RA, Swinkels-Meewisse IE. Normal valuesfor cervical rangeof motion[J]. Spine, 2014, 39(5): 362-367.

[4] Wibault J, Vaillant J, Vuillerme N, et al. Using the cervical range of motion (CROM) device to assess head repositioning accuracy in individualswith cervical radiculopathy in comparison to neck- healthy individuals [J]. Man Ther, 2013, 18(5): 403-409.

[5]伍少玲,马超,伍时玲,等.颈椎功能障碍指数量表的效度与信度研究[J].中国康复医学杂志, 2008, 23(7): 625-628.

[6]吴晓东,袁文,汤俊军,等.颈椎三维活动度测定仪的测量稳定性评估[J].脊柱外科杂志, 2009, 17(4): 205-208.

[7] Prushansky T, Dvir Z. Cervical motion testing: methodology and clinical implications [J]. J Manipulative Physiol Ther, 2008, 31(7): 503-508.

[8] Fölsch C, Schlögel S, Lakemeier S, et al. Test-retest reliability of 3D ultrasound measurementsof thethoracic spine[J]. PM & R, 2012, 4(5): 335-341.

[9] Cagnie B, Cools A, De Loose V, et al. Reliability and normative database of the Zebris cervical range-of-motion system in healthy controls with preliminary validation in a group of patientswith neck pain [J]. JManipulative Physiol Ther, 2007, 30 (6): 450-455.

[10] Whitcroft KL, Massouh L, Amirfeyz R, et al. Comparison ofmethods of measuring active cervial range of motion [J]. Spine, 2010, 35(19): 976-980.

[11] Letícia C, Cristiane SM, Ana B, et al. A comparison between flexible electrogoniometers, inclinometers and three- dimensional video analysis system for recording neck movement [J]. Med Eng Phys, 2013, 35(11): 1629-1637.

[12] Oh BL, Kim J, Hwang JM, et al. Validity and reliability of head posture measurement using Microsoft Kinect [J]. Br J Ophthalmol, 2014, 98(11): 1560-1564.

[13] Tousignant-Laflamme Y, Boutin N, Dion AM, et al. Reliability and criterion validity of two applicationsof theiPhone(TM) to measure cervical range of motion in healthy participants [J]. JNeuroeng Rehabil, 2013, 10(1): 69.

[14] Yoo WG. Comparison of thesymmetry of right and left lateral cervical flexion and rotation and the Cervical FRR in young computer workers[J]. JPhysTher Sci, 2014, 26(5): 783-784.

[15] Agarwal S, Allison GT, Singer KP. Reliability of the spin-T cervical goniometer in measuring cervical range of motion in an asymptomatic Indian population [J]. J Manipulative Physiol Ther, 2005, 28(7): 487-492.

[16] McDonald CP, Bachison CC, Chang V, et al. Three-dimensional dynamic in vivo motion of the cervical spine: assessment of measurement accuracy and preliminary findings [J]. Spine J, 2010, 10(6): 497-506.

[17] Kamiya M, Kawase T, Hayama K, et al. X-ray-induced damage to the submandibular salivary glands in mice: an analysis of strain-specific responses [J]. Biores Open Access, 2015, 4 (1): 307-318.

[18] Nagler RM. Effects of head and neck radiotherapy on major salivary glands－animal studiesand human implications[J]. In Vivo, 2003, 17(4): 369-375.

[19] Nagler R, Marmary Y, Golan E, et al. Novel protection strategy against X-ray-induced damageto salivary glands[J]. Radiat Res, 1998, 149(3): 271-276.

[20] Hole DE, Cook JM, Bolton JE. Reliability and concurrent validity of two instruments for measuring cervical range of motion: effectsof ageandgender [J]. Man Ther, 1995, 1(1): 36-42.

[21] YoudasJW, Garrett TR, Suman VJ, et al. Normal rangeof motion of thecervical spine: an initial goniometric study [J]. Phys Ther, 1992, 72(11): 770-780.

[22] Audette I, Dumas JP, Côté JN, et al. Validity and between-day reliability of thecervical rangeof motion (CROM) device[J]. J Orthop SportsPhysTher, 2010, 40(5): 318-323.

[23] Fletcher JP, Bandy WD. Intrarater reliability of CROM measurement of cervical spine active range of motion in persons with and without neck pain [J]. J Orthop Sports Phys Ther, 2008, 38(10): 640-645.

[24] Law EY, Chiu TT. Measurement of cervical range of motion (CROM) by electronic CROM goniometer: a test of reliability and validity [J]. J Back Musculoskelet Rehabil, 2013, 26(2): 141-148.

[25] Dewitte V, Beernaert A, Vanthillo B, et al. Articular dysfunction patterns in patients with mechanical neck pain: a clinical algorithm to guidespecific mobilization and manipulation techniques[J]. Man Ther, 2014, 19(1): 2-9.

Test-retest Reliabilityand Validityof 3-dimensional Digital Goniometer for Cervical Rangeof Motion

HUI Han-qing, ZHANGLing-li, YU Da-li, WANGRong, YU Zhu-sheng
Shanghai University of Sport, Shanghai 200438, China

Abstract:Objective To evaluatethetest-retest reliability and validity of the3-dimensional Digital Goniometer for Cervical (3DDGC) in measurement of cervical rangeof motion. Methods39 healthy participantsweremeasured of cervical rangeof motion 2 timesin 1 hour with 3DDGC by one observer, and with cervical range of motion (CROM) device once. The intraclass correlation coefficient (ICC) of test-retest and the Pearson correlation coefficient between deviceswerecaculated. Themeasurement errorswereevaluated with standard error of mean (SEM). ResultsThe ICC was 0.89 of 3DDGC as the cervical rotation to the left, and it was 0.90-0.98 of the other directions, with the SEM of 2.07-3.85°. The Pearson correlation coefficient was 0.73-0.92, with the SEM of 1.66-3.17°. Conclusion 3DDGC is valid andreliableintest-retest inmeasuringcervical rangeof motion, whichneedmoreresearchclinically.

Keywords:cervical vertebrae; rangeof motion; 3-dimensional Digital Goniometer for Cervical Motion; test-retest reliability; validity

(收稿日期：2015-07-02修回日期：2015-08-31)

作者简介：作者单位：上海体育学院运动科学学院，上海市200438。惠寒青(1989-)，男，汉族，河南南阳市人，硕士研究生，主要研究方向：临床康复。通讯作者：余竹生，男，硕士，副教授。E-mail: yuzhusheng5707@hotmail.com。

基金项目：上海市人类运动能力开发与保障重点实验室(上海体育学院)项目。

DOI:10.3969/j.issn.1006-9771.2015.11.021

[中图分类号]R681.5

[文献标识码]A

[文章编号]1006-9771(2015)11-1329-04