慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定患者的踝關(guān)節(jié)肌力變化特征研究

高原　陳杰　高婧

摘要：目的：探討慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的外翻肌/內(nèi)翻肌和背屈肌/跖屈肌離心峰值力矩比值是否發(fā)生變化。方法：選取24名慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)受試者作為實(shí)驗(yàn)組，同時(shí)選取24名年齡、身高、體重、性別和身體活動水平與實(shí)驗(yàn)組相匹配的受試者作為對照組。運(yùn)用等速測力系統(tǒng)，對兩組受試者右側(cè)踝關(guān)節(jié)外翻肌、內(nèi)翻肌、背屈肌和跖屈肌在不同角速度下（60°/s和120°/s）離心收縮的峰值力矩進(jìn)行測量，并計(jì)算出外翻/內(nèi)翻和背屈/跖屈離心峰值力矩的比值。結(jié)果：在角速度為60°/s和120°/s下，實(shí)驗(yàn)組的外翻、內(nèi)翻和跖屈峰值力矩明顯低于對照組（P<0.05），而背屈離心峰值力矩?zé)o顯著差異（P>0.05）；此外，實(shí)驗(yàn)組的外翻/內(nèi)翻離心峰值力矩比值明顯低于對照組（P<0.05），而實(shí)驗(yàn)組的背屈/跖屈離心峰值力矩比值顯著高于對照組（P<0.05）。結(jié)論：在角速度為60°/s和120°/s下，慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的外翻/內(nèi)翻離心峰值力矩比值顯著降低，而背屈/跖屈離心峰值力矩比值顯著增加，其機(jī)制可能是慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的外翻、內(nèi)翻和跖屈的離心峰值力矩下降所致。所以，外翻肌、內(nèi)翻肌和跖屈肌的離心肌力減弱可能會導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶的重復(fù)性損傷。

關(guān)鍵詞：離心收縮；慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)；踝關(guān)節(jié)肌肉力量；等速肌力

中圖分類號：G804.53；G804.66文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-2076（2017）04-0053-05

Abstract： Objective： To investigate if the ratios of eccentric peak torque of evertor/invertor and dorsiflexor/plantar-flexor are altered in subjects with chronic ankle instability. Methods： 24 chronic ankle instability subjects as an experimental group， and 24 healthy subjects as a control group， were matched in age， height， weight， gender， and activity level. The eccentric peak torque of right ankle evertor， invertor， dorsiflexor， plantar-flexor muscles of the two groups were measured with isokinetic dynamometer at angular velocities 60 deg/s and 120 deg/s， and the ratios of eccentric peak torque of evertor/invertor and dorsiflexor/plantar-flexor were calculated. Results： The eccentric peak torque of eversion， inversion and plantarflexion of experimental group were significantly lower than control group （P<0.05） and no significant differences in eccentric peak torque of dorsiflexion （P>0.05）. Moreover， the ratios of eccentric peak torque of eversion/inversion of experimental group was significantly lower than control group （P<0.05） and the ratios of eccentric peak torque of dorsiflexion/plantarflexion of experimental group was significantly higher than control group （P<0.05）. Conclusion： The ratios of eccentric peak torque of eversion/inversion of patient with chronic ankle instability significantly decreases and the ratios of eccentric peak torque of dorsiflexion/plantarflexion significantly increases at angular velocities 60 deg/s and 120 deg/s. The mechanism may be that eccentric peak torques of eversion， inversion and plantarflexion of patient with chronic ankle instability decrease. So， eccentric strength weakness of evertor， invertor， and plantar-flexor could lead to repeated injury of lateral ligament of the ankle.

Key words：eccentric contraction； chronic ankle instability； muscle strength of ankle joint； isokinetic strength

慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)常用于描述踝關(guān)節(jié)外側(cè)不穩(wěn)定的發(fā)生率[1]，是運(yùn)動過程中常見的損傷，約占所有運(yùn)動損傷的10%～15%[2]。踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定的慢性癥狀會限制普通人的日常活動，也會對運(yùn)動員的運(yùn)動能力產(chǎn)生一定的影響。踝關(guān)節(jié)依靠周圍的肌群共同收縮維持關(guān)節(jié)的動態(tài)穩(wěn)定性，在一些下肢活動過程中，如走、跑和跳，運(yùn)動員依靠肌肉的共同收縮，尤其是離心收縮來控制足和地面之間的作用力[3]。對于踝關(guān)節(jié)肌力不平衡的人群來說，肌肉共同收縮能力可能會受到影響，進(jìn)而肌肉不能以協(xié)調(diào)的方式消除外來的作用力，這些過度的應(yīng)力會作用在關(guān)節(jié)周圍的組織上，極易導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)損傷[4]。

踝關(guān)節(jié)出現(xiàn)再次損傷的原因之一，可能是正常踝關(guān)節(jié)外翻和內(nèi)翻肌肉力矩比值發(fā)生變化。許多學(xué)者研究表明，慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的人群踝關(guān)節(jié)外翻肌向心收縮肌力明顯下降[5]。Park J S等運(yùn)用等速測力法對踝關(guān)節(jié)外翻肌峰值力矩進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)扭傷后患者的踝關(guān)節(jié)外翻肌峰值力矩顯著降低[6]。幾乎所有的踝關(guān)節(jié)運(yùn)動中，肌肉離心收縮被認(rèn)為是控制踝關(guān)節(jié)活動的重要組成部分[7]，確切地說，肌肉離心收縮更能代表踝關(guān)節(jié)動態(tài)穩(wěn)定機(jī)制[8]。因此，本研究的主要目的是確定慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者外翻肌和內(nèi)翻肌的離心肌力、背屈肌和跖屈肌的離心肌力比值是否發(fā)生改變。

1實(shí)驗(yàn)對象和方法

1.1實(shí)驗(yàn)對象

選取慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的受試者24人（男13人、女11人）作為本研究的實(shí)驗(yàn)對象，具體情況見表1。實(shí)驗(yàn)組受試者納入標(biāo)準(zhǔn)：1）過去1年內(nèi)，單側(cè)踝關(guān)節(jié)至少有一次明顯的踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶扭傷，制動時(shí)間超過3天；2）過去1年內(nèi)至少出現(xiàn)過1次踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)感或無力感；3）參加本研究前3～6月內(nèi)至少出現(xiàn)1次重復(fù)性扭傷；4）涉及到腳踝運(yùn)動時(shí)，有疼痛、不穩(wěn)定或無力感；5）腳踝受傷初期才出現(xiàn)這些跡象；6）未能恢復(fù)到受傷前的活動水平；7）踝關(guān)節(jié)無骨折發(fā)生；8）過去3個(gè)月內(nèi)，無頭部損傷和急性下肢損傷；9）踝關(guān)節(jié)沒有接受過正式康復(fù)治療[9-11]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)組的人數(shù)、年齡、身高、體重、性別和身體活動水平，匹配24名（男13人、女11人）無踝關(guān)節(jié)損傷的受試者作為本研究的對照組，具體情況見表1。對照組受試者納入標(biāo)準(zhǔn)：在過去3個(gè)月內(nèi)無頭部損傷、下肢急性損傷、平衡功能障礙和慢性下肢功能障礙。為了便于對兩組受試者進(jìn)行統(tǒng)一比較，所有受試者的優(yōu)勢腿都是右側(cè)腿，且慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)組都是右側(cè)踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)。測試之前，測試人員告知所有受試者本研究的目的，測試步驟、可能的風(fēng)險(xiǎn)和不適，并簽署知情同意書。此后，還要對所有受試者進(jìn)行系統(tǒng)篩查，以確保在等速測試條件下無下肢神經(jīng)肌肉、肌肉骨骼問題或禁忌癥。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

測試前準(zhǔn)備：測試前，受試者進(jìn)行5分鐘熱身活動和5分鐘踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻和外翻、跖屈和背屈牽拉活動。測試設(shè)備和動作模式：所有測試在Biodex 3 多關(guān)節(jié)系統(tǒng)等速測試儀（Biodex Medical Systems，Shirley，美國）上進(jìn)行，測試的角速度為60°/s和120°/s；動作模式：踝關(guān)節(jié)跖屈、背屈、內(nèi)翻和外翻。

測試要求：受試者坐在等速測試儀坐位上，使用束帶固定胸、腰部，髖關(guān)節(jié)屈曲80°（0°為中立位）。在對踝關(guān)節(jié)跖屈/背屈和內(nèi)翻/外翻進(jìn)行測試時(shí)，膝關(guān)節(jié)束帶固定在股骨遠(yuǎn)端以限制膝關(guān)節(jié)的屈曲角度。為了確保受試者的小腿與地面平行，盡可能地減小腘繩肌參與，產(chǎn)生額外的力矩，足踝被定位于跖屈、背屈、內(nèi)翻和外翻位置，用束帶固定。一旦被固定，則以受試者的主動活動度作為開始和結(jié)束的角度。測試時(shí)間：2016年5月18日-2016年5月30日。測試地點(diǎn)：燕山大學(xué)體育學(xué)院運(yùn)動機(jī)能與康復(fù)研究中心。測試人員：根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，在正式測試前2個(gè)月，邀請等速測試專業(yè)人員對測試人員（在讀研究生）進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，測試人員能夠熟練操作等速測試儀，并能夠及時(shí)處理測試過程中出現(xiàn)的突發(fā)事件，之后又進(jìn)行2次小樣本的預(yù)實(shí)驗(yàn)，對整個(gè)操作過程進(jìn)一步鞏固。

正式測試：每一個(gè)動作測試之前，在相應(yīng)的角速度下進(jìn)行5次離心運(yùn)動，以便熟悉運(yùn)動速度和離心測試模式，隨后在關(guān)節(jié)活動范圍內(nèi)連續(xù)進(jìn)行5次測試。整個(gè)測試過程分為4組，順序依次為：第一組：60°/s，踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻和外翻離心運(yùn)動×5；第二組：60°/s，踝關(guān)節(jié)跖屈和背屈離心運(yùn)動×5；第三組：120°/s，踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻和外翻離心運(yùn)動×5；第四組：120°/s，踝關(guān)節(jié)跖屈和背屈離心運(yùn)動×5。為了預(yù)防疲勞，組內(nèi)兩個(gè)動作模式之間休息2分鐘，兩組之間休息4分鐘。所有的測試都由相同的測試人員進(jìn)行操作，中途不更換。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有測試結(jié)果都用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件處理。采用方差分析和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P<0.05為顯著性差異標(biāo)準(zhǔn)，P<0.01表示具有極顯著性差異。

2研究結(jié)果

如表2所示，在角速度為60°/s和120°/s時(shí)，對照組的外翻肌和內(nèi)翻肌的離心峰值力矩分別高于實(shí)驗(yàn)組，且具有極顯著性差異（P<0.01）；對照組的跖屈肌離心峰值力矩也分別高于實(shí)驗(yàn)組，且具有顯著性差異（P<0.05），而對照組的背屈離心峰值力矩也分別高于實(shí)驗(yàn)組，但無顯著性差異（P>0.05）。

3分析和討論

早期關(guān)于踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的等速研究主要集中在向心收縮和踝關(guān)節(jié)不同肌群的向心力矩比值方面，而對離心收縮和離心力矩比值研究較少[12-13]。向心收縮和離心收縮的收縮方式明顯不同，即離心收縮是指肌肉在收縮產(chǎn)生張力的同時(shí)被拉長，而向心收縮是肌肉收縮時(shí)長度縮短[14]。本研究沒有對踝關(guān)節(jié)不同肌群的向心收縮和離心收縮的數(shù)值進(jìn)行比較，主要原因是向心收縮產(chǎn)生的最大力矩隨著測試速度的增加而相應(yīng)地降低；而離心收縮時(shí)，無論測試速度如何變化，肌肉產(chǎn)生的張力變化不大，都基本相似。當(dāng)測試速度相同時(shí)，離心收縮動員的運(yùn)動單位活動水平較高，且產(chǎn)生的力量明顯高于向心收縮，即肌肉收縮方式?jīng)Q定產(chǎn)生力量大小。此外，離心收縮還具有以下特點(diǎn)，耐疲勞性較差、產(chǎn)生的機(jī)械張力較大和需氧量較低等生理學(xué)特性[14]。

踝關(guān)節(jié)周圍肌群力量不平衡是損傷的重要預(yù)測因子，當(dāng)踝關(guān)節(jié)跖屈肌力較大時(shí)，背屈/跖屈向心肌力比值明顯變小，在運(yùn)動過程中出現(xiàn)內(nèi)翻扭傷的幾率增加；當(dāng)踝關(guān)節(jié)外翻/內(nèi)翻向心肌力比值升高，踝關(guān)節(jié)損傷的幾率也顯著升高[15]。我們的研究結(jié)果與上述結(jié)果有所不同，當(dāng)角速度在60°/s和120°/s時(shí)，正常人群的外翻/內(nèi)翻離心峰值力矩比值明顯高于踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者，其原因可能是踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者足的外翻肌和內(nèi)翻肌肌力不足所致。此外，我們還發(fā)現(xiàn)，在同樣兩種角速度下，踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者背屈/跖屈的離心峰值力矩明顯高于正常人群，其原因可能是踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者跖屈肌的峰值力矩顯著不足，而不是背屈肌的峰值力矩顯著不足所致。Fox J和Hubbard T J的研究支持我們的研究結(jié)果，F(xiàn)ox J認(rèn)為，踝關(guān)節(jié)外側(cè)損傷是跖屈離心力矩不足所致[16]，而Hubbard T J研究表明，慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的影響因素包括踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻松弛度增加、踝關(guān)節(jié)前部松弛度增加、跖屈和背屈向心峰值力矩降低[17]。

我們的研究結(jié)果顯示，當(dāng)角速度為60°/s和120°/s時(shí)，對照組和實(shí)驗(yàn)組的外翻肌、內(nèi)翻肌、背屈肌和跖屈肌離心峰值力矩?zé)o顯著性差異，表明離心收縮肌力不取決于角速度的快慢，這與Duncan等和 Walmsley等的研究有所不同。他們對離心收縮肌力、向心收縮肌力和測試速度之間關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)離心峰值力矩隨著速度的增加而增加，而向心峰值力矩隨著速度的增加而降低[18-19]。但是Dvir Z的研究與我們的研究結(jié)果一致，他們發(fā)現(xiàn)在離心收縮過程中，無論測試速度如何變化，肌肉產(chǎn)生的張力都保持相似[3]。此外，Gary B. Wilkerson通過對踝關(guān)節(jié)外翻/內(nèi)翻向心肌力進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)角速度在30°/s 和120°/s時(shí)，內(nèi)翻肌的峰值力矩和平均功率明顯小于外翻肌，表明踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶損傷可能與內(nèi)翻肌機(jī)能缺陷密切相關(guān)[20]。因此，要想恢復(fù)正常踝關(guān)節(jié)的外翻/內(nèi)翻肌肉力量比率關(guān)系，有必要制定一個(gè)踝關(guān)節(jié)等張力量訓(xùn)練計(jì)劃。

另外，我們的研究結(jié)果與Munn等的研究存在一些差異，他們認(rèn)為踝關(guān)節(jié)外側(cè)不穩(wěn)與外翻肌力量不足無關(guān)，而內(nèi)翻離心肌力不足更可能導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)外側(cè)不穩(wěn)。原因可能是負(fù)重時(shí)小腿的橫向位移控制能力降低，當(dāng)過度的橫向姿勢擺動超過了支撐面就會導(dǎo)致足內(nèi)側(cè)緣離開地面，此時(shí)達(dá)到了外翻閉合鏈的極限，進(jìn)而迫使足部快速內(nèi)翻[21]。而Hartsell HD通過對慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者和正常人進(jìn)行對比研究[22]，發(fā)現(xiàn)慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者存在外翻離心肌力不足，這與我們的研究結(jié)果一致。Willems T研究表明，慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的可能原因是本體感覺機(jī)能減弱和外翻肌無力[23]。因此推薦，在慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的康復(fù)中，應(yīng)該增加本體感覺訓(xùn)練和力量訓(xùn)練。

4小結(jié)

該研究表明，與正常人群相比，慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的外翻/內(nèi)翻離心峰值力矩比值顯著降低，而背屈/跖屈離心峰值力矩比值顯著增加，其機(jī)制可能是慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的外翻、內(nèi)翻和跖屈的離心峰值力矩下降所致。因此，外翻肌、內(nèi)翻肌和跖屈肌的離心肌力減弱可能導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶的重復(fù)性損傷。

參考文獻(xiàn)：

[1]Hertel J. Functional Anatomy， Pathomechanics， and Pathophysiology of Lateral Ankle Instability [J]. Journal of Athletic Training， 2002， 37（37）：364-375.

[2]Macauley D.Ankle injuries： same joint， different sports [J].Medicine & Science in Sports & Exercise， 1999， 31（31）：409-411.

[3] Dvir Z. Isokinetics： Muscle Testing， Interpretation and Clinical Applications [J]. Physiotherapy， 1995， 82（12）：142.

[4] Konradsen L. Factors Contributing to Chronic Ankle Instability： Kinesthesia and Joint Position Sense [J]. Journal of Athletic Training， 2002， 37（37）：381-385.

[5] Pontaga I. Ankle joint evertor–invertor muscle torque ratio decrease due to recurrent lateral ligament sprains [J]. Clinical Biomechanics， 2004， 19（7）：760-762.

[6] Park J S， Lee J， Yeo I S， et al. Early influence of an ankle sprain on objective measures of ankle joint function. A prospective randomised study of ankle brace treatment [J]. Knee Surgery Sports Traumatology Arthroscopy Official Journal of the Esska， 1999， 7（1）：51-58.

[7] Ashtonmiller J A， Ottaviani R A， Hutchinson C， et al. What best protects the inverted weightbearing ankle against further inversion？ Evertor muscle strength compares favorably with shoe height， athletic tape， and three orthoses [J]. American Journal of Sports Medicine， 1996， 24（6）：800-809.

[8] Gutierrez G M， Jackson N D， Dorr K A， et al. Effect of fatigue on neuromuscular function at the ankle [J]. Journal of Sport Rehabilitation， 2007， 16（4）：295-306.

[9] Wikstrom E A， Tillman M D， Chmielewski T L， et al. Self-assessed disability and functional performance in individuals with and without ankle instability： a case control study [J]. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy， 2009， 39（6）：458-467.

[10] Hass C J， Bishop M D， Doidge D， et al. Chronic ankle instability alters central organization of movement.[J]. American Journal of Sports Medicine， 2010， 38（4）：829-834.

[11] Hiller C E， Kilbreath S L， Refshauge K M. Chronic ankle instability： evolution of the model [J]. Journal of Athletic Training， 2011， 46（2）：133-141.

[12] Hootman J M， Dick R， Agel J. Epidemiology of collegiate injuries for 15 sports： summary and recommendations for injury prevention initiatives [J]. Journal of Athletic Training， 2007（42）：311-319.

[13] Mcknight C M， Armstrong C W. The role of ankle strength in functional ankle instability [J]. Journal of Sport Rehabilitation， 1997.

[14] 田野.運(yùn)動生理學(xué)高級教程[M].北京：高等教育出版社， 2003.

[15] Fukunaga T. Biomechanics of muscle contraction during human movement [J]. Research of Physical Education， 1998（42）：337-348.

[16] Fox J， Docherty C L， PhD， et al. Eccentric Plantar-Flexor Torque Deficits in Participants With Functional Ankle Instability [J]. Journal of Athletic Training， 2008， 43（1）：51-54.

[17] Hubbard T J， Kramer L C， Denegar C R， et al. Contributing Factors to Chronic Ankle Instability [J]. Foot & Ankle International， 2007， 28（3）：343-354.

[18] Duncan P W， Chandler J M， Cavanaugh D K， et al. Mode and speed specificity of eccentric and concentric exercise training [J]. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy， 1989， 11（2）：70-75.

[19] Walmsley R P， Pearson N， Stymiest P. Eccentric wrist extensor contractions and the force velocity relationship in muscle [J]. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy， 1986， 8（6）：288-293.

[20] Gary B. Wilkerson， Jase J. Pinerola， Robert W. Caturano. Invertor vs. evertor peak torque and power deficiencies associated with lateral ankle ligament injury [J]. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy， 1997， 26（2）：78-86.

[21] Munn J， Beard D J， Refshauge K M， et al. Eccentric muscle strength in functional ankle instability [J]. Medicine & Science in Sports & Exercise， 2003， 35（2）：245-250.

[22] Hartsell H D， Spaulding S J. Eccentric/concentric ratios at selected velocities for the invertor and evertor muscles of the chronically unstable ankle [J]. British Journal of Sports Medicine， 1999， 33（4）：255-258.

[23] Willems T， Witvrouw E， Verstuyft J， et al. Proprioception and Muscle Strength in Subjects With a History of Ankle Sprains and Chronic Instability [J]. Journal of Athletic Training， 2003， 37（4）：487-493.