全身振動訓(xùn)練治療慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的研究進(jìn)展

耿治中，汪冕，陳建，李丹陽，裴子文

1.武漢體育學(xué)院，a.研究生院；b.健康科學(xué)學(xué)院；c.體能中心，湖北武漢市430079；2.香港理工大學(xué)護(hù)理學(xué)院，香港

踝關(guān)節(jié)外側(cè)扭傷(lateral ankle sprain,LAS)是最常見的運動損傷之一，在所有運動損傷中占約10%～30%[1]。在英國，踝關(guān)節(jié)扭傷占所有急診病例的3%～5%，給衛(wèi)生部門帶來沉重的負(fù)擔(dān)[2]。LAS如果處理不當(dāng)會引發(fā)慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定(chronic ankle instability,CAI)，以踝關(guān)節(jié)的不穩(wěn)以及LAS的重復(fù)出現(xiàn)為主要癥狀[3-4]。CAI患者存在各種運動學(xué)、動力學(xué)及電生理學(xué)表現(xiàn)異常，這會對患者運動功能乃至生活質(zhì)量造成不良影響[5]。CAI發(fā)生機(jī)制仍存在不同觀點，國際踝關(guān)節(jié)協(xié)會聲明認(rèn)為，CAI主要是由于外周感覺運動障礙所致[6]；中樞運動控制機(jī)制異常也可能是造成CAI的原因之一[7]。CAI治療一般首先推薦保守治療，包括運動治療、理療及護(hù)具的使用等，其中運動治療在CAI治療中占有重要的地位[8]。

全身振動訓(xùn)練(whole body vibration training,WBVT)作為一種新興的運動治療手段逐漸受到關(guān)注，其對CAI患者肌肉功能、神經(jīng)肌肉控制、姿勢穩(wěn)定性等方面存在一定療效，但是不同研究中治療參數(shù)設(shè)置不一致，造成療效也有所差異。本文通過回顧國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以期進(jìn)一步明確WBVT對CAI的治療效果，為此技術(shù)的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 WBVT概述

WBVT是在振動治療過程中，將不同振幅和頻率的振動刺激從振動平臺通過足底傳遞到全身，使其釋放的沖擊性振動刺激通過肢體傳遞到鄰近肌群上，進(jìn)而增加主動肌的激活程度并提高高閾值運動單位的生物學(xué)活性，引起參與運動單位肌群以高頻率放電，達(dá)到神經(jīng)肌肉系統(tǒng)興奮性提高的訓(xùn)練效果[9]。近年來，其在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，有研究證實其有助于改善肌肉骨骼系統(tǒng)疾病(慢性腰痛[10]，膝骨關(guān)節(jié)炎[11])和神經(jīng)系統(tǒng)疾病(腦卒中[12]、脊髓損傷[13])功能障礙，預(yù)防和緩解骨質(zhì)疏松[14]，在競技體育領(lǐng)域常用于提升運動員運動表現(xiàn)[15-16]。盡管WBVT療效顯著，但目前對其作用機(jī)制還了解甚少。

作為一種外源性刺激，振動刺激可以通過激活骨髓基質(zhì)細(xì)胞的Wnt信號通路，促進(jìn)骨髓基質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，進(jìn)而促進(jìn)成骨，使骨量增加[17]。對肌肉功能的影響主要是通過影響神經(jīng)肌肉的興奮性，使肌肉在實際的運動中能夠募集到更多的運動單位，從而增強肌肉收縮力量[18]。振動刺激對大腦皮質(zhì)運動區(qū)域也有調(diào)節(jié)作用，從而對運功控制造成影響[19]。但是相關(guān)研究較少，影響機(jī)制還有待進(jìn)一步明確。

2 WBVT對CAI的療效

2.1 肌肉力量

踝關(guān)節(jié)周圍肌群包括腓骨肌、脛骨前肌、腓腸肌和比目魚肌。這些肌肉協(xié)同收縮在主動維持踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定中起著至關(guān)重要的作用[20]。在CAI患者中普遍存在踝關(guān)節(jié)周圍肌群力量不足和肌肉體積減少的現(xiàn)象，其中腓骨肌肌力減退，造成踝關(guān)節(jié)外側(cè)動態(tài)穩(wěn)定性缺失，是誘發(fā)踝關(guān)節(jié)重復(fù)扭傷的主要原因。

振動力量訓(xùn)練作為一種新興的力量訓(xùn)練方法，與傳統(tǒng)的抗阻力訓(xùn)練相比，在提高肌肉快速力量、最大力量等方面有著明顯的效果[21]。

Aminianfar等[22]開展隨機(jī)對照試驗探索WBVT對CAI患者踝周肌群肌力的影響，實驗中共30例女性患者進(jìn)行為期6周的干預(yù)(振動頻率25 Hz，振幅4 mm，每次30 min)，結(jié)果顯示干預(yù)后，WBVT組踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻、外翻峰力矩均明顯高于對照組，表明6周WBVT可以改善FAI患者踝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻肌力。

徐珊珊[23]開展類似研究，對照組進(jìn)行常規(guī)功能訓(xùn)練(力量訓(xùn)練和平衡訓(xùn)練)，實驗組進(jìn)行常規(guī)訓(xùn)練同時進(jìn)行振動頻率40 Hz、振幅4 mm的WBVT，結(jié)果發(fā)現(xiàn)8周WBVT訓(xùn)練后CAI患者內(nèi)外翻相對峰力矩較對照組顯著提升。

Tseng等[24]觀察24周的WBVT(振動頻率25 Hz，振幅5 mm)對健康老年人下肢肌肉的影響，結(jié)果顯示干預(yù)后下肢肌肉肌力顯著增強，且受試者平衡能力也顯著提升。賀慨等[21]研究WBVT(振動頻率20～55 Hz，振幅2～6 mm)對踝關(guān)節(jié)肌力變化的影響，結(jié)果顯示干預(yù)后踝關(guān)節(jié)屈肌群爆發(fā)力和肌肉耐力均顯著提升。

分析肌力增強的原因主要是振動刺激作為一種外源性刺激，能促使中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出調(diào)節(jié)性指令，使?jié)撛诘倪\動單位進(jìn)一步激活，這就使肌肉在實際的運動中能夠募集到更多的運動單位，從而增大肌肉的收縮力量[25]。而踝關(guān)節(jié)屈肌耐力的增長除了與更多的肌纖維被募集之外，還可能與中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的改善有關(guān)。在振動刺激的作用下，運動中樞的興奮與抑制過程更加集中，肌肉的收縮與放松更加協(xié)調(diào)；使肌肉活動的機(jī)械效率得以提高，節(jié)省能量消耗，進(jìn)而保障了長時間的肌肉活動的能量供應(yīng)，使肌肉耐力增強[21]。踝關(guān)節(jié)周圍肌群肌肉爆發(fā)力增強，利于CAI患者在應(yīng)對干擾時肌肉快速收縮穩(wěn)定關(guān)節(jié)，而肌肉耐力的提升，為長時間維持關(guān)節(jié)動態(tài)穩(wěn)定提供了保障。

盡管多數(shù)研究結(jié)果顯示W(wǎng)BVT對肌肉功能積極影響，但是湯晨曦[26]研究卻發(fā)現(xiàn)，8周WBVT(振動頻率30～36 Hz，振幅2 mm)對CAI患者踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻、外翻、跖屈和背伸相對峰力矩均無顯著影響。可能是由于振動參數(shù)設(shè)置的差異所致。目前尚未有直接證據(jù)證實長期WBVT對CAI患者踝關(guān)節(jié)周圍肌群肌肉爆發(fā)力和肌肉耐力有積極影響，還有待進(jìn)一步研究。

2.2 肌肉激活

慢性踝關(guān)節(jié)患者在神經(jīng)肌肉控制上存在缺陷，踝關(guān)節(jié)肌肉激活和反應(yīng)時與健康人群存在差異，由于這些缺陷的存在，導(dǎo)致患者在動態(tài)活動過程中反復(fù)扭傷踝關(guān)節(jié)[27]。

目前研究多采用表面肌電圖監(jiān)測肌肉激活表現(xiàn)。Jeong等[28]探索WBVT對肌肉激活的影響，研究者將30例CAI足球運動員隨機(jī)分為WBVT組和神經(jīng)肌肉訓(xùn)練組，WBVT組進(jìn)行振動頻率5～25 Hz、振幅3～6 mm的振動訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過6周干預(yù)后，WBVT組脛骨前肌、腓腸肌和腓骨長肌均方根值(root mean square,RMS)均較神經(jīng)肌肉訓(xùn)練組提高明顯。Roelants等[29]研究也發(fā)現(xiàn)，振動頻率35 Hz的WBVT可以增加腿部肌肉激活程度。分析認(rèn)為，WBVT通過肌肉肌梭反射性募集和激活不活躍的運動單位，增加運動單位之間的同步性，從而增加肌肉激活程度。振動訓(xùn)練時，機(jī)械振動直接作用于肌肉，這刺激了肌肉肌梭上的運動末梢，增加了Ia傳入神經(jīng)元的活性，從而使高爾基肌腱器官(Golgi tendon organs,GTOs)的興奮閾值降低[30]。這有利于運動單位的募集和肌肉的激活。從而改善肌肉功能。

還有學(xué)者探索WBVT對CAI患者肌肉激活時間的影響。Sierra-Guzmán等[31]將50例CAI患者隨機(jī)分為WBVT組(振動頻率30～40 Hz，振幅2～4 mm)、平衡訓(xùn)練組和對照組，WBVT組進(jìn)行振動臺上BOSU球平衡訓(xùn)練6周，平衡訓(xùn)練組僅進(jìn)行BOSU球上平衡訓(xùn)練，對照組不進(jìn)行任何干預(yù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)WBVT組患側(cè)腓骨長肌及脛骨前肌的肌肉激活時間明顯縮短，而其余兩組均未發(fā)生顯著改變。提示W(wǎng)BVT有助于提升患者快速激活踝周肌群肌肉的能力，這有利于患者在應(yīng)對干擾時快速收縮肌肉，從而穩(wěn)定踝關(guān)節(jié)，防止扭傷。

2.3 姿勢穩(wěn)定性

CAI患者常由于本體感覺缺失或神經(jīng)肌肉控制缺陷導(dǎo)致姿勢穩(wěn)定性下降[32]。這也是CAI患者動態(tài)活動時容易重復(fù)扭傷踝關(guān)節(jié)的原因之一。

近期的多數(shù)研究結(jié)果都顯示，長期WBVT利于CAI患者姿勢穩(wěn)定性的提升。Sierra-Guzmán等[33]研究發(fā)現(xiàn)，CAI患者在進(jìn)行6周 WBVT(振動頻率30～40 Hz，振幅為2～4 mm)后，WBVT結(jié)合BOSU組患者星形移動平衡測試(Star Excursion Balance Test,SEBT)和Biodex平衡系統(tǒng)(Biodex Balance System,BBS)測試結(jié)果均有顯著改善，而BOSU球訓(xùn)練組僅SEBT得分顯著提升。提示W(wǎng)BVT和BOSU球訓(xùn)練改善CAI患者姿勢穩(wěn)定性的機(jī)制并不一樣，且療效存在疊加效應(yīng)。Cardinale等[34]認(rèn)為，WBVT可以增強肌梭α和γ運動神經(jīng)元的敏感性和興奮性。這些適應(yīng)性改變可以減少踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定肌激活時間和運動單元興奮閾值。

Cloak等[35]進(jìn)行類似研究也有同樣的發(fā)現(xiàn)，其研究結(jié)果顯示W(wǎng)BVT(振動頻率30～40 Hz)有助于提升單腿站立平衡成績、SEBT得分和單腿三級跳距離(Single-Leg Triple Hop for Distance,SLTHD)，這表明干預(yù)后CAI患者靜態(tài)和動態(tài)姿勢穩(wěn)定性均得到改善，且運動表現(xiàn)也顯著提升。SLTHD的增加可能是由于訓(xùn)練后下肢肌力增加所致。最近一篇Meta分析結(jié)果顯示，長期進(jìn)行WBVT可以顯著提升老年人姿勢穩(wěn)定性[36]。

也有學(xué)者探索WBVT對CAI患者姿勢穩(wěn)定性的即刻效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)WBVT對姿勢穩(wěn)定性并無即刻療效。分析認(rèn)為研究中樣本量較少，且干預(yù)時間較短，是造成即刻效應(yīng)不顯著的原因之一。由于目前相關(guān)研究較少，WBVT的即刻療效還有待進(jìn)一步研究加以證實。

2.4 其他

近年來，也有學(xué)者關(guān)注WBVT對CAI患者本體感覺的影響。然而，從目前的研究結(jié)果來看，WBVT對CAI患者本體感覺并沒有即刻療效。Otzel等[37]比較CAI患者和健康人群在接受WBVT(振動頻率35 Hz，振幅4 mm)后關(guān)節(jié)位置覺變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CAI組和健康組關(guān)節(jié)位置覺干預(yù)前后均無顯著性差異。Pollock等[38]和Hannah等[39]進(jìn)行類似研究也得到同樣的結(jié)論。然而Trans等[40]卻發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行8周WBVT(振動頻率25～30 Hz)可以顯著提高膝關(guān)節(jié)本體感覺。分析即刻療效不顯著的原因可能是由于振動治療時間較短，不足以引起踝關(guān)節(jié)本體感受器發(fā)生適應(yīng)性改變。目前尚未有研究探索長期WBVT對CAI患者本體感覺的影響。

還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，WBVT可以改善CAI患者踝關(guān)節(jié)背屈活動范圍。Jin等[41]觀察為期4周的不同振動頻率(10 Hz、20 Hz和25 Hz)WBVT對CAI患者踝關(guān)節(jié)活動度的影響，結(jié)果顯示患者踝背屈活動度明顯改善，且發(fā)現(xiàn)不同頻率的治療方案療效有所差異。療效機(jī)制可能是WBVT所產(chǎn)生的機(jī)械刺激可以在進(jìn)行踝關(guān)節(jié)背屈活動時增加距骨向后滑動范圍，以恢復(fù)正常的關(guān)節(jié)生理運動。也有研究表明WBVT可以使關(guān)節(jié)周圍肌肉溫度升高[42]，同時疼痛閾值提高[43-44]，這些改變也可能與關(guān)節(jié)活動度改善有關(guān)。

3 WBVT參數(shù)設(shè)置

盡管不少研究表明WBVT對CAI患者的肌肉力量、肌肉激活及姿勢穩(wěn)定性等有一定的積極促進(jìn)作用，但各研究中所采用的振動參數(shù)設(shè)置還不統(tǒng)一，其中頻率多集中在25～40 Hz，振幅2～4 mm。

振動刺激可以通過多種方式(包括改變振幅、頻率和持續(xù)時間)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生不同的效果[45]。當(dāng)WBVT振動頻率小于20 Hz時容易發(fā)生共振現(xiàn)象，對人體有害[46]；隨著WBVT的頻率增高，可募集運動單位的潛伏期縮短，更容易引起肌肉收縮[47]。一般來說，當(dāng)頻率大于20 Hz時就可以誘發(fā)肌肉等張收縮[48]。Pollock等[49]在研究WBVT對腿部肌肉影響時，發(fā)現(xiàn)使用較高的頻率和振幅可以增加肌肉活動，并減少產(chǎn)生不良影響的可能性。當(dāng)然，過高的頻率和振幅也不利于患者的康復(fù)。Munera等[50]指出，由于共振信號的放大，踝關(guān)節(jié)疾病患者應(yīng)避免過高頻率(共振峰值為44 Hz)的WBVT。還有系統(tǒng)評價指出[51]，使用頻率在12～45 Hz之間，振幅在1.7～5 mm之間的振動刺激，更利于腿部肌肉功能提升。

此外，治療方案還應(yīng)該不斷對振動刺激參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以避免神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的適應(yīng)性[52]。諸多研究中WBVT頻率以及振幅的設(shè)置均采用逐級遞增(振動頻率每2周增加5 Hz；振幅第1周2 mm，此后逐漸增加到4 mm)的方式，從而進(jìn)一步提升訓(xùn)練效果。頻率和振幅的適當(dāng)變化將更有效地改善肌肉活動。

4 小結(jié)

WBVT作為一種非侵入性運動治療手段，在運動醫(yī)學(xué)和康復(fù)領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用。本研究對其在治療慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)方面的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，證實長期WBVT可以增強CAI患者的踝關(guān)節(jié)周圍肌肉力量，改善肌肉激活缺陷，提高患者姿勢穩(wěn)定性。關(guān)于WBVT的即刻效應(yīng)尚缺乏證據(jù)支持，且現(xiàn)階段其療效機(jī)制還不明確。WBVT對踝關(guān)節(jié)本體感覺以及關(guān)節(jié)活動度的影響少有文章報道，確切療效有待進(jìn)一步研究。對CAI患者的振動刺激方案基本明確，但也應(yīng)遵循因人而異、循序漸進(jìn)的治療原則加以應(yīng)用。

目前少有研究比較WBVT與其他治療手段療效差異。多數(shù)研究證實，在傳統(tǒng)功能訓(xùn)練的基礎(chǔ)上聯(lián)合WBVT，可進(jìn)一步提升臨床療效。現(xiàn)階段研究中還存在著樣本量不足、缺乏隨機(jī)對照的問題，可能會對研究結(jié)果造成偏倚。因而，今后應(yīng)進(jìn)一步開展高質(zhì)量研究以明確WBVT治療CAI的即刻療效和長期隨訪療效，并積極探索其治療機(jī)制，為其臨床應(yīng)用提供更多理論依據(jù)。