視覺認知任務(wù)介入時踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定程度對縱跳落地模式影響的研究

張 帆 ,蔣琴華,林 榕,王竹影,吳志建,宋彥李青

踝關(guān)節(jié)作為落地支撐的主要關(guān)節(jié),具有緩沖、維持身體重心與姿勢穩(wěn)定的功能[1],但當(dāng)執(zhí)行連續(xù)性或周期性運動任務(wù)時易出現(xiàn)外側(cè)踝關(guān)節(jié)扭傷(lateral ankle sprain,LAS),進而帶來長期不穩(wěn)定且伴隨疼痛癥狀[2]。LAS 從一般人至專業(yè)運動員均可能出現(xiàn),患側(cè)容易出現(xiàn)腫脹、僵直甚至踝關(guān)節(jié)無力感[3],其中多數(shù)LAS 復(fù)發(fā)率達70%,并最終演變成慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定癥狀(chronic ankle instability,CAI)[4]。踝關(guān)節(jié)扭傷后的運動員,由于踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)與組織受損,常在神經(jīng)肌肉控制能力的協(xié)調(diào)下誘發(fā)膝、髖關(guān)節(jié)代償性動作,以維持原有的高水平運動模式。不過有研究指出[5],CAI 運動員即便恢復(fù)原有競技水平卻仍有反復(fù)扭傷風(fēng)險,而且代償性動作未必完全有助于持續(xù)運動表現(xiàn),因為增加關(guān)節(jié)間動作控制策略可能導(dǎo)致本體感覺系統(tǒng)過度負荷,尤其是面對運動任務(wù)改變時將降低控制關(guān)節(jié)運動的反應(yīng)能力,長此以往可能誘發(fā)變相運動傷害。相關(guān)研究歸納出落地階段的踝關(guān)節(jié)扭傷機制,包括踝關(guān)節(jié)過度內(nèi)翻、跟骨內(nèi)旋與跖屈動作[6],并整合出3 大致因,分別為關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)問題、韌帶組織影響、落地動作模式等[7]。但即便清楚扭傷因素為何,仍有許多運動員深陷反復(fù)扭傷的情形,這除了受到扭傷機制與3 大因素的影響外,落地階段的注意力分散是關(guān)鍵因素。以往相關(guān)研究在動作設(shè)計上較少結(jié)合誘發(fā)注意力分散的運動情境,導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定特征受到代償作用[8],進而隱藏健康者與不穩(wěn)定者間真實差異。因此,本研究針對不同踝關(guān)節(jié)型態(tài)受試者設(shè)計視覺認知任務(wù)介入的高臺落地后縱跳動作,探討不同踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定程度對落地緩沖時姿勢穩(wěn)定策略與神經(jīng)肌肉控制的影響,以期為相關(guān)專家學(xué)者提供訓(xùn)練模式與康復(fù)策略參考。

1 對象與方法

1.1 研究對象

36 名男性高水平運動員,年齡(20.23±2.05)歲,身高(179.28±4.61)cm,體重(72.62±4.59)kg。按踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定程度分為健康組(CON)、隱患組(LAT)和不穩(wěn)定組(CAI),每組12 人。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設(shè)備

VICON MX13(Oxford Metrics Ltd.,UK)三維動作捕捉系統(tǒng)(250 Hz);KISTLER 9260AA6(Kistler Instrument Ltd.,CH)三維測力臺(1 000 Hz)1 塊;DELSYS 無線表面肌電(1 000 Hz)測試系統(tǒng)(Delsys Inc.,USA);LED 反應(yīng)燈3 組;紅外傳感器1 個。

1.2.2 實驗控制

(1)受試者以CAI 踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定評價問卷作為分組依據(jù)[9],為驗證踝關(guān)節(jié)類型是否符合CAI 標準,額外接受前拉測試與距骨傾斜測試[2];(2)分組后比較顯示CAI 組CAIT 分數(shù)(18.6±1.8)顯著低于LAT 組(27.3±1.1)與CON 組(29.4±0.8),而CON 組(0.0±0.0)與LAT 組(1.0±0.0)的扭傷次數(shù)則顯著低于CAI 組(3.7±1.0),證實分組具區(qū)分度;(3)受試者半年內(nèi)無下肢肌肉或骨骼疾病與損傷,且實驗前24 h 內(nèi)不得參加任何激烈運動或飲用含有咖啡因、肌酸、支鏈氨基酸與酒精的飲品;(4)受試者動作熟悉與正式測試次序隨機安排。

1.2.3 實驗動作

(1)高臺落地縱跳+視覺認知干預(yù)(drop-vertical jump+visual task,DVJ+VT)。受試者雙手叉腰以患側(cè)單足懸空于高臺外為預(yù)備動作。開始口令后,受試者以垂直方式落下,要求在第1 次落地后盡可能以最快速進行縱跳,并以慣用手觸及頭部上方的反應(yīng)燈,其高度設(shè)定=(受試者站立雙手伸展高度+50%最大縱跳高度)[10],同時要求第2 次落地需以患側(cè)單足落地平衡5 s。反應(yīng)燈為頭部上方放置的3 片LED(面積10 cm×10 cm,間距25 cm),燈亮順序為事先隨機編排,燈亮?xí)r機為受試者由高臺垂直落地瞬間,當(dāng)反應(yīng)燈亮?xí)r則必需立刻觸及。

(2)落地過程分期。劃分為5 個階段：落地前期(PLP),指落地前100 ms;落地瞬間(ILP),指落地后地面反作用力參數(shù)出現(xiàn)力量曲線高于10 N 的瞬間;下蹲期(DP),指落地后的膝關(guān)節(jié)屈曲下蹲角度最大時視為下蹲期結(jié)束;推蹬期(PP),指膝關(guān)節(jié)屈曲角度最大時至準備向上推蹬過程,直到膝關(guān)節(jié)伸展角速度為0 deg/s 視為結(jié)束;穩(wěn)定期(SP),指推蹬期結(jié)束后保持單足平衡站立3 s 的期間。

1.2.4 實驗步驟

(1)測試準備。首先進行儀器架設(shè)與系統(tǒng)校正、人體肢段與基本參數(shù)測量;隨后依據(jù)Plugin gait Full body Model 粘貼60 個反光球,建構(gòu)15 個人體肢段;最后在受試者臀中肌(gluteus medius,GM)、股直肌(rectus femoris,RF)、股內(nèi)側(cè)肌(vastus medialis,VM)、股二頭肌(biceps femoris,BF)、脛骨前肌(tibialis anterior,TA)、腓骨長肌(peroneus longus,PL)、內(nèi)側(cè)腓腸肌(medial gastrocnemius,MG)與比目魚肌(soleus,S)的肌腹粘貼肌電極。

(2)DVJ+VT 測試。測試前,受試者進行5 min自主靜力拉伸與任務(wù)動作熟悉[11]。測試時,受試者以患側(cè)單足姿勢平衡,并以健側(cè)足維持膝關(guān)節(jié)屈曲約45°,雙手需置于髖部且眼睛直視前方保持動作平衡5 s;若落地時失去平衡、健側(cè)足落地、額外小跳步、上半身或健側(cè)足擺蕩過大等情形出現(xiàn)皆視為失敗動作;落地后快速且順利維持平衡視為成功動作,收集5 次即算完成。

(3)數(shù)據(jù)處理。使用VISUAL 3D 計算下肢各關(guān)節(jié)角度、速度與力矩等參數(shù),三維空間反光球坐標以4 階Butterworth 低通濾波進行信號平滑處理,截止頻率為8 Hz;測力臺原始資料經(jīng)過40 Hz 低通濾波后計算力量、力矩等參數(shù),隨后進行體重(BW)倍率標準化處理以獲得垂直分力峰值,平均負荷率(△F/△t)為垂直分力峰谷至峰值時間內(nèi)的力量變化率;肌電信號以VISUAL 3D 處理,原始肌電資料以帶寬濾波(20～500 Hz)處理后,將所得振幅以每30 ms 為時間窗格,計算均方根肌電振幅(RMS),取3 次結(jié)果計算平均肌電振幅并進行標準化處理(%max EMG),其中肌肉共同收縮率=(RMS EMGantagonist/RMS EMGagonist)×100;動態(tài)姿勢穩(wěn)定參數(shù)依據(jù)Fx、Fy、Fz 方向的地面反作用力(GRF)來量化[12],包括內(nèi)外穩(wěn)定指數(shù)(MLSI)、前后穩(wěn)定指數(shù)(APSI)、垂直穩(wěn)定指數(shù)(VSI)、整體穩(wěn)定指數(shù)(DPSI);以測力臺X 與Y 軸的壓力中心(COP)以及X、Y 與Z 軸的質(zhì)量中心(COM),分別計算移動范圍、晃動距離、晃動速度、晃動面積等參數(shù)[13-14]。

1.2.5 統(tǒng)計分析

SPSS 19.0 進行統(tǒng)計處理,結(jié)果用均數(shù)±標準差表示(±s)。使用單因素方差分析,若達顯著差異,則以Scheffe 法進行事后比較。統(tǒng)計學(xué)顯著性水平為P＜0.05,非常顯著為P＜0.01。

2 結(jié)果

2.1 動態(tài)姿勢穩(wěn)定參數(shù)

2.1.1 COP 與COM

落地瞬間至平衡穩(wěn)定3 s 的移動范圍、晃動距離、晃動速度、晃動面積結(jié)果顯示,COM 參數(shù)的前后移動范圍(F=3.644,P=0.040;CAI＞CON &LAT)達統(tǒng)計顯著,而COP 參數(shù)均未達顯著。

2.1.2 動態(tài)姿勢穩(wěn)定指數(shù)

落地瞬間至平衡穩(wěn)定3 s 的前后、左右、垂直與整體指數(shù)結(jié)果顯示,VSI(F=3.905,P=0.035;CON＞CAI)、DPSI(F=4.981,P=0.017;CON＞CAI)達顯著差異,而MLSI、APSI 皆未達顯著差異(圖1)。

圖1 動態(tài)姿勢穩(wěn)定指數(shù)比較Figure 1 Comparison of dynamic postural stability indexes

2.2 關(guān)節(jié)運動學(xué)參數(shù)

2.2.1 關(guān)節(jié)角度

落地瞬間與下蹲最低點的關(guān)節(jié)角度結(jié)果顯示,落地瞬間的踝外翻(F=4.034,P=0.032;CAI＞CON)、膝內(nèi)翻(F=5.069,P=0.015;CON＞LAT&CAI)、髖屈曲(F=4.751,P=0.019;CON&LAT＞CAI)、髖外展(F=4.646,P=0.019;CAI＞CON)角度達顯著差異,而下蹲最低點則是踝跖屈(F=4.148,P=0.032;CON&LAT＞CAI)角度有顯著差異(圖2)。

圖2 落地瞬間與下蹲最低點關(guān)節(jié)角度Figure 2 Joint angles at ILP and the lowest point of squatting

2.2.2 關(guān)節(jié)活動范圍

下蹲期的關(guān)節(jié)活動范圍結(jié)果顯示,踝屈伸活動范圍(F=4.208,P=0.028;CON&LAT＞CAI)、踝內(nèi)外翻活動范圍(F=4.286,P=0.027;CAI＞CON&LAT)達顯著差異(圖3)。

圖3 下蹲期的關(guān)節(jié)活動范圍Figure 3 ROM of joints at DP

2.2.3 關(guān)節(jié)角速度

落地瞬間至下蹲最低點的關(guān)節(jié)角速度顯示,踝內(nèi)翻角速度峰值(F=3.598,P=0.034;CAI＞CON)達統(tǒng)計顯著,而髖、膝關(guān)節(jié)皆未達顯著(圖4)。

圖4 落地瞬間至下蹲最低點關(guān)節(jié)角速度Figure 4 Angular velocity of joint from the ILP to the lowest point of squatting

2.3 關(guān)節(jié)動力學(xué)參數(shù)

落地階段垂直GRF 峰值與50 ms 負荷率顯示,50 ms 落地負荷率(F=4.883,P=0.020;CON＞CAI)達顯著,而垂直GRF 峰值則未達顯著(圖5)。

圖5 落地階段垂直GRF 峰值與50 ms 負荷率Figure 5 Vertical Peak GRF and 50 ms load rate

2.4 神經(jīng)肌肉控制參數(shù)

2.4.1 肌肉激活

落地前期TA(F=4.610,P=0.022;CAI＞LAT&CON)、PL(F=6.941,P=0.005;CON＞CAI)、MG(F=4.098,P=0.034;CAI＞CON)差異顯著;落地瞬 間 RF(F=9.535,P=0.001;LAT＞CON&CAI)、PL(F=12.855,P＜0.001;CON＞LAT&CAI)、MG(F=3.682,P=0.045;CAI＞CON)差異顯著(圖6)。

圖6 落地前期與落地瞬間的肌肉激活特征Figure 6 Muscle activation at PLP and ILP

下蹲期的GM(F=5.441,P=0.014;CON＞CAI)、PL(F=15.810,p＜0.001;CON＞LAT&CAI)、MG(F=3.821,P=0.041;CAI＞CON)達顯著差異;推蹬期的GM(F=6.639,P=0.007;CON＞CAI)、VM(F=5.276,P=0.016;CON＞CAI)、BF(F=7.137,P=0.005;CON＞LAT&CAI)、S(F=4.144,P=0.033;CON＞CAI)達顯著差異;穩(wěn)定期的VM(F=7.750,P=0.003;CON＞LAT&CAI)與S(F=3.772,P=0.041;CON＞CAI)達顯著差異(圖7)。

圖7 下蹲期、推蹬期與穩(wěn)定期的肌肉激活特征Figure 7 Muscle activation at DP，PP and SP

2.4.2 肌肉共同收縮率

下蹲期膝關(guān)節(jié)BF/RF(F=7.699,P=0.004;CON＞LAT&CAI)、踝關(guān)節(jié)S/TA(F=9.112,P=0.001;CAI＞LAT&CON)與MG/TA(F=9.040,P=0.002;CAI&LAT＞CON)的共同收縮率達顯著差異;推蹬期踝關(guān)節(jié)TA/S 則是CON 組顯著高于CAI 組。

2.5 視覺認知任務(wù)介入后的差異

比較DVJ 與DVJ+VT 在垂直GRF 峰值、50 ms垂直GRF、落地負荷率、DPSI 指數(shù)的差異,結(jié)果顯示,DVJ+VT 的垂直GRF 峰值(T(36)=-3.61,P=0.001,r=0.79,95%CI[-0.317,-0.086])、DPSI(T(36)=-2.69,P=0.013,r=0.86,95%CI[-0.018,-0.002])與VSI(T(36)=-2.71,P=0.012,r=0.87,95%CI[-0.018,-0.002])顯著高于DVJ。

圖8 下蹲期與推蹬期的肌肉共同收縮率Figure 8 Muscle co-contraction rate at DP and PP

圖9 DVJ 與DVJ+VT 的落地動作比較Figure 9 Comparison of landing mode between DVJ and DVJ+VT

3 分析與討論

3.1 動態(tài)姿勢穩(wěn)定策略

CAI 運動員在踝關(guān)節(jié)扭傷急性期后,仍然能夠順利回到運動場上進行高強度競賽,原因在于關(guān)節(jié)與肌肉間的代償機制[15]。但該機制在疲勞或受限后(如注意力分散),則可能大幅增加傷害風(fēng)險。既往研究的實驗設(shè)計均偏向預(yù)期性落地動作,易使CAI 在落地前后產(chǎn)生前饋與反饋機制[16]。所謂的前反饋稱為傳入路徑,指人體運動過程中所產(chǎn)生得不同程度感知,主要通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)接收肌肉、關(guān)節(jié)、體溫、心肺系統(tǒng)與認知等信息,而該類信息傳輸至CNS 后進行整合,再刺激神經(jīng)元激活作用肌的路徑稱為傳出路徑[17]。顯然,運動策略的改變主要來自中樞神經(jīng)系統(tǒng)的前反饋,以及因環(huán)境變化的反饋過程,換言之,控制不同生理系統(tǒng)接收的反饋機制,將影響骨骼肌招募程度以及最佳運動功能維持[18],如,視覺干擾能有效減少周邊感覺的輸入并影響動作策略改變(圖9)。

姿勢穩(wěn)定策略,結(jié)果顯示CAI 組的COM 移動范圍顯著高于LAT 與CON 組。結(jié)合落地瞬間的髖關(guān)節(jié)屈曲角度結(jié)果,CAI 組髖關(guān)節(jié)屈曲角度顯著高于CON 組(圖2),說明COM 變化因素來自髖關(guān)節(jié)動作改變。有研究[19]認為髖關(guān)節(jié)動作策略能有效降低GRF 影響并提供姿勢穩(wěn)定效果,本研究進一步觀察DPSI 指數(shù),發(fā)現(xiàn)CAI 組的VSI 與DPSI 顯著小于CON 組(圖1),支持Liu[20]的研究。不過,Wikstrom 等人[14]針對DPSI 指數(shù)的研究,則認為CAI 落地策略較差且有較大變異性。上述研究僅針對DPSI 指數(shù)進行分析,并未納入運動學(xué)或動力學(xué)參數(shù),無法完全解釋實際情境下的動作影響。本研究進一步比較落地負荷率,則發(fā)現(xiàn)CAI 組顯著小于CON組(圖5),推測CAI 運動員的VSI 與DPSI 呈現(xiàn)較小變異性,其原因可能是較小的落地負荷率會降低DPSI 指數(shù)變異程度。由于落地階段產(chǎn)生過大的落地力量是踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定因素之一[21],因此,CAI 運動員在落地階段以較為謹慎的動作模式來降低踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定。至于CAI 能維持較佳的動態(tài)姿勢穩(wěn)定策略,其主要貢獻可歸功于髖關(guān)節(jié)屈曲動作,支持過去研究觀點[22],即髖關(guān)節(jié)是落地階段與姿勢穩(wěn)定重要關(guān)節(jié),可在扭傷后產(chǎn)生不同關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)策略。

3.2 關(guān)節(jié)運動模式

3.2.1 髖關(guān)節(jié)動作策略

本研究結(jié)果顯示(圖2),CAI 組在落地瞬間的髖關(guān)節(jié)屈曲動作顯著高于CON 組,以及CON 組的落地瞬間膝關(guān)節(jié)外翻角度顯著高于CAI 與LAT 組。學(xué)者Son[23]探討前跳與閃切落地時的動作策略,該研究顯示CAI 組在落地階段髖關(guān)節(jié)屈曲角度高于CON 組約5.6°～6.3°,與本研究發(fā)現(xiàn)相似。推論落地過程使用較多髖或膝關(guān)節(jié)屈曲動作,可有效利用離心階段較長的動作時間來控制髖與膝關(guān)節(jié)伸肌作用,以應(yīng)對落地沖擊的能量吸收或消散,因為近端關(guān)節(jié)的髖或膝相對于遠端關(guān)節(jié)的踝具有較好解剖優(yōu)勢,傳統(tǒng)認知上,膝關(guān)節(jié)外翻動作有助于減少踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻作用,但本研究CAI 組落地瞬間的膝外翻動作較少,而以膝關(guān)節(jié)較為中立的姿勢進行落地緩沖,并不至于增加踝關(guān)節(jié)扭傷風(fēng)險。DeVita&Skelly[6]指出落地動作模式主要以柔和落地與僵直落地等2 種形態(tài)呈現(xiàn),其中柔和落地主要由膝與髖關(guān)節(jié)扮演關(guān)鍵角色,而踝與膝關(guān)節(jié)經(jīng)常參與僵直落地。本研究結(jié)果顯示,CAI 組使用較多的髖關(guān)節(jié)屈曲動作,說明能充分利用解剖優(yōu)勢執(zhí)行較為柔和的緩沖模式,并以此降低落地沖擊影響,同時,較小落地負荷率、VSI 與DPSI 等參數(shù)也支持此論點。因此,上述髖關(guān)節(jié)動作策略主要是為了代償踝關(guān)節(jié)不足以支撐落地的負荷影響,進而使用較多髖關(guān)節(jié)動作以達到安全落地且穩(wěn)定肢體平衡的效果。

此前研究指出髖關(guān)節(jié)動作策略主要以矢狀面為主,額狀面髖關(guān)節(jié)策略則相對較少[24]。本研究結(jié)果顯示(圖2),CAI 組在落地瞬間的髖關(guān)節(jié)外展動作顯著高于CON 組,推論CAI 組的髖關(guān)節(jié)額狀面動作有助于使肢體垂直于股骨位置上方(使COM 更接近COP),此作用能有效減少踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻動作[25]。根據(jù)髖關(guān)節(jié)相對應(yīng)踝關(guān)節(jié)的額狀面活動范圍而言,踝關(guān)節(jié)支撐底面積(BOS)較小而髖關(guān)節(jié)活動范圍較大,形成軀干額狀面移動范圍較多;進一步以COM移動概念說明,在髖關(guān)節(jié)內(nèi)收動作下使COM 移動至踝關(guān)節(jié)外側(cè)位置(增加踝內(nèi)翻動作),會造成較高踝關(guān)節(jié)扭傷風(fēng)險[22]。證實CAI 組使用較多的髖關(guān)節(jié)外展動作,可有效將肢體位置垂直于股骨上方,除能穩(wěn)定肢體晃動影響外,亦可降低踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻作用并減少踝關(guān)節(jié)扭傷的潛在風(fēng)險。

3.2.2 踝關(guān)節(jié)動作策略

由于LAT 與CON 組在下蹲最低點的踝關(guān)節(jié)背屈角度顯著高于CAI 組,本研究認為落地瞬間增加踝關(guān)節(jié)跖屈角度將提升踝扭傷風(fēng)險,因為落地過程中足部需承受較大旋轉(zhuǎn)力量,會導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)呈現(xiàn)較多跖屈動作而使足部產(chǎn)生位置松弛與慣性力矩作用[3],進而造成踝關(guān)節(jié)扭傷概率增加。同時,本研究也發(fā)現(xiàn)LAT 與CON 組為減少不穩(wěn)定影響,在下蹲最低點以較多踝關(guān)節(jié)背屈動作來因應(yīng)落地,此現(xiàn)象之前便有學(xué)者提出佐證觀點[26],認為較少踝關(guān)節(jié)跖屈動作可視為自我防衛(wèi)機制,因為減少踝關(guān)節(jié)跖屈角度雖能降低足部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的不穩(wěn)定影響,但相對會降低足部機械緩沖能力[27],如跖屈至背屈轉(zhuǎn)換過程具有吸收落地沖擊力量的作用。證實CAI組除了依靠肌肉支持外,更需骨骼、韌帶與結(jié)締組織來吸收落地沖擊,不過需要指出的是,這種減少跖屈的作用機制可能會增加脛骨關(guān)節(jié)表面應(yīng)力。有研究指出[28],踝關(guān)節(jié)背屈活動受限已被確定為預(yù)測踝關(guān)節(jié)扭傷的有力因子,更有學(xué)者[29]認為踝關(guān)節(jié)背屈活動范圍受限,其扭傷風(fēng)險將大幅增加5 倍。由于踝關(guān)節(jié)扭傷主要來自距骨前移、內(nèi)旋、上移的增加,此現(xiàn)象將導(dǎo)致脛骨關(guān)節(jié)執(zhí)行背屈動作時受到限制。綜合上述,本研究CAI 運動員在落地動作中,踝關(guān)節(jié)背屈活動受限可能會提升扭傷風(fēng)險,就臨床角度而言,建議著重于物理治療手法來增加踝關(guān)節(jié)背屈活動范圍。CAI 扭傷常歸因于過大的落地力量[30],因為踝關(guān)節(jié)不僅是落地的第一關(guān)節(jié)部位,亦是落地能量吸收的主要關(guān)節(jié),當(dāng)踝關(guān)節(jié)屈伸活動范圍較小時可能會導(dǎo)致較大落地力量,并無形中提升踝關(guān)節(jié)扭傷風(fēng)險,而CAI 踝關(guān)節(jié)屈伸活動范圍較小的原因恰恰來自于踝關(guān)節(jié)背屈動作受限。本研究結(jié)果也顯示,CON 與LAT 組的踝關(guān)節(jié)屈伸活動范圍顯著高于CAI 組,而踝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻活動范圍則是CAI 組顯著高于CON 與LAT 組,證實落地階段出現(xiàn)較大的額狀面運動,其扭傷風(fēng)險大幅提升。

本研究結(jié)果顯示CAI 組在落地瞬間的踝關(guān)節(jié)外翻角度顯著高于CON 組,說明CAI 運動員在落地階段使用較多踝關(guān)節(jié)外翻作為預(yù)防內(nèi)翻扭傷的策略。在Son[23]研究中,CAI 組在落地瞬間至落地中期呈現(xiàn)較多踝關(guān)節(jié)外翻,且CAI 組的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻角度比CON 組顯著低2.8°。進一步比較Kipp[16]探討的CAI 執(zhí)行前跳切入動作的踝關(guān)節(jié)運動特征,該研究顯示落地瞬間的CAI 組以接近外翻動作落地,其內(nèi)翻角度峰值也低于CON 組,該動作模式與本研究類似。就本實驗結(jié)果而言,落地階段CAI 組的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻角速度峰值顯著高于CON 組,輔以肌肉激活觀點進一步觀察抑制踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻肌群,發(fā)現(xiàn)CAI組的PL 激活顯著低于CON 組,推論落地階段的PL激活不足可能造成抑制踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻的能力低落,導(dǎo)致較快內(nèi)翻角速度的產(chǎn)生而增加踝關(guān)節(jié)扭傷概率,此特征可視為CAI 反復(fù)扭傷的關(guān)鍵因素之一。

3.3 神經(jīng)肌肉激活特征

既有研究證實踝扭傷后,髖關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)的神經(jīng)肌肉模式將同時受到改變。本研究結(jié)果顯示,CON 組的PL 激活在落地前、落地瞬間與下蹲期均顯著高于CAI 與LAT 組。由于落地過程的PL 具有抵抗足部或踝關(guān)節(jié)復(fù)合體的內(nèi)翻力矩[7],屬防衛(wèi)踝關(guān)節(jié)扭傷的重要肌群,因此,在單足落地前期的PL高度激活有助于避免踝關(guān)節(jié)扭傷。而本研究CAI與LAT 組在落地過程均發(fā)現(xiàn)PL 激活低于CON 組,就動作控制而言,PL 激活不足主要影響踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻角速度的控制能力,本研究結(jié)果也顯示CAI 組的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻角速度顯著高于CON 組,證實PL 的神經(jīng)肌肉激活能力在扭傷后確實大幅干擾原有動作控制,且會導(dǎo)致二次傷害風(fēng)險增加,而LAT 組在初次扭傷后的關(guān)節(jié)控制機制也受到類似影響。

PL 激活不足似乎是CAI 在神經(jīng)肌肉控制上的缺陷,不過,由于下肢肌肉骨骼系統(tǒng)存在著不同的協(xié)調(diào)與控制機制[16],盡管反復(fù)扭傷是CAI 共性問題,但肌肉間協(xié)調(diào)機制依舊存在。本研究結(jié)果顯示,CAI 組在落地前的TA 與MG 激活顯著高于CON 與LAT 組,以及落地瞬間與下蹲期的MG 激活顯著高于CON 組。由于TA 是踝關(guān)節(jié)執(zhí)行背屈的主要肌群,有助于增加背屈角度,因此,CAI 組在落地前期以TA 高度激活來因應(yīng)落地瞬間的影響。不過,CAI 組落地后的TA 并沒有持續(xù)高度激活,導(dǎo)致下蹲期無法執(zhí)行較多踝關(guān)節(jié)背屈動作。Rosen[18]探討CAI 高臺落地穩(wěn)定性的研究發(fā)現(xiàn)PL 與TA 激活顯著低于健康人,認為PL 與TA 扮演著踝關(guān)節(jié)因應(yīng)突如其來外部負荷的防衛(wèi)角色。也有研究進一步指出,TA 的肌力下降會造成距舟關(guān)節(jié)不穩(wěn)定,促使踝關(guān)節(jié)出現(xiàn)足部旋前動作,而足部內(nèi)旋動作將增加踝外側(cè)關(guān)節(jié)表面的壓迫,此狀況是CAI 踝關(guān)節(jié)外側(cè)疼痛原因。證實,CAI 運動員在落地前期的TA 高度激活,若無法充分發(fā)揮至落地后,踝關(guān)節(jié)則無法獲得更佳穩(wěn)定性。

MG 作為下肢落地階段的重要肌群主要負責(zé)踝關(guān)節(jié)跖屈動作,同時MG 屬于雙關(guān)節(jié)作用肌,通過肌肉動力鏈可具有由遠端關(guān)節(jié)至近端關(guān)節(jié)的作用效果,所以,當(dāng)MG 高度激活以提供踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定作用時能將此效益延伸至膝關(guān)節(jié)。本研究結(jié)果亦顯示CAI組在落地前、落地瞬間至下蹲期的MG 激活高于CON 組,因為MG 激活有助于提供踝關(guān)節(jié)進行跖屈動作。就踝扭傷機制而言,落地階段過度的跖屈、內(nèi)翻合并內(nèi)旋動作可能會導(dǎo)致扭傷,顯然,當(dāng)MG 活動較多時可能誘發(fā)較多的踝關(guān)節(jié)跖屈動作,并呈現(xiàn)扭傷概率增加的特征。但換角度來看,MG 在落地時高度激活可以協(xié)助踝關(guān)節(jié)矢狀面抵抗GRF 的影響,并將肌肉激活效果傳遞至膝關(guān)節(jié)以提供其獲得一個穩(wěn)定推蹬向上的工作效益,最終達至減少膝關(guān)節(jié)前十字韌帶傷害風(fēng)險的目的。此前研究觀點認為[6],落地過程的踝關(guān)節(jié)負責(zé)吸收37%～50%落地力量,若踝關(guān)節(jié)背屈角度受限,則吸收GRF 的能力就會降低,并造成膝關(guān)節(jié)被動吸收更多沖擊力量。而本研究也發(fā)現(xiàn),CAI 組因踝關(guān)節(jié)背屈活動受限而無法有效吸收落地瞬間的外力沖擊,促使矢狀面的MG 高度激活作為代償策略,除能有效因應(yīng)落地沖擊影響,更可將肌肉激活效果傳遞至膝關(guān)節(jié)以提供其更有效的緩沖能力。本研究進一步探討踝關(guān)節(jié)肌肉共同收縮,結(jié)果顯示CAI 與LAT 組在下蹲期的踝關(guān)節(jié)肌肉共同收縮率顯著高于CON 組,從肌肉功能特性可知,TA 與MG 互為踝關(guān)節(jié)部位的拮抗肌,當(dāng)落地階段MG 產(chǎn)生較多激活,其肌肉的拮抗特性將形成共同收縮作用,以提供踝關(guān)節(jié)較佳的穩(wěn)定機制。

4 結(jié)論

踝關(guān)節(jié)背屈動作受限、較早且快速的內(nèi)翻角速度、內(nèi)外翻活動范圍過大,是CAI 運動員反復(fù)扭傷的關(guān)鍵致因。為降低踝關(guān)節(jié)扭傷風(fēng)險,CAI 與LAT者應(yīng)以踝關(guān)節(jié)外翻作為主要落地策略,并以髖關(guān)節(jié)屈曲與外展動作提供姿勢穩(wěn)定支持。此外,因腓骨長肌激活能力受限,CAI 者應(yīng)以比目魚肌/脛骨前肌、內(nèi)側(cè)腓腸肌/脛骨前肌的共同收縮來提升關(guān)節(jié)動態(tài)穩(wěn)定控制。