足底壓力動(dòng)態(tài)檢測(cè)對(duì)慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的評(píng)估與臨床應(yīng)用

陸沈吉，吳智剛，蔡萍，冀銳，范帥，蔡斌

隨著運(yùn)動(dòng)人群的增加，踝扭傷的發(fā)生率也同樣增加。每年女性踝關(guān)節(jié)扭傷發(fā)生率為13.6‰，男性為6.9‰，總患病率約為10.7‰[1]。踝關(guān)節(jié)扭傷的常見(jiàn)并發(fā)癥為慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)(chronic ankle instability，CAI)[2]。CAI的發(fā)病機(jī)制主要包括韌帶損傷和本體感受器受損[3]，導(dǎo)致平衡功能下降，反應(yīng)時(shí)間延遲和強(qiáng)度降低[4]。外側(cè)韌帶和關(guān)節(jié)囊松弛通常會(huì)導(dǎo)致機(jī)械性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)(mechanical ankle instability，MAI)；神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)的損傷會(huì)導(dǎo)致功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)(functional ankle instability，F(xiàn)AI)，患者常主訴“打軟腿”、不穩(wěn)癥狀等。 CAI患者通常需要接受物理治療，MAI患者可能需要手術(shù)干預(yù)[5]。CAI的診斷包括扭傷史、距骨傾斜試驗(yàn)、前抽屜試驗(yàn)、X射線、磁共振成像、超聲甚至關(guān)節(jié)鏡檢查[6]；此外，還經(jīng)常使用疼痛評(píng)估、關(guān)節(jié)活動(dòng)度、踝關(guān)節(jié)功能量表等[7]。 影像學(xué)診斷和侵入性關(guān)節(jié)鏡檢查對(duì)MAI高度敏感，但FAI通常需要功能性診斷，且臨床上對(duì)FAI的評(píng)估更為主觀，臨床醫(yī)生很難客觀、定量地評(píng)估FAI患者[8]。

目前，主要有兩種類型的設(shè)備：壓力墊和受力平臺(tái)，分別可檢測(cè)足底壓力分布和壓力中心(center of pression，COP)，然而研究顯示結(jié)果有所區(qū)別[9-10]。測(cè)量足底壓力的設(shè)備空間分辨率高，收集COP參數(shù)的設(shè)備精度和時(shí)間分辨率高。 因此，這兩個(gè)系統(tǒng)是互補(bǔ)的，但是以前的研究大多使用單個(gè)設(shè)備。 上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院蔡萍教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)將壓力墊放在受力平臺(tái)上來(lái)組合這兩種設(shè)備[11-13]。 這樣可以同步測(cè)量垂直和水平切向力以及足底壓力，并根據(jù)足底壓力分布來(lái)計(jì)算COP參數(shù)，前期已對(duì)垂直地面反作用力進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量，具有良好的內(nèi)部一致性(99.0%)，且與Bertec測(cè)力平臺(tái)具有外部一致性(99.6%)。因此，本研究的目的是使用該設(shè)備在CAI患者中進(jìn)行臨床應(yīng)用評(píng)估，分析CAI患者的COP分布特點(diǎn)，為臨床診斷及評(píng)估提供一定的協(xié)助，有助于制定個(gè)性化的方案，并為設(shè)備后續(xù)的進(jìn)一步完善提供支持。

其中：i=1，2，3…，n；j=1，2，3…，m；k=1，2，3…，s。若有，則稱對(duì)象i屬于灰類k*。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年1月～2017年2月于我科就診的24例CAI患者作為觀察組，其中13例診斷為MAI，11例診斷為FAI，所有患者均通過(guò)核磁共振或超聲檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)：18～45歲；在過(guò)去的6個(gè)月中，單側(cè)復(fù)發(fā)性踝關(guān)節(jié)扭傷，有 “打軟腿”的病史，伴有疼痛，不穩(wěn)定和無(wú)力的癥狀[14]；無(wú)手術(shù)史或系統(tǒng)康復(fù)史；損傷后曾行肌骨超聲或核磁共振檢查(若結(jié)果有韌帶損傷/撕裂即視為MAI)。排除標(biāo)準(zhǔn)：雙側(cè)踝關(guān)節(jié)損傷；近3個(gè)月內(nèi)發(fā)生踝關(guān)節(jié)損傷；下肢骨折，血管疾病，頭部受傷，嚴(yán)重的全身性疾病，感染、認(rèn)知障礙、神經(jīng)系統(tǒng)疾病或藥物濫用的病史。將我科接受檢查且年齡匹配但無(wú)踝關(guān)節(jié)癥狀的健康受試者28例作為對(duì)照組。2組一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表1。

1.2 方法 采用自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的多維測(cè)力臺(tái)及配套軟件(專利號(hào)：ZL2016 1 0105008.3)，設(shè)備傳感器分布為36行39列，分布密度4個(gè)/cm2，測(cè)試頻率20sps。

表1 2組一般資料比較

我們的結(jié)果表明該設(shè)備可用于初步評(píng)估踝關(guān)節(jié)功能，雙足站立時(shí)，兩組之間的差異顯著，意味著CAI患者的動(dòng)搖軌跡與范圍均較對(duì)照組更大，即更加不穩(wěn)定。單足站立時(shí)，CAI患側(cè)足的COP動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)度和范圍參數(shù)亦比對(duì)照組大，表明患者患側(cè)足單足站立時(shí)功能更差；此外，CAI患者的健側(cè)足的COP動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)、M/L動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)、A/P和M/L動(dòng)搖范圍都比對(duì)照組的數(shù)值大，這意味著健側(cè)足的功能也可能受到了損傷?？赡苁怯捎邗钻P(guān)節(jié)扭傷限制了CAI患者的整體運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致肌肉力量下降；此外，患側(cè)肢體的神經(jīng)肌肉控制功能受損，神經(jīng)沖動(dòng)傳入、中樞控制欠佳亦可能影響健側(cè)肢體的穩(wěn)定性[17]。部分研究也顯示相似的結(jié)果[18-19]；Evans等[20]發(fā)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)扭傷僅1d后，患側(cè)與健側(cè)COP變化速度顯著增加；Hale等[21]發(fā)現(xiàn)，對(duì)健側(cè)肢體的訓(xùn)練可以幫助改善下肢的平衡功能；提示CAI患者的患側(cè)與健側(cè)足神經(jīng)肌肉控制能力均下降，需同步進(jìn)行訓(xùn)練。然而，本研究中觀察到的許多差異比較接近，這可能是由于研究的樣本量較小的原因。

根據(jù)足底壓力分布，采集COP動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)和范圍，如前/后(anterior/posterior，A/P)動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)、左/右(medial/lateral，M/L)動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)、 A/P動(dòng)搖范圍、M/L動(dòng)搖范圍。動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)代表偏移距離的總和，代表重心偏移的速度，為時(shí)間層面的數(shù)據(jù)，數(shù)值越大，代表變化越快；動(dòng)搖范圍是指最大的偏移距離，為空間層面數(shù)據(jù)，偏移距離越大，代表偏移越嚴(yán)重。2組受試者站立于平臺(tái)，雙眼直視前方，兩臂自然下垂。根據(jù)如下步驟進(jìn)行：①雙腿站立15s，休息1min，重復(fù)3次； ②患側(cè)腿站立15s，休息1min，健側(cè)腿腿站立15s，重復(fù)3次。

2 結(jié)果

目前，遵醫(yī)附院圍繞消化道腫瘤、肺癌、乳腺癌、兒童血液腫瘤等主要病種，開(kāi)展了“惡性腫瘤精準(zhǔn)診斷與治療能力提升”項(xiàng)目。據(jù)悉，該項(xiàng)目已被納入“國(guó)家重大疾病診治能力提升工程項(xiàng)目庫(kù)”，獲得了1.5億元國(guó)家資金支持。醫(yī)院將建設(shè)惡性腫瘤臨床數(shù)據(jù)中心、惡性腫瘤分子病理診斷中心，開(kāi)展腫瘤易感基因檢測(cè)與早期診斷、消化道早癌的內(nèi)鏡診療、腫瘤個(gè)體化治療等一系列新技術(shù)。

大多數(shù)踝關(guān)節(jié)損傷發(fā)生在跖屈和內(nèi)旋時(shí)，導(dǎo)致距腓前韌帶受損[15]，感覺(jué)傳入受損，降低了本體感反饋和姿勢(shì)控制的能力，中樞運(yùn)動(dòng)控制能力受累，導(dǎo)致患側(cè)及健側(cè)肢體的功能均受損[16]。此外，疼痛，腫脹以及擔(dān)心再次扭傷可能會(huì)導(dǎo)致下肢的負(fù)荷減小，從而導(dǎo)致向心及離心肌力均下降[6]。

表2 2組雙足站立COP參數(shù)比較

2.2 2組單足站立COP參數(shù)比較 單足站立時(shí)，觀察組除了健側(cè)足在A/P動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)較對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義外，患側(cè)足與健側(cè)足的其余COP參數(shù)均明顯大于對(duì)照組(均P<0.05)，且觀察組患側(cè)足的M/L動(dòng)搖范圍更明顯大于健側(cè)足(P<0.05)，其余參數(shù)比較健患側(cè)足之間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表3。

2.3 觀察組患側(cè)足站立COP參數(shù)比較 觀察組患側(cè)足單足站立時(shí)， MAI患者COP動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)、A/P和M/L動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)、M/L動(dòng)搖范圍均明顯大于FAI患者(均P<0.05)，但A/P動(dòng)搖范圍比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)

扭傷發(fā)生后，臨床醫(yī)師對(duì)CAI的評(píng)估通常是主觀的，部分患者進(jìn)行核磁共振或肌骨超聲檢查，此類檢查不僅設(shè)備昂貴，且對(duì)醫(yī)師有較高的要求，組織水腫等亦可影響檢查結(jié)果。此外，影像學(xué)檢查為平臥位、靜態(tài)的檢查，無(wú)法反應(yīng)患者的功能，且復(fù)查、隨訪均有不便之處。因此，本研究旨在使用上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院開(kāi)發(fā)的設(shè)備評(píng)估CAI患者足底壓力分布及COP參數(shù)，簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)且快速便捷，在站立位進(jìn)行檢測(cè)，更能反應(yīng)踝關(guān)節(jié)功能。

表3 2組單足站立COP參數(shù)比較

表4 觀察組患側(cè)足站立COP參數(shù)比較

3 討論

晚清最后10年，清政府也開(kāi)始以較為保守的方式進(jìn)行自我變革。變革的方向?qū)笫烙绊戄^大，其中，辦新學(xué)、編練新軍等措施甚至在一定程度上直接加速了清政府的滅亡。

意義，見(jiàn)表4。

COP是從壓力板得出的動(dòng)力學(xué)變量，用于評(píng)估平衡功能[9]。 正常情況下，單足站立時(shí)，足底壓力主要集中在跖骨及足跟，而CAI患者的壓力更多地集中在前外側(cè)。有研究指出，足趾區(qū)域的剪切力與區(qū)域壓力集中成正相關(guān)，第一足趾上壓力的增加與高剪切力有關(guān)，這意味著身體不平衡[11]。

大金川叛軍為了抵抗朝廷軍隊(duì)，在兩軍對(duì)陣的地區(qū)增壘設(shè)險(xiǎn)，致使戰(zhàn)火延續(xù)了兩年，最終因眾寡懸殊、大勢(shì)已去而投降?！肚鍖?shí)錄》記載，乾隆四十年（1775年）七月，索諾木鴆殺僧格桑，獻(xiàn)尸請(qǐng)降，朝廷不準(zhǔn)[6]168?！夺叽俳芬浴绊樚煺呱嫣焖?，賊尸未僵魂已禠”指責(zé)大小金川土司發(fā)動(dòng)叛亂實(shí)屬逆天行為，并化用古詩(shī)《有所思》中的“當(dāng)風(fēng)揚(yáng)其灰”“拉雜摧燒之”，表達(dá)了對(duì)大小金川發(fā)動(dòng)叛亂的激憤之情?！暗筋^倔強(qiáng)將何為”一句則是管世銘發(fā)出的質(zhì)問(wèn)與嘆息：對(duì)叛亂者無(wú)端叛亂的質(zhì)問(wèn)，以及對(duì)叛亂者垂死掙扎的嘆息?！盃柟谧?，何不早生致”表明如果叛亂者果真有悔改之意，就應(yīng)該及早投降，而當(dāng)朝廷大軍逼近時(shí)再請(qǐng)降，則不可能得到寬恕。

2.1 2組雙足站立COP參數(shù)比較 雙足站立時(shí)，觀察組COP動(dòng)搖軌跡總長(zhǎng)度，A/P和M/L動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)，A/P和M/L動(dòng)搖范圍均明顯大于對(duì)照組(均P<0.05)，見(jiàn)表2。

單足站立時(shí)，CAI患者的健側(cè)足與對(duì)照組相比，M/L動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)、M/L和A/P動(dòng)搖范圍具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；CAI患者的患側(cè)足與健側(cè)足相比，僅發(fā)現(xiàn)M/L動(dòng)搖范圍有差異； MAI與FAI患側(cè)足相比，M/L動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)、M/L動(dòng)搖范圍及A/P動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這樣的結(jié)果可能提示對(duì)于CAI患者而言，M/L方向的COP參數(shù)變化更敏感。有研究顯示，單腿站立時(shí)，CAI患者的M/L平均COP偏移和M/L總COP偏移較長(zhǎng)[16]。 距腓前韌帶損傷后，韌帶的修復(fù)過(guò)程將導(dǎo)致韌帶纖維排列不規(guī)則，從而降低韌帶的延展性。磁共振成像顯示韌帶明顯增厚[22]，這可能導(dǎo)致距骨向前移位；此外，有研究觀察到踝背屈的峰值扭矩小，意味著跖屈力量較大，亦跟腱縮短，距骨向前滑動(dòng)；由于距骨的后部稍窄，距骨和脛骨之間可能形成骨塊，以保持關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，尤其是在A/P方向上，這可能解釋為什么M/L方向上動(dòng)搖軌跡的差異更加敏感。 然而，與磁共振成像或超聲檢查相比，有必要進(jìn)行進(jìn)一步研究來(lái)確定這種差異的值。

COP動(dòng)搖軌跡和范圍的增加意味著CAI患者的神經(jīng)肌肉控制不佳，亦有研究顯示CAI患者有髖部力量下降、髖策略欠佳等表現(xiàn)[23]。定期康復(fù)治療及隨訪有助于恢復(fù)動(dòng)態(tài)姿勢(shì)穩(wěn)定性，減少踝關(guān)節(jié)再次受傷的風(fēng)險(xiǎn)，且康復(fù)治療需考慮患者的整體平衡功能，使用該設(shè)備進(jìn)行COP動(dòng)搖軌跡評(píng)估，有助于對(duì)患者進(jìn)行個(gè)性化評(píng)估及治療方案的制定，且為患者的定期隨訪與評(píng)估提供了數(shù)據(jù)支持。此外，該設(shè)備設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的小游戲，增加了康復(fù)治療的趣味性與患者依從性。

讓學(xué)生理解長(zhǎng)度×寬度=面積是極為困難的。因此在學(xué)生拼擺的基礎(chǔ)上，筆者圍繞這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行直觀演示：長(zhǎng)方形的長(zhǎng)、寬與面積單位的個(gè)數(shù)有什么關(guān)系？引導(dǎo)學(xué)生觀察長(zhǎng)方形長(zhǎng)是幾厘米，每行就可以擺幾個(gè)1平方厘米的立方體；寬是幾厘米，就能擺幾行1立方厘米的立方體。

然而，本研究依然存在一定的局限性，首先，作為概念驗(yàn)證的先導(dǎo)研究，樣本量較小，需要進(jìn)一步擴(kuò)大。其次，我們僅比較雙足站立與單足站立，且均為睜眼模式，結(jié)果可能受到視覺(jué)代償?shù)挠绊?。然而，我們認(rèn)為睜眼接受評(píng)估的受試者狀態(tài)更加貼近日常生活。最后，我們沒(méi)有進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，可能需要后續(xù)的進(jìn)一步研究。

因此，本研究顯示，使用上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院蔡萍教授團(tuán)隊(duì)制造的設(shè)備對(duì)CAI患者及正常對(duì)照進(jìn)行檢測(cè)，CAI患者的COP動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)與范圍均較對(duì)照組更大，且患側(cè)足的M/L動(dòng)搖范圍較健側(cè)足更大；MAI的患側(cè)足相對(duì)于FAI的患側(cè)足的M/L動(dòng)搖軌跡長(zhǎng)及動(dòng)搖范圍更大；提示對(duì)于CAI患者而言，M/L方向的COP參數(shù)變化更敏感。采用本設(shè)備可為康復(fù)醫(yī)師與治療師評(píng)估患者提供支持，有助于康復(fù)方案的個(gè)性化制定，設(shè)備具有的小游戲亦可增加康復(fù)治療的趣味性及患者依從性。