慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的步態(tài)動力學特征及平衡訓練研究進展

李其志，雷宗恒，姚東，程政，瞿玉興

(南京中醫(yī)藥大學附屬常州市中醫(yī)醫(yī)院，江蘇 常州 213003)

踝關節(jié)嚴重扭傷后，若治療不及時或治療不當，可使踝關節(jié)周圍松弛或斷裂的韌帶無法得到良好修復，隨著病情發(fā)展，可形成慢性踝關節(jié)不穩(wěn)[1]。多數(shù)慢性踝關節(jié)不穩(wěn)繼發(fā)于急性踝關節(jié)扭傷，臨床表現(xiàn)為踝關節(jié)疼痛、不穩(wěn)定或反復扭傷，病情嚴重時需行手術治療[2]。慢性踝關節(jié)不穩(wěn)不僅可引起踝關節(jié)創(chuàng)傷性關節(jié)炎，還可增加下肢韌帶損傷的風險[3]。由于慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者存在步態(tài)動力學特征異常[4]及踝關節(jié)動態(tài)平衡能力下降[5-6]等問題，以步態(tài)動力學特征為切入點，深入研究并量化慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的運動能力，可為該病的康復訓練提供客觀依據(jù)[7]。慢性踝關節(jié)不穩(wěn)的診斷與療效評價方法，主要包括影像學檢查、體格檢查及基于患者主觀感受的問卷調(diào)查，這些方法的準確性目前尚存在爭議[8]。步態(tài)分析對運動系統(tǒng)疾病的診斷和治療具有重要意義，但步態(tài)動力學分析在慢性踝關節(jié)不穩(wěn)診斷及治療中的作用尚未引起臨床重視。本文就慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的步態(tài)動力學特征及平衡訓練研究進展綜述如下。

1 慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的步態(tài)動力學特征

步態(tài)動力學分析，是對步行作用力和反作用力的強度、方向及時間等的分析，主要內(nèi)容包括地面反作用力、力矩及肌肉活動。

1.1 地面反作用力步行狀態(tài)下，在支撐相早期，足與地面接觸產(chǎn)生地面反作用力，主要包括垂直分力(反映垂直方向支撐下肢的負重和離地能力)、矢狀分力(反映前后方向支撐下肢的驅(qū)動和制動能力)及冠狀分力(反映內(nèi)外方向支撐下肢的穩(wěn)定能力)[9]。地面反作用力可直觀反映足與地面接觸后踝關節(jié)的受力情況，有關慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者支撐相地面反作用力峰值出現(xiàn)時間的研究較為多見，但對三維空間內(nèi)不同方向地面反作用力分力的研究則相對少見。在臺式壓力器上進行單腳落地試驗是測量地面反作用力的常用方式，但是無法準確測量慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的步態(tài)動力學數(shù)據(jù)，不能反映自然行走狀態(tài)下踝關節(jié)的運動能力[9]。Delahunt等[10]研究發(fā)現(xiàn)，步行狀態(tài)下，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者足觸地早期的踝關節(jié)前側(cè)、外側(cè)地面反作用力峰值出現(xiàn)時間均早于健康對照組；認為地面反作用力峰值提前出現(xiàn)，需要患者在更短時間內(nèi)調(diào)整踝關節(jié)的平衡，加之踝關節(jié)周圍韌帶和關節(jié)囊內(nèi)的機械感受器受損，延遲了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的前饋控制作用，使踝關節(jié)周圍韌帶承受更大的沖量，從而更易受到損傷。

正常步行時，支撐相地面反作用力的垂直分力呈雙峰型，這與支撐下肢的承重能力、步行速度及蹬離地面的力量有關[11]。垂直方向地面反作用力雙峰曲線的變化，可以反映慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的足部運動協(xié)調(diào)能力和加速推進能力[12]。Delahunt等[10]研究發(fā)現(xiàn)，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者在足觸地早期，即足跟首次觸地35～60 ms，垂直方向的地面反作用力第一峰值大于健康對照組、第二峰值小于健康對照組，提示慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的足跖屈肌群蹬地加速能力降低；足觸地75 ms，矢狀方向的地面反作用力峰值大于健康對照組，可能是因為踝關節(jié)背伸角度減小，重心移至足跟處，踝關節(jié)后方韌帶及關節(jié)負荷增加；足觸地85 ms，冠狀方向的地面反作用力峰值大于健康對照組，這也解釋了慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的踝關節(jié)內(nèi)側(cè)軟骨退化風險為何增高。張陽等[13]研究發(fā)現(xiàn)，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者三維空間內(nèi)不同方向地面反作用力峰值的出現(xiàn)時間均早于健康對照組；足觸地30 ms，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者的踝關節(jié)外側(cè)負荷增加，可能是因為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的前饋控制出現(xiàn)異常，不能發(fā)出正確的姿勢指令，容易增加踝關節(jié)外側(cè)韌帶損傷的風險。

上述有關步行狀態(tài)下地面反作用力的研究，結(jié)果較為一致的是，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者支撐相三維空間內(nèi)地面反作用力的峰值出現(xiàn)時間早于健康人、峰值大于健康人，這可能是因為踝關節(jié)周圍本體感受器受損后踝關節(jié)的位置感知及力量輸出能力下降，踝關節(jié)做出調(diào)整姿勢反應的時間相對縮短，足觸地時保持身體平衡的難度提高。

1.2 力 矩力矩是力與力臂的乘積，關節(jié)力矩受肌肉力量、關節(jié)穩(wěn)定性及運動方向等影響。Yildiz等[14]研究發(fā)現(xiàn)，踝關節(jié)跖屈15°位時，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者的踝關節(jié)外翻力矩小于健康對照組。步行狀態(tài)下，在支撐相末期，足趾離開地面，踝關節(jié)處于跖屈位。由于距骨前寬后窄的解剖特點，踝關節(jié)處于跖屈位時距骨可向兩側(cè)移動而使踝關節(jié)不穩(wěn)定，容易引起踝關節(jié)外側(cè)肌群及韌帶損傷。Cho等[15-16]研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的踝關節(jié)外側(cè)副韌帶及肌群功能存在異常，并認為這是引起踝關節(jié)反復扭傷的重要原因。等速肌力測試是測定踝關節(jié)內(nèi)翻和外翻力矩的常用方法[17]。David等[18]通過等速肌力測試發(fā)現(xiàn)，不同角速度下慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的踝關節(jié)外翻力矩峰值均小于健康人；但Sierra-Guzmán等[19]的研究結(jié)果與此相反，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的踝關節(jié)外翻力矩并未明顯小于健康人，由此認為踝關節(jié)外翻力矩減小不是引起踝關節(jié)反復扭傷的主要原因。Hubbard等[20]研究發(fā)現(xiàn)，不同角速度下慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的踝關節(jié)跖屈力矩峰值均小于健康人。

步行時的肌肉活動情況可通過動態(tài)肌電圖測得，因此肌電圖檢查是步態(tài)分析的重要部分。Fox等[21]研究發(fā)現(xiàn)，足觸地前中樞神經(jīng)系統(tǒng)的前饋控制作用對慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的踝關節(jié)肌群活動有決定性影響。Caulfield等[22]研究發(fā)現(xiàn)，步行狀態(tài)下，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的脛骨前肌、腓骨長肌、比目魚肌和腓腸肌的肌電圖均有異常；擺動相末期，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者的腓腸肌表面肌電活動弱于健康對照組；支撐相中期，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者的比目魚肌表面肌電活動弱于健康對照組。Delahunt等[10]研究發(fā)現(xiàn)，步行狀態(tài)下，足觸地前慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者的腓骨長肌表面肌電活動弱于健康對照組，但2組的脛骨前肌及比目魚肌表面肌電活動無明顯差異。腓骨長肌具有維持踝關節(jié)內(nèi)翻穩(wěn)定性的作用，Caulfield等[22]認為，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的腓骨長肌表面肌電信號滯后或減弱可增加足觸地時踝關節(jié)內(nèi)翻損傷的風險。Kim等[23]研究發(fā)現(xiàn)，足觸地前(步行狀態(tài)下)，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者的脛骨前肌和腓腸肌外側(cè)頭表面肌電活動均較健康對照組活躍，由此認為足觸地前踝關節(jié)體位的控制主要依賴脛骨前肌和腓腸??；此外，該研究還發(fā)現(xiàn)慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的股二頭肌激活時間明顯延遲，這可能是因為踝關節(jié)周圍的神經(jīng)肌肉控制能力下降，膝關節(jié)以上的肌肉活動也隨之出現(xiàn)變化。Allet等[24]對踝關節(jié)反復扭傷患者與健康人的下肢肌肉活動情況進行了對比研究，發(fā)現(xiàn)無論是足觸地前還是觸地后，2組的脛骨前肌、腓骨肌和腓腸肌表面肌電活動均無明顯差異。Pietrosimone等[25]研究發(fā)現(xiàn)，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)組患者的腓骨長肌興奮閾值高于健康對照組；認為慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者可能存在腓骨長肌運動皮層興奮性降低，從而影響了脊髓水平的運動控制能力。

慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的下肢肌電圖出現(xiàn)異常，多提示中樞神經(jīng)系統(tǒng)的運動調(diào)控功能及踝關節(jié)的本體感覺發(fā)生異常改變。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的前饋控制作用對維持踝關節(jié)的穩(wěn)定性具有重要價值，在步行及跳落過程中，足觸地前中樞神經(jīng)系統(tǒng)的前饋控制已開始作用于下肢肌肉，決定了足觸地時下肢關節(jié)的體位。踝關節(jié)本體感受器的形態(tài)及功能正常，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮前饋控制作用的前提。若踝關節(jié)的本體感受器出現(xiàn)異常，則無法將完整的信息傳遞至中樞神經(jīng)系統(tǒng)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)因此無法發(fā)出正確的運動調(diào)控指令，此時中樞神經(jīng)系統(tǒng)的反饋機制會彌補之前運動調(diào)控的不足，表現(xiàn)為足落地后足底壓力中心向側(cè)方偏移，導致踝關節(jié)不穩(wěn)定，增加了踝關節(jié)扭傷的風險。

2 慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的平衡訓練

姿勢穩(wěn)定性下降是慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者踝關節(jié)反復扭傷的重要原因，對此類患者進行平衡訓練有利于其早期康復。

Lee等[26]采用平衡盤對慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者進行平衡訓練，每日30 min，連續(xù)訓練12周后患者足底壓力中心擺動軌跡的總長度較訓練前縮短，且踝關節(jié)反復扭傷的發(fā)生率低于對照組。Mcguine等[27]對分別采用平衡訓練和常規(guī)訓練的高校運動員進行了相關研究，發(fā)現(xiàn)連續(xù)訓練7周后，平衡訓練組運動員的踝關節(jié)扭傷風險低于常規(guī)訓練組。Anguish等[28]對慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者分別采用靜態(tài)和動態(tài)平衡訓練進行干預，連續(xù)訓練4周后，發(fā)現(xiàn)2種訓練方法均可改善患者的踝關節(jié)姿勢控制能力、提高踝關節(jié)的穩(wěn)定性，且動態(tài)平衡訓練組患者的踝關節(jié)位置覺優(yōu)于靜態(tài)平衡訓練組。Youssef等[29]研究發(fā)現(xiàn)，慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者連續(xù)進行4周以上的動態(tài)平衡訓練，可以改善踝關節(jié)的穩(wěn)定性；此外，研究還發(fā)現(xiàn)單側(cè)慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者進行動態(tài)平衡訓練后，健側(cè)踝關節(jié)的穩(wěn)定性也有所提高，提示動態(tài)平衡訓練可改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)的運動控制功能。

上述有關平衡訓練的研究表明，連續(xù)進行4周以上的靜態(tài)或動態(tài)平衡訓練可降低踝關節(jié)扭傷的風險，這可能是因為平衡訓練增強了踝關節(jié)深感覺中的關節(jié)位置覺，彌補了本體感受器異常引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)運動控制功能下降。

3 小 結(jié)

采用生物力學監(jiān)測設備對慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者的步態(tài)特征進行客觀量化研究，可以為該病的治療和療效評價提供客觀依據(jù)。此外，踝關節(jié)的生物力學檢查具有操作簡便和無創(chuàng)等優(yōu)點，有利于臨床推廣應用。目前，有關慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者步態(tài)動力學分析的研究相對少見，此類患者步行過程中的能量代謝情況和機械能參數(shù)尚不清楚，仍需進一步深入研究。