CAI與下肢近心端運(yùn)動(dòng)鏈肌力和神經(jīng)肌肉控制的關(guān)系

摘要：慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)（Chronic ankle instability ，CAI）是踝關(guān)節(jié)多次扭傷后最常見的病癥，極易引起踝關(guān)節(jié)的再次損傷^[1]。近年來CAI一直是許多學(xué)者研究的熱點(diǎn)，但目前更多的目光集中于踝關(guān)節(jié)，而對(duì)髖、膝周肌力的減退和神經(jīng)肌肉控制缺陷的研究較少。為了加深對(duì)CAI的理解，本文以運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物力學(xué)為理論背景，結(jié)合近幾年文獻(xiàn)研究，從新的視角重新闡述CAI發(fā)生機(jī)制，并著重強(qiáng)調(diào)了CAI發(fā)生時(shí)，不應(yīng)將視線僅限與踝關(guān)節(jié)，而要用發(fā)散性思維區(qū)思考，把CAI與身體近心端運(yùn)動(dòng)鏈生物力學(xué)（關(guān)節(jié)活動(dòng)度、肌肉力量）和神經(jīng)肌肉控制改變考慮進(jìn)去，以便CAI患者能接受更為全面的早期篩查及后期治療，有利于CAI患者早日康復(fù)和臨床診療方案制訂。

關(guān)鍵詞：慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn) "踝關(guān)節(jié)扭傷 "崴腳康復(fù)策略 "姿勢(shì)控制

The Relationship Between CAI and the Strength of the Lower Limb Proximal Kinetic Chain Muscles and Neuromuscular Control

HAN Xiaotian

School of P.E.， Liaoning Normal University， DaLian 116029， LiaoNing Province， China

Abstract： Chronic ankle instability （CAI） is the most common disorder after multiple ankle sprain， which is easy to cause re-injury of the ankle joint^[1]. In recent years， CAI has been the focus of many researchers. However， more attention has been paid to the ankle joint， and less attention has been paid to the hip and knee muscle weakness and neuromuscular control defects. In order to deepen the understanding of CAI， based on the theoretical background of exercise physiology and biomechanics and combined with the literature research in recent years， this paper re-expounds the mechanism of CAI from a new perspective."It is emphasized that when CAI occurs， we should not only focus on the ankle joint， but also use divergent thinking to think about the biomechanics （joint range of motion， muscle strength） and neuromuscular control changes of the proximal movement chain of the body， so that patients with CAI can get more comprehensive early screening and later treatment. It is beneficial to the early rehabilitation of CAI patients and the formulation of clinical diagnosis and treatment plans.

Key words：Chronic ankle instability; Sprain of ankle; Rehabilitation strategies for sprain; Posture control

踝關(guān)節(jié)扭傷是最常見的足踝損傷之一，在體育運(yùn)動(dòng)中非常常見。遺憾的是，多達(dá)70%的首次踝關(guān)節(jié)扭傷患者將繼續(xù)出現(xiàn)持續(xù)癥狀，包括疼痛、主觀不穩(wěn)定或“錯(cuò)位”，也就是慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)（chronic ankle instability ，CAI）^[1]。CAI通常會(huì)出現(xiàn)姿勢(shì)的改變，造成下肢力線平衡和神經(jīng)肌肉控制障礙，進(jìn)一步引起膝、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度、力矩及下肢神經(jīng)肌肉控制（Neuromuscular control，NMC）等的改變，從而使下肢力線和NMC達(dá)到“新的”平衡。這一“新平衡”會(huì)造成下肢近心端（靠近身體中心軀干的點(diǎn)，本文指髖、膝關(guān)節(jié)肌群）運(yùn)動(dòng)鏈生物力學(xué)和NMC的改變^[2]。

1 CAI及其成因

外側(cè)踝關(guān)節(jié)扭傷是普通人和經(jīng)常參加體育鍛煉人群中最常見的神經(jīng)肌肉骨骼損傷。50%至70%的外側(cè)踝關(guān)節(jié)扭傷患者會(huì)出現(xiàn)CAI^[3]，CAI是指踝關(guān)節(jié)首次扭傷后未經(jīng)系統(tǒng)治療、治療不當(dāng)或延遲治療出現(xiàn)的踝關(guān)節(jié)長期疼痛伴隨著主觀感覺不穩(wěn)定及反復(fù)扭傷性疾病，其中以外翻導(dǎo)致的外側(cè)損傷最為常見^[3]。國際踝關(guān)節(jié)聯(lián)合會(huì)將這種嚴(yán)重踝關(guān)節(jié)扭傷后殘留癥狀定義為CAI^[1]。

2 CAI與下肢近心端運(yùn)動(dòng)鏈的關(guān)系

CAI患者由于疼痛、腫脹會(huì)使踝周力量受到限制，為了滿足身體平衡和穩(wěn)定性，髖、膝周肌群就會(huì)進(jìn)行代償來彌補(bǔ)踝周力量的不足，長期以往其他相鄰關(guān)節(jié)切應(yīng)力和神經(jīng)肌肉激活模式就會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致身體重心發(fā)生偏移，加重CAI患者的病情^[2]。最近有研究表明，在平衡、穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)活動(dòng)中，踝關(guān)節(jié)等長肌力與下肢近心端運(yùn)動(dòng)控制之間有著密切的聯(lián)系^[4]，這意味著身體近心端肌力會(huì)對(duì)身體近地端（遠(yuǎn)離身體中心軀干的點(diǎn)，踝關(guān)節(jié)肌群）肌力產(chǎn)生影響，同樣也解釋了在干預(yù)、治療CAI患者時(shí)，應(yīng)對(duì)整個(gè)下肢運(yùn)動(dòng)鏈進(jìn)行考慮，而不是僅僅關(guān)注在踝關(guān)節(jié)^[5]。

3 CAI患者下肢近心端運(yùn)動(dòng)鏈生物力學(xué)改變

CAI不僅導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)肌力、本體感覺和關(guān)節(jié)活動(dòng)度的改變，下肢近心端關(guān)節(jié)也會(huì)受到影響。把下肢整體看作一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈時(shí)，下肢近地端受到損傷，近心端也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的代償性改變。例如：踝關(guān)節(jié)力量不足，膝、髖關(guān)節(jié)就會(huì)進(jìn)行代償，導(dǎo)致膝、髖關(guān)節(jié)力傳導(dǎo)模式改變，額外水平力增多，肌肉做功增加和運(yùn)動(dòng)范圍改變等^[5]。

3.1 CAI患者下肢近心端運(yùn)動(dòng)鏈關(guān)節(jié)活動(dòng)度改變

最近有研究證明，CAI患者的膝、髖關(guān)節(jié)在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)中某些關(guān)節(jié)活動(dòng)度改變并且CAI也與膝、髖關(guān)節(jié)的損傷存在潛在聯(lián)系，例如：Ziabari等^[4]使用運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)收集了CAI患者，患側(cè)和健側(cè)踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)在步態(tài)周期中的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)變化，發(fā)現(xiàn)CAI患者，患側(cè)表現(xiàn)出更高的膝關(guān)節(jié)屈曲和外展變化以及健側(cè)髖關(guān)節(jié)后伸、膝關(guān)節(jié)屈曲及踝關(guān)節(jié)背伸的更大運(yùn)動(dòng)范圍，這將導(dǎo)致關(guān)節(jié)過度使用或急性損傷。Gribble等^[6]，在垂直跳躍著陸任務(wù)中，發(fā)現(xiàn)CAI患者在著陸之前和之后，膝關(guān)節(jié)伸展角度更大。Yumeng等^[7]使用七攝像頭運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)和兩個(gè)測(cè)力臺(tái)收集兩組女性參與者在倒置表面上著陸時(shí)的下肢生物力學(xué)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，CAI患者通過增加的膝關(guān)節(jié)伸展和內(nèi)旋力矩來進(jìn)行姿勢(shì)代償，保證著陸穩(wěn)定性。CAI患者由于疼痛、主觀感覺不穩(wěn)定，踝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍限制，下肢相鄰關(guān)節(jié)會(huì)改變?cè)械幕顒?dòng)模式，進(jìn)行代償，滿足身體平衡、穩(wěn)定性的需求。

3.2 CAI患者下肢近心端運(yùn)動(dòng)鏈肌肉力量改變

CAI患者由于下肢力線遭到破壞，肌肉力量也會(huì)產(chǎn)生失衡。身體平衡、穩(wěn)定性下降，有很大一部分原因是由于身體兩側(cè)肌力不對(duì)稱導(dǎo)致的。近期有研究人員表明^[8-11]CAI也會(huì)導(dǎo)致患者下肢近心端肌肉力量發(fā)生改變。

3.2.1 CAI患者髖關(guān)節(jié)力量改變

CAI患者大都表現(xiàn)出髖關(guān)節(jié)肌無力，髖關(guān)節(jié)和腳踝的協(xié)調(diào)控制對(duì)于在多方向擾動(dòng)下保持姿勢(shì)穩(wěn)定性很重要。Webster^[8]報(bào)告稱CAI患者在單腿旋轉(zhuǎn)深蹲運(yùn)動(dòng)中臀大?。℅luteus maximus，Gmax）活動(dòng)減少的情況。髖關(guān)節(jié)的近心端運(yùn)動(dòng)控制，特別是臀中?。℅luteus medius，Gmed）和Gmax，對(duì)于在負(fù)重活動(dòng)中保持姿勢(shì)穩(wěn)定至關(guān)重要，在CAI患者中可能會(huì)受到影響。有人認(rèn)為髖部提供了更大程度的身體重心調(diào)節(jié)，而腳踝允許微調(diào)身體重心位置并保持有效的腳與支撐面的接觸。以前的研究已經(jīng)描述了髖部肌肉性能對(duì)姿勢(shì)穩(wěn)定性的影響。Riemann等^[12]報(bào)告，在更具挑戰(zhàn)性的平衡條件下（即站在不穩(wěn)定的表面上），髖部控制需求會(huì)增加。在單腿站立任務(wù)中，疲勞髖關(guān)節(jié)外展肌和內(nèi)收肌會(huì)導(dǎo)致壓力中心偏移速度顯著增加。此外Lin報(bào)道^[10]，髖部肌肉疲勞對(duì)姿勢(shì)穩(wěn)定性的影響在CAI患者中得到證實(shí)。類似地，Bisson等^[11]報(bào)告說，髖屈肌和伸肌的疲勞導(dǎo)致額狀面壓力中心偏移速度增加，髖關(guān)節(jié)肌肉無力與踝關(guān)節(jié)扭傷和軟組織損傷有關(guān)。踝部通常在足內(nèi)外翻時(shí)發(fā)生損傷，這就更需要髖部在額狀面上運(yùn)動(dòng)，來調(diào)整身體重心保證身體平衡，使身體免受傷害。

3.2.2 CAI患者膝關(guān)節(jié)力量改變

人體日常的站立和行走均以下肢為支撐，所以膝關(guān)節(jié)屈伸肌力及比值對(duì)人體平衡能力的影響具有重要的意義。有研究者^[6]觀察到CAI患者落地后膝關(guān)節(jié)肌肉組織的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和能量耗散水平降低。陳康等^[13]應(yīng)用等速力量測(cè)試系統(tǒng)測(cè)定髖、膝關(guān)節(jié)肌群力量，進(jìn)行對(duì)比，得出CAI患者伸膝肌群力量差，并會(huì)影響動(dòng)態(tài)姿勢(shì)控制。黃留旖等^[14]建立逆向動(dòng)力學(xué)模型，比較健康受試者和CAI患者不同程度踝關(guān)節(jié)最大等長肌力缺失對(duì)健、患側(cè)膝關(guān)節(jié)影響，發(fā)現(xiàn)患側(cè)股四頭肌肌力更易疲勞，健側(cè)腘繩肌肌力更易疲勞。因此，在干預(yù)、治療CAI患者時(shí)，應(yīng)考慮到膝關(guān)節(jié)的作用，并且增強(qiáng)踝關(guān)節(jié)的肌肉力量，同時(shí)保護(hù)雙側(cè)膝關(guān)節(jié)對(duì)CAI患者的康復(fù)有積極作用。

從整個(gè)下肢運(yùn)動(dòng)鏈來看，CAI患者表現(xiàn)出的力學(xué)特征是關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍改變、肌力和力矩發(fā)生變化。并且下肢近心端的協(xié)調(diào)控制對(duì)于多方向擾動(dòng)下保持姿勢(shì)穩(wěn)定性尤為重要，所以我們也要對(duì)下肢近心端運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行考慮。

4 CAI患者下肢近心端神經(jīng)肌肉控制改變

NMC是所有運(yùn)動(dòng)任務(wù)的基本要求，而CAI患者由于長期疼痛、不穩(wěn)定和損傷復(fù)發(fā)通常會(huì)導(dǎo)致NMC出現(xiàn)障礙^[2]。NMC障礙通常被認(rèn)為是肌肉去神經(jīng)支配結(jié)果，導(dǎo)致神經(jīng)和肌肉之間的信號(hào)傳遞過程中發(fā)生一種異常阻斷現(xiàn)象。當(dāng)踝關(guān)節(jié)發(fā)生損傷，神經(jīng)和肌肉之間聯(lián)系發(fā)生部分阻斷，下肢近心端關(guān)節(jié)改變?cè)猩窠?jīng)沖動(dòng)發(fā)放模式（提高神經(jīng)沖動(dòng)發(fā)放頻率和激活更多運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量）來進(jìn)行代償，彌補(bǔ)踝關(guān)節(jié)力量的缺陷。

4.1 CAI患者膝關(guān)節(jié)神經(jīng)肌肉控制改變

膝關(guān)節(jié)是控制人體平衡的重要關(guān)節(jié)，尤其是在維持和調(diào)節(jié)人體動(dòng)態(tài)平衡時(shí)發(fā)揮著重要作用^[15]。CAI患者的踝關(guān)節(jié)受損會(huì)進(jìn)一步影響大腦對(duì)膝關(guān)節(jié)的神經(jīng)肌肉控制。Masafumi等^[17]測(cè)試CAI患者膝關(guān)節(jié)肌電，發(fā)現(xiàn)CAI組的內(nèi)側(cè)股斜肌肌電顯著高于對(duì)照組，并且著陸后膝關(guān)節(jié)矢狀面運(yùn)動(dòng)學(xué)改變。Delahunt等^[18]觀察到CAI患者在側(cè)向跳躍任務(wù)股直肌在地面沖擊前的激活增加，這支持了通過前饋運(yùn)動(dòng)控制修改以往的肌肉激活模式。所以，在干預(yù)和治療CAI患者時(shí)不光要考慮橫向的運(yùn)動(dòng)，關(guān)于縱向方向上的膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)也同樣要考慮進(jìn)去。

4.2 CAI患者髖關(guān)節(jié)神經(jīng)肌肉控制改變

髖關(guān)節(jié)神經(jīng)肌肉控制（特別是Gmed和Gmax）對(duì)于在負(fù)重活動(dòng)期間保持姿勢(shì)穩(wěn)定性至關(guān)重要^[12]。Hatem Jaber等^[19]研究CAI受試者在平衡測(cè)試期間，小腿肌肉和臀部肌肉動(dòng)態(tài)神經(jīng)肌肉控制和肌電圖活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)CAI患者的姿勢(shì)控制較差，身體近心端和近地端神經(jīng)肌肉控制均發(fā)生改變，近心端肌肉活動(dòng)的改變，特別是髖部肌肉活動(dòng)減少會(huì)對(duì)神經(jīng)肌肉控制和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致CAI的產(chǎn)生。Kathryn等^[8]選用10次重復(fù)單腿深蹲和旋轉(zhuǎn)弓步蹲，測(cè)量CAI患者和健康受試者Gmax的表面肌電，得出CAI患者在最大偏移點(diǎn)的單腿深蹲Gmax激活顯著低于健康組，而且比旋轉(zhuǎn)弓步蹲顯示出更高的激活率。似乎患有CAI的患者，在閉鏈功能任務(wù)中總是表現(xiàn)出身體近心端神經(jīng)肌肉控制改變。與健康受試者相比，CAI患者后外側(cè)髖關(guān)節(jié)肌肉存在顯著不平衡，這些變化可能是由于踝關(guān)節(jié)NMC缺陷導(dǎo)致，也可能是在踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)之前就存在。

總體而言，CAI患者的神經(jīng)肌肉控制能力較差，踝、膝和髖部肌肉，肌電幅值發(fā)生改變，改善膝、髖部肌肉活動(dòng)可能有助于身體在保持膝蓋和骨盆穩(wěn)定性的同時(shí)產(chǎn)生更安全有效的運(yùn)動(dòng)軌跡。

5 總結(jié)

由于CAI會(huì)導(dǎo)致許多負(fù)面后果，因此為這種腳踝問題制定預(yù)防策略非常重要，為了制定預(yù)防策略，必須澄清流行病學(xué)數(shù)據(jù)^[10]以前的研究廣泛關(guān)注踝關(guān)節(jié)肌肉組織的改變，而不太強(qiáng)調(diào)完成CAI患者功能任務(wù)所需的近心端肌肉活動(dòng)。因此，在治療功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)時(shí)要從整個(gè)下肢運(yùn)動(dòng)鏈來考慮，而不是頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳，要以全身為整體，對(duì)于虛弱無力的關(guān)節(jié)，排查整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈從而開展相應(yīng)的功能性訓(xùn)練。并且確定CAI和膝、髖關(guān)節(jié)代償性神經(jīng)肌肉運(yùn)動(dòng)控制之間的潛在關(guān)系可能有助于臨床醫(yī)生和研究人員制定更全面的干預(yù)措施，以提高CAI患者的整體協(xié)調(diào)性，并預(yù)防未來的損傷。

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