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動和制動能力)及冠狀分力(反映內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、外側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調整踝關節(jié)的平衡，加之踝關節(jié)周圍韌帶和關節(jié)囊內的機械感受器受損，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)內側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移動而使踝關節(jié)不穩(wěn)定，容易引起踝關節(jié)外側肌群及韌帶損傷。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肌；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控的不足，表現(xiàn)為足落地后足底壓力中心向側方偏移，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)單側慢性踝關節(jié)不穩(wěn)患者進行動態(tài)平衡訓練后，健側踝關節(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

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。