功能性踝關節不穩患者踝關節背伸/跖屈和外翻/內翻峰值力矩比值與姿勢控制能力的相關性研究

鄭紹敏，黃墩兵，姜財，林堅，林忠華，全俊，陳雨翔，賈小飛

踝關節扭傷是最常見的運動損傷之一，由于許多人對踝關節損傷認知的不足、缺乏有效的治療及過早的運動等原因，近80%的患者的踝關節會再次損傷，其中32%～47%會發展為功能性踝關節不穩(Functional Ankle Instability,FAI)[1]。FAI患者踝關節周圍肌群存在不同程度的力量缺失[2-3]，導致背伸/跖屈(dorsiflex/plantar,D/P)和外翻/內翻(eversion/inversion,E/I)肌力失衡，是引起踝關節不穩和姿勢控制能力下降的重要因素之一[4]。然而，國內外研究對于FAI患者踝關節D/P值和E/I值與姿勢控制能力的相關性鮮有報道。本研究探討FAI患者D/P值和E/I與姿勢控制能力的相關性，為FAI患者姿勢控制能力的客觀評估提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究為FAI患者踝關節D/P值和E/I值與姿勢控制能力相關性的橫斷面研究，根據國際踝關節協會提出的慢性踝關節不穩者篩選標準[5]，納入標準：在進行本實驗研究之前12個月，至少出現過一次嚴重的踝關節扭傷，嚴重程度達踝關節扭傷嚴重程度分級Ⅱ級和Ⅲ級標準[6]，并出現患側疼痛、腫脹等癥狀，導致至少1d無法正常活動；參加本實驗研究前1年內單側踝關節出現失控和/或扭傷和/或不穩的感覺2次及以上；坎伯蘭踝關節不穩量表(Cumberland Ankle Instability Tool,CAIT)得分≤27分；另一側踝關節未出現過扭傷、失控及不穩的情況；無機械性踝關節不穩的情況(踝關節前抽屜實驗和距骨傾斜實驗結果均呈陰性)。排除標準：下肢曾骨折或接受手術；下肢其他關節和軀干存在機械性或功能性不穩定；下肢2周內存在新傷、急性炎癥或紅腫，且關節活動度受限及功能性活動存在疼痛感；全身性神經肌肉系統失調、前庭系統功能異常和視覺缺損；患者為雙側功能性踝關節不穩定者。收集2020年1月～2020年10月在本院康復醫學科門診及住院的30例FAI患者。其中，男21例，女9例，左側損傷12例，右側18例，年齡(27.5±4.4)歲，身高(169.6±8.6)cm，體重(69.3±14.8)kg，BMI(23.8±3.5)，CAIT(21.0±3.1)分。本研究已通過福建省立醫院倫理委員會批準(K2019-03-035)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 評定標準

1.2.1 等速肌力測試 應用Biodex System 4型多關節等速系統，受試者髖、膝關節角度大約維持在45°屈曲位置，踝關節處于中立位置，并以皮帶固定髖、膝關節，待受試者熟悉等速肌力測試后，讓受試者在角速度以60°/s和120°/s下做5次背伸/跖屈和外翻/內翻重復最大收縮，記錄兩側肢體背伸/跖屈和外翻/內翻的峰值力矩比值[7-8]。

1.2.2 靜態平衡能力測試 采用Pro-Kin254評估FAI患者靜態平衡能力。在安靜、明亮的環境中，受試者單腿站立于平臺上。在正式測試前獲得受試者健患側的壓力中心(Center Of Pressure，COP)變換情況[9]。COP的主要指標包括前后向運動速度、左右向運動速度、運動長度和運動橢圓面積，其中：①運動速度(mm/s)：代表COP的移動速度，速度越大則表示穩定性越差；②運動長度(mm)：指COP運動軌跡的長度，反映人體重心移動的總距離和晃動程度，運動長度越大表示穩定性越差。③運動橢圓面積(mm2)：指COP運動軌跡所包繞的面積，反映人體重心移動的區域面積，面積越大表示穩定性越差。這些指標在臨床應用中具有重要指導價值[9]。

1.2.3 動態平衡能力測試 采用Pro-Kin254評估FAI患者動態平衡能力。將儀器靈敏度調節按鈕選擇至“5”的位置，平臺傾斜角度設置為前、后、左、右各5～10°。患者單腿站于平臺上，ProKin測試系統主要記錄FAI者在前后、左右方向的姿勢晃動情況。COP的主要指標為總偏移指數，代表受試者整體偏移的位置與垂直中線形成的角度，反映受試者姿勢控制能力，其數值越大代表姿勢控制能力越差，跌倒風險程度越高[10]。

1.2.4 本體感覺評定 采用Pro-Kin254評估患者的本體感覺。將儀器靈敏度調節按鈕選擇至“5”的位置，平臺傾斜角度設置為前、后、左、右各5～10°。患者下肢輕輕置于平臺上，對側下肢站立于固定支持臺上。患者在單軸評定模式下適應性訓練3min后選擇多軸評定模式進行正式本體感覺評定，其通過踝關節的不同方向運動控制顯示器上的光標努力地跟隨評定程序指定的軌跡。評定指標主要有平均軌跡誤差(average track error,ATE)和平均負重力量差。ATE=(患者踝足控制光標所描記軌跡長度-理想軌跡長度)/理想軌跡長度。ATE數值越小代表患者運動控制能力越強，本體感覺越好[11]。平均負重力量差反應的是踝關節運動時負重力量控制的均一性，數值越小代表關節的力量控制能力越強，本體感覺越好[11]。

所有符合納入和排除標準的受試者在就診當天進行康復評估，為避免因臨床因素和主觀因素造成的誤差，以上所有評估均由同一名經專業培訓的治療師完成。

2 結果

2.1 FAI患者健側和患側的單足姿勢控制能力比較 與健側足比較，患側足靜態平衡能力(左右運動速度和運動長度)、動態平衡能力(總體偏移指數)和本體感覺(平均軌跡錯誤率和總負重標準差)均顯著下降(P<0.05)，而靜態平衡能力(前后運動速度、運動橢圓面積)差異無統計學意義。見表1。

表1 30例FAI患者健側和患側的單腿姿勢控制能力比較

2.2 不同角速度下FAI患者健側和患側的D/P值和E/I值比較 60°/s角速度下，FAI患者患側D/P值和E/I值均小于健側(P<0.01)。120°/s角速度下，FAI患者患側D/P值和E/I值均小于健側(P<0.01)。見表2。

表2 不同角速度下FAI患者健側和患側的D/P值和E/I值比較

2.3 不同角速度下FAI患者患側D/P值和E/I值與姿勢控制能力的相關性 60°/s和120°/s角速度下，前后運動速度數據不符合正態分布，其余數據均符合正態分布，使用Spearman分析探討D/P值和E/I值與前后運動速度的相關性，使用Pearson分析探討D/P值和E/I值與左右運動速度、運動長度、運動橢圓面積、總體偏移指數、平均軌跡錯誤率和總負重標準差的相關性。結果顯示在60°/s和120°/s角速度下，患側D/P值和E/I值均與前后運動速度、左右運動速度、運動長度、運動橢圓面積、總體偏移指數、平均軌跡錯誤率和總負重標準差呈負相關(P<0.05)。見表3。

表3 不同角速度下FAI患者患側D/P值和E/I值與姿勢控制能力的相關性

3 討論

姿勢控制能力是人體維持、達到或恢復平衡狀態的內在能力，包括靜態平衡能力，動態平衡能力和本體感覺等。踝關節是連接身體與足的重要關節，其主要運動方式有跖/背屈和內/外翻等功能，協同這些運動功能的肌群構成了踝關節動態穩定結構。FAI患者踝關節周圍肌群的肌力失衡會改變踝關節運動時的力學特性，進而產生運動模式錯誤，引起踝關節失控，導致姿勢穩定性下降，增加了跌倒風險[12-13]。既往研究表明，踝關節周圍肌群力量不平衡是踝關節損傷的重要預測因子之一，與姿勢控制能力關系密切[14]。基于此，本研究將探討FAI患者D/P值和E/I值與其姿勢控制能力的相關性。

D/P值和E/I值分別是踝關節背伸/跖屈和外翻/內翻在峰值力矩下的比值，該比值反應關節活動中肌肉平衡情況，間接判斷關節穩定性。McKnight等[15]研究顯示正常成人踝關節背伸峰值力矩僅為跖屈峰值力矩的31.43%。王向東等[16]也發現正常青年背伸肌群峰值力矩僅為跖屈肌群峰值力矩的1/3左右，并認為踝關節背伸/跖屈峰值力矩比值異常可能是身體姿勢失控和踝關節扭傷的原因之一。本研究結果顯示，無論在60°/s和120°/s角速度下，FAI患者患側D/P值均低于1/3，結果表明FAI患者身體失控和踝關節扭傷風險可能較正常人更大。Baumhauer等[17]在研究中發現踝扭傷大學生踝關節D/P值與未受傷大學生比相對較小，也與本研究結果相一致。外踝扭傷是踝扭傷的最常見類型，常受累到腓骨長短肌等外翻肌群，導致外翻肌力下降。Willems等[18]研究發現FAI患者不僅外翻的向心肌力存在不足，而且離心肌力也同樣較弱，并猜測外翻肌力不足可能是踝關節不穩和姿勢失控的主要原因之一。此外，許多研究者認為外翻肌力薄弱是功能性踝關節不穩的重要因素之一，并將腓側肌的力量訓練作為FAI的主要治療方案[19]。本研究結果顯示FAI患者患側E/I值較健側低，提示患側外翻肌力缺損程度較內翻大，與上述研究結果相一致。由此可見，FAI患者D/P值和E/I值失調，跖屈/背伸和內翻/外翻肌肉失衡，動態穩定結構破壞，增加踝關節不穩和姿勢失控的風險。

Pro-Kin作為一種新型的平衡測試儀，通過電腦數字化評估，給出準確的量化評分，能夠全面、詳細和客觀的評估受試者的感覺整合能力、應變能力和姿勢控制能力，目前已有研究表明其評定踝關節穩定性的數據具有良好的信效度[20]。本研究的相關性分析結果表明無論是60°/s和120°/s角速度下，D/P值和E/I值與靜態平衡能力、動態平衡能力和本體感覺均呈負相關，提示D/P值和E/I值是影響FAI患者姿勢穩定性的潛在因素，兩者用來預測FAI患者姿勢控制能力具有一定潛力。Docherty等[21]認為功能性踝關節不穩對單足靜態平衡能力的影響不大，本研究結果顯示FAI患者患側左右運動速度和運動長度較健側降低，而前后運動速度、運動橢圓面積卻無差異，表明FAI患者健側與患側單足靜態平衡能力相差可能不大，而患側單足動態平衡和本體感覺較健側下降。這可能與FAI患者不能快速選擇合適的動作策略來應對外界環境的變化有關[22]，如落地過程中穩定時間的延遲及功能活動中踝關節周圍肌肉激活程度的降低等[23]。此外，FAI患者踝關節反復扭傷后，肌肉和韌帶中負責感受位置、張力和關節運動等信息的本體感受器和傳入神經纖維被破壞，中樞神經系統對踝關節本體感覺的準確感知受到干擾，影響神經肌肉控制對關節運動和負荷做出反應，從而增加踝關節不穩和姿勢失控風險[24]。

綜上所述，本研究結果表明FAI患者踝關節D/P值和E/I值與姿勢控制能力存在一定相關性。相較于量表，D/P值和E/I值更詳細和客觀，該比值作為量表的補充對于評估FAI患者姿勢控制能力具有一定潛力。然而，受限于樣本量較少等因素，今后仍需進一步研究對本結果予以驗證。