髋部肌力强化对功能性踝关节不稳者落地动作的影响

孔林焘

(苏州大学体育学院 江苏苏州 215021)

踝关节的损伤是运动中常见的损伤之一，占总损 伤比例的30%，踝关节在首次扭伤后，发生再次扭伤的几率高达80%。有学者认为，若踝关节在扭伤后未得到及时有效治疗，很容易形成功能性踝关节不稳（Functional Ankle Instability，FAI），一旦形成FAI 极易导致损伤再次发生，甚至引起其他关节的损伤，从而影响运动训练，降低生活质量［1］。

髋关节在下肢运动链中扮演着重要的角色，能够保障膝、踝关节功能的正常发挥，从而有效控制身体的稳定［2］。髋部肌力的强化可以增强骨盆和下肢的稳定性，在一定程度上能够减少下肢的运动损伤。有研究发现，慢性踝关节不稳者髋部肌力强化后，其平衡能力显著提升［3］。然而，有研究发现，45%的踝关节损伤发生在落地过程中，但针对FAI 者髋部肌力强化前后落地动作的研究鲜有报道［4］。因此，对FAI者髋部肌力强化后落地动作的研究非常有必要。

由于落地动作可能产生的损伤与功能性踝关节的形成之间有着密切的联系。因此，该研究采用运动捕捉系统和三维测力台来观察FAI者髋部肌力强化前后落地的运动学、动力学和肌电学数据，探究FAI者干预前后落地动作的生物力学特征，以期为FAI 者的损伤防治与康复提供理论依据和参考价值。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

该研究通过国际标准功能性踝关节评价问卷（AJFAT）、前抽屉试验和距骨倾斜试验等方法，选取15名单侧FAI 者为受试者（见表1）。所有受试者在实验前24h内均无剧烈运动，且半年内无任何下肢损伤等症状，无任何关节退行性病变，视觉和前庭功能良好，下肢关节活动正常，身体机能和运动能力良好。并告知受试者实验流程，且签署知情同意书。

表1 受试者基本信息

依据Delahunt 等学者所述，选取FAI 者。同时，所有受试者需满足以下5个条件：（1）踝关节反复扭伤两次以上，且踝关节在功能性活动中有明显的失控感；（2）踝关节功能性评价问卷（AJFAT）得分低于26 分；（3）无任何下肢手术或骨折病史；（4）距最后一次踝关节扭伤超过1 个月；（5）前抽屉试验、距骨倾斜试验均为阴性。

1.2 研究方法

1.2.1 仪器设备

Vicon运动捕捉系统，该研究采用英国公司生产的Vicon 红外高速运动捕捉系统，该系统配备有8 台型号为MX13的红外摄像头来捕捉运动中的运动学数据，采样频率为200Hz。同时采用Vicon 运动捕捉系统自带的下肢模型（Plug In Gait），准确将16 个反光球贴于下肢各关节的标记点上，其具体位置为双侧髂前上棘、双侧前后上棘、双侧膝关节外侧髁、双侧踝关节外踝、双侧跟骨、双侧第二趾骨、左小腿大腿下三分之一、右小腿大腿上三分之一（见图1）。

图1 下肢模型贴点示意图

Kistler 三维测力台，研究采用瑞士公司生产的Kistler 三维测力台（90cm×60cm×10cm），型号为9287B，该测力台能够分别对X、Y、Z三个轴不同方向的力进行检测，外置信号放大器。采样频率为1000Hz，采用模数转换器与Vicon运动捕捉系统相连接，同步采集数据（见图2）。

图2 Vicon运动捕捉系统拍摄区域

1.2.2 实验步骤

实验开始，先前对受试者身高、体重、腿长、膝宽、踝宽等形态学指标进行测量，并以自选速度在跑步机进行5min慢跑，最后贴上反光球，为减少误差，所有受试者身着统一黑色运动短裤和实验鞋。实验开始时，受试者站到30cm平台上，双手叉腰，伸出测试腿，并逐渐前移重心，当身体重心的投影离开平台时，自由落地，单足站立到力台上，至少保持3s稳定，并重复3次，取最佳落地动作进行分析（见图3）。

图3 落地动作模式示意图

1.2.3 髋部肌力强化方案

该研究的干预方案是参考国外相关学者的研究，并结合该实验的实际情况而确定的。为了减少干预时的误差，所有受试者的干预方案均由同一测试者进行实施和操作，为期8周。在髋部肌力强化后，所有受试者再进行一次落地实验，详细的干预方案如表2所示。

表2 干预方案一览表

1.2.4 评价指标与参数

该研究对FAI者髋部肌力强化前后落地动作的生物力学数据进行分析，其中当垂直方向的地面反作用力首次超过10N 时，定义为触地瞬间；在落地过程中，当膝关节在矢状面的屈曲程度达到最大时，定义为落地阶段，即缓冲完成。将Vicon 中原始数据采用Visual 3D软件模型数据进行初步计算。

运动学参数：选取触地瞬间和落地阶段时髋、膝、踝关节在矢状面与额状面的角度及角度变化量。

动力学数据：选取各个方向峰值地面反作用力。其中V-GRF为垂直方向地面反作用力峰值；A-GRF为向前方向地面反作用力峰值；P-GRF 为向后方向地面反作用力峰值；M-GRF 为向内方向地面反作用力峰值；L-GRF 为向外方向地面反作用力峰值。以上各个方向的地面反作用力参数均除以体质量进行标准化处理。

1.3 统计学分析

该研究采用Excel 2019和SPSS 26.0统计软件对实验结果进行分析，以均数±标准差的形式表示。采用配对样本t检验对FAI者髋部肌力强化前后落地动作的生物力学数据进行比较分析，显著性水平定义为ɑ=0.05。

2 研究结果

由表3、表4 可知，下肢关节角度及角度变化量，FAI 者在8 周髋部肌力强化后落地动作的触地瞬间，髋、膝关节额状面角度显著减小（P＜0.05）；强化后落地阶段的髋、膝、踝关节额状面角度显著减小（P＜0.05），髋关节矢状面的屈曲角度明显增加（P＜0.05）；膝关节在额状面内的角度变化量较为明显（P＜0.05）。

表3 FAI者髋部肌力强化前后下肢关节矢状面角度一览表

表4 FAI者髋部肌力强化前后下肢关节额状面角度一览表

由表5可知，地面反作用力峰值，FAI者在8周髋部肌力强化后，落地动作的垂直方向及向外方向的反作用力峰值具有显著变化（P＜0.05）。

表5 FAI者髋部肌力强化前后地面反作用力峰值比较

3 分析与讨论

功能性踝关节不稳者，关节活动控制异常，容易反复“扭伤”，其机制主要源于神经肌肉控制问题。踝关节扭伤时，其周围本体感受器受损，关节周围肌力下降，姿势稳定能力较差，落地时，易损伤。已有研究表明，通过加强踝关节周围肌力、本体感觉训练、前馈训练等，能明显改善FAI者踝关节的功能，增强其稳定性［5］。

在下肢运动链中，髋关节对于姿势的控制、维持下肢的稳定性、改善步态功能的意义重大［6］。根据运动生物力学理论，髋、膝、踝三关节相互耦合，其中髋关节属于动态关节，具有灵活性和稳定性，在落地时，通过下肢关节的屈曲来吸收地面反作用力，缓冲震荡，减少损伤［7］。如果髋部肌力不足，髋关节的稳定能力就会降低、灵活性减弱，人体的重心和骨盆的相对位置就会发生改变，骨盆和躯干发生偏移、倾斜，下肢关节在运动过程中协调性和同步性发生异常，髋-膝-踝关节策略受到影响，使足踝关节在缓冲震荡、吸收地面反作用力过程中首当其冲，加重了足踝的负担［8-10］。有学者发现，当髋部肌群无力时，膝关节外翻角度就会增加，姿势的动态控制能力就会削弱，下肢的生物力线发生改变，在落地时，易诱发损伤［11］。

髋、膝、踝关节作为下肢运动的一个整体动力链，当其中有一个关节功能发生异常时，机体为了完成指定的动作，其他相邻或远端的关节会产生代偿的行为［12］。髋部肌力不足时，髋关节稳定能力降低，下肢姿势发生改变，产生功能性代偿，从而易诱发远端关节的损伤；相反，当踝关节损伤后，会导致髋、膝关节功能产生异常［13］。良好的髋关节控制能力，是下肢关节在运动中降低运动损伤、发挥功能的重要保障，维持下肢关节在矢状面和额状面的稳定，尤其在额状面，能较好地预防运动损伤。

综上所述，FAI 者髋部肌力强化后，可增强其落地后的稳定能力，从而减少运动损伤。