功能性踝关节不稳患者单脚静立平衡能力与踝关节肌力和位置觉的关系

刘灏， 李宗涛， 蔡言伟

河北师范大学体育学院，河北石家庄市 050024

0 引言

功能性踝关节不稳(functional ankle instability,FAI)是运动人群常见的踝关节慢性疾病。超过50%的运动损伤发生在下肢，而踝关节扭伤又最为常见，约占15%[1]；32%～47%的初次扭伤患者会再次扭伤并发展为FAI[2]，并继发更高的扭伤频率，不仅对患者的生活质量和运动能力造成不良影响，还会给社会医疗和经济资源带来沉重负担[3]。踝关节扭伤给个人和社会造成巨大的经济负担[4-5]。

姿势控制能力下降是FAI 患者最具代表性的功能缺陷[6]。单腿平衡站立(static single-leg stance, SSLS)试验可以评估与FAI 相关的姿势稳定性[7]，也是评估静态平衡最常用的方法[8]。单腿支撑常出现在日常生活和运动中，如步行、跑步、爬楼梯等。与正常人相比，FAI 患者睁眼[8]和闭眼[8-9]单腿站立时，压力中心(center of pressure, COP)晃动包络面积较大[9-10]，到达边界时间(time to boundary, TTB)较小[10]，站立时间较短[10]。姿势控制缺陷使FAI 个体处于持续踝关节损伤的高风险中[11]，使患者陷入扭伤-不稳-再次扭伤的恶性循环，进一步发展将会形成创伤性关节炎，影响运动表现，甚至丧失运动能力[12]。肌力下降[13]、本体感觉减退[14]、神经肌肉反应时间延长[15]、关节活动度降低[16]、神经肌肉控制能力改变[17]、姿势控制能力障碍等[8]，被认为是导致FAI 患者平衡功能下降的重要原因。FAI患者踝关节外翻[18-21]、内翻[22-25]、跖屈[24,26-27]和背屈[26-27]肌力降低，踝关节内翻主动[21,28-29]和被动[28,30]位置觉、外翻主动[19]和被动[28]位置觉、跖屈主动[31]和被动[30,32]位置觉降低。但也有研究指出，FAI 患者内、外翻主动和被动位置觉与健康人无显著性差异[31,33]。

以往研究对屈、伸、内翻和外翻踝关节力量和位置觉的结果不一，不能间接推断影响FAI 患者单脚静立平衡能力的关键能力指标或因素。本研究明确与FAI 患者静立平衡能力密切相关的因素，探索FAI 患者踝关节功能评价和运动干预的关键指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2023 年3 月至5 月在河北师范大学招募FAI 患者44 例。其中男性18 例，女性26 例，年龄(20.80±1.28)岁，体质量指数(22.15±2.72) kg/m2，坎伯兰踝关节不稳量表评分(16.69±1.78)分。

诊断标准：国际踝关节协会提出的慢性踝关节不稳者筛选标准[34]。

纳入标准：①在本研究前12个月，至少出现过一次严重程度分级Ⅱ级和Ⅲ级的严重踝关节扭伤[35]，并出现患侧疼痛、肿胀等，导致至少1 d 无法正常活动；②本研究前1 年内单侧踝关节出现失控和/或扭伤和/或不稳的感觉2 次及以上；③坎伯兰踝关节不稳量表评分≤ 24 分[36]；④另一侧踝关节未出现过扭伤、失控和不稳；⑤踝关节前抽屉试验和距骨倾斜试验均阴性。

排除标准：①下肢曾骨折或接受手术；②下肢其他关节和躯干存在机械性或功能性不稳定；③下肢2周内存在新伤、急性炎症或红肿，且关节活动度受限，功能性活动时疼痛；④全身性神经肌肉系统失调、前庭系统功能异常和视觉缺损。

本研究经河北师范大学伦理委员会审批(No.2023LLSC075)。所有受试者均签署知情同意书。

1.2 方法

测量开始前，告知所有受试者具体测量步骤和注意事项，并取得受试者配合。

1.2.1 等速肌力测试

采用CON-TREX®等速测力仪(德国PHYSIOMED公司)，分别测试患侧踝关节跖屈、背屈、内翻、外翻4 个方向两种角速度(60°/s 和180°/s)的最大等速力矩。每个动作重复5次，取中间3次的平均值。

1.2.2 本体感觉测试

采用CON-TREX®等速测试仪，分别进行患侧踝关节跖屈、背屈、内翻和外翻4 个方向的关节位置重现测试[37]。每个方向测3 次，计算目标位置角度和主观位置角度之间误差绝对值的平均值。

1.2.3 静立控制能力测试

采用Acquire 4 三维测力台(美国BERTEC 公司)，在睁眼和闭眼下，进行患侧单腿静立测试，测试时间15 s，测量COP 前后(COPy)、左右(COPx)晃动距离，以及包络面积。测3次，取平均值。

1.3 统计学分析

采用SPSS 25.0 进行统计学分析。测试数据均符合正态分布，采用Pearson 相关性分析。显著性水平α= 0.05。

2 结果

2.1 姿势控制与肌力的相关性

60°/s角速度下，踝关节跖屈、背屈、内翻和外翻最大等速力矩与静立控制能力测试各项指标均无显著相关性(P＞ 0.05)。见表1。

表1 60°/s角速度下踝关节最大力矩与静立控制能力测试各项指标的相关性(n = 44)Table 1 Correlation of maximum isokinetic torques of ankle under angular speed of 60°/s to static single-leg stance indexes (n = 44)

180°/s 角速度下,外翻最大等速力矩与闭眼时COPy 呈负相关(P＜ 0.05)，与睁眼COPx 趋于负相关(P= 0.068)；踝关节跖屈、背屈和内翻最大等速力矩与静立控制能力测试其他指标间均无显著相关性(P＞0.05)。见表2。

表2 180°/s角速度下踝关节最大力矩与静立控制能力测试各项指标的相关性(n = 44)Table 2 Correlation of maximum isokinetic torques of ankle under angular speed of 180°/s to static single-leg stance indexes (n = 44)

2.2 姿势控制与位置觉的相关性

踝关节跖屈、背屈、内翻和外翻的位置误差与静立控制能力测试各项指标均无显著相关性(P＞ 0.05)。见表3。

表3 踝关节位置角误差与静立控制能力测试各项指标的相关性(n = 44)Table 3 Correlation of position angle errors of ankle to static single-leg stance indexes (n = 44)

3 讨论

本体感觉[38-39]和肌肉收缩发力[40]是感觉-动作通路的重要功能成分[41]，在姿势控制中发挥重要作用[39]。踝关节神经肌肉控制和本体感觉下降，会导致运动中踝关节不能产生准确的前馈、反馈信息和快速神经肌肉反应活动，以应对未预计的身体失衡。本研究显示，FAI 患者单腿静立平衡控制能力与踝关节外翻肌力有关，与位置觉无密切关系。

Bonnin[42]提出，只有外翻肌力足够强大，才能对抗踝关节内翻扭伤。Willems 等[31]也发现，FAI 者存在外翻肌力下降，是造成踝关节不稳的主要原因之一。Cao等[43]把腓侧肌力量训练作为FAI的主要治疗方案。

本研究进一步显示，FAI 患者单脚站立静立平衡仅与踝关节快速外翻肌力有关，与慢速外翻肌力无关。Freeman 等[44]认为，踝关节的稳定性取决于踝关节对任何翻转应力的快速反应和克服。保持单腿站立平衡意味着围绕中心平衡点的姿势摇摆和快速反应控制，而不是保持完全静止[45]。与睁眼相比，闭眼单脚站立缺少视觉信息输入，前庭觉和本体感觉成为感觉信息重要来源，动作输出和控制策略也发生相应改变。在一般运动情境中，视觉信息优势使用[46]，且视觉主要在维持前后方向的姿势控制中发挥作用[47-48]，外翻肌力下降时，身体晃动控制在左右方向较弱；闭眼时，前后方向上COP 晃动更大[49]，踝关节加强屈伸动作以对抗晃动。在静态和挑战性较小的动态平衡条件下，有踝关节扭伤史的个体会通过COP内移来稳定踝关节[50]；环节受力分析表明，腓骨长肌不仅维持踝关节额状面的稳定[51]，而且还是将COP 从外侧移动至内侧的重要主动肌[52]，胫骨前肌也发挥重要作用。

本研究显示，FAI 患者静立平衡控制能力与踝关节4 个方向上的位置觉都无密切关系。Amin 等[53]也发现，踝关节内外翻位置觉与单脚站立平衡无明显相关性。踝关节不稳患者对不同感觉信息进行再次权重，在睁眼活动中更多使用视觉信息代偿本体感觉信息的缺失[46]；相对走、跑和跳等运动中的动态平衡，在不受干扰的闭环环境中保持单脚静立，尤其是闭眼单脚静立时，人体更多依赖前庭感觉和无意识的连续肌紧张，以实现稳定控制和身体平衡[54]。机械刺激感受器存在于踝关节外翻相关肌肉的肌梭、肌腱中[55]，当韧带损伤时，由于神经组织的抗拉强度低于韧带[44]，韧带的机械刺激感受器和传入神经纤维也发生损伤，引起本体感觉下降；单脚站立时，FAI 患者倾向于以踝关节为主导转变为以髋关节为主导的控制策略[56-57]。

4 结论

踝关节快速外翻肌力与FAI 患者单脚静立平衡控制能力关系密切，可能是FAI 患者踝关节功能评价和运动干预的重要内容。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。