血流限制下低强度增强式跳跃训练干预功能性踝关节不稳的效果

梁馨文， 韩亚兵， 王世林， 潘玮敏,3， 蒋应鹏， 魏晓宇， 黄艳

1.西安体育学院，陕西西安市 710068；2.安康学院医学院，陕西安康市 725000；3.体育智能装备关键技术陕西省高校工程研究中心，陕西西安市 710068

0 引言

踝关节扭伤是运动医学领域最常见的肌骨损伤，在运动人群中发生率可达73%[1]。急性外侧踝关节扭伤发生后若未得到及时治疗或有效恢复，易出现下肢神经肌肉控制功能失调，导致下肢肌群激活失衡，进一步造成动态姿势控制能力下降，从而引起踝关节反复扭伤，最终发展为功能性踝关节不稳(functional ankle instability, FAI)[2-3]。目前FAI 恢复期康复大多集中于踝周肌力训练、平衡训练和本体感觉训练等，虽有一定疗效，但无法满足患者对运动水平恢复的需求，主要因为下肢肌肉激活未得到全面改善，难以满足下肢动态姿势稳定控制[4]。

高强度增强式跳跃训练(high-intensity plyometric jump training, HI-PJT)可增加下肢神经肌肉控制能力，对改善下肢肌肉激活有积极作用，而低强度PJT (lowintensity plyometric jump training, LI-PJT)不能完全改善下肢运动链的肌肉激活[5-6]。但HI-PJT易导致下肢关节应力过高，可能增加二次损伤风险[7]。

血流限制训练(blood flow restriction training,BFRT)利用加压装置作用于近端肢体，在运动过程中限制血流[8]。BFRT联合低强度抗阻训练可达到与高强度训练相似的效果，还能有效避免损伤风险[9]。BFRT还可能对神经肌肉系统产生更多增益效果，如改善伤后肌肉募集、提高皮质脊髓兴奋性等[10-11]。本研究探索BFRT 联合LI-PJT (blood flow restriction combined with low-intensity plyometric jump training, LI-PJT+BFR)对FAI患者下肢动态控制的影响，并与HI-PJT和单纯LI-PJT 进行比较，为FAI 患者功能恢复提供安全的康复策略。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2023年3月至5月于西安体育学院招募受试者。

采用GPower 3.1 计算样本量，效应量0.55，显著性水平0.05，检验效能0.8[5]，计算得到总样本量为36。考虑脱落情况以及各组之间的等比性，最终入选48 例患有FAI 的大学生，均符合Lentell FAI 的诊断标准[12]。

纳入标准[13-14]：①年龄18～25 岁；②定期参加体育活动，每天至少1～2 h，每周2～3 次；③近12 个月内发生过至少1 次急性踝关节扭伤，6 个月内至少发生过2 次踝关节失控感；④坎伯兰踝关节不稳问卷(Cumberland Ankle Instability Tool, CAIT)评分≤ 24 分；⑤前抽屉试验、距骨倾斜试验均为阴性；⑥近1 个月内未行任何治疗；⑦运动中和运动后疼痛视觉模拟评分(Visual Analogue Scale, VAS) ≤ 5分。

排除标准：①双侧踝关节不稳；②近6 个月内存在下肢骨折或外科手术等病史；③心血管疾病、中枢神经系统疾病、视力和前庭功能障碍。

剔除与脱落标准：①依从性差，不能配合完成治疗；②自行退出；③试验数据不全，无法判断疗效。

受试者按招募顺序编号，由专门研究人员通过SPSS 25.0 软件生成随机序列，将受试者随机分配到HI-PJT 组、LI-PJT 组和LI-PJT+BFR 组，各16 例。试验过程中脱落8 例，最终纳入40 例，其中HI-PJT 组14 例，LI-PJT 组13 例，LI-PJT+BFR 组13 例。各组基线资料无显著性差异(P＞ 0.05)。见表1。

表1 各组基线资料比较Table 1 Comprison of baseline data among three groups

本研究经西安体育学院伦理委员会批准(No.XAIPE2023042)。所有受试者均自愿参与并签署知情同意书。

1.2 方法

运动强度划分根据足部接触次数、训练技术动作和支撑面稳定性进行。HI-PJT和LI-PJT干预方案参考Shankar等[15]和Minoonejad等[16]的设计，每次干预包括标准化热身5 min[17]；相同跳跃动作10 次为1 组，组间休息30 s；不同跳跃动作组间隔1 min。每周3 次，共6 周。上肢动作统一为各阶段第一周双手自由，第二周双臂胸前交叉，第三周双手放于头后。

训练前告知受试者跳跃动作要点和细节，训练过程中给予视觉反馈和口头提示。采用V800 心率遥测仪(芬兰POLAR公司)进行运动负荷监控，同时结合主观感觉等级观察受试者训练状态。

1.2.1 HI-PJT

第一阶段(0～3 周)训练内容包括单腿前后跳跃、单腿左右跳跃和双腿垂直跳跃3 种跳跃动作，每种动作10次为1组，共4组，足部触地共120次。

第二阶段(4～6 周)训练内容包括单腿四方格跳跃、单腿“Z”字形跳跃和单腿垂直跳跃3 种跳跃动作，每种动作15 次为1 组，共4 组，足部触地共180 次。第6周增加不稳定平面。

1.2.2 LI-PJT

第一阶段(0～3 周)训练内容包括双腿前后跳跃、双腿左右跳跃和分腿蹲跳3 种跳跃动作，每种动作10次为1组，共2组，足部触地共60次。

第二阶段(4～6 周)训练内容包括双腿四方格跳跃、双腿“Z”字形跳跃和循环分腿蹲跳3 种跳跃动作，每种动作15 次为1 组，共2 组，足部触地共90 次。第6周增加不稳定平面。

1.2.3 LI-PJT+BFR

采用LOGIQ Book XP 彩色多普勒超声仪(美国GE HEALTHCARE 公司)记录加压下足背动脉搏动消失时的压力值为动脉闭塞压力(arterial occlusive pressure,AOP)。LI-PJT 训练时，将宽11 cm 的血流加压训练带(湖南佳涵医疗科技有限公司)放置于受试者患侧大腿腹股沟处，缓慢充气至60% AOP[18]。

1.3 评价方法

干预前后，采用以下方法进行评价。

1.3.1 下肢最大等长肌力

采用无线遥感表面肌电测试仪(美国NORAXON公司)测量患侧下肢最大等长肌力。局部皮肤毛发清理，酒精消毒，将电极片顺着肌纤维走向贴于靶肌肉的肌腹膨隆处，所有电极均由同一研究人员放置。受试者按照靶肌肉的测试动作，重复3 次最大自主等长收缩(maximal voluntary isometric contraction, MVIC)，持续6 s。选择中间2 s 肌电信号计算MVIC，取平均值[19]。本研究选择的靶肌肉、电极放置位置和MVIC测试动作见表2。

表2 靶肌肉、电极放置位置和MVIC测试动作Table 2 Target muscles, electrode sites and actions of MVIC

1.3.2 下肢肌肉表面肌电

采用无线遥感表面肌电测试仪记录受试者单腿下落(single-leg landing, SLL)时患侧下肢7块靶肌肉(表2)的表面肌电信号，同时采用2 台DSC-RX10M4 长焦黑卡数码相机(日本索尼公司)同步记录受试者SLL视频。

受试者健侧腿单足站立在高30 cm 的跳台上，双手插腰，患侧腿向前屈髋伸膝；听到“跳跃”口令后，用患侧腿单腿跳跃落地，落地后保持身体直立，并维持患侧单足站立5 s。测试过程中手从腰部移开、健侧触地或落地后未保持5 s 稳定定义为失败。初次触地为受试者跖趾关节在跳跃落地中停止下降的瞬间[20]。采集初次触地前后250 ms 的肌电均方根(root mean square, RMS)[5]，采用肌电分析软件MegaWin 3.0进行数据处理。测3 次，间隔30 s，取平均值并用MVIC的基准肌电值进行标准化。

1.3.3 Y平衡测试

受试者双手插腰，患侧赤足支撑，站在Y 平衡测试仪(美国FMS 公司)的中轴测试板上，第二足趾与正前方重合对齐，并始终保持全脚掌与测试板完全接触；健侧尽可能向远轻推标记物至最大距离。按照前、后内和后外的顺序依次测试，每个方向测3 次，取平均值，以下肢长度对测试值进行标准化。测试过程中，如果支撑脚移动、转动或身体失去平衡，重新测试。计算综合评分。

1.3.4 CAIT

内容包含1 个疼痛问题和8 个踝关节稳定性问题，总分30 分。评分≤ 24 分可诊断为FAI。评分越低，踝关节稳定性越差[21]。

1.4 统计学分析

采用SPSS 25.0 进行统计学分析。计量资料符合正态分布，以(±s)表示，组内比较采用配对样本t检验，组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用SNK法进行事后分析。显著性水平α= 0.05。

2 结果

2.1 MVIC

2.1.1 踝周肌群

干预前，各组胫骨前肌、腓骨长肌和腓肠肌外侧头MVIC 均无显著性差异(P＞ 0.05)。干预后，LI-PJT组和LI-PJT+BFR 组胫骨前肌和腓肠肌外侧头MVIC提高(P＜ 0.05)，HI-PJT 组上述3 块肌肉MVIC 均明显提高(P＜ 0.01)。组间比较，HI-PJT 组和LI-PJT+BFR组胫骨前肌和腓肠肌外侧头MVIC 均高于LI-PJT 组(P＜ 0.05)，前 两 组 间 无 显 著 性 差 异(P＞ 0.05)。见表3。

表3 各组干预前后踝周肌群MVIC比较Table 3 Comprison of MVIC of target muscles around ankle among three groups pre and post intervention单位：N

2.1.2 髋膝肌群

干预前，各组臀大肌、股外侧肌、股二头肌和半腱肌MVIC 均无显著性差异(P＞ 0.05)。干预后，LIPJT 组股外侧肌MVIC 提高(P＜ 0.05)。HI-PJT 组和LIPJT+BFR 组上述4 块肌肉MVIC 均增加(P＜ 0.05)；组间比较，HI-PJT 组上述4 块肌肉MVIC 均高于LI-PJT组(P＜ 0.05)，LI-PJT+BFR 组臀大肌、股外侧肌和股二头肌MVIC 高于LI-PJT 组(P＜ 0.05)，LI-PJT+BFR组上述4 块肌肉MVIC 均与HI-PJT 组无显著性差异(P＞ 0.05)。见表4。

表4 各组干预前后髋膝肌群MVIC比较Table 4 Comprison of MVIC of target muscles around hip and knee among three groups pre and post intervention单位：N

2.2 表面肌电

2.2.1 踝周肌群

干预前，各组胫骨前肌、腓骨长肌和腓肠肌外侧头RMS 均无显著性差异(P＞ 0.05)。干预后，LI-PJT组和LI-PJT+BFR 组胫骨前肌和腓肠肌外侧头RMS 提高(P＜ 0.05)，HI-PJT 组3 块 肌 肉RMS 均 增 加(P＜0.05)。组间比较，HI-PJT 组和LI-PJT+BFR 组胫骨前肌和腓肠肌外侧头MVIC 均高于LI-PJT 组(P＜ 0.05)，前两组间无显著性差异(P＞ 0.05)。见表5。

表5 各组干预前后踝周肌群RMS比较Table 5 Comprison of RMS of target muscles around ankle among three groups pre and post intervention单位：%

2.2.2 髋膝肌群

干预前，各组臀大肌、股外侧肌、股二头肌和半腱肌RMS均无显著性差异(P＞ 0.05)。干预后，LI-PJT组股外侧肌RMS 增加(P＜ 0.05)，HI-PJT 组和LI-PJT+BFR组上述4块肌肉RMS相均明显增加(P＜ 0.01)。组间比较，HI-PJT 组和LI-PJT+BFR 组上述4 块肌肉RMS 均高于LI-PJT 组(P＜ 0.05)，前两组间无显著性差异(P＞ 0.05)。见表6。

2.3 Y平衡测试

干预前，各组前、后外、后内和综合分均无显著性差异(P＞ 0.05)。干预后，各组各方向和综合分均提高(P＜ 0.05)。组间比较，HI-PJT组各方向和综合分均高于LI-PJT 组(P＜ 0.05)，LI-PJT+BFR 组前方成绩高于LI-PJT 组(P＜ 0.05)，HI-PJT 组和LI-PJT+BFR 组各方向和综合分均无显著性差异(P＞ 0.05)。见表7。

表7 各组干预前后Y平衡成绩比较Table 7 Comprison of Y-balance test scores among three groups pre and post intervention单位：%

2.4 CAIT

干预前，各组CAIT评分无显著性差异(P＞ 0.05)。干预后，各组CAIT 评分较干预前显著提高(P＜0.001)，HI-PJT 组CAIT 评分高于LI-PJT 组(P＜ 0.05)，LI-PJT+BFR 组与HI-PJT 组和LI-PJT 组比较均无显著性差异(P＞ 0.05)。见表8。

表8 各组干预前后CAIT评分比较Table 8 Comprison of CAIT scores among three groups pre and post intervention

3 讨论

FAI 患者由于存在不同程度神经肌肉控制障碍，导致其在完成跑步、跳跃落地等功能活动时姿势控制能力下降，使踝关节反复扭伤[4]。FAI患者神经肌肉控制缺陷的主要原因是下肢肌肉激活异常[22]。与健侧相比，患侧下肢不仅踝周肌群激活下降，其他关节周围肌群的激活模式也受到影响，如臀大肌激活下降、股二头肌激活延迟等[4]。FAI 患者进行SLL 时，腓骨长肌、股二头肌有不同程度激活下降[23]。基于此，本研究显示，与单纯LI-PJT相比，6周LI-PJT+BFR干预可显著提高FAI 患者SLL 时下肢肌肉激活，效果与HIPJT干预相似。

肌肉激活程度反映肌肉对运动单位的募集能力，体现中枢神经系统对下肢关节稳定性的控制作用[24]。血流限制后，踝周肌肉激活程度和力量对FAI 患者下肢功能有急性影响[25]。髋、膝和踝下肢运动链周围肌群激活模式的长期适应性改变对FAI 姿势控制的影响也极为重要[26]。本研究显示，LI-PJT+BFR可以获得与HI-PJT 相似的踝周肌肉激活效果。PJT 通过快速、重复自重跳跃训练，使踝关节进行周期性抗阻屈伸，踝关节背屈肌(胫骨前肌)、跖屈肌(腓肠肌外侧头) MVIC均有提高。在低负荷下，额外进行血流限制能产生更为显著的肌肉激活，可能是由于肌肉处于缺血缺氧环境，代谢产物堆积，抑制低阈值I型运动单位的募集，而更高阈值的Ⅱ型运动单位被动员[27]。但LI-PJT+BFR对腓骨长肌效果不明显。Killinger等[28]发现，FAI患者在进行踝背屈、外翻MVIC 时，BFRT 仅对胫骨前肌激活程度有影响，并未发现腓骨长肌积分肌电值变化。推测一方面可能与FAI 患者神经肌肉通路不同水平的损伤有关，从而导致外翻肌对BFRT 的刺激反应能力下降；另一方面，由于腓骨长肌为小肌群，且位置特殊，较难激活，通常需特定动作进行针对性训练，而LI-PJT 干预中的双腿跳跃动作类型难以激活腓骨长肌；HI-PJ 组单腿跳跃动作难度较大，且足部接触次数较多，从而激活了腓骨长肌。Monteleone 等[29]的研究也证实，FAI 患者在完成单腿侧方跳跃时，腓骨长肌的激活程度较健康受试者有所增强。

本研究还显示，6 周干预后，LI-PJT+BFR 可显著提高髋膝肌群激活程度，效果与HI-PJT 相似。Bowman 等[30]也发现，健康人接受6 周BFRT 后，股四头肌、臀大肌和臀中肌产生更为显著的激活。车同同等[31]也发现，6周BFRT联合半蹲练习可提高摔跤运动员身体核心区和髋周肌肉激活程度和力量。血流限制后，局部肌肉氧供不足，代谢产物堆积，刺激肝细胞增殖因子、一氧化氮合酶等与肌肉生长相关的激素，促进未加压区域肌肉生长[32]。LEE 等[33]发现，FAI 跆拳道运动员进行8 周PJT 训练后，完成SLL 任务时需动员更多膝关节周围肌群和更大屈膝角度，从而控制落地速度并维持踝关节稳定性。LI-PJT+BFR 在进行重复跳跃练习时可能会导致膝周肌群疲劳，为维持骨盆稳定性，进一步激活髋周肌肉。Riemann 等[34]的研究表明，跳跃任务中落地过程需要大腿前群(股外侧肌)和后群(股二头肌和半腱肌)肌共同激活，以提高落地的稳定性，保护踝关节。Ahmadabadi 等[35]证实，4周HI-PJT可有效减少受试者完成SLL任务时股四头肌和股二头肌收缩的反应时间，提高跳跃落地时膝周肌群激活程度。LI-PJT+BFR 时，患侧下肢在缺血低氧环境下进行的快速、重复膝关节向心和离心收缩，导致膝周代谢产物快速累积，使膝周肌群在短时间内达到疲劳，从而增加Ⅱ型肌纤维募集[36]。

Y 平衡是FAI患者动态姿势控制常用的评估指标，以各个方向的最大伸展距离体现[37]。PJT 可产生与传统平衡训练相似的静态和动态平衡控制能力[38]。本研究显示，LI-PJT+BFRY平衡成绩与HI-PJT相似，可能由于LI-PJT+BFR 可产生与HI-PJT 组相似的下肢肌肉激活能力和下肢肌力，特别是髋周肌群[12,39]。但本研究显示，LI-PJT+BFR 组仅前方伸展距离较LI-PJT 组提高。研究表明，与自重式PJT 相比，负载式PJT 能更有效提高患者静态和动态平衡能力[40]。Hirayama等[41]发现，12 周PJT 可提高运动人群踝关节背屈角度和力矩；而Hoch等[42]指出，踝关节背屈活动度与Y平衡前方伸展距离呈正相关。

CAIT 是目前评定踝关节稳定性的可靠量表，具有较高信、效度[21]。本研究显示，LI-PJT+BFR 与HIPJT效果相似。

本研究有一定局限性。首先我们并未对受试者的性别和从事运动类型进行限定，也未进行随访。后续将进一步深化研究，并增加长期随访观察。另外，目前国内外有关血流限制条件下，干预FAI 的康复方案大部分集中在BFRT 联合静力性抗阻训练中的应用，未来可进一步探讨BFRT联合动态功能训练的效果。

4 结论

单纯LI-PJT 可能不足以诱发明显神经肌肉反应，但血流限制条件下LI-PJT 可使FAI 患者获得与HI-PJT相似的训练效果，包括踝周肌群和髋膝肌群的激活程度、动态姿势控制能力。LI-PJT+BFR 不仅可促进PJT高质量完成，还可解决功能恢复期的高强度康复训练与二次损伤间的矛盾，为FAI 患者恢复期训练提供安全的康复策略。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。