踝关节扭伤模型及相关危险因素研究进展

王颉 周游

三峡大学附属仁和医院骨科，三峡大学运动医学研究所，宜昌市运动损伤与修复临床医学研究中心（湖北宜昌 443001）

踝关节是人体负重最大的关节，平稳步态下，踝关节承受的重量约1.25 倍体重，在运动时可以达到体重的5倍以上[1]。踝关节扭伤（ankle sprain，AS）是体育运动和日常生活中最常见的运动损伤之一，约占所有运动损伤的10%～30%[2]。急性AS 的患病率约为19.0/1000至26.6/1000，在美国每年发生大约200万例，相关医疗保健支出超过20亿美元[3]。大多数AS经过正规的保守治疗可获得满意疗效，但治疗和康复不当极易发生反复扭伤，其中约40%的患者会发展为慢性踝关节不稳（chronic ankle instability，CAI），严重的还会导致踝关节骨关节炎[4]。这些慢性损伤不仅会给患者带来极大的痛苦，影响患者的生活质量和体力活动水平，还会导致治疗费用的消耗，造成工作和运动时间的损失。如今，AS 和CAI 在青年人群中越来越常见，因此，如何降低AS 和CAI 的发生是运动医学和康复医师重点关注的问题。

AS 和CAI 的高发病率是由多因素共同作用的结果，需要彻底了解患者的特点和损伤的相关危险因素。在损伤发生前进行保护和预防，可以减少损伤的发生，提高治疗的有效性。本文采用“ankle sprain”、“ankle injury”、“chronic ankle instability”、“cause”、“prevention”、“risk factors”等作为关键词，在PubMed和Web of Science 数据库检索外文文献；采用“踝关节扭伤”、“慢性踝关节不稳”、“病因”、“危险因素”、“预防”等作为关键词，在中国知网、维普网和万方数据库中检索中文文献。本文重点总结了AS 和CAI 发生发展的危险因素，并提出了AS 和CAI 的综合损伤模型，以期能为AS和CAI的早期预防提供参考。

1 损伤模型

AS 和CAI 是多因素共同作用的结果，了解损伤发生的机制及过程，对于预防损伤的发生至关重要。Meeuwisse 等[5]最早提出了运动损伤的流行病学模型，该模型试图解释使运动员易于受伤的内在和外在危险因素之间的相互作用。McIntosh[6]则提出了运动损伤的生物力学模型，该模型阐述了可能影响组织负荷和负荷耐受性之间相互作用的其他因素，从而影响损伤风险。基于他们的模型，Bahr 和Krosshaug[7]提出了一个全面的综合损伤-因果关系模型，该模型强调了损伤机制的重要性，阐述了损伤发生过程中内在和外在危险因素的相互作用。

基于以上模型，本文提出了AS 和CAI 的综合损伤模型（图1）。该模型详细阐述了AS和CAI发生发展的危险因素及其过程，即每个人都有各自的内在危险因素，这些因素会增加损伤的风险。当暴露于外在危险因素时，损伤的风险进一步增加，最终导致损伤的发生。充分掌握这些模型可以帮助我们全面了解这些危险因素以及它们之间的相互作用，同时在损伤发生的不同阶段做出针对性的预防措施，减少损伤的发生。

图1 AS和CAI的综合损伤模型

2 宏观内在因素

2.1 年龄

年龄是AS 和CAI 的危险因素之一，但不存在线性关系。美国和英国相关流行病学研究显示，AS的高峰患病率在19至23岁之间，同时在14至23岁的患者中，AS的患病率随着年龄的增加而升高[8]。一项来自NBA球员的流行病学调查显示，年轻球员AS的患病率高于年龄超过26 岁的球员[9]。Pourkazemi 等[10]对70 名志愿者的前瞻性研究发现，年龄小于24岁是复发性AS的独立危险因素。

总之，AS 和CAI 的患病率随年龄增长先增加后降低，年轻人患病率的增加提示相关管理人员和年轻运动员本身应采取相应预防措施，以减少AS和CAI的发生。

2.2 性别

性别对AS 和CAI 的影响存在争议。最近的一项系统综述显示，男性和女性运动员AS和CAI的患病率及危险因素不同[11]。总体而言，女性急性AS 的患病率高于男性，但患病率峰值不同，女性在10～14 岁，男性在15～19 岁。15～24 岁男性AS 的患病率高于女性，而30 岁以上女性的AS 患病率高于男性[12]。目前对一般人群中AS和CAI的男女患病率仍然存在争议，这可能是由数据有限以及研究对象中男女比例差异引起的。性别和年龄是不可改变的危险因素，需要针对不同性别和不同年龄段的人制定个性化的预防措施。

2.3 体重和体重指数（body mass index，BMI）

体重和BMI 是AS 和CAI 的重要危险因素，随着体重和BMI的增加，踝关节需要承受更大的负荷，尤其是在跑、跳等运动过程中。Saki等[13]通过对152名青少年运动员前瞻性对比研究发现，与体重正常的运动员相比，超重运动员发生AS和CAI的概率更高。另一项前瞻性对比研究发现，BMI 偏高的高中和大学足球运动员更容易遭受AS，临界值为26.69 kg/m2，BMI大于临界值的患者发生AS 的概率增加2 倍[14]。另外，超重人群需要减轻体重，维持BMI在适当范围，以降低AS和CAI的发生。

2.4 踝关节扭伤史

既往AS病史是复发性AS和CAI最常见、最重要的危险因素。因为发生AS后，踝关节周围肌组织在一段时间内会呈持续的虚弱状态。既往AS是复发性AS和CAI 最强的危险因素，一项关于NBA 篮球运动员的研究发现，在过去一年中有AS 病史的球员在比赛中AS的患病率比对照组球员高41%[9]。在运动期间发生的所有急性AS 中，复发性AS 占总体的比例约为12%～47%，AS 病史被认为是复发性扭伤和CAI 的最大危险因素之一[15]。未来损伤预防干预措施应该重点关注最初AS的后续损伤风险，以做出针对性的预防。

2.5 姿势稳定性

AS会导致关节中的各种机械感受器受损，从而导致关节不稳和功能障碍的发生发展，最终造成复发性AS 和CAI[16]。姿势稳定又分为静态稳定和动态稳定，AS和CAI患者可能同时存在静态和动态姿势稳定缺陷[17]。动态平衡能力的缺陷在初次受伤后至少持续6 个月，有AS病史的患者在疲劳条件下的动态平衡能力也比健康对照组下降更大[18]。AS和CAI发生率较高的人群应该有计划地进行姿势稳定性训练，该训练是提高踝关节稳定性，降低AS 和CAI 患病率的有效措施[19]。一项系统综述表明，姿势稳定性训练可改善关节多个方向的动态神经肌肉控制，并显著降低运动员AS 和CAI的患病率[20]。

2.6 本体感觉

本体感觉在控制踝关节运动中起着至关重要的作用，本体感觉障碍或不足则容易发生AS和CAI，本体感觉减退也常发生于AS 后。本体感觉是指在运动或静止状态下，肌肉、肌腱、关节等运动器官本身所产生的感觉，而肌肉和关节本体感受器感觉信息的传入是关节稳定控制的关键。AS可导致关节本体感觉受损，损伤越严重本体感觉下降越明显，并导致运动能力下降。Freeman[21]于1965年首次描述了功能性不稳定，他将CAI归因于韧带损伤后的本体感觉缺陷。AS会致踝关节周围的肌肉在运动过程中不能输出恰当的肌肉力量，从而导致踝关节的稳定性下降，更容易发生复发性AS和CAI。

对于既往AS 和CAI 患者以及高水平运动员，需要加强本体感觉训练，预防扭伤和复发性扭伤。

3 微观内在因素

3.1 肌肉力量

我们知道关节周围的肌肉对于关节的运动和稳定性至关重要，踝关节也同样如此。AS 和CAI 与下肢相关肌群核心力量关系密切，肌肉力量减弱或协同收缩失调都可能发生AS和CAI。

3.1.1 踝关节周围肌肉力量

踝关节周围肌肉组织的力量不足会损害踝关节的完整性，导致踝关节活动范围受限，并无法承受原本的运动强度。CAI 患者的踝关节力量存在缺陷，其内外翻、跖屈及背屈肌力都会减弱[22]。Saki等[13]发现，CAI患者存在踝关节周围肌肉力量不足，并将踝关节周围肌肉力量作为踝关节损伤程度评定的重要指标之一。

3.1.2 髋、膝关节周围肌肉力量

下肢作为一个整体，协同运动需要髋、膝、踝等关节的配合，膝关节、髋关节周围的肌肉力量也是影响踝关节稳定性的因素之一。Kawaguchi等[23]通过对145名大学生足球运动员进行前瞻性研究得出结论，髋关节外展肌力量不足是AS和CAI的危险因素。Ridder等[24]通过对比研究发现，髋关节肌力下降是青年男子足球运动员踝关节外侧扭伤的独立危险因素。针对预防踝关节损伤的肌肉力量训练在加强踝关节周围肌肉力量的同时，不应忽视下肢整体肌肉的全面训练，包括对侧肢体。

3.2 肌肉控制

过度跖屈内翻是AS最常见的损伤机制，因此腓骨侧的肌肉力量及肌肉控制对AS 和CAI 的发生有着重要影响。Flevas 等[25]通过对比CAI 患者与无踝关节损伤患者腓侧肌群的肌电延迟反应时间，发现CAI 患者踝关节腓骨肌肌电延迟时间更长。Simsek 等[26]发现，CAI患者存在踝关节腓侧神经肌肉调控能力减弱，落地早期的踝关节缓冲效率更低和缓冲时间更少，因此踝关节周围韧带要承担更大的冲击力，损伤风险增加[27]。相反，也有研究认为，CAI 患者患侧踝关节腓骨肌的延迟反应时间与健康人相比没有差异[28]，研究结果的差异可能是测量方法及CAI患者的纳入标准不同等原因引起的。

3.3 踝关节活动度

每个关节都有其正常的活动范围，踝关节活动度减小是AS 的结果，也是AS 的诱因。AS 后通常可见生理活动度减小，最常见的是背屈活动度减少。虽然肌肉力量减退是背屈活动度减少的原因之一，但更重要的是器质性关节运动受限，包括骨赘形成、关节撞击、韧带损伤和关节疼痛等[13]。如果踝关节不能完全背屈，则在站立时关节将不能达到其闭合位置，因此更容易内翻和内旋，踝关节背屈受限时还会通过增加距下旋前来代偿[11]。

3.4 全身性关节松弛和踝关节韧带松弛

全身性关节松弛主要表现为全身各关节都可过度活动，通常是对称的。以未成年人为主，女性多于男性，随着年龄增长，关节松弛逐渐好转。Klemp 等[29]对芭蕾舞者进行了为期10年的随访，发现被归类为过度活动的舞蹈者和正常的舞蹈者之间AS 发生率没有差异。Azma 等[30]通过研究发现，全身性关节松弛的人AS 和CAI 的患病率更高。全身性关节松弛也可能是AS 及CAI 的危险因素之一，然而关于这方面的证据有限，需要更多的研究确定其相关性。

踝关节韧带松弛是踝关节易于扭伤和发生CAI的危险因素之一。女性踝关节韧带松弛比男性更加常见，而大部分的韧带松弛发生在初次AS之后。踝关节韧带松弛是由于支撑踝关节的韧带结构发生撕裂、延长及愈合效果不佳，结果是关节活动度和关节间隙增大，这导致踝关节在运动过程中更容易发生扭伤[31]。踝关节韧带松弛是AS的结果，也是踝关节易于扭伤和CAI的原因，所以针对踝关节韧带松弛的人需要采取支具保护、韧带加强等相关措施，预防扭伤和不稳的发生。

3.5 解剖结构

3.5.1 腓骨位置

腓骨的位置变化可能是AS 和CAI 的危险因素之一，然而对于腓骨向前移位还是向后移位尚无定论。最早由Scranton 等[32]先在踝关节侧位片上测量了腓骨的位置，但是他们发现拍片时即使是轻微的旋转也会引起腓骨位置的变化，于是通过轴位片计算机断层扫描（computed tomography，CT）测量了腓骨的位置，并提出CAI 患者的腓骨位置偏后。LeBrun 等[33]在Scranton[32]的基础上提出了新的测量方法——踝间指数。当测量轴向踝指数时，对照组与CAI 患者之间存在显著差异，但是当测量踝间指数时两组之间没有显著差异。他们认为轴向踝指数的差异是由踝关节中距骨旋转引起的，所以尚不能得出腓骨后移的结论。Mavi 等[34]采用磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）轴位片，测量了腓骨的位置，结果发现AS 患者的腓骨位置向前方移位。对于AS 和CAI 患者腓骨位置的变化仍待进一步的研究，未来可能需要更多前瞻性研究并采用应力位CT 及MRI 或三维CT 3D 重建来更加精准地评估腓骨的位置。

3.5.2 下胫腓联合

下胫腓和腓骨及胫骨远端共同构成了踝穴，使踝关节能够完成复杂的三维运动。下胫腓联合的完整和紧张对踝关节的正常运动至关重要。下胫腓联合损伤时，通常胫腓前韧带首先破裂，然后是骨间韧带，胫腓后韧带最不易受损[35]。下胫腓联合损伤通常伴有外侧副韧带受损，并导致踝穴深度的变化，从而造成踝穴对距骨的包裹性降低、胫距关节相对位置变化，因此更容易发生AS和CAI[36]。

3.5.3 胫距关节

踝关节由胫腓骨下端及距骨滑车构成，它可以完成复杂的三维运动，包括屈伸、旋转、内外翻。距骨可以将身体重量传递到足部，并将垂直应力均匀地分配至足底。距骨滑车形态改变及其生物力学改变都可能会导致AS和CAI的发生。

Frigg 等[37]采用独特的踝关节侧位片测量方法，发现较小的胫骨-距骨扇形区域和较大的距骨半径与CAI 存在相关性，因为通过函数及生物力学模型证实，当存在较小的胫骨-距骨扇形区域和较大的距骨半径时，踝关节更容易脱位。LeBrun 等[33]测量了轴向踝指数，对照组与CAI患者之间存在显著差异，但是当测量踝间指数时两组之间没有显著差异。他们认为轴向踝指数的差异是由踝关节中距骨旋转引起的。Li等[38]提出了踝距指数，该测量方法为在踝关节MRI 轴位片上测量距骨在踝穴内的旋转情况，他们在对比实验组与对照组两组数据后认为，CAI患者存在明显距骨内旋现象。Hertel 等[39]检查了一组患有CAI 的受试者和一组健康受试者的踝关节松弛程度，除了有和没有旋后应力的正位片外，还进行了前抽屉试验和距骨倾斜试验，结果发现CAI患者可能同时存在胫距关节和距下关节松弛。因此，距骨旋转、距骨倾斜、距骨穹窿较宽、距骨覆盖范围减少等都可能导致AS和CAI的发生。此外，在负重情况下，距骨相对于胫骨的位置更靠前也易发生损伤。

3.5.4 距下关节

距下关节与AS 和CAI 的发生密切相关，也常常被忽视。距下关节的解剖结构和生物力学相对复杂，其临床评估仍然很困难。跟腓韧带是AS 中常见的损伤结构之一，其解剖走行跨越踝关节与距下关节[40]。跟腓韧带损伤对两个关节的运动都会产生影响，其重要作用在于限制距下关节过度内翻[41]。跟腓韧带与伸肌支持带、骨间韧带、颈韧带协同作用，共同维持距下关节的稳定。查体可以发现距下关节不稳患者距下关节内外翻增加、跗骨窦区压痛[42]。Kleipool 等[43]对CAI 患者和正常人的距骨进行CT扫描检查，通过对他们的踝关节进行3D重建后分析发现，距下关节面更扁平和外翻可能与CAI 有关。距下关节解剖变异及松弛是CAI的危险因素，距下关节损伤与踝关节外侧韧带损伤同时发生的概率约为75%～80%[43]。

3.5.5 后足内翻

后足内翻已被证明会增加CAI 的风险[44]。后足内翻在X线片上定义为跟骨相对于胫骨纵轴的偏移。与中立位对线相比，内翻对线不良使轴向载荷向外侧移动，随后产生内翻力矩，如果在脚着地时没有及时纠正，则可能导致AS[45，46]。后足内翻的常用2D测量之一是后足力线，后足力线的测量源自后足的冠状面视图[47]。后足力线代表的是跟骨和胫骨之间的相对位置和方向，当跟骨最低点位于胫骨轴线内侧时，则为后足内翻。其他后足力线的测量方法还包括风筝角（the kite angle）、足踝偏移角（the foot ankle offset ，FAO）等[47]，目前更多的是通过CT 扫描后3D 重建进行测量，因为其更加准确可靠[48]。Bergeyk 等[49]通过模拟负重位CT扫描评估了11例CAI患者和12例正常人的踝和足，用较为复杂的测量方法分析了多个层面的CT结果，结果表明：对照组和研究组的跟骨中央内翻角有显著差异，尽管患者数量有限，但仍提示后足内翻可能是CAI 的诱发因素。

3.5.6 足部畸形

高弓足和扁平足等足部畸形可能与AS 和CAI 有关。当存在足部畸形时，足底受力情况会发生变化，这会引起踝关节力线的改变，结构的变化导致其更容易发生损伤。对足部和踝关节生物力学的相关研究表明，患有足弓畸形的人可能容易发生AS 和CAI[50]。他们通常无法充分内旋足部，距下外翻减少，并且无法适应地面的变化，更容易发生AS和CAI。Williams等[51]报告了足弓较高的个体AS和CAI的患病率较高。

4 外在因素

4.1 时间、场地和运动类型

研究显示，周日是一周中发生AS 最多的一天；夏季AS 的发生率高于冬季[8]；湿滑的运动场地和雨天相对更易发生AS；室内和室外运动场也可能存在差别[52]。急性AS 的患病率也因运动类型而异，篮球、足球、橄榄球和排球依次降低，这些运动通常需要高频率地跑动、冲刺和跳跃[9]。

4.2 竞技水平、身体接触和对抗

随着竞技水平的提高，AS 和CAI 的患病率逐渐增加。因为更高的竞技水平意味着更加激烈的比赛、更高强度的身体对抗、更频繁的运动以及更容易产生疲劳。以男女篮球运动员为例，随着高中到大学再到职业联赛，竞争水平逐渐提高，脚踝扭伤的风险也逐渐增加。基于美国全国大学生篮球联赛损伤监测数据库的研究报告可知，从2009～2015年，男子篮球运动员AS的患病率为1.4/1000[53]。而NBA 的数据显示，从2013-14赛季到2016-17 赛季，389 名球员和2341 名单赛季NBA 球员报告了796 例AS，AS 的整体单季风险为25.8%[9]。

AS的机制分为接触机制和非接触机制，接触机制在各类运动损伤中最常见。各类需要直接身体接触的运动都少不了身体对抗，当身体对抗激烈时，则更容易发生AS。无论比赛级别如何，篮球运动中所有AS的最常见机制都是与另一名球员身体接触，最常见的是落地时踩到对方脚上[54]。通过对大量比赛视频录像分析研究发现，大部分的AS 发生在身体对抗接触过程中，以及对踝关节的直接撞击[55]。

4.3 热身

运动及比赛前热身对于减少运动损伤、保持竞技状态至关重要，同样，充分热身对于减少AS 有积极作用，尤其是针对下肢以及踝关节周围的热身运动[56]。Padua 等[57]通过对篮球运动员的随机对照研究发现，赛前热身对改善踝关节活动度及预防踝关节损伤具有关键作用。Owoeye 等[58]对5 项研究的数据进行汇总后二次分析发现，热身对于降低青少年足球和篮球运动中AS发生有着重要作用。

4.4 穿鞋和外部支撑

鞋子的类型和大小对踝关节损伤和CAI也有着重要影响，其中鞋码、鞋底的厚度、鞋子的柔软度、鞋底的纹路、内置气垫、鞋帮的高度等都会对运动产生影响[59]。目前AS 和CAI 与鞋相关性的研究非常少，未来可能需要更多相关的前瞻性研究。

外部支撑在很早以前就已被运动员使用，包括护踝、绷带、胶带和支具等。外部支撑可以保护踝关节，防止关节超过生理活动范围，从而最大限度地减少静态关节稳定器上的应力，还可以增强踝关节的本体感觉，以增加对踝关节的运动控制。各种预防措施已被证明可有效降低AS和CAI的患病率，并可有效预防首次扭伤[52]。建议高BMI 人群、高水平运动员以及有AS病史的人运动时常规使用外部支撑。

4.6 康复训练

康复训练是治疗运动系统疾病的重要内容，特别是关节损伤后。踝关节常见康复训练包括踝泵运动、活动度训练、本体感觉训练和平衡训练等。其中本体感觉和平衡训练可有效减少AS和CAI的发生，尤其是在踝关节初次扭伤后以及踝关节术后。Taylor 等[60]的一项系统回顾和荟萃分析显示，预防性训练显著降低了下肢损伤的患病率，急性AS 减少了81%。同时，AS后若康复效果不佳或没有康复，则无法恢复到之前的体力活动水平，并导致反复的AS和CAI的发生。韧带正常愈合需要4 周至3 个月，AS 后过早恢复运动可能导致无法充分愈合，并存在发生新损伤的风险，还可能会永久性影响正常身体活动的恢复。足够的康复时间对于关节周围结构及功能的恢复至关重要，过早重返运动会导致恢复时间延长、功能受损、关节疼痛，并发生复发性AS和CAI。

5 总结与展望

AS 和CAI 的发生发展是多因素共同作用的结果，本文总结了已知的AS和CAI的危险因素，并提出了AS和CAI的综合损伤模型。需要充分理解掌握综合损伤模型，并了解患者的特点和损伤的相关危险因素。我们要重点关注可以改变的危险因素，如体重、BMI、姿势稳定性、本体感觉、肌肉力量、肌肉控制、热身、穿鞋、外部支撑、康复训练及康复时间等；临床工作者在此基础上还需关注关节活动度、全身性关节松弛、韧带松弛和解剖结构改变等，从而对不同的人群做出针对性的保护和预防，以减少损伤的发生。