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慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者足底壓力分布特征研究進(jìn)展

2015-11-16 06:47:58毛曉錕張秋霞孫普慶
關(guān)鍵詞:步態(tài)踝關(guān)節(jié)受試者

毛曉錕,張秋霞,嵇 潔,孫普慶

(蘇州大學(xué) 體育學(xué)院,江蘇 蘇州 215021)

踝關(guān)節(jié)扭傷是最常見(jiàn)的一種運(yùn)動(dòng)損傷[1],主要是由于踝關(guān)節(jié)支撐著人體的體重并承受著運(yùn)動(dòng)中地面對(duì)人體較大的沖擊力。Fallat等[2]指出,踝關(guān)節(jié)單位面積上所承受的力量比其他任何關(guān)節(jié)都多,這是踝關(guān)節(jié)易反復(fù)扭傷的外在因素。而踝關(guān)節(jié)易反復(fù)扭傷的內(nèi)在因素之一就是慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)(Chronic Ankle Instability,CAI)。但是CAI患者足底壓力特征還不甚明了,本文對(duì)近年來(lái)CAI患者足底壓力的研究進(jìn)行綜述,為進(jìn)一步理解和探討CAI踝關(guān)節(jié)易反復(fù)扭傷的機(jī)制及康復(fù)訓(xùn)練提供參考依據(jù)。

1 慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)

慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)由Hertel[3]描述為:由于外側(cè)踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定反復(fù)發(fā)作,導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)易發(fā)生反復(fù)扭傷。CAI分為結(jié)構(gòu)性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)(Mechanical Ankle Instability,MAI)、功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)(Functional Ankle Instability,F(xiàn)AI),以及兩者的組合[4]。CAI的病理現(xiàn)象很復(fù)雜,而且很難進(jìn)行定量評(píng)定,機(jī)制也不很明確[5]。

結(jié)構(gòu)性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)是指踝關(guān)節(jié)損傷后的關(guān)節(jié)松弛[6]。功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)是1965年由Freeman[7]最先提出,并將其定義為踝關(guān)節(jié)重復(fù)扭傷或踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)“無(wú)肌力感”(giving way),俗稱(chēng)“打軟腿”,是由踝關(guān)節(jié)急性扭傷導(dǎo)致關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)隨意控制失常,但并不影響關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)幅度。導(dǎo)致功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的主要原因包括:本體感覺(jué)能力減弱、肌肉力量較小、踝關(guān)節(jié)肌肉反應(yīng)速度慢、動(dòng)作控制能力減弱等,改變了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的感覺(jué)整合機(jī)制[8-9]。

2 足底壓力及其應(yīng)用

足底壓力是指足底所受到的壓力或壓強(qiáng),包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)足底壓力,分別表示人體在靜止站立和動(dòng)態(tài)行走時(shí)的足底壓力或壓強(qiáng)[10]。通過(guò)正常足與病足的足底壓力參數(shù)的對(duì)比研究,可以分析病足成因、病程衍變以及功能評(píng)定。

足底壓力測(cè)試分析研究的主要指標(biāo)有:壓強(qiáng)峰值、測(cè)定區(qū)域的壓力平均值、壓力峰值、特定區(qū)域下著地時(shí)間占整體時(shí)間的比值以及特定區(qū)域的著地速度、足底壓力變化率等多方面的指標(biāo)。可用來(lái)揭示步態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特征,對(duì)不同狀態(tài)下的足底壓力參數(shù)進(jìn)行分析研究,揭示不同的足底壓力分布特征和模式。

影響足底壓力分布的因素很多,主要包括:年齡、性別、步速、鞋子和運(yùn)動(dòng)形式等。足底壓力測(cè)試分析不僅受以上因素的影響,而且受到測(cè)量手段和方法的限制。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)的需求,結(jié)合足底壓力測(cè)定的發(fā)展過(guò)程及使用技術(shù)可將其分為腳印法、足底壓力掃描器、測(cè)力板及測(cè)力臺(tái)、壓力鞋及壓力鞋墊。隨著新技術(shù)的發(fā)展和新儀器的產(chǎn)生,足底壓力研究得到快速發(fā)展。

3 同步態(tài)時(shí)慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者各支撐期的足底壓力

在步態(tài)支撐階段的不同時(shí)期,慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者足底壓力分布特征不同。Wikstrom 等[9]發(fā)現(xiàn)在步態(tài)支撐期的結(jié)束階段,CAI患者會(huì)產(chǎn)生比較大的制動(dòng)和沖擊力。而Nyska等[11]發(fā)現(xiàn)在足跟和足趾部位足底壓力較小,而足中段外側(cè)足底壓力較大。Hass等[8]發(fā)現(xiàn)CAI患者在步態(tài)初期壓力中心的較小偏離過(guò)渡到了足趾離地瞬間時(shí)較大的足底壓力中心偏離和較大的速度。Nawata等[12]對(duì)75 名學(xué)生(其中8 名患有功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員)進(jìn)行足底壓力分布特征的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)足觸地和離地時(shí)兩組間足內(nèi)旋角無(wú)顯著性差異;在步態(tài)支撐期,病理組足角小于正常踝關(guān)節(jié),內(nèi)翻程度增加,內(nèi)收外旋角大于正常踝關(guān)節(jié)。

在走和跑的步態(tài)研究中發(fā)現(xiàn),CAI組足中段外側(cè)壓力較正常組大,而且當(dāng)重心過(guò)渡到前足底時(shí),足底外側(cè)壓力相對(duì)較高是導(dǎo)致內(nèi)翻損傷的重要因素。Hopkins等[13]選取12名(男5,女7)功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者組成實(shí)驗(yàn)組(FAI組),并按照實(shí)驗(yàn)組的性別、身高、體重等匹配12名正常對(duì)照組,研究受試者在步態(tài)支撐期壓力中心的位置。步態(tài)支撐期著地時(shí)足底單足支撐的百分比的劃分見(jiàn)圖1,對(duì)比兩組發(fā)現(xiàn)在支撐期的20%-90%著地階段,F(xiàn)AI組的足底壓力中心更多地向外側(cè)偏離。也就是說(shuō)FAI組向外側(cè)偏離出現(xiàn)在最初的足跟著地到足趾快要離地的時(shí)間段。Morrison等[14]也在受試者裸足跑步態(tài)研究中指出,CAI受試者在足跟著地時(shí),足底壓力比正常對(duì)照組有明顯的外側(cè)偏離。Nyska等[11]在對(duì)裸足走的步態(tài)研究中,也發(fā)現(xiàn)CAI組相對(duì)于正常組在足中段和前足底外側(cè)位置,壓力有顯著性的增加。

圖1 步態(tài)支撐期著地時(shí)足底單足支撐的百分比

不同研究者對(duì)于跑跳動(dòng)作著地時(shí)的足底壓力的研究結(jié)果不同。Schmidt等[15]在跑的步態(tài)研究中發(fā)現(xiàn),CAI組足的外側(cè)負(fù)荷明顯增加,足中段和外側(cè)有較大的壓力、沖量,但重心移到前足底時(shí),CAI組的足底壓力、沖量和最大力都比正常組顯著性地增大。Schmidt等[16]指出慢性踝關(guān)節(jié)足外側(cè)受到更大的壓力。而Roel等[17]在走和跑的各個(gè)階段都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CAI組和對(duì)照組之間足內(nèi)外側(cè)壓力比的差異;Webster[18]的研究也發(fā)現(xiàn)受試者在睜眼側(cè)跳著地時(shí),足底壓力在CAI組和正常組的之間沒(méi)有差異。這可能由兩種原因造成:第一,由前饋機(jī)制[19]造成,慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)現(xiàn)象大都發(fā)生在受試者沒(méi)有預(yù)期的意外著地或地面不平造成的預(yù)料之外的著地過(guò)程中,因?yàn)樵谶@種情況下,外翻肌肉不能及時(shí)地對(duì)沒(méi)有預(yù)期的踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻提供保護(hù)性措施[20]。受試者在平時(shí)的運(yùn)動(dòng)中,注意力都集中在進(jìn)攻或者防守上,而忽視了可能會(huì)碰到不平的地面。對(duì)于正常對(duì)照組受試者,由于神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的補(bǔ)償作用,會(huì)對(duì)突然不平的地面做出反應(yīng),從而避免了扭傷現(xiàn)象的發(fā)生。慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者由于神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)制發(fā)生改變,容易導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)反復(fù)扭傷。第二,可能是由于受試者睜眼完成的實(shí)驗(yàn),因?yàn)镾antello[21]研究發(fā)現(xiàn)視覺(jué)對(duì)于跳落著地時(shí)肌肉活動(dòng)開(kāi)始時(shí)間和下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)會(huì)有影響。

有研究認(rèn)為踝關(guān)節(jié)扭傷的機(jī)制是由于步態(tài)或是跳落時(shí)內(nèi)翻的同時(shí)后足過(guò)度旋后導(dǎo)致[22-23];也有報(bào)道認(rèn)為是在一些不可預(yù)料的位置或者不穩(wěn)、不平的地面上運(yùn)動(dòng)時(shí),足的不合適的位置提前著地導(dǎo)致[24]。在這樣的情況下,足接觸地面的位置改變也是踝關(guān)節(jié)扭傷發(fā)生的機(jī)制。跳落著地時(shí),如果足的壓力中心位于距下關(guān)節(jié)軸內(nèi)側(cè),這時(shí)垂直方向的地面反作用力突然產(chǎn)生較大的旋后力矩,從而導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻扭傷[25]。Konradsen等[26]研究發(fā)現(xiàn),大約內(nèi)翻10°的判斷誤差會(huì)產(chǎn)生踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻力矩,這將會(huì)引起踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶損傷。從以上的研究可以推斷出:慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的外側(cè)足底壓力過(guò)大,足的落點(diǎn)不準(zhǔn)或者落地時(shí)地面不平,都將改變壓力中心的位置,從而導(dǎo)致重復(fù)性的扭傷。

4 裸足與穿鞋時(shí)慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者的足底壓力

圖2 足底壓力的分析區(qū)域分布

在對(duì)慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者步態(tài)分析中發(fā)現(xiàn),穿鞋和裸足時(shí),足底不同區(qū)域的壓力分布情況不同。Nyska等[11]在對(duì)赤足走的步態(tài)研究中,也發(fā)現(xiàn)CAI組相對(duì)于正常組在足中段和前足底外側(cè)位置,壓力有顯著性的增加,從足跟到足趾的承重轉(zhuǎn)換也相對(duì)較慢,作者認(rèn)為這是對(duì)跖屈不穩(wěn)定的保護(hù)性補(bǔ)償。但是CAI組受試者足底壓力并沒(méi)有移到前足底,而是在外側(cè)相對(duì)足底壓力較高,這也是導(dǎo)致內(nèi)翻損傷的潛在因素。而Webster[18]讓受試者穿鞋,他選取32 名受試者,其中16名為慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者(因?yàn)轷钻P(guān)節(jié)扭傷造成至少24小時(shí)的跛行或疼痛),依據(jù)這16名受試者的身高、體重、性別等匹配16名健康者作為正常對(duì)照組,小腿長(zhǎng)(腓骨頭到外踝點(diǎn)的距離)作為水平跳遠(yuǎn)距離,垂直方向設(shè)置5cm的障礙讓受試者穿鞋往外側(cè)跳,并返回,記錄受試者在整個(gè)動(dòng)作過(guò)程中的足底壓力,將足底分成六個(gè)區(qū)域:前足內(nèi)側(cè)、前足外側(cè)、足中段內(nèi)側(cè)、足中段外側(cè)、后足內(nèi)側(cè)和后足外側(cè)(圖2),對(duì)兩組和六個(gè)區(qū)域的足底壓力的差異采用雙因素方差分析,發(fā)現(xiàn)側(cè)跳落地時(shí)足底壓力在兩組之間沒(méi)有差異。

綜上所述,在裸足與穿鞋兩種情況下,慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者足底壓力的分布特征不同。

5 慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者兩側(cè)足底壓力的對(duì)比研究

谷昱良[27]通過(guò)比利時(shí)足底壓力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)患有內(nèi)翻扭傷的體院大學(xué)生進(jìn)行足底動(dòng)力學(xué)分析研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):足底壓力系統(tǒng)壓強(qiáng)部分表現(xiàn)出不穩(wěn)定變化,雙足壓強(qiáng)變化不對(duì)稱(chēng);足底壓力系統(tǒng)壓力部分表現(xiàn)出慢速階段內(nèi)翻足壓力變化率大于正常足。慢性踝關(guān)節(jié)足底壓力差異性可能與下肢肌肉活性相關(guān),有研究得出慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者髖、膝、踝肌肉活性下降[28]。

慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)可導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)反復(fù)扭傷,嚴(yán)重影響人體運(yùn)動(dòng)能力。足底壓力測(cè)試研究能夠反映人體在靜態(tài)和運(yùn)動(dòng)情況下的足部動(dòng)作結(jié)構(gòu)變化,有助于診斷踝足損傷和康復(fù)評(píng)定。關(guān)于慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者足底壓力分布特征的研究還沒(méi)有定論,因此,慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)對(duì)足底壓力分布的影響有待于進(jìn)一步深入研究,為慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的診斷以及康復(fù)評(píng)定提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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