高維廣，劉淑惠，馬玉寶，婁亞兵

1.沈陽體育學院研究生工作部，遼寧沈陽市 110102；2.首都醫(yī)科大學附屬北京康復醫(yī)院，a.肌骨康復中心；b.中醫(yī)康復中心，北京市 100144

0 引言

踝關(guān)節(jié)扭傷是運動中最常見的肌肉骨骼損傷，也是最常見的復發(fā)性損傷[1-2]。踝關(guān)節(jié)周圍韌帶由外側(cè)距腓前韌帶、跟腓韌帶、距腓后韌帶和內(nèi)側(cè)的三角韌帶共同組成[3-4]。其中踝關(guān)節(jié)外側(cè)副韌帶是維持踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的重要結(jié)構(gòu)，踝關(guān)節(jié)扭傷中77%為踝關(guān)節(jié)外側(cè)副韌帶損傷，在外側(cè)副韌帶損傷中73%為距腓前韌帶斷裂或撕裂[5]。雖然距腓前韌帶損傷發(fā)生率在關(guān)節(jié)韌帶損傷中居首位，但迄今尚未受到足夠重視[6]。踝關(guān)節(jié)扭傷后，約40%患者出現(xiàn)踝周力量下降、平衡功能下降、穩(wěn)定性下降等一系列持續(xù)性癥狀，國際踝關(guān)節(jié)協(xié)會稱之為慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)(chronic ankle instability,CAI)[7]。

CAI 可能給生活帶來諸多影響，導致多種運動功能減退[8]。踝關(guān)節(jié)支具已廣泛應用于踝關(guān)節(jié)扭傷早期。本研究觀察CAI 患者佩戴軟式支具前后的平衡功能、足底動力學及下肢主要肌肉表面肌電圖(surface elec‐tromyography,sEMG)信號的變化。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2021 年1 月至8 月，首都醫(yī)科大學附屬北京康復醫(yī)院肌骨康復中心門診和住院CAI患者40例，其中男性13 例，女性27 例；年齡(34.53±13.47)歲；身高(168.65±7.76)cm，體質(zhì)量(68.70±15.54)kg，體質(zhì)量指數(shù)(23.97±4.02) kg/m2；左側(cè)損傷14 例，右側(cè)損傷26例。

診斷標準[9]：①至少12 個月以前有中至重度踝關(guān)節(jié)扭傷史，出現(xiàn)疼痛、腫脹和/或變色等炎癥癥狀；②曾有“打軟腿”和/或反復扭傷和/或“感覺不穩(wěn)”等癥狀；③患側(cè)踝關(guān)節(jié)前抽屜試驗陰性(由一名康復醫(yī)生和一名康復治療師共同診斷)；④坎伯蘭踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)問卷評分≤24分。

納入標準：①年齡20～50 歲；②自愿參與并簽署知情同意書。

排除標準：①下肢手術(shù)史或骨折史；②存在下肢關(guān)節(jié)扭傷的癥狀或體征，包括疼痛、腫脹、變色或失去活動或力量；③任何其他健康問題或異常癥狀(如惡心、頭暈)可能影響參與者的安全或表現(xiàn)；④雙側(cè)CAI。

本研究經(jīng)首都醫(yī)科大學附屬北京康復醫(yī)院倫理委員會批準(No.2020bkky-037)，所有患者在參與前均簽署知情同意書。

1.2 支具

采用50S5 Malleo Sensa 踝關(guān)節(jié)軟式支具(OTTOB‐OCK 公司)。支具區(qū)分左右腳，為按踝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)設(shè)計的3D 平織物，左右兩側(cè)含有L 型硅凝膠，具有良好的適配和舒適感；根據(jù)內(nèi)外踝上方的周長分為6個尺碼，可以精確匹配患者的踝關(guān)節(jié)。

1.3 評定方法

分別于佩戴軟式支具前后，測量CAI 患者動、靜態(tài)平衡功能，以及步行模式下足底動力學和下肢主要肌肉sEMG。

測量患者身高、體質(zhì)量等數(shù)據(jù)，并記錄患者一般資料。調(diào)整并校準實驗所用設(shè)備，依次進行靜態(tài)平衡、動態(tài)平衡、足底動力學和表面肌電信號測試。測試時室溫25～28 ℃，保持周圍環(huán)境安靜。每項測試均由專業(yè)人員進行。

1.3.1 靜態(tài)平衡功能

采用Zebris FDM-System 平板式足底壓力測試系統(tǒng)(德國ZEBRIS 公司)對患者進行睜、閉眼模式靜態(tài)平衡功能評估。患者脫鞋站立于跑臺上，雙腳分開與肩同寬，測試者發(fā)出“開始”命令后，患者盡力保持身體平衡；觀察到患者穩(wěn)定后，點擊鼠標開始測試，每次10 s，測試者發(fā)出“結(jié)束”命令后，患者放松休息。若由于外界環(huán)境或自身不適等因素嚴重影響其穩(wěn)定性，則重新測試。采集壓力中心(center of pressure,COP)橢圓面積和COP移動速度[10]。重復測試3次，間隔60 s，取平均值。當睜眼測試完成后，囑患者閉眼，重復以上操作。

1.3.2 動態(tài)平衡功能

采用Y 平衡測試(Y-balance test,YBT)套件(美國FUNCTIONAL MOVEMENT SCREEN)，其評價動態(tài)平衡功能的信度和效度已被證實[11-12]。測試前由同一測試者測量患者健側(cè)下肢長，即從髂前上棘至內(nèi)踝的距離[13]?；颊呙撔紓?cè)腳站在高于地面2.54 cm 的塑料踏板上，健側(cè)腳沿長1.5 m的塑料管道向3個不同方向推動塑料游標板。正式測試前每個方向先練習6次，休息5 min 后正式測試。測試順序為前向、后外向、后內(nèi)向，觀察各方向上最大移動距離。重復測3次，間隔2 min，取平均值。計算YBT得分。

1.3.3 步行模式下足底動力學與下肢表面肌電的同步化采集

采用Zebris FDM-System 平板式足底壓力測試系統(tǒng)和Telemyo Desktop DTS 表面肌電圖遙測儀(美國NORAXON)實現(xiàn)機內(nèi)同步，同步采集步行模式下患側(cè)動力學指標和sEMG。

正式采集前，患者脫鞋在跑臺上選取最適速度行走3 min。sEMG電極粘貼于患者脛骨外側(cè)脛前肌肌腹隆起最高點、小腿內(nèi)側(cè)肌肉最豐滿處、小腿外側(cè)肌肉最豐滿處[14-15]。

正式采集時，患者佩戴sEMG 傳感器在跑臺上行走，逐步增加跑臺速度直至達到準備階段所測得的最適速度。當步態(tài)穩(wěn)定時點擊鼠標進行數(shù)據(jù)采集，采集時間60 s；選擇步態(tài)較為平穩(wěn)的連續(xù)15 個步行周期進行分析。系統(tǒng)軟件自動標記15個步行周期數(shù)據(jù)，并平均歸一為一個步行周期。步行時，避免使用扶手，若使用扶手以及在測試過程出現(xiàn)明顯步態(tài)不連貫時，重新測試。測試3次，間隔3 min，取平均值。

采用Noraxon MR3 3.10.64 軟件的Viewer 模塊，在連續(xù)穩(wěn)定的步態(tài)周期中以測力板上足跟觸地出現(xiàn)力的一幀作為起始時間節(jié)點，以該側(cè)足跟第16次觸地出現(xiàn)力的一幀作為結(jié)束時間節(jié)點，截取到15 個步態(tài)周期。

足底壓力測試系統(tǒng)將足底分為7 個區(qū)域：足跟內(nèi)側(cè)區(qū)、足跟外側(cè)區(qū)、中足區(qū)、前足內(nèi)側(cè)區(qū)、前足中部區(qū)、前足外側(cè)區(qū)、足趾區(qū)。見圖1。

圖1 足底分區(qū)

足底各區(qū)峰值壓力數(shù)據(jù)根據(jù)體質(zhì)量進行標準化處理[16]；沖量的標準化由系統(tǒng)自帶軟件自動處理[15]。

sEMG 采集頻率1500 Hz，采用Noraxon MR3 3.10.64 軟件處理。足底動力學和sEMG 信號數(shù)據(jù)曲線圖同步出現(xiàn)在Viewer 模塊中。對原始sEMG 信號整流、平滑過濾(算法RMS，窗口100 ms)、濾波(信號濾波FIR，窗口lancosh、79 點，低頻10 Hz、高頻500 Hz)，幅度歸一化(歸一化為最大值，窗口500 ms)，對振幅均方根(root mean square,RMS)標準化，得到15個步態(tài)周期標準化RMS[15,17-18]。

1.4 統(tǒng)計學分析

運用SPSS 24.0 統(tǒng)計軟件處理數(shù)據(jù)。經(jīng)Shapiro-Wilk 檢驗，各測試數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，以()表示，采用配對樣本t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 靜態(tài)平衡功能

睜眼和閉眼模式下，佩戴支具后，COP 橢圓面積和移動速度較佩戴前明顯降低(P＜0.01)。見表1。

表1 佩戴支具前后COP橢圓面積和移動速度比較

2.2 動態(tài)平衡功能

佩戴軟式支具后，前向、后內(nèi)向、后外向、綜合評分均顯著高于佩戴前(P＜0.001)。見表2。

表2 佩戴支具前后YBT的比較 單位：%

2.3 峰值壓力

佩戴支具后，中足區(qū)、前足內(nèi)側(cè)區(qū)峰值壓力增大(P＜0.05)，足跟外側(cè)區(qū)、前足外側(cè)區(qū)、足趾區(qū)峰值壓力減小(P＜0.05)。見表3。

表3 佩戴支具前后各部位峰值壓力比較單位：N·kg-1

2.4 沖量

佩戴支具后，中足區(qū)、前足內(nèi)側(cè)區(qū)沖量增大(P＜0.05)，足跟外側(cè)區(qū)、前足中部區(qū)、前足外側(cè)區(qū)、足趾區(qū)沖量減小(P＜0.05)。見表4。

表4 佩戴支具前后各部位沖量比較 單位：%

2.5 sEMG

佩戴支具后，步行模式下脛前肌、腓腸肌外側(cè)頭RMS增大(P＜0.05)。見表5。

表5 佩戴支具前后小腿肌肉標準化RMS比較 單位：%

3 討論

平衡功能與站立、行走等密切相關(guān)，影響人體多項日常行為活動。平衡功能失調(diào)可使踝關(guān)節(jié)受傷風險增加4 倍[19]；針對性平衡功能訓練可以有效減輕CAI患者癥狀[20-21]。本研究顯示，佩戴軟式支具可以有效改善CAI患者的動、靜態(tài)平衡功能。

諸如肌內(nèi)效貼、半剛性支具、剛性支具等治療都可以提供機械支持[22]。由于CAI 患者穩(wěn)定性下降，支具通過提供被動支撐改善患足穩(wěn)定性。與軟式支具相比，肌內(nèi)效貼被動張力不足，無法提供足夠支撐；半剛性支具和剛性支具雖然可以提供足夠支撐，但貼合度不夠，舒適性較差，限制關(guān)節(jié)靈活性。由于足底存在大量機械感受器，由軟式支具提供的觸覺刺激向大腦發(fā)送肢體運動信號，以創(chuàng)建肢體運動的感知表征[23]，從而改善平衡控制所需的體感反饋，提高姿勢控制能力。有研究發(fā)現(xiàn)[24]，部分前交叉韌帶重建術(shù)后患者膝關(guān)節(jié)功能雖然表現(xiàn)良好(尤其是專業(yè)運動員)，但擔心再次發(fā)生損傷，無法達到損傷前的功能水平。這種現(xiàn)象在CAI 患者中也存在，而軟式支具可能提供一種潛在的安慰性，提高執(zhí)行任務時的自信，從心理水平上改善平衡功能。

峰值壓力表示來自足部特定部位不同傳感器所有測量壓力的總和，局部峰值壓力異常是足底生物力學失衡的結(jié)果，峰值壓力過高會導致組織損傷風險增加[25]。沖量反映力在一定時間內(nèi)持續(xù)作用于足底各分區(qū)所產(chǎn)生的時間累積效應，局部沖量過大會導致組織應力增加[25]。踝關(guān)節(jié)扭傷后6～12個月，患者步態(tài)期間足底壓力分布模式改變[26]。CAI 患者步行模式下外側(cè)縱弓、前足外側(cè)區(qū)峰值壓力增高[26-27]。本研究顯示，佩戴軟式支具后，CAI 患者足底動力學分布由足外側(cè)移向足內(nèi)側(cè)。軟式支具保護踝關(guān)節(jié)的同時，限制踝的內(nèi)外翻活動范圍，使踝關(guān)節(jié)處于更加中立位的位置，防止CAI 患者足外側(cè)先著地，從而降低足外側(cè)峰值壓力和沖量；同時，佩戴軟式支具可以有效刺激足底的機械感受器，反饋更多感覺信息，有利于中樞及時發(fā)出指令，優(yōu)化足底動力學分布，一定程度降低踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻扭傷的風險。

sEMG 是步態(tài)分析的重要手段，與運動學分析、運動力學分析、能耗評測、時間距離參數(shù)評測等一起構(gòu)成完整的步態(tài)分析系統(tǒng)[28-29]。sEMG 可用于定量分析神經(jīng)肌肉活動情況，探討肌力對動作的貢獻[30-31]。RMS主要反映肌肉活動時運動單位激活的數(shù)量，單位時間RMS 反映肌肉的做功能力[32]。CAI患者步行模式時下肢肌肉激活特征與健康人有差異[33]，多數(shù)研究顯示CAI 患者脛前肌激活程度降低，可能由于患者著地期間踝關(guān)節(jié)沒有充分背屈，呈現(xiàn)跖屈內(nèi)翻姿勢，是踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻扭傷最常見的姿勢[27,34-35]。Doherty 等[36]的Meta 分析表明，軟式支具可提高康復訓練(如神經(jīng)肌肉訓練)的效果，因為僅靠功能訓練通常無法完全恢復與CAI 相關(guān)的神經(jīng)肌肉控制功能。佩戴軟式支具可能更多刺激患側(cè)脛前肌和腓腸肌外側(cè)頭的肌梭和腱梭，增加本體感覺輸入；下肢肌肉激活增多代表做功增加，可減少踝關(guān)節(jié)扭傷風險。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)，CAI 患者佩戴軟式支具后，可即刻改善動、靜態(tài)平衡功能，優(yōu)化步行模式下足底動力學分布，改善神經(jīng)肌肉控制，對CAI 患者的康復有重要意義。

本研究未實施盲法，也未設(shè)置對照組，結(jié)果可能存在一定偏倚；本研究僅觀察即時效果，未進行長期干預，有待今后研究進一步完善。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。