慢性踝關節不穩定患者的踝關節肌力變化特征研究

高原　陳杰　高婧

摘要：目的：探討慢性踝關節不穩患者的外翻肌/內翻肌和背屈肌/跖屈肌離心峰值力矩比值是否發生變化。方法：選取24名慢性踝關節不穩受試者作為實驗組，同時選取24名年齡、身高、體重、性別和身體活動水平與實驗組相匹配的受試者作為對照組。運用等速測力系統，對兩組受試者右側踝關節外翻肌、內翻肌、背屈肌和跖屈肌在不同角速度下（60°/s和120°/s）離心收縮的峰值力矩進行測量，并計算出外翻/內翻和背屈/跖屈離心峰值力矩的比值。結果：在角速度為60°/s和120°/s下，實驗組的外翻、內翻和跖屈峰值力矩明顯低于對照組（P<0.05），而背屈離心峰值力矩無顯著差異（P>0.05）；此外，實驗組的外翻/內翻離心峰值力矩比值明顯低于對照組（P<0.05），而實驗組的背屈/跖屈離心峰值力矩比值顯著高于對照組（P<0.05）。結論：在角速度為60°/s和120°/s下，慢性踝關節不穩患者的外翻/內翻離心峰值力矩比值顯著降低，而背屈/跖屈離心峰值力矩比值顯著增加，其機制可能是慢性踝關節不穩患者的外翻、內翻和跖屈的離心峰值力矩下降所致。所以，外翻肌、內翻肌和跖屈肌的離心肌力減弱可能會導致踝關節外側韌帶的重復性損傷。

關鍵詞：離心收縮；慢性踝關節不穩；踝關節肌肉力量；等速肌力

中圖分類號：G804.53；G804.66文獻標識碼：A文章編號：1006-2076（2017）04-0053-05

Abstract： Objective： To investigate if the ratios of eccentric peak torque of evertor/invertor and dorsiflexor/plantar-flexor are altered in subjects with chronic ankle instability. Methods： 24 chronic ankle instability subjects as an experimental group， and 24 healthy subjects as a control group， were matched in age， height， weight， gender， and activity level. The eccentric peak torque of right ankle evertor， invertor， dorsiflexor， plantar-flexor muscles of the two groups were measured with isokinetic dynamometer at angular velocities 60 deg/s and 120 deg/s， and the ratios of eccentric peak torque of evertor/invertor and dorsiflexor/plantar-flexor were calculated. Results： The eccentric peak torque of eversion， inversion and plantarflexion of experimental group were significantly lower than control group （P<0.05） and no significant differences in eccentric peak torque of dorsiflexion （P>0.05）. Moreover， the ratios of eccentric peak torque of eversion/inversion of experimental group was significantly lower than control group （P<0.05） and the ratios of eccentric peak torque of dorsiflexion/plantarflexion of experimental group was significantly higher than control group （P<0.05）. Conclusion： The ratios of eccentric peak torque of eversion/inversion of patient with chronic ankle instability significantly decreases and the ratios of eccentric peak torque of dorsiflexion/plantarflexion significantly increases at angular velocities 60 deg/s and 120 deg/s. The mechanism may be that eccentric peak torques of eversion， inversion and plantarflexion of patient with chronic ankle instability decrease. So， eccentric strength weakness of evertor， invertor， and plantar-flexor could lead to repeated injury of lateral ligament of the ankle.

Key words：eccentric contraction； chronic ankle instability； muscle strength of ankle joint； isokinetic strength

慢性踝關節不穩常用于描述踝關節外側不穩定的發生率[1]，是運動過程中常見的損傷，約占所有運動損傷的10%～15%[2]。踝關節不穩定的慢性癥狀會限制普通人的日常活動，也會對運動員的運動能力產生一定的影響。踝關節依靠周圍的肌群共同收縮維持關節的動態穩定性，在一些下肢活動過程中，如走、跑和跳，運動員依靠肌肉的共同收縮，尤其是離心收縮來控制足和地面之間的作用力[3]。對于踝關節肌力不平衡的人群來說，肌肉共同收縮能力可能會受到影響，進而肌肉不能以協調的方式消除外來的作用力，這些過度的應力會作用在關節周圍的組織上，極易導致踝關節損傷[4]。

踝關節出現再次損傷的原因之一，可能是正常踝關節外翻和內翻肌肉力矩比值發生變化。許多學者研究表明，慢性踝關節不穩的人群踝關節外翻肌向心收縮肌力明顯下降[5]。Park J S等運用等速測力法對踝關節外翻肌峰值力矩進行測試，發現踝關節扭傷后患者的踝關節外翻肌峰值力矩顯著降低[6]。幾乎所有的踝關節運動中，肌肉離心收縮被認為是控制踝關節活動的重要組成部分[7]，確切地說，肌肉離心收縮更能代表踝關節動態穩定機制[8]。因此，本研究的主要目的是確定慢性踝關節不穩患者外翻肌和內翻肌的離心肌力、背屈肌和跖屈肌的離心肌力比值是否發生改變。

1實驗對象和方法

1.1實驗對象

選取慢性踝關節不穩的受試者24人（男13人、女11人）作為本研究的實驗對象，具體情況見表1。實驗組受試者納入標準：1）過去1年內，單側踝關節至少有一次明顯的踝關節外側韌帶扭傷，制動時間超過3天；2）過去1年內至少出現過1次踝關節不穩感或無力感；3）參加本研究前3～6月內至少出現1次重復性扭傷；4）涉及到腳踝運動時，有疼痛、不穩定或無力感；5）腳踝受傷初期才出現這些跡象；6）未能恢復到受傷前的活動水平；7）踝關節無骨折發生；8）過去3個月內，無頭部損傷和急性下肢損傷；9）踝關節沒有接受過正式康復治療[9-11]。根據實驗組的人數、年齡、身高、體重、性別和身體活動水平，匹配24名（男13人、女11人）無踝關節損傷的受試者作為本研究的對照組，具體情況見表1。對照組受試者納入標準：在過去3個月內無頭部損傷、下肢急性損傷、平衡功能障礙和慢性下肢功能障礙。為了便于對兩組受試者進行統一比較，所有受試者的優勢腿都是右側腿，且慢性踝關節不穩組都是右側踝關節不穩。測試之前，測試人員告知所有受試者本研究的目的，測試步驟、可能的風險和不適，并簽署知情同意書。此后，還要對所有受試者進行系統篩查，以確保在等速測試條件下無下肢神經肌肉、肌肉骨骼問題或禁忌癥。

1.2實驗方法

測試前準備：測試前，受試者進行5分鐘熱身活動和5分鐘踝關節內翻和外翻、跖屈和背屈牽拉活動。測試設備和動作模式：所有測試在Biodex 3 多關節系統等速測試儀（Biodex Medical Systems，Shirley，美國）上進行，測試的角速度為60°/s和120°/s；動作模式：踝關節跖屈、背屈、內翻和外翻。

測試要求：受試者坐在等速測試儀坐位上，使用束帶固定胸、腰部，髖關節屈曲80°（0°為中立位）。在對踝關節跖屈/背屈和內翻/外翻進行測試時，膝關節束帶固定在股骨遠端以限制膝關節的屈曲角度。為了確保受試者的小腿與地面平行，盡可能地減小腘繩肌參與，產生額外的力矩，足踝被定位于跖屈、背屈、內翻和外翻位置，用束帶固定。一旦被固定，則以受試者的主動活動度作為開始和結束的角度。測試時間：2016年5月18日-2016年5月30日。測試地點：燕山大學體育學院運動機能與康復研究中心。測試人員：根據實驗設計要求，在正式測試前2個月，邀請等速測試專業人員對測試人員（在讀研究生）進行系統培訓，測試人員能夠熟練操作等速測試儀，并能夠及時處理測試過程中出現的突發事件，之后又進行2次小樣本的預實驗，對整個操作過程進一步鞏固。

正式測試：每一個動作測試之前，在相應的角速度下進行5次離心運動，以便熟悉運動速度和離心測試模式，隨后在關節活動范圍內連續進行5次測試。整個測試過程分為4組，順序依次為：第一組：60°/s，踝關節內翻和外翻離心運動×5；第二組：60°/s，踝關節跖屈和背屈離心運動×5；第三組：120°/s，踝關節內翻和外翻離心運動×5；第四組：120°/s，踝關節跖屈和背屈離心運動×5。為了預防疲勞，組內兩個動作模式之間休息2分鐘，兩組之間休息4分鐘。所有的測試都由相同的測試人員進行操作，中途不更換。

1.3統計學分析

所有測試結果都用均數±標準差表示，數據運用SPSS19.0統計軟件處理。采用方差分析和獨立樣本t檢驗。P<0.05為顯著性差異標準，P<0.01表示具有極顯著性差異。

2研究結果

如表2所示，在角速度為60°/s和120°/s時，對照組的外翻肌和內翻肌的離心峰值力矩分別高于實驗組，且具有極顯著性差異（P<0.01）；對照組的跖屈肌離心峰值力矩也分別高于實驗組，且具有顯著性差異（P<0.05），而對照組的背屈離心峰值力矩也分別高于實驗組，但無顯著性差異（P>0.05）。

3分析和討論

早期關于踝關節不穩的等速研究主要集中在向心收縮和踝關節不同肌群的向心力矩比值方面，而對離心收縮和離心力矩比值研究較少[12-13]。向心收縮和離心收縮的收縮方式明顯不同，即離心收縮是指肌肉在收縮產生張力的同時被拉長，而向心收縮是肌肉收縮時長度縮短[14]。本研究沒有對踝關節不同肌群的向心收縮和離心收縮的數值進行比較，主要原因是向心收縮產生的最大力矩隨著測試速度的增加而相應地降低；而離心收縮時，無論測試速度如何變化，肌肉產生的張力變化不大，都基本相似。當測試速度相同時，離心收縮動員的運動單位活動水平較高，且產生的力量明顯高于向心收縮，即肌肉收縮方式決定產生力量大小。此外，離心收縮還具有以下特點，耐疲勞性較差、產生的機械張力較大和需氧量較低等生理學特性[14]。

踝關節周圍肌群力量不平衡是損傷的重要預測因子，當踝關節跖屈肌力較大時，背屈/跖屈向心肌力比值明顯變小，在運動過程中出現內翻扭傷的幾率增加；當踝關節外翻/內翻向心肌力比值升高，踝關節損傷的幾率也顯著升高[15]。我們的研究結果與上述結果有所不同，當角速度在60°/s和120°/s時，正常人群的外翻/內翻離心峰值力矩比值明顯高于踝關節不穩患者，其原因可能是踝關節不穩患者足的外翻肌和內翻肌肌力不足所致。此外，我們還發現，在同樣兩種角速度下，踝關節不穩患者背屈/跖屈的離心峰值力矩明顯高于正常人群，其原因可能是踝關節不穩患者跖屈肌的峰值力矩顯著不足，而不是背屈肌的峰值力矩顯著不足所致。Fox J和Hubbard T J的研究支持我們的研究結果，Fox J認為，踝關節外側損傷是跖屈離心力矩不足所致[16]，而Hubbard T J研究表明，慢性踝關節不穩的影響因素包括踝關節內翻松弛度增加、踝關節前部松弛度增加、跖屈和背屈向心峰值力矩降低[17]。

我們的研究結果顯示，當角速度為60°/s和120°/s時，對照組和實驗組的外翻肌、內翻肌、背屈肌和跖屈肌離心峰值力矩無顯著性差異，表明離心收縮肌力不取決于角速度的快慢，這與Duncan等和 Walmsley等的研究有所不同。他們對離心收縮肌力、向心收縮肌力和測試速度之間關系進行研究，發現離心峰值力矩隨著速度的增加而增加，而向心峰值力矩隨著速度的增加而降低[18-19]。但是Dvir Z的研究與我們的研究結果一致，他們發現在離心收縮過程中，無論測試速度如何變化，肌肉產生的張力都保持相似[3]。此外，Gary B. Wilkerson通過對踝關節外翻/內翻向心肌力進行測試，發現角速度在30°/s 和120°/s時，內翻肌的峰值力矩和平均功率明顯小于外翻肌，表明踝關節外側韌帶損傷可能與內翻肌機能缺陷密切相關[20]。因此，要想恢復正常踝關節的外翻/內翻肌肉力量比率關系，有必要制定一個踝關節等張力量訓練計劃。

另外，我們的研究結果與Munn等的研究存在一些差異，他們認為踝關節外側不穩與外翻肌力量不足無關，而內翻離心肌力不足更可能導致踝關節外側不穩。原因可能是負重時小腿的橫向位移控制能力降低，當過度的橫向姿勢擺動超過了支撐面就會導致足內側緣離開地面，此時達到了外翻閉合鏈的極限，進而迫使足部快速內翻[21]。而Hartsell HD通過對慢性踝關節不穩患者和正常人進行對比研究[22]，發現慢性踝關節不穩患者存在外翻離心肌力不足，這與我們的研究結果一致。Willems T研究表明，慢性踝關節不穩的可能原因是本體感覺機能減弱和外翻肌無力[23]。因此推薦，在慢性踝關節不穩的康復中，應該增加本體感覺訓練和力量訓練。

4小結

該研究表明，與正常人群相比，慢性踝關節不穩患者的外翻/內翻離心峰值力矩比值顯著降低，而背屈/跖屈離心峰值力矩比值顯著增加，其機制可能是慢性踝關節不穩患者的外翻、內翻和跖屈的離心峰值力矩下降所致。因此，外翻肌、內翻肌和跖屈肌的離心肌力減弱可能導致踝關節外側韌帶的重復性損傷。

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