踝關節等速肌力測試在下肢關節損傷中的應用進展

宋桂蕓，趙建宇，惲曉平，高明明，張璞，何澤佳

1.中國康復研究中心北京博愛醫院康復評定科，北京市 100068；2.首都醫科大學康復醫學院，北京市 100068

踝關節是下肢三大關節中最末端的關節，直接承載著地面的反作用力，是運動中最容易受傷的關節之一。踝關節周圍肌力對于維持人體平衡、步態及日常運動具有重要意義，是近年來踝關節損傷的研究重點。各種形式的下肢關節損傷均會導致雙側肢體的不對稱性[1]，不均衡的肌力分配必然導致動作結構的改變和效率的降低，這也是踝關節和其他肢體部位損傷的重要原因[2]。

目前除了踝關節本身的損傷之外，下肢關節損傷對踝關節周圍肌力影響的研究多集中在前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)和跟腱損傷術后，其他類型損傷對踝關節肌力影響的研究很少。在已有的研究中[3-5]，等速肌力測試是廣受認可的肌力評定方式，利用該測試系統可對踝關節進行不同活動方向(跖屈/背屈、內翻/外翻)、不同收縮方式(等長、向心、離心)、不同運動角速度的肌力測試。也正是測試方式的多樣化，使得現有的研究測試方法不一致，在結果分析上出現很多分歧。不同類型的下肢關節損傷特點不同，對踝關節肌力的影響也可能不同。本文探討常見下肢關節損傷后其踝關節肌力的變化特點和能較好反映該特點的等速肌力測試方式。

1 下肢關節損傷與踝關節等速肌力

目前對踝關節等速肌力探討的下肢關節損傷研究中，以踝關節扭傷、功能性踝關節不穩(functional ankle instability,FAI)、ACL術后和跟腱損傷為主。

1.1 踝關節扭傷

踝關節扭傷是該關節最常見的損傷，其局部解剖特點決定了受傷形式多為跖屈內翻動作，損傷發生時踝關節外側韌帶首當其沖，周圍肌肉也會存在細微損傷，而后的制動措施以及健側代償是周圍肌力下降的重要原因。Perron 等[6]在對有外踝關節扭傷史(8周～6個月)的士兵進行等速肌力測試后發現，損傷8周后，患側跖屈和外翻肌力明顯低于健側；6 個月后，除1 度損傷的跖屈肌力恢復與健側一樣外，踝關節1 度損傷的外翻肌力及2 度損傷跖屈、外翻肌力仍明顯低于健側。長時間的肌力缺失造成關節周圍肌性結構的不穩，而扭傷時局部韌帶組織的損傷，也在一定程度上破壞了關節囊內的機械性感受器，導致從外界輸出信號到募集肌肉正確收縮的時間發生延遲，從而引發FAI，肌力恢復越快，FAI發生的可能性就越小。

1.2 FAI

踝關節扭傷后不加以重視，形成FAI，對日常生活和運動造成較大困擾，因此近些年國內外對FAI 同踝關節等速肌力的研究相對較多。踝關節肌力下降、韌帶松弛以及本體感覺的減退是FAI形成的重要原因[7-11]，但對于FAI的踝關節肌力研究結果存在較大爭議[12-17]。朱燕等[12]在對FAI 運動員和健康人群進行測試時發現，運動員組在高速離心測試時表現出患側的肌力缺失，而對照組在任何速度任何收縮形式下，健患側肌力均有明顯的差異。一項Meta 分析顯示[18]，FAI 造成的反復性踝關節損傷患者內翻肌力明顯低于健側。趙麗等[19]對踝關節跖屈、背屈等速肌力進行測試后發現，FAI 患者健患側跖屈力矩峰值差值比大于10%，即兩側肌力不平衡，而背屈差值小于10%。鑒于踝關節損傷后健側代償的影響，將FAI患側肌力同未受損的健康人群肌力進行對比，發現除跖屈肌力在低速測試情況下無顯著性差異外，FAI 患側高速跖屈及低高速背屈肌力均明顯低于正常組，與Fox 等[9]的研究結果一致。也有研究顯示[20]，損傷幾年后患側踝關節肌力與健側沒有差別，但目前有類似研究結果的追蹤性研究并不多[21]。

1.3 ACL術后

ACL斷裂是膝關節常見的損傷之一，下肢肌力的恢復是術后康復的重點。在對ACL術后6～9個月患者踝關節肌力的研究中，Xergia 等[22]發現無論是與健側相比還是與對照組相比，手術側的踝關節背屈肌力明顯降低。而另一篇關于ACL 術后下肢肌力的研究結果顯示[23]，只有術后3～6 個月時，患側跖屈肌力下降；6～12個月時健患側踝關節肌力基本一致。分析研究結果發現，出現爭議的原因在于受試者的選擇、手術方案以及肌力測試方法等。前者(28歲)研究對象的年齡略小于后者(31歲)；前項研究均為男性，后者并未對性別進行分析；自體或異體重建等手術方案也會影響術后的肌力恢復程度。因此ACL 術后踝關節肌力的變化特點并未完全明確，但現有研究表明術后1年內患側應與健側一致。

1.4 跟腱損傷

由比目魚肌和腓腸肌肌腱聯合而成的跟腱是人體最長的肌腱。跟腱位于踝關節后側，對于穩定關節、負重、行走和起跳有重要意義，因此對跟腱損傷的肌力研究都集中于跖屈、背屈方向[23-24]。

跟腱損傷分為急性與慢性兩種類型。Porter 等[25]對急性跟腱損傷的患者進行等速肌力測試后發現，損傷修復12～80 個月之后，患側小腿圍度仍小于健側1.9 cm，跖屈最大肌力低于健側12%～18%，背屈肌力雖也低于健側，但并無統計學意義；患者在進行跑步的時候，患側有“flat tire”(爆胎)的異常感，這種感覺正是由跖屈肌力不足造成的。Oksanen 等[26]對慢性跟腱損傷修復16～39 個月后的肌力測試結果同Porter 等的結果顯示，跖屈肌力同健側相比降低16.1%，背屈沒有顯著性差異。支持該結論的還有Tenenbaum 等[27]。Mahieu 等[28]的一項前瞻性研究也顯示，跖屈肌力較小、背屈肌力較大與跟腱過度使用產生損傷具有相關性。

同以上結論不一致的是Horstmann 等[29]對跟腱損傷修復患者10 年后肌力評定的研究，結果顯示，踝關節背屈肌力明顯低于健側，而跖屈肌力只有在離心測試時有一定的差異性，認為背屈肌力的降低與跟腱短縮、踝關節跖屈活動度受限有一定關系。

從已有研究可以看出，跟腱損傷修復后跖屈、背屈肌力隨時間的推移有可能不同；兩者肌力的比值也許是衡量損傷風險的重要指標，但同膝關節等速肌力的研究相比，踝關節跖屈和背屈的比值范圍并沒有統一的定論，而且該比值與測試速度、測試方式有關，仍需進一步探討。

1.5 其他

在其他下肢關節損傷的相關研究中，有學者對小腿圍度、跖屈-背屈肌力進行相關報道，例如踝關節骨折[30]、脛骨骨折[31]、腓骨切除[32]等術后的研究，但采用等速肌力測試的研究數量不多。而其他關于下肢慢性軟組織損傷同踝關節肌力的研究更少，檢索到的相關研究是Frink 等[33]在2007 年發表的對下肢筋膜綜合征患者隨訪進行的等速肌力測試，結果顯示無論是在60°/s還是120°/s的速度下，該人群患側踝關節背屈肌力明顯低于健側，而跖屈肌力無明顯差異。

2 等速肌力測試方式

等速肌力測試方式主要包括測試方向、肌肉收縮形式和測試速度等內容。

2.1 測試方向

踝關節可以進行跖屈/背屈、內翻/外翻以及環繞等運動，是下肢最為靈活的關節。也正是由于活動方向復雜，關于該關節的等速肌力研究比膝關節的研究相對要少。正常情況下踝關節跖背屈的活動度大于內外翻，參與的肌肉也多于內外翻，與人的步態、平衡、跌倒都有密切的關系，所以在已有的踝關節等速肌力研究中，跖屈、背屈是常見的肌力測試方向。王向東等[34]在中國青年踝關節跖屈、背屈肌群肌力的研究中，對受試者進行等長肌力及等速向心肌力的測試，結果表明兩種測試方案下跖屈肌力均大于背屈。Fox等[9]的離心測試也表明FAI患者兩側跖屈肌力大于背屈，但兩者差值患側有所縮小。目前其他的研究也表明踝關節跖屈最大力矩應大于背屈，下肢關節損傷會導致這種狀態產生變化趨勢。傷后通過等速肌力測試發現異常，對于加快傷后康復、避免引發踝關節其他損傷有一定的指導意義。

現在比較跖屈、背屈肌力對踝關節穩定性作用大小的研究較少，其研究意義也有爭論。一篇下肢損傷風險篩查的系統綜述顯示[35]，跖屈肌力是預測踝關節損傷的指標；但Naicker等[36]的研究認為踝關節背屈肌力才與損傷有一定的相關性。除肌肉力矩外，關節屈伸比值一直是運動醫學的研究重點，認為肌群肌力比值失調會影響運動能力，是運動損傷發生的影響因素。同膝關節屈伸比值的研究相比，踝關節跖背屈肌力的正常比值范圍并未統一[37-38]。Mahieu 等[28]的研究顯示，跖屈肌力較小、背屈肌力較大與跟腱過度使用產生損傷相關；但跖屈肌力過大對于小腿前側的慢性損傷以及跟腱短縮可能也會有一定影響。二者比值范圍應如何確定，跖背屈比值如何影響踝關節的運動能力，仍需進行更多的研究。

踝關節多在跖屈內翻時發生損傷，因此該關節的內外翻肌力也得到學者們的重視。Cobb等[39]認為內翻肌力同踝關節中部平衡有一定相關關系；David 等[40]對踝關節不穩的受試者進行向心和離心兩種形式的內外翻測試，進一步證明內外翻肌力均與踝關節不穩有密切的關系。但Munn 等[41]的研究認為，在60°/s 和120°/s 的測試速度下，FAI 患側外翻離心肌力同穩定性無關，只有內翻離心肌力明顯低于健側。Wilkerson等[42]對踝關節外側韌帶損傷患者的肌力測試以及Hiller 等[18]的Meta 分析也證實了Munn 等[41]的觀點。Fox 等[9]的研究顯示，踝關節不穩的患者患側內外翻最大力矩同健側相比沒有差異性。而張陽等[43]的研究顯示，單側踝關節不穩人群患側踝關節的內外翻肌力均小于健側和對照組。

因此，踝關節跖屈-背屈肌力值可以反映踝關節功能，其比值的意義仍需進一步探討。與外翻相比，內翻肌力更能反映踝關節穩定性。

2.2 肌肉收縮形式

肌肉收縮形式有等長、向心和離心三種模式。等速肌力測試系統可以完成三種模式的測試和分析。目前對踝關節的肌力研究多集中在向心收縮測試上，一是因為向心收縮在人體運動中占有非常重要的地位，二是以往對等速離心收縮的研究結果一致性較差，存在很多分歧[12]。朱燕等[12]在向心收縮與離心收縮的測試研究中發現，踝關節不穩者在內翻向心收縮時兩側的肌力缺失百分比[(健側肌力-患側肌力)/健側肌力×100%]較大，外翻高速離心收縮時肌力缺失百分比較大，表明在高速離心運動時肌力表現異常，與踝關節內翻扭傷時(外翻肌群離心收縮)的表現相同，這與van der Wees 等[44]的研究結果一致。Collado等[45]的干預性研究顯示，離心肌力訓練與向心訓練相比，能同時增加踝關節韌帶損傷后的向心收縮和離心收縮肌力，并趨于健側水平。因此從最大力矩這一指標的分析來看，進行等速肌力測試時離心收縮方式也不容忽視。

除了對踝關節進行單一的向心或離心肌力收縮研究外，動態控制率(dynamic control rate,DCR)的提出為關節控制能力的研究提供了新思路。踝關節DCR 即高速向心收縮時的內翻力矩與高速離心收縮時外翻力矩的比值，反映的是面對外界應力時主動肌和拮抗肌同時收縮的能力。Stanley等[46]認為，尤其是對于不穩定性關節，DCR 具有特殊的意義。但目前國內對該指標的研究數量并不多。

從等速肌力測試選擇的肌肉收縮形式來看，大部分都是關于FAI 患者的研究，而對其他類型下肢關節損傷引起的踝關節功能下降的報道很少。單純向心或離心，還是打破傳統測試方法進行二者交替測試的意義更大，這需要更多的研究來證明。

2.3 測試速度

在正常步行時，踝關節的角速度大約為30°/s，因此很多研究將等速肌力測試的標準設定為30°/s，以觀察正常活動時踝關節的穩定性。但以踝關節急性扭傷為例，損傷發生的速度非常快，在發生扭傷的數十毫秒內，踝外翻肌群若反應良好，則可有效對抗突然發生的內翻損傷，這對外翻肌群的快速收縮能力有很高的要求，因此近些年也有很多學者對中高角速度的等速肌力測試進行研究。

眾多研究結果顯示，隨著角速度的增加，踝關節向心收縮力矩減小[47-48]。朱燕等[12]也證實離心收縮力矩也隨著角速度的增加而減小。這均符合希爾方程得出的力矩-速度關系。在分析踝關節功能同測試速度關系時，Leppilahti等[47]的研究對跟腱傷后修復患者健患側進行不同速度(30°/s、90°/s、240°/s)的測試，發現女性患者健患側差距在任何角速度下都很大，而且受速度影響較大，而男性雖然健患側也有一定差距，但無統計學意義。Frink 等[33]對下肢筋膜綜合征患者進行60°/s 和120°/s 的測試，結果顯示，該損傷類型患者的肌力差異不受角速度的影響。Arnold等[8]的Meta分析也證實Frink等[33]的觀點，認為測試速度不是影響等速肌力測試的相關因素。

3 小結

綜上所述，在常見幾類下肢關節損傷中，踝關節單次內翻跖屈損傷后外翻肌力明顯下降，FAI 人群內翻肌力下降明顯，且測試結果與等速測試速度有關；ACL斷裂術后及跟腱損傷后踝關節背屈肌力在長時間內未達到健側水平。踝關節扭傷及FAI人群的內外翻測試意義明顯，收縮速度對結果影響較小。

已有研究還存在一些問題，目前對足踝損傷后周圍肌力的研究多針對單一損傷進行分析，且設定的測試方向、收縮形式、測試速度有所差異，不同類型足踝損傷后肌力表現是否相同，不同的等速測試方式下肌力表現是否一致，等速肌力測試結果與足踝損傷后功能表現是否一致，目前結論尚未明確，也是可以進一步研究的方向。