慢性踝關節不穩姿勢穩定性的研究進展

章麗莉，楊玉珊，鄭潔皎

1.上海體育學院，上海市200438；2.復旦大學附屬華東醫院，上海市200040

踝關節扭傷是身體活動中最常見的肌肉骨骼損傷之一[1]。高達74%的踝關節扭傷患者會出現持續的殘余癥狀，包括踝關節“打軟”、踝關節不穩和功能障礙以及踝關節扭傷，這是慢性踝關節不穩(chronic ankle instability,CAI)的特征[2-3]。通常在初始損傷后數月和數年后，踝關節自我報告穩定性下降、身體活動減少和反復發作性損傷[4]，并嚴重影響生活質量[5]。踝關節扭傷往往被錯誤地認為是短期無傷害的，但實際上是長期癥狀，反復的踝關節扭傷會發展成為CAI，且長期的負荷不平衡加重軟骨磨損，最終形成關節炎[6]。踝關節扭傷不僅對患者的工作和生活帶來影響，也給個人經濟和社會醫療帶來壓力。每例踝關節損傷大約花費318～914美元[7]。因此，CAI因其高發病率、高復發率給個人和社會帶來較高的經濟負擔而越來越受到重視。

1 CAI的定義和分類

CAI主要表現為踝關節不穩癥狀多次發生，并造成踝關節反復扭傷，表現為踝關節疼痛、腫脹和失控感等[8]。其中，外踝扭傷最為常見(踝跖屈、內翻、內旋)，而85%的踝關節損傷都涉及踝關節韌帶損傷[9]，最常受累的是前距腓韌帶和跟腓韌帶。踝關節反復扭傷會導致兩種類型的功能障礙，機械性踝關節不穩(mechanical ankle instability,MAI)和功能性踝關節不穩(functional ankle instability,FAI)。

1.1 MAI

MAI是指踝關節周圍穩定結構受損，導致關節活動超出正常生理范圍[10]。MAI主要與病理性韌帶松弛有關，并有明顯的踝關節外側副韌帶損傷，常伴有軟骨損傷、滑膜炎以及退行性關節炎等。MAI主要依靠臨床查體及影像學檢查：前抽屜試驗及距骨傾斜試驗陽性結果提示距腓前韌帶斷裂和跟腓韌帶斷裂；非影像學應力-關節活動度測量器用于測量距骨前移和內翻傾斜程度；X線及MRI檢查可以很好地幫助判斷外側韌帶的完整性。

1.2 FAI

FAI由Freeman等[11]在1965年第一次提出。踝關節在反復扭傷后，32%～47%的踝關節扭傷患者會轉變為FAI，表現為踝關節有失控感、不穩和反復扭傷。由于韌帶組織的受傷，肌肉和韌帶中負責感受張力、位置和關節運動等信息的機械性刺激感受器和傳入神經纖維也會被破壞，這將導致從外界干擾信息經傳入神經傳導到募集肌肉正確收縮的時間延長。由于反饋傳入障礙，導致踝關節在觸地后踝周肌肉無法對踝關節異常位置產生收縮反應，最終導致踝關節失控、扭傷的發生率增加。這一關節傳入神經阻滯理論一直被沿用至今[12]。然而這一理論僅建立在反饋機制作用上，并未考慮神經肌肉前饋調節作用。近年來對CAI的步態和跳落研究發現，在觸地之前就存在大量的小肌肉活動[13]。研究表明，CAI患者的腓骨肌如果僅存在反饋活動，則不能快速有效地調節踝關節，防止扭傷。

1.3 MAI和FAI的關系

有研究發現[8,14]，MAI患者部分主訴有FAI癥狀。MAI患者踝周肌肉韌帶損傷后，其中的本體感受器也遭到破壞，進而影響本體感覺信息的傳遞和中樞神經系統對運動信息的整合，造成與FAI類似的失控、反復扭傷癥狀。另外一些研究則發現[15]，部分FAI患者也存在MAI癥狀。由此可以推斷，MAI和FAI之間存在密切的關系，既可能同時存在也可以單獨存在。Hiller等[16]將兩者重疊的部分定義為第三個類型，將CAI擴展成3個獨立的亞型：機械性不穩、主觀感覺不穩和踝關節重復性扭傷。

2 CAI的臨床表現

2.1 肌力不足

反復的踝關節扭傷會引起肌肉肌腱拉傷，從而導致踝周肌肉力量下降。有研究者認為[12]，引起肌力下降的主要原因是反復的牽拉使肌肉內α運動神經元損傷，而不僅僅是肌腱運動單位損傷引起。踝關節受傷后，中樞神經系統內的反射性抑制也是造成肌肉功能改變的主要原因。通常認為踝關節外側不穩定與腓骨肌肌力下降有關，然而并沒有充足的證據支持這一觀點。

David等[17]對12例CAI患者和12例健康受試者在不同角速度下進行踝關節內外翻的等速向心和離心收縮測試，通過表面肌電圖(surface electromyography,sEMG)記錄腓骨肌和脛骨前肌的相應肌電活動，發現患者的外翻肌電活動低于對照組，外翻肌力下降使踝關節的動態穩定受到影響，這可能導致踝關節重復性損傷。Cho等[18]發現CAI患者在60°/s和120°/s的外翻峰值力矩顯著低于正常人，且在60°/s外翻時的總做功顯著降低。其他研究也發現[19-20]，CAI患者存在踝關節外翻肌力的不足。但也有研究表明[21]，沒有充足的證據證明CAI患者存在外翻肌力的不足。

多數的研究都集中在CAI患者的內外翻力矩情況，僅有少數研究探討CAI患者跖屈和背屈力矩。Hubbard等[22]采用等速測試儀測試30°/s時跖屈肌向心收縮，發現CAI患者跖屈峰值力矩減少。Fox等[23]通過90°/s下等速測試跖屈離心肌力，發現FAI患者較正常組跖屈肌離心收縮肌力不足。部分CAI患者也存在髖關節伸展和外展力量缺陷[22]。在嚴重的踝關節扭傷后，為了保護受傷側肢體，臀大肌激活方式發生變化。已有研究證明[24]，6周的髖周肌群力量訓練顯著提高FAI姿勢控制能力，因此踝關節扭傷后持續的髖部肌肉功能障礙也應該成為CAI康復過程中不可忽略的一點。

2.2 腓骨肌反應時延長

踝關節突然內翻是運動中導致踝關節扭傷的直接誘因，而腓側外翻肌群對控制踝關節內翻及維持穩定起著重要的作用。近年來研究者們逐漸認識到觸地前神經肌肉變化的重要性，即前饋對CAI患者的落地方式產生重要影響。sEMG能夠反映功能活動中相應肌肉的激活情況，記錄踝關節活動時相關肌肉的活動和反應時間。

Caulfield等[25]采集12例FAI患者和10例正常者落地過程中腓骨長肌sEMG，發現觸地前FAI組腓骨長肌肌電活動弱于正常組。Delahunt等[13]研究結果與Caulfield等一致，推測腓骨肌反應時間的延長是造成CAI患者踝關節不穩的原因之一。Rosenbaum 等[26]和 Sierra-Guzmán等[21]利用踝關節傾斜板和sEMG測試FAI患者和正常人群的腓骨肌在踝關節突然內翻時的反應時間，研究結果表明，FAI的腓骨長肌和腓骨短肌反應時間均較正常人明顯延長。Pietrosimone等[27]對與腓骨長肌相對應的神經元上的運動皮層進行經顱磁刺激，發現CAI患者腓骨長肌興奮閾值大于正常人，表明CAI患者腓骨長肌皮質運動興奮性降低，影響運動控制能力。然而，也有研究報道[28]，CAI與正常人相比，腓骨肌反應時間沒有延遲。研究結果的不一致可能與研究方法、納入標準以及sEMG技術的差異有關。若CAI患者存在腓骨肌反應延遲，則這會導致本體感覺減退及脊髓水平運動控制的改變[12]。

2.3 本體感覺缺失

踝關節在反復扭傷后，周圍肌肉韌帶中的機械性刺激感受器和傳入神經纖維因受到過度牽拉而被破壞，干擾中樞神經系統對踝關節運動覺、位置覺和用力覺信息的準確感知，影響神經肌肉控制對關節運動和負荷做出反應，從而增加踝關節損傷的發生率，因此踝關節本體感覺在維持關節的功能穩定性中起著重要的作用[12]。

Refshauge等[29]觀察到，CAI患者與正常人之間，踝關節內、外翻運動覺存在差異，但被動跖屈、背屈沒有差異。也有研究表明[28]，CAI患者不存在運動覺的減退。Nakasa等[30]通過等速測試儀比較FAI患者和正常人關節位置覺，發現FAI患者內翻位置覺差異為1°，而正常對照組差異為0.2°，FAI組的內翻位置覺明顯減退。最近的一項研究報道[31]，與正常人相比，20例CAI大學生踝關節內外翻的位置覺和用力覺都有所下降。同時，也有研究報道CAI外翻用力覺減退[32-33]。

CAI患者運動覺、位置覺、用力覺的下降表明，踝周相關的本體感覺傳入存在缺陷，這使得患者在首次觸地時踝關節處于不正確的位置，更容易遭受踝關節扭傷。然而，相關研究的測量不是嚴格的傳入評估，因為它們都依賴于周圍的軀體感覺信息的有意識的感知。因此，無法確定這些措施中與踝關節不穩定有關的缺陷是周圍傳入功能障礙，還是脊柱或脊柱上水平的中樞神經系統改變，或兩者兼之。

3 姿勢控制的評估

3.1 靜態姿勢穩定評估

單側肢體站立期間的靜態平衡或姿勢控制措施經常被用于評估踝關節不穩患者的感覺運動功能。CAI的靜態姿勢穩定性評估方法包括量表法：改良Romberg測試、平衡失誤評分系統(Balance Error Scoring System,BESS)、平衡時間測試(Time-inbalance Test)和測立臺。

使用測力臺研究單腿站立穩定性時，主要使用的評價指標有壓力中心(Center of Pressure,COP)、擺動軌跡面積、擺動速度和踝關節所受到的地面反作用力(ground reaction force,GRF)等。

Chen等[34]對比MAI組、FAI組和正常人單腿站立的姿勢穩定性，發現閉眼時，MAI組患側踝關節在前、后、內側方向上的姿勢搖擺顯著高于正常組；與FAI組相比，MAI組在前方方向上顯示出更明顯的姿勢搖擺；FAI組與正常組相比，姿勢搖擺沒有發現顯著性差異。封旭華等[35]研究結果與Chen等一致，即MAI患者較FAI患者表現出更不穩定的患側肢體靜態平衡。然而，Ross等[36]進行睜眼單足平衡測試20 s，結果發現FAI者的靜態平衡能力比正常人差。McKeon等[37]觀察FAI患者睜眼和閉眼時患肢單腿站立，發現閉眼時擺動軌跡大于正常人，靜態平衡能力有所減退。研究結果的差異可能受測試時是否穿鞋、鞋類型的不同和每個人足的大小對足部運動感覺的缺失等的影響。

盡管靜態平衡評估能觀察到CAI與正常人的差別，但這種評估方法只能評估踝關節靜態的平衡差別，而踝關節不穩大多出現在動態平衡的控制中，所以該評估方法越來越受到研究者們的質疑。

3.2 動態姿勢穩定評估

動態平衡可能比靜態平衡更能反映人的平衡狀況，因為多數的踝關節扭傷都發生于功能運動狀況下，因而動態平衡測試能更直觀地發現踝關節不穩者的平衡缺失方面，如肌力、關節穩定性和感覺運動功能等。動態姿勢穩定常用的評估方法有：星形移動平衡測試(Star Excursion Balance Test,SEBT)、側向跳躍測試(Side-hop Test)、跳“8”字(Figure-of-8 Hop Test)、落地穩定狀態時間(Time to Stabilization,TTS)和動態穩定性指數(Dynamic Postural Stability Index,DPSI)等。

使用SEBT對30例CAI患者進行動態平衡測試，發現前方、后內側、后外側得分都小于正常人，表明CAI患者的動態平衡能力有所減退[20,38-39]。踝關節扭傷多發生于運動中的直接沖撞，因此，多個研究設置落地試驗模擬運動過程中的落地動作，觀察慢性踝關節損傷患者的運動學和動力學指標。TTS是從觸地時刻起，各方向的地面反作用力恢復到靜息值范圍所需的時間。Wright等[40]研究表明，FAI組踝關節前后方向和左右方向的TTS都長于正常組，這說明FAI組在冠狀面和矢狀面上都需要更長的時間來穩定擺動的壓心。Wikstrom等[14]通過兩種TTS計算方法，對比29例FAI患者和29例正常人的TTS，發現三個方向上均沒有顯著性差異。結果的不一致可能是由于研究人群、不同以及慢性踝關節損傷的納入標準差異，以及實驗設計、環境不同導致。

以計算機為基礎的動態平衡測試儀因其良好的用戶界面、測試便捷以及結果客觀，受到越來越多研究者和臨床康復人員青睞。Fusco等[41]將計算機動態平衡儀與Y-平衡測試比較，發現計算機動態平衡測試擁有良好的信度和效度。目前常見的平衡儀有Biodex平衡測試訓練儀、MJS平衡測試訓練儀、pro-kin動靜態平衡儀和NeuroCom Balance Manager平衡測試訓練儀等。計算機控制動態平衡測試系統能全面評估感覺整合能力(Sensory Organization Test,SOT)、運動控制能力(Motor Control Test,MCT)、應變能力(Adaptation Test,ADT)和穩定性(Limits of Stability,LOS)等，對人體視覺、前庭覺和本體感覺三大感覺系統分別進行評估，并能觀察CAI患者為維持姿勢穩定所采用踝策略和髖策略情況，其臨床應用價值得到普遍肯定。已有研究證明[42]，以計算機為基礎的動態平衡測試是檢測單側CAI患者平衡缺陷可靠且準確的裝置，具有準確區分受傷和未受傷肢體的能力。動態平衡儀能準確、客觀地評定患者的平衡功能等級狀態，對于指導擬定康復計劃、治療措施、評價康復和治療效果都得到驗證，被認為是姿勢穩定性評估的“黃金標準”。

4 CAI的姿勢穩定性訓練

平衡能力的減退是導致踝關節反復扭傷的主要原因之一，因此慢性踝關節損傷的姿勢穩定性訓練尤為重要。

Verhagen等[43]對641名排球運動員進行平衡板訓練，另486名運動員則是常規訓練，發現平衡訓練組踝關節扭傷率明顯低于對照組。McGuine等[44]將765名高校足球和籃球運動員分為平衡干預組和非干預組，結果顯示干預組踝關節扭傷發生率顯著降低，且執行干預計劃的運動員扭傷風險降低了一半，這說明平衡訓練計劃能大大降低運動員腳踝扭傷的風險。Lee等[45]使用踝關節平衡盤訓練單側踝關節不穩患者，10周和12周后重心移動軌跡面積較訓練前相比均有所減小。Youssef等[46]發現，平衡訓練4周后，Biodex平衡系統測量顯示CAI組總體穩定性指數、前后穩定性指數平均值有顯著改善。Anguish等[47]將CAI患者隨機分為兩組，分別采用靜態和動態平衡訓練方法進行干預，發現兩種方法均改善CAI患者踝關節功能自我報告、動態姿勢控制和關節位置覺。Hale等[48]發現，在對單側不穩定踝關節進行平衡訓練后，雙側踝關節的平衡能力都有所提高，這提示踝關節姿勢控制的調控不僅局限于外周的反射調節，同樣也有中樞神經的控制。對于平衡訓練能提高踝周本體感覺和姿勢穩定能力的機制，Taube等[49]解釋，通過平衡姿勢穩定性訓練，可以提高脊髓水平及以上的中樞神經的調控能力。梁英等[50]也報道，通過動態平衡訓練，CAI組的平均軌跡誤差和平均負重力量差分值均低于踝泵訓練組，同時還提高了踝關節不穩定評價問卷評分。

以上研究表明，數周的動靜態姿勢穩定性訓練可以刺激踝關節機械感受器，增強CAI患者踝關節的運動控制能力及穩定性，踝關節穩定性得以提高，從而改善本體感覺并恢復正常的神經肌肉傳導機制。

5 小結與展望

目前的研究已發現，CAI患者前饋和反饋運動控制都會隨著踝關節不穩而發生改變。隨著康復工程的發展，近年來國內外CAI姿勢穩定性的評估方法越來越客觀和精確，姿勢穩定性的訓練方法也由單純的靜態平衡練習發展為可以針對性的訓練本體感覺、前庭覺和減少視覺依賴的動態姿勢穩定性訓練。為了進一步提高CAI者姿勢穩定性訓練效果，建議今后從研究影響踝關節不穩姿勢穩定性的機制出發，結合現有評價和訓練方法的優點，提出更加有效、可靠和準確的評估和訓練方法，為CAI的診斷、治療和康復提供依據。