足底壓力動態檢測對慢性踝關節不穩患者的評估與臨床應用

陸沈吉，吳智剛，蔡萍，冀銳，范帥，蔡斌

隨著運動人群的增加，踝扭傷的發生率也同樣增加。每年女性踝關節扭傷發生率為13.6‰，男性為6.9‰，總患病率約為10.7‰[1]。踝關節扭傷的常見并發癥為慢性踝關節不穩(chronic ankle instability，CAI)[2]。CAI的發病機制主要包括韌帶損傷和本體感受器受損[3]，導致平衡功能下降，反應時間延遲和強度降低[4]。外側韌帶和關節囊松弛通常會導致機械性踝關節不穩(mechanical ankle instability，MAI)；神經肌肉控制系統的損傷會導致功能性踝關節不穩(functional ankle instability，FAI)，患者常主訴“打軟腿”、不穩癥狀等。 CAI患者通常需要接受物理治療，MAI患者可能需要手術干預[5]。CAI的診斷包括扭傷史、距骨傾斜試驗、前抽屜試驗、X射線、磁共振成像、超聲甚至關節鏡檢查[6]；此外，還經常使用疼痛評估、關節活動度、踝關節功能量表等[7]。 影像學診斷和侵入性關節鏡檢查對MAI高度敏感，但FAI通常需要功能性診斷，且臨床上對FAI的評估更為主觀，臨床醫生很難客觀、定量地評估FAI患者[8]。

目前，主要有兩種類型的設備：壓力墊和受力平臺，分別可檢測足底壓力分布和壓力中心(center of pression，COP)，然而研究顯示結果有所區別[9-10]。測量足底壓力的設備空間分辨率高，收集COP參數的設備精度和時間分辨率高。 因此，這兩個系統是互補的，但是以前的研究大多使用單個設備。 上海交通大學電子信息與電氣工程學院蔡萍教授團隊通過將壓力墊放在受力平臺上來組合這兩種設備[11-13]。 這樣可以同步測量垂直和水平切向力以及足底壓力，并根據足底壓力分布來計算COP參數，前期已對垂直地面反作用力進行了重復測量，具有良好的內部一致性(99.0%)，且與Bertec測力平臺具有外部一致性(99.6%)。因此，本研究的目的是使用該設備在CAI患者中進行臨床應用評估，分析CAI患者的COP分布特點，為臨床診斷及評估提供一定的協助，有助于制定個性化的方案，并為設備后續的進一步完善提供支持。

其中：i=1，2，3…，n；j=1，2，3…，m；k=1，2，3…，s。若有，則稱對象i屬于灰類k*。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年1月～2017年2月于我科就診的24例CAI患者作為觀察組，其中13例診斷為MAI，11例診斷為FAI，所有患者均通過核磁共振或超聲檢查。納入標準：18～45歲；在過去的6個月中，單側復發性踝關節扭傷，有 “打軟腿”的病史，伴有疼痛，不穩定和無力的癥狀[14]；無手術史或系統康復史；損傷后曾行肌骨超聲或核磁共振檢查(若結果有韌帶損傷/撕裂即視為MAI)。排除標準：雙側踝關節損傷；近3個月內發生踝關節損傷；下肢骨折，血管疾病，頭部受傷，嚴重的全身性疾病，感染、認知障礙、神經系統疾病或藥物濫用的病史。將我科接受檢查且年齡匹配但無踝關節癥狀的健康受試者28例作為對照組。2組一般資料比較差異無統計學意義，見表1。

1.2 方法 采用自行設計開發的多維測力臺及配套軟件(專利號：ZL2016 1 0105008.3)，設備傳感器分布為36行39列，分布密度4個/cm2，測試頻率20sps。

表1 2組一般資料比較

我們的結果表明該設備可用于初步評估踝關節功能，雙足站立時，兩組之間的差異顯著，意味著CAI患者的動搖軌跡與范圍均較對照組更大，即更加不穩定。單足站立時，CAI患側足的COP動搖軌跡長度和范圍參數亦比對照組大，表明患者患側足單足站立時功能更差；此外，CAI患者的健側足的COP動搖軌跡長、M/L動搖軌跡長、A/P和M/L動搖范圍都比對照組的數值大，這意味著健側足的功能也可能受到了損傷。可能是由于踝關節扭傷限制了CAI患者的整體運動，從而導致肌肉力量下降；此外，患側肢體的神經肌肉控制功能受損，神經沖動傳入、中樞控制欠佳亦可能影響健側肢體的穩定性[17]。部分研究也顯示相似的結果[18-19]；Evans等[20]發現踝關節扭傷僅1d后，患側與健側COP變化速度顯著增加；Hale等[21]發現，對健側肢體的訓練可以幫助改善下肢的平衡功能；提示CAI患者的患側與健側足神經肌肉控制能力均下降，需同步進行訓練。然而，本研究中觀察到的許多差異比較接近，這可能是由于研究的樣本量較小的原因。

根據足底壓力分布，采集COP動搖軌跡長和范圍，如前/后(anterior/posterior，A/P)動搖軌跡長、左/右(medial/lateral，M/L)動搖軌跡長、 A/P動搖范圍、M/L動搖范圍。動搖軌跡長代表偏移距離的總和，代表重心偏移的速度，為時間層面的數據，數值越大，代表變化越快；動搖范圍是指最大的偏移距離，為空間層面數據，偏移距離越大，代表偏移越嚴重。2組受試者站立于平臺，雙眼直視前方，兩臂自然下垂。根據如下步驟進行：①雙腿站立15s，休息1min，重復3次； ②患側腿站立15s，休息1min，健側腿腿站立15s，重復3次。

2 結果

目前，遵醫附院圍繞消化道腫瘤、肺癌、乳腺癌、兒童血液腫瘤等主要病種，開展了“惡性腫瘤精準診斷與治療能力提升”項目。據悉，該項目已被納入“國家重大疾病診治能力提升工程項目庫”，獲得了1.5億元國家資金支持。醫院將建設惡性腫瘤臨床數據中心、惡性腫瘤分子病理診斷中心，開展腫瘤易感基因檢測與早期診斷、消化道早癌的內鏡診療、腫瘤個體化治療等一系列新技術。

大多數踝關節損傷發生在跖屈和內旋時，導致距腓前韌帶受損[15]，感覺傳入受損，降低了本體感反饋和姿勢控制的能力，中樞運動控制能力受累，導致患側及健側肢體的功能均受損[16]。此外，疼痛，腫脹以及擔心再次扭傷可能會導致下肢的負荷減小，從而導致向心及離心肌力均下降[6]。

表2 2組雙足站立COP參數比較

2.2 2組單足站立COP參數比較 單足站立時，觀察組除了健側足在A/P動搖軌跡長較對照組比較差異無統計學意義外，患側足與健側足的其余COP參數均明顯大于對照組(均P<0.05)，且觀察組患側足的M/L動搖范圍更明顯大于健側足(P<0.05)，其余參數比較健患側足之間差異均無統計學意義，見表3。

2.3 觀察組患側足站立COP參數比較 觀察組患側足單足站立時， MAI患者COP動搖軌跡長、A/P和M/L動搖軌跡長、M/L動搖范圍均明顯大于FAI患者(均P<0.05)，但A/P動搖范圍比較差異無統計學

扭傷發生后，臨床醫師對CAI的評估通常是主觀的，部分患者進行核磁共振或肌骨超聲檢查，此類檢查不僅設備昂貴，且對醫師有較高的要求，組織水腫等亦可影響檢查結果。此外，影像學檢查為平臥位、靜態的檢查，無法反應患者的功能，且復查、隨訪均有不便之處。因此，本研究旨在使用上海交通大學電子信息與電氣工程學院開發的設備評估CAI患者足底壓力分布及COP參數，簡單、無創且快速便捷，在站立位進行檢測，更能反應踝關節功能。

表3 2組單足站立COP參數比較

表4 觀察組患側足站立COP參數比較

3 討論

晚清最后10年，清政府也開始以較為保守的方式進行自我變革。變革的方向對后世影響較大，其中，辦新學、編練新軍等措施甚至在一定程度上直接加速了清政府的滅亡。

意義，見表4。

COP是從壓力板得出的動力學變量，用于評估平衡功能[9]。 正常情況下，單足站立時，足底壓力主要集中在跖骨及足跟，而CAI患者的壓力更多地集中在前外側。有研究指出，足趾區域的剪切力與區域壓力集中成正相關，第一足趾上壓力的增加與高剪切力有關，這意味著身體不平衡[11]。

大金川叛軍為了抵抗朝廷軍隊，在兩軍對陣的地區增壘設險，致使戰火延續了兩年，最終因眾寡懸殊、大勢已去而投降。《清實錄》記載，乾隆四十年（1775年）七月，索諾木鴆殺僧格桑，獻尸請降，朝廷不準[6]168。《徇促浸》以“順天者生逆天死，賊尸未僵魂已禠”指責大小金川土司發動叛亂實屬逆天行為，并化用古詩《有所思》中的“當風揚其灰”“拉雜摧燒之”，表達了對大小金川發動叛亂的激憤之情。“到頭倔強將何為”一句則是管世銘發出的質問與嘆息：對叛亂者無端叛亂的質問，以及對叛亂者垂死掙扎的嘆息。“爾果悔罪，何不早生致”表明如果叛亂者果真有悔改之意，就應該及早投降，而當朝廷大軍逼近時再請降，則不可能得到寬恕。

2.1 2組雙足站立COP參數比較 雙足站立時，觀察組COP動搖軌跡總長度，A/P和M/L動搖軌跡長，A/P和M/L動搖范圍均明顯大于對照組(均P<0.05)，見表2。

單足站立時，CAI患者的健側足與對照組相比，M/L動搖軌跡長、M/L和A/P動搖范圍具有統計學差異；CAI患者的患側足與健側足相比，僅發現M/L動搖范圍有差異； MAI與FAI患側足相比，M/L動搖軌跡長、M/L動搖范圍及A/P動搖軌跡長具有統計學差異，這樣的結果可能提示對于CAI患者而言，M/L方向的COP參數變化更敏感。有研究顯示，單腿站立時，CAI患者的M/L平均COP偏移和M/L總COP偏移較長[16]。 距腓前韌帶損傷后，韌帶的修復過程將導致韌帶纖維排列不規則，從而降低韌帶的延展性。磁共振成像顯示韌帶明顯增厚[22]，這可能導致距骨向前移位；此外，有研究觀察到踝背屈的峰值扭矩小，意味著跖屈力量較大，亦跟腱縮短，距骨向前滑動；由于距骨的后部稍窄，距骨和脛骨之間可能形成骨塊，以保持關節的穩定性，尤其是在A/P方向上，這可能解釋為什么M/L方向上動搖軌跡的差異更加敏感。 然而，與磁共振成像或超聲檢查相比，有必要進行進一步研究來確定這種差異的值。

COP動搖軌跡和范圍的增加意味著CAI患者的神經肌肉控制不佳，亦有研究顯示CAI患者有髖部力量下降、髖策略欠佳等表現[23]。定期康復治療及隨訪有助于恢復動態姿勢穩定性，減少踝關節再次受傷的風險，且康復治療需考慮患者的整體平衡功能，使用該設備進行COP動搖軌跡評估，有助于對患者進行個性化評估及治療方案的制定，且為患者的定期隨訪與評估提供了數據支持。此外，該設備設計了簡單的小游戲，增加了康復治療的趣味性與患者依從性。

讓學生理解長度×寬度=面積是極為困難的。因此在學生拼擺的基礎上，筆者圍繞這個問題進行直觀演示：長方形的長、寬與面積單位的個數有什么關系？引導學生觀察長方形長是幾厘米，每行就可以擺幾個1平方厘米的立方體；寬是幾厘米，就能擺幾行1立方厘米的立方體。

然而，本研究依然存在一定的局限性，首先，作為概念驗證的先導研究，樣本量較小，需要進一步擴大。其次，我們僅比較雙足站立與單足站立，且均為睜眼模式，結果可能受到視覺代償的影響。然而，我們認為睜眼接受評估的受試者狀態更加貼近日常生活。最后，我們沒有進行動態評估，可能需要后續的進一步研究。

因此，本研究顯示，使用上海交通大學電子信息與電氣工程學院蔡萍教授團隊制造的設備對CAI患者及正常對照進行檢測，CAI患者的COP動搖軌跡長與范圍均較對照組更大，且患側足的M/L動搖范圍較健側足更大；MAI的患側足相對于FAI的患側足的M/L動搖軌跡長及動搖范圍更大；提示對于CAI患者而言，M/L方向的COP參數變化更敏感。采用本設備可為康復醫師與治療師評估患者提供支持，有助于康復方案的個性化制定，設備具有的小游戲亦可增加康復治療的趣味性及患者依從性。