本體感覺神經肌肉促進法和全身振動訓練對功能性踝關節不穩干預效果的比較

劉羽多，萬祥林

北京體育大學，北京市 100084

0 引言

踝關節扭傷是體育運動中最常見的運動損傷之一[1-2]，在各類運動損傷中占7.3%[3]。急性外側踝扭傷患者中，46%在初次受傷后的短時間內發展為慢性踝關節不穩[4]，功能性踝關節不穩(functional ankle insta‐bility,FAI)是其中一個亞型，由于本體感覺、神經肌肉控制、姿勢控制或力量不足等引起的外側踝扭傷反復發作[5]，嚴重影響正常工作和生活[2]，甚至可能導致骨關節炎、關節退行性疾病等更為嚴重的后果[6]。

以神經肌肉控制為主的訓練可以降低踝扭傷風險[7]。本體感覺神經肌肉促進法(proprioceptive neuro‐muscular facilitation,PNF)[8]通過刺激本體感受器，增強神經肌肉反應[9-10]；全身振動訓練(whole body vibra‐tion training,WBVT)通過調控運動單位的同步性，獲得更有效的本體感覺反饋[11-12]。這兩種訓練方法被證實可以提高FAI 患者的肌肉力量、本體感覺和動態姿勢穩定性，被廣泛地應用于患者的康復訓練[9,11-15]。59%踝關節扭傷發生在起跳落地時[16]，以往研究多通過測試FAI患者踝部的等速肌力[17-18]、踝關節位置覺[17]和站立平衡能力等[18]評估干預效果，缺乏對起跳落地動作的研究。本研究比較PNF 和WBVT 兩種方法對FAI 患者完成起跳落地時的動作特征，及本體感覺、動態姿勢穩定性的干預效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2021年5月至7月于北京體育大學招募受試者。

采用G*Power 軟件計算，選擇Cohen d=0.5、顯著性水平α=0.05、檢驗效能0.95 的功效分析，計算出總樣本量為16。考慮到受試者流失，最終入選22例患有FAI的男性大學生。

納入標準[19-20]：①過去1年內踝關節反復扭傷2次及以上，且最近一次扭傷在至少1 個月前；②坎伯蘭踝關節不穩量表評分≤24 分；③踝關節前抽屜試驗和距骨傾斜試驗均陰性；④雙下肢無骨折或外科手術史。

隨機數字法將受試者分為PNF 組(n=11)和WB‐VT 組(n=11)，其中PNF 組1 例由于急性闌尾炎手術脫落，2例由于日常運動導致膝關節韌帶撕裂傷脫落；WBVT 組2 例由于日常運動導致膝關節韌帶撕裂傷脫落。最終納入統計17例，其中PNF組8例，WBVT組9 例。兩組一般情況無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

本研究經北京體育大學運動科學實驗倫理委員會批準(No.2021072H)，所有參與該項研究的受試者均于測試前簽署知情同意書。

1.2 方法

兩組分別完成PNF 和WBVT 干預，每周3 次，共6周。

1.2.1 PNF組

訓練采用D2 模式，包括屈曲和伸展兩個部分。屈曲模式(diagonal-2-flexion,D2-F)：髖關節屈曲、外展、內旋，膝關節屈曲，踝關節背屈、外翻。伸展模式(diagonal-2-extension,D2-E)：髖關節伸展、內收、外旋，膝關節伸展，踝關節跖屈、內翻。具體操作程序如下。①保持-放松技術：操作者以手掌支撐受試者患側足底，緩慢牽拉至最大踝背屈位，囑受試者主動收縮小腿三頭肌并保持6 s 后放松，每組3 次，共3組，組間休息10 s，最后一組終末位保持40 s后放松。②等張組合技術：受試者采用15 磅(1 磅=0.45 kg)彈力帶完成抗阻D2-F 向心性收縮5 s，到達終末姿勢，保持穩定性收縮10 s；阻力方向不變，從終末姿勢返回起始姿勢完成D2-F 離心性收縮5 s，每組10 次，共2組，組間休息1 min。③穩定性反轉技術：受試者采用15 磅彈力帶從起始姿勢向終末姿勢完成抗阻D2-F向心性收縮5 s 后不停，快速調整阻力至相反方向，完成D2-E 向心性收縮5 s，每組10 次，共2 組，組間休息1 min。④節律性穩定技術：受試者坐在治療床邊，下肢自然下垂，受試者在足跟內側和足背外側15磅彈力帶阻力引導下進行D2-F穩定性收縮10 s后，變換阻力為相反方向，即在受試者足跟外側和足底內側施加阻力，受試者在阻力引導下行D2-E 穩定性收縮10 s，每組10次，共2組，組間休息1 min[13]。

1.2.2 WBVT組

采用Power Plate Pro5 AIRdaptive 振動訓練儀(美國POWER PLATE)進行訓練，振動頻率30 Hz，振幅1 mm。受試者站在振動平臺中央，雙手各握5 kg 啞鈴，雙臂外展約30°，雙腳分開與肩同寬，重心稍前移，腳跟微抬，重心落在前腳掌，膝關節微屈。每組振動持續1 min，每次6組，組間休息3 min[18]。

1.3 評定方法

干預前后，采用以下方法進行評定。

1.3.1 Y平衡測試

受試者裸足，以患側腳站于Y-balance 測試儀(美國FUNCTIONAL MOVEMENT SCREEN)測試平臺上，雙手叉腰，健側腳盡可能向遠處推動測試板，然后回到起點，測量最遠距離。按前、后內、后外的順序依次測試，受試者自行決定測試節奏；要求受試者測試時患側腳不得離開測試板或移動，健側腳不能以測試板或測試桿作為支撐，也不能接觸地面，推動過程中應與測試板始終貼合，不能依靠慣性前推。每個方向測3次，取平均值，計算綜合值作為最終成績。

其中腿長定義為股骨大轉子到同側腳外踝的距離。

1.3.2 本體感覺測試

受試者裸足，患側腳站于PK254P Pro-Kin 動態平衡儀(意大利TECNOBODY 公司)的平衡板上，雙手置于兩側扶手上，注視前方電腦屏幕，按畫面提示以最短時間(最長不超過120 s)、最佳路徑(若超出系統推薦路徑會報警提示)通過足部控制平衡板運動5圈。要求在120 s內完成5圈轉動，每次超出系統推薦路徑的報警時間不得超過5 s。系統記錄平均軌跡誤差[21]。測3次，每次間隔1 min，取平均值。

1.3.3 起跳落地測試

正式測試前對受試者進行動作標準化教學。受試者在干預前后的測試中穿著一致的自備運動鞋及統一的緊身泳褲，慢跑200 m 和高抬腿30 次熱身后，粘貼19 個反光標志點，分別位于左、右髂前上棘，第四、五腰椎棘突中點，左、右大腿前側，左、右股骨外側髁，左、右股骨內側髁，左、右脛骨粗隆，左、右腓骨外髁，左、右脛骨內髁，左、右足尖，左、右足跟。受試者離測力臺中心70 cm 處站立，障礙物高30 cm，位于起跳位置前30 cm。測試開始時，受試者雙手叉腰，雙腿起跳，跨過障礙物，以患側腿單腿落于測力臺中心，并盡力保持身體姿勢穩定20 s。通過9281CA 三維測力臺(瑞士KISTLER)、Raptor-4 紅外高速運動捕捉系統(美國MOTION ANALYSIS 公司)同步采集地面反作用力(ground reaction force,GRF)及體表標志點軌跡數據。測3次，間隔1 min，取平均值。

評價指標包括落地時刻至其后20 s 內踝關節峰值角速度；髖、膝、踝關節活動范圍，即落地后關節在某一平面上最大角度與最小角度之差；落地后前后、左右方向GRF 峰值出現時間[22]，以及落地后20 s 內的前后、左右、垂直以及總動態穩定指數[23]。

其中落地時刻定義為動作開始后地面反作用力高于10 N的瞬間。

1.4 統計學分析

采用SPSS 21.0 統計軟件完成數據分析。計量資料以()表示，采用混合設計雙因素(組別和時間)方差分析。顯著性水平α=0.05。效應量采用Cohend表示，d＜0.2 為微小效應，d=0.2～＜0.5 為低效應，d=0.5～＜0.8為中等效應，d≥0.8為高效應。

2 結果

2.1 Y平衡測試

組別的主效應不顯著(P＞0.05)，時間的主效應顯著(P＜0.01)，交互效應不顯著(P＞0.05)。見表2。

表2 干預前后兩組Y平衡測試成績比較

2.2 本體感覺測試

組別的主效應不顯著(P＞0.05)，時間的主效應顯著(P＜0.001)，交互效應不顯著(P＞0.05)。見表3。

表3 干預前后兩組平均軌跡誤差比較 單位：%

2.3 起跳落地測試

組別對踝關節內翻峰值角速度，髖、膝、踝關節活動范圍，落地后前后、左右方向GRF 峰值出現時間，以及落地后20 s 內的前后、左右、垂直以及總動態穩定指數的主效應均不顯著(P＞0.05)。時間對踝關節內翻峰值角速度和踝屈伸活動范圍主效應顯著(P＜0.05)，對其他指標的主效應均不顯著(P＞0.05)。時間和組別對踝屈伸活動范圍和左右GRF峰值出現時間的交互效應顯著(P＜0.05)，對其他指標的交互效應均不顯著(P＞0.05)。簡單效應分析顯示，干預后兩組踝屈伸活動范圍均減少(P＜0.05)；干預后WBVT 組左右GRF峰值出現時間晚于干預前及PNF組(P＜0.05)。見表4～表14。

表4 干預前后踝內翻峰值角速度比較 單位：r/s

表5 干預前后踝屈伸活動范圍比較 單位：°

表6 干預前后踝內外翻活動范圍比較 單位：°

表7 干預前后膝屈伸活動范圍比較 單位：°

表8 干預前后髖屈伸活動范圍比較 單位：°

表9 干預前后前后GRF峰值出現時間 單位：ms

表10 干預前后左右GRF峰值出現時間 單位：ms

表11 干預前后前后穩定指數比較

表12 干預前后左右穩定指數比較

表13 干預前后垂直穩定指數比較

表14 干預前后總動態穩定指數比較

3 討論

動態姿勢穩定性是指人體處于運動狀態或從運動狀態向靜止狀態轉換時，在支撐面上保持平衡的能力，動態姿勢穩定性良好的人腳踝損傷風險更低[24-25]。Y 平衡測試是被廣泛采用的評估動態姿勢穩定性的方法[24,26-27]。

起跳落地是各種運動項目常見的動作。落地時，由于踩到異物或單純關節不穩，易導致踝扭傷[16]；分析起跳落地動作時的下肢生物力學特征可評估踝關節功能和扭傷風險[13]。在起跳落地活動中，下肢關節活動范圍增加是一種緩沖補償策略，但增大關節活動范圍會增加肌肉韌帶的載荷，增大損傷風險[28]。

PNF 的D2 模式可以刺激訓練側的肌力和本體感覺，提高FAI 患者動態姿勢穩定性[14]；振動作為外源性刺激能有效刺激本體感受器，提高中樞系統反應能力，改善神經肌肉協調性，從而提高姿勢穩定性[15]，均可降低踝屈伸活動范圍。PNF 組Cohend值高于WBVT組，提示PNF訓練的效果更明顯。

FAI 患者本體感覺下降，神經肌肉控制能力降低[29-31]。本研究采用的本體感覺測試的結果取決于受試者的足踝本體感覺和控制能力，平均軌跡誤差越小，表明實際描繪軌跡長接近理想軌跡長，足踝本體感覺越好、控制能力越強[21]。本研究顯示，PNF 和WBVT均能改善本體感覺，兩者效果相似。

在起跳落地動作中，FAI 患者關節位置覺下降，導致著地階段不能以最佳位置吸收地面反作用力[32-33]，左右GRF峰值到達時間提前，踝關節在更短的時間內承受壓力，增加受損的風險[32]。本研究顯示，WBVT組干預后左右GRF峰值出現時間延長，患者傾向于采取不易使踝關節受損的落地模式[22]。

阻力是PNF 技術的特征之一，抗阻訓練能增加γ運動神經元的傳入活動，使肌梭更加敏感，增加關節位置覺的準確性，從而提高本體感覺[13]。WBVT 使肌腱復合體長度發生快速和短期變化，激活肌梭初級末梢，從而引發緊張性振動反射；同時，WBVT 可能增強α 和γ 運動神經元興奮性，使得運動單位的同步性增強[11]；這些生理變化能提高FAI 患者的本體感覺，延長FAI患者起跳落地后達到峰值時間。

有研究發現FAI 患者在落地階段會比健康人表現出更快的踝內翻角速度[34]，可能超出踝關節抑制內翻的能力，造成踝扭傷[35]。本研究顯示，PNF 和WBVT均能使FAI 患者在落地階段踝內翻峰值角速度減小，從而降低踝扭傷的風險[22]。PNF 的D2 伸展模式可加強踝部跖屈內翻方向肌群控制力[13]，WBVT 可增加FAI患者踝內外翻肌力[12]。兩種訓練方式效果相似。

本研究發現，兩種干預對髖屈伸活動范圍有改善的趨勢。這可能因為遠端關節受傷后，近端關節將發展出不同的動作協調策略，代償扭傷后所產生的動作缺陷或不穩定因素[34]，著地時采用更加伸展的肢體姿勢，如髖、膝關節屈伸范圍增加，增加腿部剛度，同時減少與GRF 有關的關節力矩[22]，從而降低踝關節損傷風險。此外，與動態姿勢穩定性相關的總動態穩定指數也有改善的趨勢。今后可適當增加干預時間以觀察干預效果。

綜上所述，兩種方法均能提高FAI 患者的本體感覺，降低落地階段踝內翻峰值角速度和踝屈伸活動范圍，提高FAI患者的姿勢穩定性，兩者總體效果相似，在具體指標上各有所長。

致謝

感謝河南省確山縣人民醫院徐向東主任醫師在受試者篩選方面給予的指導和幫助，感謝北京體育大學陳卉萌、李秋捷實驗師，南京體育學院楊辰博士在項目中給予的協助。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。