軟式支具對慢性踝關節不穩患者的即時療效

高維廣，劉淑惠，馬玉寶，婁亞兵

1.沈陽體育學院研究生工作部，遼寧沈陽市 110102；2.首都醫科大學附屬北京康復醫院，a.肌骨康復中心；b.中醫康復中心，北京市 100144

0 引言

踝關節扭傷是運動中最常見的肌肉骨骼損傷，也是最常見的復發性損傷[1-2]。踝關節周圍韌帶由外側距腓前韌帶、跟腓韌帶、距腓后韌帶和內側的三角韌帶共同組成[3-4]。其中踝關節外側副韌帶是維持踝關節穩定的重要結構，踝關節扭傷中77%為踝關節外側副韌帶損傷，在外側副韌帶損傷中73%為距腓前韌帶斷裂或撕裂[5]。雖然距腓前韌帶損傷發生率在關節韌帶損傷中居首位，但迄今尚未受到足夠重視[6]。踝關節扭傷后，約40%患者出現踝周力量下降、平衡功能下降、穩定性下降等一系列持續性癥狀，國際踝關節協會稱之為慢性踝關節不穩(chronic ankle instability,CAI)[7]。

CAI 可能給生活帶來諸多影響，導致多種運動功能減退[8]。踝關節支具已廣泛應用于踝關節扭傷早期。本研究觀察CAI 患者佩戴軟式支具前后的平衡功能、足底動力學及下肢主要肌肉表面肌電圖(surface elec‐tromyography,sEMG)信號的變化。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2021 年1 月至8 月，首都醫科大學附屬北京康復醫院肌骨康復中心門診和住院CAI患者40例，其中男性13 例，女性27 例；年齡(34.53±13.47)歲；身高(168.65±7.76)cm，體質量(68.70±15.54)kg，體質量指數(23.97±4.02) kg/m2；左側損傷14 例，右側損傷26例。

診斷標準[9]：①至少12 個月以前有中至重度踝關節扭傷史，出現疼痛、腫脹和/或變色等炎癥癥狀；②曾有“打軟腿”和/或反復扭傷和/或“感覺不穩”等癥狀；③患側踝關節前抽屜試驗陰性(由一名康復醫生和一名康復治療師共同診斷)；④坎伯蘭踝關節不穩問卷評分≤24分。

納入標準：①年齡20～50 歲；②自愿參與并簽署知情同意書。

排除標準：①下肢手術史或骨折史；②存在下肢關節扭傷的癥狀或體征，包括疼痛、腫脹、變色或失去活動或力量；③任何其他健康問題或異常癥狀(如惡心、頭暈)可能影響參與者的安全或表現；④雙側CAI。

本研究經首都醫科大學附屬北京康復醫院倫理委員會批準(No.2020bkky-037)，所有患者在參與前均簽署知情同意書。

1.2 支具

采用50S5 Malleo Sensa 踝關節軟式支具(OTTOB‐OCK 公司)。支具區分左右腳，為按踝關節解剖結構設計的3D 平織物，左右兩側含有L 型硅凝膠，具有良好的適配和舒適感；根據內外踝上方的周長分為6個尺碼，可以精確匹配患者的踝關節。

1.3 評定方法

分別于佩戴軟式支具前后，測量CAI 患者動、靜態平衡功能，以及步行模式下足底動力學和下肢主要肌肉sEMG。

測量患者身高、體質量等數據，并記錄患者一般資料。調整并校準實驗所用設備，依次進行靜態平衡、動態平衡、足底動力學和表面肌電信號測試。測試時室溫25～28 ℃，保持周圍環境安靜。每項測試均由專業人員進行。

1.3.1 靜態平衡功能

采用Zebris FDM-System 平板式足底壓力測試系統(德國ZEBRIS 公司)對患者進行睜、閉眼模式靜態平衡功能評估。患者脫鞋站立于跑臺上，雙腳分開與肩同寬，測試者發出“開始”命令后，患者盡力保持身體平衡；觀察到患者穩定后，點擊鼠標開始測試，每次10 s，測試者發出“結束”命令后，患者放松休息。若由于外界環境或自身不適等因素嚴重影響其穩定性，則重新測試。采集壓力中心(center of pressure,COP)橢圓面積和COP移動速度[10]。重復測試3次，間隔60 s，取平均值。當睜眼測試完成后，囑患者閉眼，重復以上操作。

1.3.2 動態平衡功能

采用Y 平衡測試(Y-balance test,YBT)套件(美國FUNCTIONAL MOVEMENT SCREEN)，其評價動態平衡功能的信度和效度已被證實[11-12]。測試前由同一測試者測量患者健側下肢長，即從髂前上棘至內踝的距離[13]。患者脫鞋，患側腳站在高于地面2.54 cm 的塑料踏板上，健側腳沿長1.5 m的塑料管道向3個不同方向推動塑料游標板。正式測試前每個方向先練習6次，休息5 min 后正式測試。測試順序為前向、后外向、后內向，觀察各方向上最大移動距離。重復測3次，間隔2 min，取平均值。計算YBT得分。

1.3.3 步行模式下足底動力學與下肢表面肌電的同步化采集

采用Zebris FDM-System 平板式足底壓力測試系統和Telemyo Desktop DTS 表面肌電圖遙測儀(美國NORAXON)實現機內同步，同步采集步行模式下患側動力學指標和sEMG。

正式采集前，患者脫鞋在跑臺上選取最適速度行走3 min。sEMG電極粘貼于患者脛骨外側脛前肌肌腹隆起最高點、小腿內側肌肉最豐滿處、小腿外側肌肉最豐滿處[14-15]。

正式采集時，患者佩戴sEMG 傳感器在跑臺上行走，逐步增加跑臺速度直至達到準備階段所測得的最適速度。當步態穩定時點擊鼠標進行數據采集，采集時間60 s；選擇步態較為平穩的連續15 個步行周期進行分析。系統軟件自動標記15個步行周期數據，并平均歸一為一個步行周期。步行時，避免使用扶手，若使用扶手以及在測試過程出現明顯步態不連貫時，重新測試。測試3次，間隔3 min，取平均值。

采用Noraxon MR3 3.10.64 軟件的Viewer 模塊，在連續穩定的步態周期中以測力板上足跟觸地出現力的一幀作為起始時間節點，以該側足跟第16次觸地出現力的一幀作為結束時間節點，截取到15 個步態周期。

足底壓力測試系統將足底分為7 個區域：足跟內側區、足跟外側區、中足區、前足內側區、前足中部區、前足外側區、足趾區。見圖1。

圖1 足底分區

足底各區峰值壓力數據根據體質量進行標準化處理[16]；沖量的標準化由系統自帶軟件自動處理[15]。

sEMG 采集頻率1500 Hz，采用Noraxon MR3 3.10.64 軟件處理。足底動力學和sEMG 信號數據曲線圖同步出現在Viewer 模塊中。對原始sEMG 信號整流、平滑過濾(算法RMS，窗口100 ms)、濾波(信號濾波FIR，窗口lancosh、79 點，低頻10 Hz、高頻500 Hz)，幅度歸一化(歸一化為最大值，窗口500 ms)，對振幅均方根(root mean square,RMS)標準化，得到15個步態周期標準化RMS[15,17-18]。

1.4 統計學分析

運用SPSS 24.0 統計軟件處理數據。經Shapiro-Wilk 檢驗，各測試數據符合正態分布，以()表示，采用配對樣本t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 靜態平衡功能

睜眼和閉眼模式下，佩戴支具后，COP 橢圓面積和移動速度較佩戴前明顯降低(P＜0.01)。見表1。

表1 佩戴支具前后COP橢圓面積和移動速度比較

2.2 動態平衡功能

佩戴軟式支具后，前向、后內向、后外向、綜合評分均顯著高于佩戴前(P＜0.001)。見表2。

表2 佩戴支具前后YBT的比較 單位：%

2.3 峰值壓力

佩戴支具后，中足區、前足內側區峰值壓力增大(P＜0.05)，足跟外側區、前足外側區、足趾區峰值壓力減小(P＜0.05)。見表3。

表3 佩戴支具前后各部位峰值壓力比較單位：N·kg-1

2.4 沖量

佩戴支具后，中足區、前足內側區沖量增大(P＜0.05)，足跟外側區、前足中部區、前足外側區、足趾區沖量減小(P＜0.05)。見表4。

表4 佩戴支具前后各部位沖量比較 單位：%

2.5 sEMG

佩戴支具后，步行模式下脛前肌、腓腸肌外側頭RMS增大(P＜0.05)。見表5。

表5 佩戴支具前后小腿肌肉標準化RMS比較 單位：%

3 討論

平衡功能與站立、行走等密切相關，影響人體多項日常行為活動。平衡功能失調可使踝關節受傷風險增加4 倍[19]；針對性平衡功能訓練可以有效減輕CAI患者癥狀[20-21]。本研究顯示，佩戴軟式支具可以有效改善CAI患者的動、靜態平衡功能。

諸如肌內效貼、半剛性支具、剛性支具等治療都可以提供機械支持[22]。由于CAI 患者穩定性下降，支具通過提供被動支撐改善患足穩定性。與軟式支具相比，肌內效貼被動張力不足，無法提供足夠支撐；半剛性支具和剛性支具雖然可以提供足夠支撐，但貼合度不夠，舒適性較差，限制關節靈活性。由于足底存在大量機械感受器，由軟式支具提供的觸覺刺激向大腦發送肢體運動信號，以創建肢體運動的感知表征[23]，從而改善平衡控制所需的體感反饋，提高姿勢控制能力。有研究發現[24]，部分前交叉韌帶重建術后患者膝關節功能雖然表現良好(尤其是專業運動員)，但擔心再次發生損傷，無法達到損傷前的功能水平。這種現象在CAI 患者中也存在，而軟式支具可能提供一種潛在的安慰性，提高執行任務時的自信，從心理水平上改善平衡功能。

峰值壓力表示來自足部特定部位不同傳感器所有測量壓力的總和，局部峰值壓力異常是足底生物力學失衡的結果，峰值壓力過高會導致組織損傷風險增加[25]。沖量反映力在一定時間內持續作用于足底各分區所產生的時間累積效應，局部沖量過大會導致組織應力增加[25]。踝關節扭傷后6～12個月，患者步態期間足底壓力分布模式改變[26]。CAI 患者步行模式下外側縱弓、前足外側區峰值壓力增高[26-27]。本研究顯示，佩戴軟式支具后，CAI 患者足底動力學分布由足外側移向足內側。軟式支具保護踝關節的同時，限制踝的內外翻活動范圍，使踝關節處于更加中立位的位置，防止CAI 患者足外側先著地，從而降低足外側峰值壓力和沖量；同時，佩戴軟式支具可以有效刺激足底的機械感受器，反饋更多感覺信息，有利于中樞及時發出指令，優化足底動力學分布，一定程度降低踝關節內翻扭傷的風險。

sEMG 是步態分析的重要手段，與運動學分析、運動力學分析、能耗評測、時間距離參數評測等一起構成完整的步態分析系統[28-29]。sEMG 可用于定量分析神經肌肉活動情況，探討肌力對動作的貢獻[30-31]。RMS主要反映肌肉活動時運動單位激活的數量，單位時間RMS 反映肌肉的做功能力[32]。CAI患者步行模式時下肢肌肉激活特征與健康人有差異[33]，多數研究顯示CAI 患者脛前肌激活程度降低，可能由于患者著地期間踝關節沒有充分背屈，呈現跖屈內翻姿勢，是踝關節內翻扭傷最常見的姿勢[27,34-35]。Doherty 等[36]的Meta 分析表明，軟式支具可提高康復訓練(如神經肌肉訓練)的效果，因為僅靠功能訓練通常無法完全恢復與CAI 相關的神經肌肉控制功能。佩戴軟式支具可能更多刺激患側脛前肌和腓腸肌外側頭的肌梭和腱梭，增加本體感覺輸入；下肢肌肉激活增多代表做功增加，可減少踝關節扭傷風險。

綜上所述，本研究發現，CAI 患者佩戴軟式支具后，可即刻改善動、靜態平衡功能，優化步行模式下足底動力學分布，改善神經肌肉控制，對CAI 患者的康復有重要意義。

本研究未實施盲法，也未設置對照組，結果可能存在一定偏倚；本研究僅觀察即時效果，未進行長期干預，有待今后研究進一步完善。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。