踝关节等速肌力测试在下肢关节损伤中的应用进展

2019-01-07宋桂芸赵建宇恽晓平高明明张璞何泽佳

中国康复理论与实践 2019年12期

宋桂芸，赵建宇，恽晓平，高明明，张璞，何泽佳

1.中国康复研究中心北京博爱医院康复评定科，北京市 100068；2.首都医科大学康复医学院，北京市 100068

踝关节是下肢三大关节中最末端的关节，直接承载着地面的反作用力，是运动中最容易受伤的关节之一。踝关节周围肌力对于维持人体平衡、步态及日常运动具有重要意义，是近年来踝关节损伤的研究重点。各种形式的下肢关节损伤均会导致双侧肢体的不对称性[1]，不均衡的肌力分配必然导致动作结构的改变和效率的降低，这也是踝关节和其他肢体部位损伤的重要原因[2]。

目前除了踝关节本身的损伤之外，下肢关节损伤对踝关节周围肌力影响的研究多集中在前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)和跟腱损伤术后，其他类型损伤对踝关节肌力影响的研究很少。在已有的研究中[3-5]，等速肌力测试是广受认可的肌力评定方式，利用该测试系统可对踝关节进行不同活动方向(跖屈/背屈、内翻/外翻)、不同收缩方式(等长、向心、离心)、不同运动角速度的肌力测试。也正是测试方式的多样化，使得现有的研究测试方法不一致，在结果分析上出现很多分歧。不同类型的下肢关节损伤特点不同，对踝关节肌力的影响也可能不同。本文探讨常见下肢关节损伤后其踝关节肌力的变化特点和能较好反映该特点的等速肌力测试方式。

1 下肢关节损伤与踝关节等速肌力

目前对踝关节等速肌力探讨的下肢关节损伤研究中，以踝关节扭伤、功能性踝关节不稳(functional ankle instability,FAI)、ACL术后和跟腱损伤为主。

1.1 踝关节扭伤

踝关节扭伤是该关节最常见的损伤，其局部解剖特点决定了受伤形式多为跖屈内翻动作，损伤发生时踝关节外侧韧带首当其冲，周围肌肉也会存在细微损伤，而后的制动措施以及健侧代偿是周围肌力下降的重要原因。Perron 等[6]在对有外踝关节扭伤史(8周～6个月)的士兵进行等速肌力测试后发现，损伤8周后，患侧跖屈和外翻肌力明显低于健侧；6 个月后，除1 度损伤的跖屈肌力恢复与健侧一样外，踝关节1 度损伤的外翻肌力及2 度损伤跖屈、外翻肌力仍明显低于健侧。长时间的肌力缺失造成关节周围肌性结构的不稳，而扭伤时局部韧带组织的损伤，也在一定程度上破坏了关节囊内的机械性感受器，导致从外界输出信号到募集肌肉正确收缩的时间发生延迟，从而引发FAI，肌力恢复越快，FAI发生的可能性就越小。

1.2 FAI

踝关节扭伤后不加以重视，形成FAI，对日常生活和运动造成较大困扰，因此近些年国内外对FAI 同踝关节等速肌力的研究相对较多。踝关节肌力下降、韧带松弛以及本体感觉的减退是FAI形成的重要原因[7-11]，但对于FAI的踝关节肌力研究结果存在较大争议[12-17]。朱燕等[12]在对FAI 运动员和健康人群进行测试时发现，运动员组在高速离心测试时表现出患侧的肌力缺失，而对照组在任何速度任何收缩形式下，健患侧肌力均有明显的差异。一项Meta 分析显示[18]，FAI 造成的反复性踝关节损伤患者内翻肌力明显低于健侧。赵丽等[19]对踝关节跖屈、背屈等速肌力进行测试后发现，FAI 患者健患侧跖屈力矩峰值差值比大于10%，即两侧肌力不平衡，而背屈差值小于10%。鉴于踝关节损伤后健侧代偿的影响，将FAI患侧肌力同未受损的健康人群肌力进行对比，发现除跖屈肌力在低速测试情况下无显著性差异外，FAI 患侧高速跖屈及低高速背屈肌力均明显低于正常组，与Fox 等[9]的研究结果一致。也有研究显示[20]，损伤几年后患侧踝关节肌力与健侧没有差别，但目前有类似研究结果的追踪性研究并不多[21]。

1.3 ACL术后

ACL断裂是膝关节常见的损伤之一，下肢肌力的恢复是术后康复的重点。在对ACL术后6～9个月患者踝关节肌力的研究中，Xergia 等[22]发现无论是与健侧相比还是与对照组相比，手术侧的踝关节背屈肌力明显降低。而另一篇关于ACL 术后下肢肌力的研究结果显示[23]，只有术后3～6 个月时，患侧跖屈肌力下降；6～12个月时健患侧踝关节肌力基本一致。分析研究结果发现，出现争议的原因在于受试者的选择、手术方案以及肌力测试方法等。前者(28岁)研究对象的年龄略小于后者(31岁)；前项研究均为男性，后者并未对性别进行分析；自体或异体重建等手术方案也会影响术后的肌力恢复程度。因此ACL 术后踝关节肌力的变化特点并未完全明确，但现有研究表明术后1年内患侧应与健侧一致。

1.4 跟腱损伤

由比目鱼肌和腓肠肌肌腱联合而成的跟腱是人体最长的肌腱。跟腱位于踝关节后侧，对于稳定关节、负重、行走和起跳有重要意义，因此对跟腱损伤的肌力研究都集中于跖屈、背屈方向[23-24]。

跟腱损伤分为急性与慢性两种类型。Porter 等[25]对急性跟腱损伤的患者进行等速肌力测试后发现，损伤修复12～80 个月之后，患侧小腿围度仍小于健侧1.9 cm，跖屈最大肌力低于健侧12%～18%，背屈肌力虽也低于健侧，但并无统计学意义；患者在进行跑步的时候，患侧有“flat tire”(爆胎)的异常感，这种感觉正是由跖屈肌力不足造成的。Oksanen 等[26]对慢性跟腱损伤修复16～39 个月后的肌力测试结果同Porter 等的结果显示，跖屈肌力同健侧相比降低16.1%，背屈没有显著性差异。支持该结论的还有Tenenbaum 等[27]。Mahieu 等[28]的一项前瞻性研究也显示，跖屈肌力较小、背屈肌力较大与跟腱过度使用产生损伤具有相关性。

同以上结论不一致的是Horstmann 等[29]对跟腱损伤修复患者10 年后肌力评定的研究，结果显示，踝关节背屈肌力明显低于健侧，而跖屈肌力只有在离心测试时有一定的差异性，认为背屈肌力的降低与跟腱短缩、踝关节跖屈活动度受限有一定关系。

从已有研究可以看出，跟腱损伤修复后跖屈、背屈肌力随时间的推移有可能不同；两者肌力的比值也许是衡量损伤风险的重要指标，但同膝关节等速肌力的研究相比，踝关节跖屈和背屈的比值范围并没有统一的定论，而且该比值与测试速度、测试方式有关，仍需进一步探讨。

1.5 其他

在其他下肢关节损伤的相关研究中，有学者对小腿围度、跖屈-背屈肌力进行相关报道，例如踝关节骨折[30]、胫骨骨折[31]、腓骨切除[32]等术后的研究，但采用等速肌力测试的研究数量不多。而其他关于下肢慢性软组织损伤同踝关节肌力的研究更少，检索到的相关研究是Frink 等[33]在2007 年发表的对下肢筋膜综合征患者随访进行的等速肌力测试，结果显示无论是在60°/s还是120°/s的速度下，该人群患侧踝关节背屈肌力明显低于健侧，而跖屈肌力无明显差异。

2 等速肌力测试方式

等速肌力测试方式主要包括测试方向、肌肉收缩形式和测试速度等内容。

2.1 测试方向

踝关节可以进行跖屈/背屈、内翻/外翻以及环绕等运动，是下肢最为灵活的关节。也正是由于活动方向复杂，关于该关节的等速肌力研究比膝关节的研究相对要少。正常情况下踝关节跖背屈的活动度大于内外翻，参与的肌肉也多于内外翻，与人的步态、平衡、跌倒都有密切的关系，所以在已有的踝关节等速肌力研究中，跖屈、背屈是常见的肌力测试方向。王向东等[34]在中国青年踝关节跖屈、背屈肌群肌力的研究中，对受试者进行等长肌力及等速向心肌力的测试，结果表明两种测试方案下跖屈肌力均大于背屈。Fox等[9]的离心测试也表明FAI患者两侧跖屈肌力大于背屈，但两者差值患侧有所缩小。目前其他的研究也表明踝关节跖屈最大力矩应大于背屈，下肢关节损伤会导致这种状态产生变化趋势。伤后通过等速肌力测试发现异常，对于加快伤后康复、避免引发踝关节其他损伤有一定的指导意义。

现在比较跖屈、背屈肌力对踝关节稳定性作用大小的研究较少，其研究意义也有争论。一篇下肢损伤风险筛查的系统综述显示[35]，跖屈肌力是预测踝关节损伤的指标；但Naicker等[36]的研究认为踝关节背屈肌力才与损伤有一定的相关性。除肌肉力矩外，关节屈伸比值一直是运动医学的研究重点，认为肌群肌力比值失调会影响运动能力，是运动损伤发生的影响因素。同膝关节屈伸比值的研究相比，踝关节跖背屈肌力的正常比值范围并未统一[37-38]。Mahieu 等[28]的研究显示，跖屈肌力较小、背屈肌力较大与跟腱过度使用产生损伤相关；但跖屈肌力过大对于小腿前侧的慢性损伤以及跟腱短缩可能也会有一定影响。二者比值范围应如何确定，跖背屈比值如何影响踝关节的运动能力，仍需进行更多的研究。

踝关节多在跖屈内翻时发生损伤，因此该关节的内外翻肌力也得到学者们的重视。Cobb等[39]认为内翻肌力同踝关节中部平衡有一定相关关系；David 等[40]对踝关节不稳的受试者进行向心和离心两种形式的内外翻测试，进一步证明内外翻肌力均与踝关节不稳有密切的关系。但Munn 等[41]的研究认为，在60°/s 和120°/s 的测试速度下，FAI 患侧外翻离心肌力同稳定性无关，只有内翻离心肌力明显低于健侧。Wilkerson等[42]对踝关节外侧韧带损伤患者的肌力测试以及Hiller 等[18]的Meta 分析也证实了Munn 等[41]的观点。Fox 等[9]的研究显示，踝关节不稳的患者患侧内外翻最大力矩同健侧相比没有差异性。而张阳等[43]的研究显示，单侧踝关节不稳人群患侧踝关节的内外翻肌力均小于健侧和对照组。

因此，踝关节跖屈-背屈肌力值可以反映踝关节功能，其比值的意义仍需进一步探讨。与外翻相比，内翻肌力更能反映踝关节稳定性。

2.2 肌肉收缩形式

肌肉收缩形式有等长、向心和离心三种模式。等速肌力测试系统可以完成三种模式的测试和分析。目前对踝关节的肌力研究多集中在向心收缩测试上，一是因为向心收缩在人体运动中占有非常重要的地位，二是以往对等速离心收缩的研究结果一致性较差，存在很多分歧[12]。朱燕等[12]在向心收缩与离心收缩的测试研究中发现，踝关节不稳者在内翻向心收缩时两侧的肌力缺失百分比[(健侧肌力-患侧肌力)/健侧肌力×100%]较大，外翻高速离心收缩时肌力缺失百分比较大，表明在高速离心运动时肌力表现异常，与踝关节内翻扭伤时(外翻肌群离心收缩)的表现相同，这与van der Wees 等[44]的研究结果一致。Collado等[45]的干预性研究显示，离心肌力训练与向心训练相比，能同时增加踝关节韧带损伤后的向心收缩和离心收缩肌力，并趋于健侧水平。因此从最大力矩这一指标的分析来看，进行等速肌力测试时离心收缩方式也不容忽视。

除了对踝关节进行单一的向心或离心肌力收缩研究外，动态控制率(dynamic control rate,DCR)的提出为关节控制能力的研究提供了新思路。踝关节DCR 即高速向心收缩时的内翻力矩与高速离心收缩时外翻力矩的比值，反映的是面对外界应力时主动肌和拮抗肌同时收缩的能力。Stanley等[46]认为，尤其是对于不稳定性关节，DCR 具有特殊的意义。但目前国内对该指标的研究数量并不多。

从等速肌力测试选择的肌肉收缩形式来看，大部分都是关于FAI 患者的研究，而对其他类型下肢关节损伤引起的踝关节功能下降的报道很少。单纯向心或离心，还是打破传统测试方法进行二者交替测试的意义更大，这需要更多的研究来证明。

2.3 测试速度

在正常步行时，踝关节的角速度大约为30°/s，因此很多研究将等速肌力测试的标准设定为30°/s，以观察正常活动时踝关节的稳定性。但以踝关节急性扭伤为例，损伤发生的速度非常快，在发生扭伤的数十毫秒内，踝外翻肌群若反应良好，则可有效对抗突然发生的内翻损伤，这对外翻肌群的快速收缩能力有很高的要求，因此近些年也有很多学者对中高角速度的等速肌力测试进行研究。

众多研究结果显示，随着角速度的增加，踝关节向心收缩力矩减小[47-48]。朱燕等[12]也证实离心收缩力矩也随着角速度的增加而减小。这均符合希尔方程得出的力矩-速度关系。在分析踝关节功能同测试速度关系时，Leppilahti等[47]的研究对跟腱伤后修复患者健患侧进行不同速度(30°/s、90°/s、240°/s)的测试，发现女性患者健患侧差距在任何角速度下都很大，而且受速度影响较大，而男性虽然健患侧也有一定差距，但无统计学意义。Frink 等[33]对下肢筋膜综合征患者进行60°/s 和120°/s 的测试，结果显示，该损伤类型患者的肌力差异不受角速度的影响。Arnold等[8]的Meta分析也证实Frink等[33]的观点，认为测试速度不是影响等速肌力测试的相关因素。