慢性踝关节不稳姿势稳定性的研究进展

章丽莉，杨玉珊，郑洁皎

1.上海体育学院，上海市200438；2.复旦大学附属华东医院，上海市200040

踝关节扭伤是身体活动中最常见的肌肉骨骼损伤之一[1]。高达74%的踝关节扭伤患者会出现持续的残余症状，包括踝关节“打软”、踝关节不稳和功能障碍以及踝关节扭伤，这是慢性踝关节不稳(chronic ankle instability,CAI)的特征[2-3]。通常在初始损伤后数月和数年后，踝关节自我报告稳定性下降、身体活动减少和反复发作性损伤[4]，并严重影响生活质量[5]。踝关节扭伤往往被错误地认为是短期无伤害的，但实际上是长期症状，反复的踝关节扭伤会发展成为CAI，且长期的负荷不平衡加重软骨磨损，最终形成关节炎[6]。踝关节扭伤不仅对患者的工作和生活带来影响，也给个人经济和社会医疗带来压力。每例踝关节损伤大约花费318～914美元[7]。因此，CAI因其高发病率、高复发率给个人和社会带来较高的经济负担而越来越受到重视。

1 CAI的定义和分类

CAI主要表现为踝关节不稳症状多次发生，并造成踝关节反复扭伤，表现为踝关节疼痛、肿胀和失控感等[8]。其中，外踝扭伤最为常见(踝跖屈、内翻、内旋)，而85%的踝关节损伤都涉及踝关节韧带损伤[9]，最常受累的是前距腓韧带和跟腓韧带。踝关节反复扭伤会导致两种类型的功能障碍，机械性踝关节不稳(mechanical ankle instability,MAI)和功能性踝关节不稳(functional ankle instability,FAI)。

1.1 MAI

MAI是指踝关节周围稳定结构受损，导致关节活动超出正常生理范围[10]。MAI主要与病理性韧带松弛有关，并有明显的踝关节外侧副韧带损伤，常伴有软骨损伤、滑膜炎以及退行性关节炎等。MAI主要依靠临床查体及影像学检查：前抽屉试验及距骨倾斜试验阳性结果提示距腓前韧带断裂和跟腓韧带断裂；非影像学应力-关节活动度测量器用于测量距骨前移和内翻倾斜程度；X线及MRI检查可以很好地帮助判断外侧韧带的完整性。

1.2 FAI

FAI由Freeman等[11]在1965年第一次提出。踝关节在反复扭伤后，32%～47%的踝关节扭伤患者会转变为FAI，表现为踝关节有失控感、不稳和反复扭伤。由于韧带组织的受伤，肌肉和韧带中负责感受张力、位置和关节运动等信息的机械性刺激感受器和传入神经纤维也会被破坏，这将导致从外界干扰信息经传入神经传导到募集肌肉正确收缩的时间延长。由于反馈传入障碍，导致踝关节在触地后踝周肌肉无法对踝关节异常位置产生收缩反应，最终导致踝关节失控、扭伤的发生率增加。这一关节传入神经阻滞理论一直被沿用至今[12]。然而这一理论仅建立在反馈机制作用上，并未考虑神经肌肉前馈调节作用。近年来对CAI的步态和跳落研究发现，在触地之前就存在大量的小肌肉活动[13]。研究表明，CAI患者的腓骨肌如果仅存在反馈活动，则不能快速有效地调节踝关节，防止扭伤。

1.3 MAI和FAI的关系

有研究发现[8,14]，MAI患者部分主诉有FAI症状。MAI患者踝周肌肉韧带损伤后，其中的本体感受器也遭到破坏，进而影响本体感觉信息的传递和中枢神经系统对运动信息的整合，造成与FAI类似的失控、反复扭伤症状。另外一些研究则发现[15]，部分FAI患者也存在MAI症状。由此可以推断，MAI和FAI之间存在密切的关系，既可能同时存在也可以单独存在。Hiller等[16]将两者重叠的部分定义为第三个类型，将CAI扩展成3个独立的亚型：机械性不稳、主观感觉不稳和踝关节重复性扭伤。

2 CAI的临床表现

2.1 肌力不足

反复的踝关节扭伤会引起肌肉肌腱拉伤，从而导致踝周肌肉力量下降。有研究者认为[12]，引起肌力下降的主要原因是反复的牵拉使肌肉内α运动神经元损伤，而不仅仅是肌腱运动单位损伤引起。踝关节受伤后，中枢神经系统内的反射性抑制也是造成肌肉功能改变的主要原因。通常认为踝关节外侧不稳定与腓骨肌肌力下降有关，然而并没有充足的证据支持这一观点。

David等[17]对12例CAI患者和12例健康受试者在不同角速度下进行踝关节内外翻的等速向心和离心收缩测试，通过表面肌电图(surface electromyography,sEMG)记录腓骨肌和胫骨前肌的相应肌电活动，发现患者的外翻肌电活动低于对照组，外翻肌力下降使踝关节的动态稳定受到影响，这可能导致踝关节重复性损伤。Cho等[18]发现CAI患者在60°/s和120°/s的外翻峰值力矩显著低于正常人，且在60°/s外翻时的总做功显著降低。其他研究也发现[19-20]，CAI患者存在踝关节外翻肌力的不足。但也有研究表明[21]，没有充足的证据证明CAI患者存在外翻肌力的不足。

多数的研究都集中在CAI患者的内外翻力矩情况，仅有少数研究探讨CAI患者跖屈和背屈力矩。Hubbard等[22]采用等速测试仪测试30°/s时跖屈肌向心收缩，发现CAI患者跖屈峰值力矩减少。Fox等[23]通过90°/s下等速测试跖屈离心肌力，发现FAI患者较正常组跖屈肌离心收缩肌力不足。部分CAI患者也存在髋关节伸展和外展力量缺陷[22]。在严重的踝关节扭伤后，为了保护受伤侧肢体，臀大肌激活方式发生变化。已有研究证明[24]，6周的髋周肌群力量训练显著提高FAI姿势控制能力，因此踝关节扭伤后持续的髋部肌肉功能障碍也应该成为CAI康复过程中不可忽略的一点。

2.2 腓骨肌反应时延长

踝关节突然内翻是运动中导致踝关节扭伤的直接诱因，而腓侧外翻肌群对控制踝关节内翻及维持稳定起着重要的作用。近年来研究者们逐渐认识到触地前神经肌肉变化的重要性，即前馈对CAI患者的落地方式产生重要影响。sEMG能够反映功能活动中相应肌肉的激活情况，记录踝关节活动时相关肌肉的活动和反应时间。

Caulfield等[25]采集12例FAI患者和10例正常者落地过程中腓骨长肌sEMG，发现触地前FAI组腓骨长肌肌电活动弱于正常组。Delahunt等[13]研究结果与Caulfield等一致，推测腓骨肌反应时间的延长是造成CAI患者踝关节不稳的原因之一。Rosenbaum 等[26]和 Sierra-Guzmán等[21]利用踝关节倾斜板和sEMG测试FAI患者和正常人群的腓骨肌在踝关节突然内翻时的反应时间，研究结果表明，FAI的腓骨长肌和腓骨短肌反应时间均较正常人明显延长。Pietrosimone等[27]对与腓骨长肌相对应的神经元上的运动皮层进行经颅磁刺激，发现CAI患者腓骨长肌兴奋阈值大于正常人，表明CAI患者腓骨长肌皮质运动兴奋性降低，影响运动控制能力。然而，也有研究报道[28]，CAI与正常人相比，腓骨肌反应时间没有延迟。研究结果的不一致可能与研究方法、纳入标准以及sEMG技术的差异有关。若CAI患者存在腓骨肌反应延迟，则这会导致本体感觉减退及脊髓水平运动控制的改变[12]。

2.3 本体感觉缺失

踝关节在反复扭伤后，周围肌肉韧带中的机械性刺激感受器和传入神经纤维因受到过度牵拉而被破坏，干扰中枢神经系统对踝关节运动觉、位置觉和用力觉信息的准确感知，影响神经肌肉控制对关节运动和负荷做出反应，从而增加踝关节损伤的发生率，因此踝关节本体感觉在维持关节的功能稳定性中起着重要的作用[12]。

Refshauge等[29]观察到，CAI患者与正常人之间，踝关节内、外翻运动觉存在差异，但被动跖屈、背屈没有差异。也有研究表明[28]，CAI患者不存在运动觉的减退。Nakasa等[30]通过等速测试仪比较FAI患者和正常人关节位置觉，发现FAI患者内翻位置觉差异为1°，而正常对照组差异为0.2°，FAI组的内翻位置觉明显减退。最近的一项研究报道[31]，与正常人相比，20例CAI大学生踝关节内外翻的位置觉和用力觉都有所下降。同时，也有研究报道CAI外翻用力觉减退[32-33]。

CAI患者运动觉、位置觉、用力觉的下降表明，踝周相关的本体感觉传入存在缺陷，这使得患者在首次触地时踝关节处于不正确的位置，更容易遭受踝关节扭伤。然而，相关研究的测量不是严格的传入评估，因为它们都依赖于周围的躯体感觉信息的有意识的感知。因此，无法确定这些措施中与踝关节不稳定有关的缺陷是周围传入功能障碍，还是脊柱或脊柱上水平的中枢神经系统改变，或两者兼之。

3 姿势控制的评估

3.1 静态姿势稳定评估

单侧肢体站立期间的静态平衡或姿势控制措施经常被用于评估踝关节不稳患者的感觉运动功能。CAI的静态姿势稳定性评估方法包括量表法：改良Romberg测试、平衡失误评分系统(Balance Error Scoring System,BESS)、平衡时间测试(Time-inbalance Test)和测立台。

使用测力台研究单腿站立稳定性时，主要使用的评价指标有压力中心(Center of Pressure,COP)、摆动轨迹面积、摆动速度和踝关节所受到的地面反作用力(ground reaction force,GRF)等。

Chen等[34]对比MAI组、FAI组和正常人单腿站立的姿势稳定性，发现闭眼时，MAI组患侧踝关节在前、后、内侧方向上的姿势摇摆显著高于正常组；与FAI组相比，MAI组在前方方向上显示出更明显的姿势摇摆；FAI组与正常组相比，姿势摇摆没有发现显著性差异。封旭华等[35]研究结果与Chen等一致，即MAI患者较FAI患者表现出更不稳定的患侧肢体静态平衡。然而，Ross等[36]进行睁眼单足平衡测试20 s，结果发现FAI者的静态平衡能力比正常人差。McKeon等[37]观察FAI患者睁眼和闭眼时患肢单腿站立，发现闭眼时摆动轨迹大于正常人，静态平衡能力有所减退。研究结果的差异可能受测试时是否穿鞋、鞋类型的不同和每个人足的大小对足部运动感觉的缺失等的影响。

尽管静态平衡评估能观察到CAI与正常人的差别，但这种评估方法只能评估踝关节静态的平衡差别，而踝关节不稳大多出现在动态平衡的控制中，所以该评估方法越来越受到研究者们的质疑。

3.2 动态姿势稳定评估

动态平衡可能比静态平衡更能反映人的平衡状况，因为多数的踝关节扭伤都发生于功能运动状况下，因而动态平衡测试能更直观地发现踝关节不稳者的平衡缺失方面，如肌力、关节稳定性和感觉运动功能等。动态姿势稳定常用的评估方法有：星形移动平衡测试(Star Excursion Balance Test,SEBT)、侧向跳跃测试(Side-hop Test)、跳“8”字(Figure-of-8 Hop Test)、落地稳定状态时间(Time to Stabilization,TTS)和动态稳定性指数(Dynamic Postural Stability Index,DPSI)等。

使用SEBT对30例CAI患者进行动态平衡测试，发现前方、后内侧、后外侧得分都小于正常人，表明CAI患者的动态平衡能力有所减退[20,38-39]。踝关节扭伤多发生于运动中的直接冲撞，因此，多个研究设置落地试验模拟运动过程中的落地动作，观察慢性踝关节损伤患者的运动学和动力学指标。TTS是从触地时刻起，各方向的地面反作用力恢复到静息值范围所需的时间。Wright等[40]研究表明，FAI组踝关节前后方向和左右方向的TTS都长于正常组，这说明FAI组在冠状面和矢状面上都需要更长的时间来稳定摆动的压心。Wikstrom等[14]通过两种TTS计算方法，对比29例FAI患者和29例正常人的TTS，发现三个方向上均没有显著性差异。结果的不一致可能是由于研究人群、不同以及慢性踝关节损伤的纳入标准差异，以及实验设计、环境不同导致。

以计算机为基础的动态平衡测试仪因其良好的用户界面、测试便捷以及结果客观，受到越来越多研究者和临床康复人员青睐。Fusco等[41]将计算机动态平衡仪与Y-平衡测试比较，发现计算机动态平衡测试拥有良好的信度和效度。目前常见的平衡仪有Biodex平衡测试训练仪、MJS平衡测试训练仪、pro-kin动静态平衡仪和NeuroCom Balance Manager平衡测试训练仪等。计算机控制动态平衡测试系统能全面评估感觉整合能力(Sensory Organization Test,SOT)、运动控制能力(Motor Control Test,MCT)、应变能力(Adaptation Test,ADT)和稳定性(Limits of Stability,LOS)等，对人体视觉、前庭觉和本体感觉三大感觉系统分别进行评估，并能观察CAI患者为维持姿势稳定所采用踝策略和髋策略情况，其临床应用价值得到普遍肯定。已有研究证明[42]，以计算机为基础的动态平衡测试是检测单侧CAI患者平衡缺陷可靠且准确的装置，具有准确区分受伤和未受伤肢体的能力。动态平衡仪能准确、客观地评定患者的平衡功能等级状态，对于指导拟定康复计划、治疗措施、评价康复和治疗效果都得到验证，被认为是姿势稳定性评估的“黄金标准”。

4 CAI的姿势稳定性训练

平衡能力的减退是导致踝关节反复扭伤的主要原因之一，因此慢性踝关节损伤的姿势稳定性训练尤为重要。

Verhagen等[43]对641名排球运动员进行平衡板训练，另486名运动员则是常规训练，发现平衡训练组踝关节扭伤率明显低于对照组。McGuine等[44]将765名高校足球和篮球运动员分为平衡干预组和非干预组，结果显示干预组踝关节扭伤发生率显著降低，且执行干预计划的运动员扭伤风险降低了一半，这说明平衡训练计划能大大降低运动员脚踝扭伤的风险。Lee等[45]使用踝关节平衡盘训练单侧踝关节不稳患者，10周和12周后重心移动轨迹面积较训练前相比均有所减小。Youssef等[46]发现，平衡训练4周后，Biodex平衡系统测量显示CAI组总体稳定性指数、前后稳定性指数平均值有显著改善。Anguish等[47]将CAI患者随机分为两组，分别采用静态和动态平衡训练方法进行干预，发现两种方法均改善CAI患者踝关节功能自我报告、动态姿势控制和关节位置觉。Hale等[48]发现，在对单侧不稳定踝关节进行平衡训练后，双侧踝关节的平衡能力都有所提高，这提示踝关节姿势控制的调控不仅局限于外周的反射调节，同样也有中枢神经的控制。对于平衡训练能提高踝周本体感觉和姿势稳定能力的机制，Taube等[49]解释，通过平衡姿势稳定性训练，可以提高脊髓水平及以上的中枢神经的调控能力。梁英等[50]也报道，通过动态平衡训练，CAI组的平均轨迹误差和平均负重力量差分值均低于踝泵训练组，同时还提高了踝关节不稳定评价问卷评分。

以上研究表明，数周的动静态姿势稳定性训练可以刺激踝关节机械感受器，增强CAI患者踝关节的运动控制能力及稳定性，踝关节稳定性得以提高，从而改善本体感觉并恢复正常的神经肌肉传导机制。

5 小结与展望

目前的研究已发现，CAI患者前馈和反馈运动控制都会随着踝关节不稳而发生改变。随着康复工程的发展，近年来国内外CAI姿势稳定性的评估方法越来越客观和精确，姿势稳定性的训练方法也由单纯的静态平衡练习发展为可以针对性的训练本体感觉、前庭觉和减少视觉依赖的动态姿势稳定性训练。为了进一步提高CAI者姿势稳定性训练效果，建议今后从研究影响踝关节不稳姿势稳定性的机制出发，结合现有评价和训练方法的优点，提出更加有效、可靠和准确的评估和训练方法，为CAI的诊断、治疗和康复提供依据。