足底压力动态检测对慢性踝关节不稳患者的评估与临床应用

陆沈吉，吴智刚，蔡萍，冀锐，范帅，蔡斌

随着运动人群的增加，踝扭伤的发生率也同样增加。每年女性踝关节扭伤发生率为13.6‰，男性为6.9‰，总患病率约为10.7‰[1]。踝关节扭伤的常见并发症为慢性踝关节不稳(chronic ankle instability，CAI)[2]。CAI的发病机制主要包括韧带损伤和本体感受器受损[3]，导致平衡功能下降，反应时间延迟和强度降低[4]。外侧韧带和关节囊松弛通常会导致机械性踝关节不稳(mechanical ankle instability，MAI)；神经肌肉控制系统的损伤会导致功能性踝关节不稳(functional ankle instability，FAI)，患者常主诉“打软腿”、不稳症状等。 CAI患者通常需要接受物理治疗，MAI患者可能需要手术干预[5]。CAI的诊断包括扭伤史、距骨倾斜试验、前抽屉试验、X射线、磁共振成像、超声甚至关节镜检查[6]；此外，还经常使用疼痛评估、关节活动度、踝关节功能量表等[7]。 影像学诊断和侵入性关节镜检查对MAI高度敏感，但FAI通常需要功能性诊断，且临床上对FAI的评估更为主观，临床医生很难客观、定量地评估FAI患者[8]。

目前，主要有两种类型的设备：压力垫和受力平台，分别可检测足底压力分布和压力中心(center of pression，COP)，然而研究显示结果有所区别[9-10]。测量足底压力的设备空间分辨率高，收集COP参数的设备精度和时间分辨率高。 因此，这两个系统是互补的，但是以前的研究大多使用单个设备。 上海交通大学电子信息与电气工程学院蔡萍教授团队通过将压力垫放在受力平台上来组合这两种设备[11-13]。 这样可以同步测量垂直和水平切向力以及足底压力，并根据足底压力分布来计算COP参数，前期已对垂直地面反作用力进行了重复测量，具有良好的内部一致性(99.0%)，且与Bertec测力平台具有外部一致性(99.6%)。因此，本研究的目的是使用该设备在CAI患者中进行临床应用评估，分析CAI患者的COP分布特点，为临床诊断及评估提供一定的协助，有助于制定个性化的方案，并为设备后续的进一步完善提供支持。

其中：i=1，2，3…，n；j=1，2，3…，m；k=1，2，3…，s。若有，则称对象i属于灰类k*。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016年1月～2017年2月于我科就诊的24例CAI患者作为观察组，其中13例诊断为MAI，11例诊断为FAI，所有患者均通过核磁共振或超声检查。纳入标准：18～45岁；在过去的6个月中，单侧复发性踝关节扭伤，有 “打软腿”的病史，伴有疼痛，不稳定和无力的症状[14]；无手术史或系统康复史；损伤后曾行肌骨超声或核磁共振检查(若结果有韧带损伤/撕裂即视为MAI)。排除标准：双侧踝关节损伤；近3个月内发生踝关节损伤；下肢骨折，血管疾病，头部受伤，严重的全身性疾病，感染、认知障碍、神经系统疾病或药物滥用的病史。将我科接受检查且年龄匹配但无踝关节症状的健康受试者28例作为对照组。2组一般资料比较差异无统计学意义，见表1。

1.2 方法 采用自行设计开发的多维测力台及配套软件(专利号：ZL2016 1 0105008.3)，设备传感器分布为36行39列，分布密度4个/cm2，测试频率20sps。

表1 2组一般资料比较

我们的结果表明该设备可用于初步评估踝关节功能，双足站立时，两组之间的差异显著，意味着CAI患者的动摇轨迹与范围均较对照组更大，即更加不稳定。单足站立时，CAI患侧足的COP动摇轨迹长度和范围参数亦比对照组大，表明患者患侧足单足站立时功能更差；此外，CAI患者的健侧足的COP动摇轨迹长、M/L动摇轨迹长、A/P和M/L动摇范围都比对照组的数值大，这意味着健侧足的功能也可能受到了损伤。可能是由于踝关节扭伤限制了CAI患者的整体运动，从而导致肌肉力量下降；此外，患侧肢体的神经肌肉控制功能受损，神经冲动传入、中枢控制欠佳亦可能影响健侧肢体的稳定性[17]。部分研究也显示相似的结果[18-19]；Evans等[20]发现踝关节扭伤仅1d后，患侧与健侧COP变化速度显著增加；Hale等[21]发现，对健侧肢体的训练可以帮助改善下肢的平衡功能；提示CAI患者的患侧与健侧足神经肌肉控制能力均下降，需同步进行训练。然而，本研究中观察到的许多差异比较接近，这可能是由于研究的样本量较小的原因。

根据足底压力分布，采集COP动摇轨迹长和范围，如前/后(anterior/posterior，A/P)动摇轨迹长、左/右(medial/lateral，M/L)动摇轨迹长、 A/P动摇范围、M/L动摇范围。动摇轨迹长代表偏移距离的总和，代表重心偏移的速度，为时间层面的数据，数值越大，代表变化越快；动摇范围是指最大的偏移距离，为空间层面数据，偏移距离越大，代表偏移越严重。2组受试者站立于平台，双眼直视前方，两臂自然下垂。根据如下步骤进行：①双腿站立15s，休息1min，重复3次； ②患侧腿站立15s，休息1min，健侧腿腿站立15s，重复3次。

2 结果

目前，遵医附院围绕消化道肿瘤、肺癌、乳腺癌、儿童血液肿瘤等主要病种，开展了“恶性肿瘤精准诊断与治疗能力提升”项目。据悉，该项目已被纳入“国家重大疾病诊治能力提升工程项目库”，获得了1.5亿元国家资金支持。医院将建设恶性肿瘤临床数据中心、恶性肿瘤分子病理诊断中心，开展肿瘤易感基因检测与早期诊断、消化道早癌的内镜诊疗、肿瘤个体化治疗等一系列新技术。

大多数踝关节损伤发生在跖屈和内旋时，导致距腓前韧带受损[15]，感觉传入受损，降低了本体感反馈和姿势控制的能力，中枢运动控制能力受累，导致患侧及健侧肢体的功能均受损[16]。此外，疼痛，肿胀以及担心再次扭伤可能会导致下肢的负荷减小，从而导致向心及离心肌力均下降[6]。

表2 2组双足站立COP参数比较

2.2 2组单足站立COP参数比较 单足站立时，观察组除了健侧足在A/P动摇轨迹长较对照组比较差异无统计学意义外，患侧足与健侧足的其余COP参数均明显大于对照组(均P<0.05)，且观察组患侧足的M/L动摇范围更明显大于健侧足(P<0.05)，其余参数比较健患侧足之间差异均无统计学意义，见表3。

2.3 观察组患侧足站立COP参数比较 观察组患侧足单足站立时， MAI患者COP动摇轨迹长、A/P和M/L动摇轨迹长、M/L动摇范围均明显大于FAI患者(均P<0.05)，但A/P动摇范围比较差异无统计学

扭伤发生后，临床医师对CAI的评估通常是主观的，部分患者进行核磁共振或肌骨超声检查，此类检查不仅设备昂贵，且对医师有较高的要求，组织水肿等亦可影响检查结果。此外，影像学检查为平卧位、静态的检查，无法反应患者的功能，且复查、随访均有不便之处。因此，本研究旨在使用上海交通大学电子信息与电气工程学院开发的设备评估CAI患者足底压力分布及COP参数，简单、无创且快速便捷，在站立位进行检测，更能反应踝关节功能。

表3 2组单足站立COP参数比较

表4 观察组患侧足站立COP参数比较

3 讨论

晚清最后10年，清政府也开始以较为保守的方式进行自我变革。变革的方向对后世影响较大，其中，办新学、编练新军等措施甚至在一定程度上直接加速了清政府的灭亡。

意义，见表4。

COP是从压力板得出的动力学变量，用于评估平衡功能[9]。 正常情况下，单足站立时，足底压力主要集中在跖骨及足跟，而CAI患者的压力更多地集中在前外侧。有研究指出，足趾区域的剪切力与区域压力集中成正相关，第一足趾上压力的增加与高剪切力有关，这意味着身体不平衡[11]。

大金川叛军为了抵抗朝廷军队，在两军对阵的地区增垒设险，致使战火延续了两年，最终因众寡悬殊、大势已去而投降。《清实录》记载，乾隆四十年（1775年）七月，索诺木鸩杀僧格桑，献尸请降，朝廷不准[6]168。《徇促浸》以“顺天者生逆天死，贼尸未僵魂已禠”指责大小金川土司发动叛乱实属逆天行为，并化用古诗《有所思》中的“当风扬其灰”“拉杂摧烧之”，表达了对大小金川发动叛乱的激愤之情。“到头倔强将何为”一句则是管世铭发出的质问与叹息：对叛乱者无端叛乱的质问，以及对叛乱者垂死挣扎的叹息。“尔果悔罪，何不早生致”表明如果叛乱者果真有悔改之意，就应该及早投降，而当朝廷大军逼近时再请降，则不可能得到宽恕。

2.1 2组双足站立COP参数比较 双足站立时，观察组COP动摇轨迹总长度，A/P和M/L动摇轨迹长，A/P和M/L动摇范围均明显大于对照组(均P<0.05)，见表2。

单足站立时，CAI患者的健侧足与对照组相比，M/L动摇轨迹长、M/L和A/P动摇范围具有统计学差异；CAI患者的患侧足与健侧足相比，仅发现M/L动摇范围有差异； MAI与FAI患侧足相比，M/L动摇轨迹长、M/L动摇范围及A/P动摇轨迹长具有统计学差异，这样的结果可能提示对于CAI患者而言，M/L方向的COP参数变化更敏感。有研究显示，单腿站立时，CAI患者的M/L平均COP偏移和M/L总COP偏移较长[16]。 距腓前韧带损伤后，韧带的修复过程将导致韧带纤维排列不规则，从而降低韧带的延展性。磁共振成像显示韧带明显增厚[22]，这可能导致距骨向前移位；此外，有研究观察到踝背屈的峰值扭矩小，意味着跖屈力量较大，亦跟腱缩短，距骨向前滑动；由于距骨的后部稍窄，距骨和胫骨之间可能形成骨块，以保持关节的稳定性，尤其是在A/P方向上，这可能解释为什么M/L方向上动摇轨迹的差异更加敏感。 然而，与磁共振成像或超声检查相比，有必要进行进一步研究来确定这种差异的值。

COP动摇轨迹和范围的增加意味着CAI患者的神经肌肉控制不佳，亦有研究显示CAI患者有髋部力量下降、髋策略欠佳等表现[23]。定期康复治疗及随访有助于恢复动态姿势稳定性，减少踝关节再次受伤的风险，且康复治疗需考虑患者的整体平衡功能，使用该设备进行COP动摇轨迹评估，有助于对患者进行个性化评估及治疗方案的制定，且为患者的定期随访与评估提供了数据支持。此外，该设备设计了简单的小游戏，增加了康复治疗的趣味性与患者依从性。

让学生理解长度×宽度=面积是极为困难的。因此在学生拼摆的基础上，笔者围绕这个问题进行直观演示：长方形的长、宽与面积单位的个数有什么关系？引导学生观察长方形长是几厘米，每行就可以摆几个1平方厘米的立方体；宽是几厘米，就能摆几行1立方厘米的立方体。

然而，本研究依然存在一定的局限性，首先，作为概念验证的先导研究，样本量较小，需要进一步扩大。其次，我们仅比较双足站立与单足站立，且均为睁眼模式，结果可能受到视觉代偿的影响。然而，我们认为睁眼接受评估的受试者状态更加贴近日常生活。最后，我们没有进行动态评估，可能需要后续的进一步研究。

因此，本研究显示，使用上海交通大学电子信息与电气工程学院蔡萍教授团队制造的设备对CAI患者及正常对照进行检测，CAI患者的COP动摇轨迹长与范围均较对照组更大，且患侧足的M/L动摇范围较健侧足更大；MAI的患侧足相对于FAI的患侧足的M/L动摇轨迹长及动摇范围更大；提示对于CAI患者而言，M/L方向的COP参数变化更敏感。采用本设备可为康复医师与治疗师评估患者提供支持，有助于康复方案的个性化制定，设备具有的小游戏亦可增加康复治疗的趣味性及患者依从性。