健康青年人群踝关节屈伸等速肌力测试研究

朱 烨，宁迩玉，谢孝枫，焦 健

(南京医科大学附属苏州医院骨科，江苏 苏州 215008)

踝关节是下肢重要的负重关节，它在维持人体的平衡、跑跳等运动中都发挥着重要作用。踝关节的稳定很大程度上取决于踝关节周围肌肉力量的大小。研究指出，功能性踝关节不稳患者内翻肌群力量显著下降，外翻及屈伸肌群力量不变[1]。等速肌力测试广泛应用于肌力的定量评估[2]，目前对于下肢肌力的等速评估膝关节较多，踝关节较少且踝关节等速肌力测定研究中，又基本集中在对特定运动项目运动员的等速肌力特征研究上，对于健康青年人群的踝关节屈伸等速肌力特征研究罕有。本研究探讨了不同运动参与水平的健康青年人群在不同角速度下的踝关节屈伸等速肌力特征，为临床评估和训练提供客观依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料纳入标准：选择2020～2021年在我院实习、规培的学生以及社会招募者，年龄处于20～29岁。排除标准：患有下肢关节疾病或曾患有现遗留疼痛不适等后遗症;体力差不能耐受测试者;接受过专业肌力训练者;体质量指数(body mass index,BMI)<18.5或者BMI≥28;难以良好配合测试者。共纳入男96人，女96人，平均年龄(23.96±2.90)岁。根据过去半年中体力活动的参与水平[3]将192人分为三组分别为：(1)规律运动组：每周参加3次及以上的有氧运动，每次持续30 min以上，运动强度达到中等，每周运动总时间达到150 min及以上;(2)不规律运动组：参加运动但达不到以上规律运动标准的人群;(3)不运动组：不参加运动。各组基本情况见表1，各性别组内受试者年龄、身高、体重、BMI均无显著性差异(P>0.05)。

表1 受试者基本情况

1.2 方法详细告知受试者需配合的动作及注意事项，并签署知情同意书。测试开始前，所有受试者统一进行5 min的热身活动。受试者坐于等速肌力测试仪上，后背贴紧座椅靠背，与水平面成70°。支撑杆放置于腘窝上方，支撑大腿，小腿与地面水平。调整仪器，使踝关节的运动轴对准仪器旋转轴，调节各部位绑带松紧适中。测试开始后先进行3次亚极量收缩，在正式开始后不断给予口头鼓励及动作指示。测试中选取分别代表低速、中速、高速运动的角速度60°/s重复5次，120°/s重复10次，180°/s重复10次，组间休息60 s。所有受试者按测试排序的奇偶顺序，奇数者测右侧踝关节，偶数者测左侧踝关节，关节活动范围保持一致。

1.3 观察指标选取PT、PT/BW、PTR作为观察指标。PT是每次测试中测得的最大力矩值，是等速肌力评估的金标准[4]，它反映肌肉收缩的最大力矩，准确度高、可重复性好。将所得PT值除以受试者体重可以得到相应的PT/BW，是不同人群之间肌力大小的特异性比较，针对性更好。将测得的背屈肌群峰值力矩除跖屈肌群峰值力矩得到踝关节的PTR，PTR反映了关节主动肌、拮抗肌之间的平衡关系，是关节稳定性、协调能力的重要指标[5]。

1.4 统计学方法采用SPSS 24.0统计学软件进行数据处理。计量资料用“均数±标准差”表示，同一角速度下的男女比较采用独立样本t检验，不同体力活动水平组间差异比较选用秩和检验，显著性水平定为P<0.05。

2 结果

2.1 男女踝关节背屈、跖屈等速向心测试结果相同角速度下、同等体力活动参与水平下，女性踝关节屈伸肌PT、PT/BW显著小于男性(P<0.05);PT/BW男性PTR与女性PTR值比较无显著性差异，不同角速度下踝关节PTR无显著性差异(P>0.05)。见表2、表3、表4、表5。

表2 60°/s不同体力活动参与水平的健康男女踝关节屈伸PT以及

表3 120°/s不同体力活动参与水平的健康男女踝关节屈伸PT以及

表4 180°/s不同体力活动参与水平的健康男女踝关节屈伸PT以及

表5 不同角速度下男女踝关节背屈/跖屈比率

2.2 不同体力活动参与水平受试者踝关节背屈、跖屈等速向心测试结果不论是男性还是女性在三个角速度下规律运动组屈伸PT都显著大于不规律运动组和不运动组(P<0.05)，提示规律的运动可以提高踝关节的屈伸肌力;不规律运动组PT和不运动组无显著性差异(P>0.05);随着角速度增加不论是背屈还是跖屈峰值力矩皆减小，这与之前的研究结果一致[6]。见表6。

表6 不同体力活动参与水平健康青年踝关节屈伸

3 讨论

本研究结果显示，男女比较屈伸肌峰值力矩差异性显著，峰值力矩/体重由于排除了体重差异带来的影响，其差值百分比较峰值力矩小，提示我们对于体重差异明显的群体间力量比较采用峰值力矩体重比更加准确。本研究分别测试了60°/s、120°/s、180°/s下的踝关节屈伸肌力，旨在反映踝关节的最大肌力以及快速运动时的爆发力，研究结果显示随着角速度增大，峰值力矩下降，这符合Hill的力速方程。速度越快，肌纤维募集时间越短，参与收缩的慢肌纤维越少，产生的力矩输出则越小，所以高速运动时更易发生踝关节扭伤。

主动肌拮抗肌比率反映的是关节局部肌力的平衡。本研究显示男女在相同角速度下踝关节背屈/跖屈峰值力矩比值基本等同，且随着角速度变大，比值有变小的趋势，这与杨雪清[7]等人所测得的数据是吻合的。米思琪[8]等人在对162名男性青少年网球运动员等速研究中得出角速度为60°/s时踝关节跖屈/背屈肌力比值是3.86，小于本研究结果，这可能是由于网球运动所需要大量的弹跳导致运动员具有更好踝关节跖屈肌肉力量。过往关于踝关节屈伸PTR的研究较膝关节少，基本集中于专项运动员且暂无定论。

本研究采用向心向心收缩方式测得PTR，有笔者指出，应该采用拮抗肌离心收缩峰值力矩(eccentric contraction peak torgue,ECPT)/主动肌向心收缩峰值力矩(concentric contraction peak torgue,CCPT)比值作为关节肌力均衡性的指标。因为在实际的运动中并不存在主动肌向心收缩同时拮抗肌向心收缩的运动方式，所以由此测试出来的PTR值也意义有限。后人在此基础上，提出动态控制率(dynamic control rate,DCR)的概念并且认为DCR 具有重要的意义，尤其是对于不稳定的关节[9]。但目前国内对该指标研究太少，后续需要进一步的研究和探讨。

对于不同运动参与水平的健康青年等速肌力测试结果显示，每周大于3次，每次大于30 min的中等强度以上的有氧运动可以提高踝关节肌力。关于规律的有氧运动所带来的益处报道很多,Bonander等提到中等强度的体育活动可以明显降低绝经后妇女的髋关节骨折发生率[10]。马佐瑶[11]指出规律的太极拳结合核心肌力训练可以提高老年人的骨密度及平衡功能，增加运动功能，降低跌倒风险。体力活动与心血管疾病、糖尿病、骨关节炎、肥胖、乳腺癌、焦虑抑郁负相关关系的证据越来越多。世界卫生组织关于体育活动和久坐行为的2020年指南中提到所有成年人每周都应进行150～300 min的中等强度运动，或75～150 min的高强度体育活动，或中等强度和高强度有氧运动相结合的同等运动[12]。本研究结果显示，规律的有氧运动对于踝关节屈伸肌力提升同样有促进作用，这可能与健康青年人所选择的有氧运动类型有关，本研究中的受试者有氧运动以跑步、球类、舞蹈、有氧体操等为主，对于踝关节的肌肉激活作用明显。关于不同运动类型的有氧运动对于踝关节肌肉的锻炼效果还需要进一步的研究。

综上所述，我们通过对健康青年人群在不同角速度下的踝关节屈伸肌力的等速测试，为临床康复评估及训练提供了客观依据。对于健康青年人群，男性踝关节屈伸肌力显著大于女性，但是踝关节主动肌拮抗肌比率基本相同。规律的有氧运动在提升踝关节屈伸肌群力量方面有促进作用，但是关于不同有氧运动项目的不同作用特点及作用机制有待进一步探讨。