软式支具对慢性踝关节不稳患者的即时疗效

高维广，刘淑惠，马玉宝，娄亚兵

1.沈阳体育学院研究生工作部，辽宁沈阳市 110102；2.首都医科大学附属北京康复医院，a.肌骨康复中心；b.中医康复中心，北京市 100144

0 引言

踝关节扭伤是运动中最常见的肌肉骨骼损伤，也是最常见的复发性损伤[1-2]。踝关节周围韧带由外侧距腓前韧带、跟腓韧带、距腓后韧带和内侧的三角韧带共同组成[3-4]。其中踝关节外侧副韧带是维持踝关节稳定的重要结构，踝关节扭伤中77%为踝关节外侧副韧带损伤，在外侧副韧带损伤中73%为距腓前韧带断裂或撕裂[5]。虽然距腓前韧带损伤发生率在关节韧带损伤中居首位，但迄今尚未受到足够重视[6]。踝关节扭伤后，约40%患者出现踝周力量下降、平衡功能下降、稳定性下降等一系列持续性症状，国际踝关节协会称之为慢性踝关节不稳(chronic ankle instability,CAI)[7]。

CAI 可能给生活带来诸多影响，导致多种运动功能减退[8]。踝关节支具已广泛应用于踝关节扭伤早期。本研究观察CAI 患者佩戴软式支具前后的平衡功能、足底动力学及下肢主要肌肉表面肌电图(surface elec‐tromyography,sEMG)信号的变化。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2021 年1 月至8 月，首都医科大学附属北京康复医院肌骨康复中心门诊和住院CAI患者40例，其中男性13 例，女性27 例；年龄(34.53±13.47)岁；身高(168.65±7.76)cm，体质量(68.70±15.54)kg，体质量指数(23.97±4.02) kg/m2；左侧损伤14 例，右侧损伤26例。

诊断标准[9]：①至少12 个月以前有中至重度踝关节扭伤史，出现疼痛、肿胀和/或变色等炎症症状；②曾有“打软腿”和/或反复扭伤和/或“感觉不稳”等症状；③患侧踝关节前抽屉试验阴性(由一名康复医生和一名康复治疗师共同诊断)；④坎伯兰踝关节不稳问卷评分≤24分。

纳入标准：①年龄20～50 岁；②自愿参与并签署知情同意书。

排除标准：①下肢手术史或骨折史；②存在下肢关节扭伤的症状或体征，包括疼痛、肿胀、变色或失去活动或力量；③任何其他健康问题或异常症状(如恶心、头晕)可能影响参与者的安全或表现；④双侧CAI。

本研究经首都医科大学附属北京康复医院伦理委员会批准(No.2020bkky-037)，所有患者在参与前均签署知情同意书。

1.2 支具

采用50S5 Malleo Sensa 踝关节软式支具(OTTOB‐OCK 公司)。支具区分左右脚，为按踝关节解剖结构设计的3D 平织物，左右两侧含有L 型硅凝胶，具有良好的适配和舒适感；根据内外踝上方的周长分为6个尺码，可以精确匹配患者的踝关节。

1.3 评定方法

分别于佩戴软式支具前后，测量CAI 患者动、静态平衡功能，以及步行模式下足底动力学和下肢主要肌肉sEMG。

测量患者身高、体质量等数据，并记录患者一般资料。调整并校准实验所用设备，依次进行静态平衡、动态平衡、足底动力学和表面肌电信号测试。测试时室温25～28 ℃，保持周围环境安静。每项测试均由专业人员进行。

1.3.1 静态平衡功能

采用Zebris FDM-System 平板式足底压力测试系统(德国ZEBRIS 公司)对患者进行睁、闭眼模式静态平衡功能评估。患者脱鞋站立于跑台上，双脚分开与肩同宽，测试者发出“开始”命令后，患者尽力保持身体平衡；观察到患者稳定后，点击鼠标开始测试，每次10 s，测试者发出“结束”命令后，患者放松休息。若由于外界环境或自身不适等因素严重影响其稳定性，则重新测试。采集压力中心(center of pressure,COP)椭圆面积和COP移动速度[10]。重复测试3次，间隔60 s，取平均值。当睁眼测试完成后，嘱患者闭眼，重复以上操作。

1.3.2 动态平衡功能

采用Y 平衡测试(Y-balance test,YBT)套件(美国FUNCTIONAL MOVEMENT SCREEN)，其评价动态平衡功能的信度和效度已被证实[11-12]。测试前由同一测试者测量患者健侧下肢长，即从髂前上棘至内踝的距离[13]。患者脱鞋，患侧脚站在高于地面2.54 cm 的塑料踏板上，健侧脚沿长1.5 m的塑料管道向3个不同方向推动塑料游标板。正式测试前每个方向先练习6次，休息5 min 后正式测试。测试顺序为前向、后外向、后内向，观察各方向上最大移动距离。重复测3次，间隔2 min，取平均值。计算YBT得分。

1.3.3 步行模式下足底动力学与下肢表面肌电的同步化采集

采用Zebris FDM-System 平板式足底压力测试系统和Telemyo Desktop DTS 表面肌电图遥测仪(美国NORAXON)实现机内同步，同步采集步行模式下患侧动力学指标和sEMG。

正式采集前，患者脱鞋在跑台上选取最适速度行走3 min。sEMG电极粘贴于患者胫骨外侧胫前肌肌腹隆起最高点、小腿内侧肌肉最丰满处、小腿外侧肌肉最丰满处[14-15]。

正式采集时，患者佩戴sEMG 传感器在跑台上行走，逐步增加跑台速度直至达到准备阶段所测得的最适速度。当步态稳定时点击鼠标进行数据采集，采集时间60 s；选择步态较为平稳的连续15 个步行周期进行分析。系统软件自动标记15个步行周期数据，并平均归一为一个步行周期。步行时，避免使用扶手，若使用扶手以及在测试过程出现明显步态不连贯时，重新测试。测试3次，间隔3 min，取平均值。

采用Noraxon MR3 3.10.64 软件的Viewer 模块，在连续稳定的步态周期中以测力板上足跟触地出现力的一帧作为起始时间节点，以该侧足跟第16次触地出现力的一帧作为结束时间节点，截取到15 个步态周期。

足底压力测试系统将足底分为7 个区域：足跟内侧区、足跟外侧区、中足区、前足内侧区、前足中部区、前足外侧区、足趾区。见图1。

图1 足底分区

足底各区峰值压力数据根据体质量进行标准化处理[16]；冲量的标准化由系统自带软件自动处理[15]。

sEMG 采集频率1500 Hz，采用Noraxon MR3 3.10.64 软件处理。足底动力学和sEMG 信号数据曲线图同步出现在Viewer 模块中。对原始sEMG 信号整流、平滑过滤(算法RMS，窗口100 ms)、滤波(信号滤波FIR，窗口lancosh、79 点，低频10 Hz、高频500 Hz)，幅度归一化(归一化为最大值，窗口500 ms)，对振幅均方根(root mean square,RMS)标准化，得到15个步态周期标准化RMS[15,17-18]。

1.4 统计学分析

运用SPSS 24.0 统计软件处理数据。经Shapiro-Wilk 检验，各测试数据符合正态分布，以()表示，采用配对样本t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 静态平衡功能

睁眼和闭眼模式下，佩戴支具后，COP 椭圆面积和移动速度较佩戴前明显降低(P＜0.01)。见表1。

表1 佩戴支具前后COP椭圆面积和移动速度比较

2.2 动态平衡功能

佩戴软式支具后，前向、后内向、后外向、综合评分均显著高于佩戴前(P＜0.001)。见表2。

表2 佩戴支具前后YBT的比较 单位：%

2.3 峰值压力

佩戴支具后，中足区、前足内侧区峰值压力增大(P＜0.05)，足跟外侧区、前足外侧区、足趾区峰值压力减小(P＜0.05)。见表3。

表3 佩戴支具前后各部位峰值压力比较单位：N·kg-1

2.4 冲量

佩戴支具后，中足区、前足内侧区冲量增大(P＜0.05)，足跟外侧区、前足中部区、前足外侧区、足趾区冲量减小(P＜0.05)。见表4。

表4 佩戴支具前后各部位冲量比较 单位：%

2.5 sEMG

佩戴支具后，步行模式下胫前肌、腓肠肌外侧头RMS增大(P＜0.05)。见表5。

表5 佩戴支具前后小腿肌肉标准化RMS比较 单位：%

3 讨论

平衡功能与站立、行走等密切相关，影响人体多项日常行为活动。平衡功能失调可使踝关节受伤风险增加4 倍[19]；针对性平衡功能训练可以有效减轻CAI患者症状[20-21]。本研究显示，佩戴软式支具可以有效改善CAI患者的动、静态平衡功能。

诸如肌内效贴、半刚性支具、刚性支具等治疗都可以提供机械支持[22]。由于CAI 患者稳定性下降，支具通过提供被动支撑改善患足稳定性。与软式支具相比，肌内效贴被动张力不足，无法提供足够支撑；半刚性支具和刚性支具虽然可以提供足够支撑，但贴合度不够，舒适性较差，限制关节灵活性。由于足底存在大量机械感受器，由软式支具提供的触觉刺激向大脑发送肢体运动信号，以创建肢体运动的感知表征[23]，从而改善平衡控制所需的体感反馈，提高姿势控制能力。有研究发现[24]，部分前交叉韧带重建术后患者膝关节功能虽然表现良好(尤其是专业运动员)，但担心再次发生损伤，无法达到损伤前的功能水平。这种现象在CAI 患者中也存在，而软式支具可能提供一种潜在的安慰性，提高执行任务时的自信，从心理水平上改善平衡功能。

峰值压力表示来自足部特定部位不同传感器所有测量压力的总和，局部峰值压力异常是足底生物力学失衡的结果，峰值压力过高会导致组织损伤风险增加[25]。冲量反映力在一定时间内持续作用于足底各分区所产生的时间累积效应，局部冲量过大会导致组织应力增加[25]。踝关节扭伤后6～12个月，患者步态期间足底压力分布模式改变[26]。CAI 患者步行模式下外侧纵弓、前足外侧区峰值压力增高[26-27]。本研究显示，佩戴软式支具后，CAI 患者足底动力学分布由足外侧移向足内侧。软式支具保护踝关节的同时，限制踝的内外翻活动范围，使踝关节处于更加中立位的位置，防止CAI 患者足外侧先着地，从而降低足外侧峰值压力和冲量；同时，佩戴软式支具可以有效刺激足底的机械感受器，反馈更多感觉信息，有利于中枢及时发出指令，优化足底动力学分布，一定程度降低踝关节内翻扭伤的风险。

sEMG 是步态分析的重要手段，与运动学分析、运动力学分析、能耗评测、时间距离参数评测等一起构成完整的步态分析系统[28-29]。sEMG 可用于定量分析神经肌肉活动情况，探讨肌力对动作的贡献[30-31]。RMS主要反映肌肉活动时运动单位激活的数量，单位时间RMS 反映肌肉的做功能力[32]。CAI患者步行模式时下肢肌肉激活特征与健康人有差异[33]，多数研究显示CAI 患者胫前肌激活程度降低，可能由于患者着地期间踝关节没有充分背屈，呈现跖屈内翻姿势，是踝关节内翻扭伤最常见的姿势[27,34-35]。Doherty 等[36]的Meta 分析表明，软式支具可提高康复训练(如神经肌肉训练)的效果，因为仅靠功能训练通常无法完全恢复与CAI 相关的神经肌肉控制功能。佩戴软式支具可能更多刺激患侧胫前肌和腓肠肌外侧头的肌梭和腱梭，增加本体感觉输入；下肢肌肉激活增多代表做功增加，可减少踝关节扭伤风险。

综上所述，本研究发现，CAI 患者佩戴软式支具后，可即刻改善动、静态平衡功能，优化步行模式下足底动力学分布，改善神经肌肉控制，对CAI 患者的康复有重要意义。

本研究未实施盲法，也未设置对照组，结果可能存在一定偏倚；本研究仅观察即时效果，未进行长期干预，有待今后研究进一步完善。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。