時瀟，謝地，亓建洪，李曉銘，劉海斌，畢懿康，張琳琳，武美彤

(泰山醫(yī)學院 運動醫(yī)學與康復學院，山東 泰安 271000)

1 引 言

踝關(guān)節(jié)外側(cè)扭傷(lateral ankle sprain,LAS)不僅在體育競技中經(jīng)常發(fā)生，在休閑運動中也較為常見[1]。據(jù)文獻報道這種損傷的發(fā)病率大約為73%[2]，占折磨運動員傷病的15%～45%。尤其是在需要跳躍、落地或急劇變換方向的體育運動中尤為常見[3]。踝關(guān)節(jié)扭傷危害極大，嚴重者可致無法正常行走。較高的發(fā)生率和復發(fā)率以及由此導致的長期運動功能下降使踝關(guān)節(jié)扭傷受到很大關(guān)注[4]。損傷后的踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降，行走時會出現(xiàn)異常步態(tài)[5]。此外, 10%～40%的踝關(guān)節(jié)扭傷,以后可能會發(fā)展成為慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)(chronic ankle instability, CAI)[6]。長期跖屈翻轉(zhuǎn)力造成的踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)，會造成踝關(guān)節(jié)進一步的損傷[7]。

踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻多發(fā)生在關(guān)節(jié)意外受力的情況下，導致外側(cè)韌帶的拉傷或斷裂[8]。當踝關(guān)節(jié)突然內(nèi)翻時，腓骨肌首先收縮。就像Hertel[9]強調(diào)的那樣，踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻時腓骨肌肌電圖振幅的增加也許是評定踝關(guān)節(jié)恢復其機械穩(wěn)定性的一個很好的指標。腓骨肌的功能改善可以預防LAS[10]。先前的研究建議康復方案應該把重心放在踝關(guān)節(jié)周圍肌肉收縮控制能力的訓練上[6]。因此，一種在步行中能應用的符合常規(guī)運動模式的裝置在踝關(guān)節(jié)外側(cè)扭傷后的康復訓練中應該是有用的。我們設計和制造了一種新型的踝關(guān)節(jié)平衡裝置(專利號ZL 2014 10770491.8)并且評估了步行時其對踝關(guān)節(jié)周圍肌肉肌電活動的影響。我們假定這種裝置在步行中的應用將增加踝關(guān)節(jié)外翻肌的肌電圖振幅。

2 資料和方法

2.1 研究對象

16名身體健康的志愿者(年齡22.4±2.3歲；體重58.1±7.2 kg;身高167.5±10.6 cm)參加了這項研究。當效果量超過0.80時，對每個差異性分析的統(tǒng)計效能不少于0.65。一項采用G*Power分析的先前研究表明在效果量為0.80，P為0.05時要獲得0.75的統(tǒng)計效能需要至少10名試驗對象的樣本量。本研究志愿者的篩選標準為：所選實驗對象均無肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)疾病，無視覺和前庭功能障礙，無影響運動功能的全身性疾病。實驗前，清楚告知受試者本實驗的目的及過程，所有受試者簽署知情同意書，自愿參與實驗。

2.2 測試方法

2.2.1踝關(guān)節(jié)平衡裝置 我們制造了一種新型的踝關(guān)節(jié)平衡裝置(見圖1)。其主要組成部分為20 mm厚的木制底盤、三個相同大小的木球和固定帶。旋轉(zhuǎn)軸偏離木制底盤矢狀面內(nèi)側(cè)16 °，沿著旋轉(zhuǎn)軸兩個木球分裝安裝在木制底盤下跟骨結(jié)節(jié)和第一跖骨頭的位置，構(gòu)成失衡狀態(tài)。另外，踝關(guān)節(jié)平衡裝置的內(nèi)外翻可被底盤下位于第五跖骨頭位置的一個相同大小的木球制動，使之處于制動狀態(tài)。在失衡狀態(tài)下，踝關(guān)節(jié)平衡裝置的外翻和內(nèi)翻活動范圍分別為0～5°、0～30 °。受試者雙腳裝配踝關(guān)節(jié)平衡裝置被迫踝內(nèi)翻、背屈步行。

2.2.2肌電測試 測試前，剃除左側(cè)小腿的體毛，用細砂紙將肌腹輕微打磨后，再用酒精棉球清洗和去除皮膚表面的油脂。表面電極的間距為3 cm,分別置于左腿的脛骨前肌(the tibialis anterior,TA)、腓骨長肌(the peroneus longus, PL)、腓腸肌外側(cè)(the gastrocnemius lateral ,GL)、腓腸肌內(nèi)側(cè)(the gastrocnemius medial, GM)和脛骨后肌(the tibialis posterior, TP)。電極設置完畢后進行零點檢查，并晃動導線和敲擊電極進行噪音檢查。

圖1 踝關(guān)節(jié)平衡裝置 A.制動狀態(tài)，B.失衡狀態(tài)

Fig1AnklestabilizationdeviceA.brakingstate，B.illustrationofdestabilizationinducedbythedevice

圖2肌電圖的測定。表面電極放置在左腿的脛骨前肌、腓骨長肌、脛骨后肌、腓腸肌外側(cè)和內(nèi)側(cè)

Fig2Themeasurementofelectromyography.Thesurfaceelectrodesareplacedonthetibialisanterior,theperoneuslongus,thetibialisposterior,thegastrocnemiusmedialandthegatrocnemiuslateraloftheleftleg

應用表面肌電測試系統(tǒng)(desktop DTS,美國NORAXON公司)對受試者步行過程中踝關(guān)節(jié)周圍肌肉的肌電圖及相關(guān)指標進行采集與處理。在步行肌電測試之前，我們對所有受試者進行了5 s踝關(guān)節(jié)周圍肌肉最大等長收縮(maximal isometric voluntary contraction,MVC)時肌電圖RMS的測試。振幅最強的3 s間的RMS被作為MVC時的RMS。受試者裝配裝置做適應性活動后進行步行試驗。隨機在踝關(guān)節(jié)失衡和制動兩種條件下各行走6步。每種條件共進行5次試驗。我們用一臺攝像機記錄了受試者的步行并據(jù)此判斷步行中的支撐相和擺動相。支撐相和擺動相的肌電圖RMS用占各肌MVC時的RMS的百分比表示。

2.2.3統(tǒng)計學分析 所有統(tǒng)計分析都應用SPSS20.0軟件完成。計算支撐相和擺動相的各肌肉肌電圖RMS的平均值及標準偏差并采用配對t檢驗比較各肌肉(TA，PL，GL，GM，TP)在失衡和制動兩種條件下的平均肌電圖RMS。當P≤0.05差異具有統(tǒng)計學意義。

3 結(jié)果

受試者裝配踝關(guān)節(jié)平衡裝置步行，失衡狀態(tài)下踝關(guān)節(jié)周圍肌肉肌電圖RMS增加。顯示為支撐相在失衡狀態(tài)下TA的肌電圖RMS為64.5%±20.2%，制動狀態(tài)下為30.6%±14.5%；PL的肌電圖RMS為90.2%±39.1%和40.3%±18.2%；GM的肌電圖RMS為75.1%±23.5%和60.3%±24.6%；GL的肌電圖RMS為47.1%±20.1%和41.3%±18.2%；TP的肌電圖RMS為100.9%±31.2%和81.4%±32.5%。TA和PL的肌電圖RMS在踝關(guān)節(jié)平衡裝置失衡和制動之間有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1。

擺動相在失衡狀態(tài)下TA的肌電圖RMS為34.4%±13.1%，制動狀態(tài)下為23.2%±7.8%；PL的肌電圖RMS為48.3%±17.4%和33.5%±10.9%；GM的肌電圖RMS為54.7%±28.5%和27.3%±14.2%；GL的肌電圖RMS為38.9%±20.1%和19.5%±8.1%；TP的肌電圖RMS為40.3%±22.8%和20.5%±5.6%，見表2。

表1支撐相

Table 1 Stance phase

表2擺動相

Table 2 Swing phase

4 討論

踝關(guān)節(jié)扭傷已經(jīng)被確認為一種常見的肌肉骨骼損傷。復發(fā)率較高，大概在10%～30%之間[11]。也有文獻報道復發(fā)率可達 40%～70%[12]。踝關(guān)節(jié)扭傷是導致運動員長時間缺席賽程活動的常見原因，扭傷后的踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降，本體感覺異常，踝周肌肉力量下降，行走時出現(xiàn)異常步態(tài)。

這項研究的目的是評估裝配自制踝關(guān)節(jié)平衡裝置步行時的肌電活動。表面肌電圖[13](surface electromyography, SEMG)是一種非創(chuàng)傷性檢查方法，可反應肌肉的功能情況和活動狀態(tài)，操作簡單，避免了以往操作受限的弊端。從絕大多數(shù)研究報道結(jié)果來看，RMS值是反映放電的有效值，其大小值的變化，一般認為與運動單位的募集和興奮節(jié)律的同步化有關(guān)[13-15]。振幅的不同代表參與肌肉收縮的肌纖維的數(shù)量不同。我們假設自制踝關(guān)節(jié)平衡裝置可增加步行時踝關(guān)節(jié)外翻肌的肌電活動。結(jié)果表明裝配踝關(guān)節(jié)平衡裝置后增加了步行時支撐相和擺動相踝關(guān)節(jié)周圍肌肉的肌電活動，尤其是步行支撐相TA和PL的肌電圖RMS。步行中TA和PL發(fā)揮抵抗踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻的作用[16]，神經(jīng)肌肉控制能力衰減會導致LAS的復發(fā)[2,17]， 而TA和PL的功能增強可以穩(wěn)定踝關(guān)節(jié)并抵抗踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻，提高踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，從而降低踝關(guān)節(jié)損傷的發(fā)生率。本實驗的結(jié)果顯示了平衡裝置對不同肌肉訓練效果的特異性。

踝關(guān)節(jié)平衡裝置也可以解釋觀察到的GL、GM和TP較高的肌電圖RMS。在步行周期的支撐相和擺動相，踝關(guān)節(jié)平衡裝置沒有給腳足夠的支持。當穿踝關(guān)節(jié)平衡裝置時，受試者被迫以背伸位步行，增加了TP向心和GL、GM離心性收縮時的肌電活動量。此外，由于該裝置自身有一定的重量，在擺動相受試者就相當于承受負荷步行。因此，踝關(guān)節(jié)平衡裝置在步行中的應用還可發(fā)揮一定的肌力訓練作用。

總之，結(jié)果顯示踝關(guān)節(jié)平衡裝置對LAS的康復治療有潛在的好處。使用該裝置會對PL和TA進行特定的肌肉力量訓練。本裝置不僅可以預防普通人、運動愛好者和高水平運動員的踝關(guān)節(jié)損傷，還可以用于損傷后的康復訓練，大大降低其復發(fā)率?，F(xiàn)階段對于踝關(guān)節(jié)損傷，醫(yī)院的治療方式較為有限，大多采用彈力帶、平衡板、手法康復等方法。該裝置輕便、實用，在步行時即可使用，可改善踝關(guān)節(jié)周圍的肌肉力量，特別是PL和TA。為社區(qū)康復診所、醫(yī)院康復科提供科學有效的訓練方法及設備，以促進開展踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)及踝關(guān)節(jié)損傷者的康復、保健及預防工作。本研究的一個缺陷是步行時裝配該踝關(guān)節(jié)平衡裝置進行步行評估的僅僅是健康的青年受試者。在一個患有CAI的群體中評估這種裝置的作用可能更有意義。將來的研究將評估裝配這種裝置訓練后的LAS發(fā)生率，并評估更多動態(tài)功能條件下如跳躍和跑步時的肌電圖RMS。