功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)位置覺和肌肉力覺特征

張秋霞 張林 王國祥 王國棟

蘇州大學(xué)體育學(xué)院（蘇州 215021）

在體育運動中，踝關(guān)節(jié)功能性不穩(wěn)是導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)易反復(fù)扭傷的最危險內(nèi)在因素。功能性不穩(wěn)指踝關(guān)節(jié)反復(fù)發(fā)作“肌無力感”，關(guān)節(jié)運動隨意控制失常，但踝關(guān)節(jié)活動度尚在正常范圍。導(dǎo)致功能性不穩(wěn)的踝關(guān)節(jié)反復(fù)扭傷的具體原因尚未明了。本體感覺在進行肌肉控制、維持運動的準確性和關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性中起著重要作用，但對功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)的本體感覺的研究目前有爭議，部分研究者認為功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)位置覺相對較差[1-5]，損傷越嚴重，位置覺越差[3]；另一些研究者則認為，功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)位置覺與正常對照組無差異[6-8]。而對功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)的肌肉力覺研究較少。因此，本研究比較分析功能性不穩(wěn)組和對照組的踝關(guān)節(jié)位置覺和肌肉力覺，探討功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)的本體感覺特點。

1 對象與方法

1.1 實驗對象

采用橫斷面實驗研究。選取14名有單側(cè)功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的受試者，為踝關(guān)節(jié)功能性不穩(wěn)（Functional Ankle Instability，F(xiàn)AI）組，根據(jù) FAI組受試者的年齡、形態(tài)學(xué)指標、訓(xùn)練項目和運動成績等，匹配14名無踝關(guān)節(jié)傷病的受試者作為對照組。兩組受試者均為體育學(xué)院運動訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生，基本情況見表1。

表1 受試者基本情況

踝關(guān)節(jié)功能性不穩(wěn)的判斷標準依Kaminski等[9]所述，同時滿足以下5個條件:（1）過去一年內(nèi)，單側(cè)踝關(guān)節(jié)至少有一次明顯的踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶扭傷，導(dǎo)致患側(cè)足無法承重，或需要使用拐杖。（2）下肢無重大傷害且踝關(guān)節(jié)無骨折發(fā)生。（3）患側(cè)足至少一次重復(fù)性扭傷，或曾經(jīng)有踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)感或無力感。（4）受傷側(cè)足踝接受過正式或非正式的康復(fù)治療。（5）踝關(guān)節(jié)前拉測試未發(fā)現(xiàn)明顯不穩(wěn)。

所有受試者自愿參與實驗。過去6個月內(nèi)未出現(xiàn)除踝關(guān)節(jié)之外的其它下肢疾患，過去3個月內(nèi)未出現(xiàn)踝關(guān)節(jié)疾患。實驗時身體健康，無神經(jīng)和肌肉病癥，無視覺和前庭功能障礙，無體弱和影響運動功能的全身性疾病，踝關(guān)節(jié)活動度正常。所有受試者實驗前24 h無劇烈運動，被測肌肉無不良癥狀，配合良好。本研究采用單盲實驗設(shè)計。

1.2 實驗方法

對FAI組的患側(cè)和健側(cè)、對照組的匹配側(cè)和對側(cè)踝關(guān)節(jié)位置覺和肌肉力覺進行測試和分析。

1.2.1 實驗前的準備

受試者先熟悉等速力量測試系統(tǒng)和測試環(huán)境，并熟練掌握力覺和位置覺的測試方法。先做準備活動:在功率自行車上以60 r·min-1轉(zhuǎn)速、25W負荷騎5 min，結(jié)束后做一些下肢伸展運動。休息5 min。

運用德國Physiomed公司生產(chǎn)的CON-TREX等速力量測試系統(tǒng)采集踝關(guān)節(jié)運動過程中的角度、力矩和速度信號。為保證實驗的規(guī)范化及正確評價所測肌群，要求受試者仰臥平躺在測試床上，用尼龍帶固定背、腰，將測試側(cè)大、小腿固定于水平面，測試側(cè)足穿上襪子，固定在腳踏板上，松緊適宜，踝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動中心與等速力量測試系統(tǒng)機頭的轉(zhuǎn)軸保持在一條直線上。使用CON-TREX軟件控制測試過程，找到絕對零位后，將踝關(guān)節(jié)足與小腿間夾角為90°時設(shè)為解剖零位，背屈角度為負，跖屈角度為正，測試角表示測試系統(tǒng)顯示的刻度，踝關(guān)節(jié)解剖角表示足與小腿的夾角。設(shè)置踝關(guān)節(jié)的運動范圍為-10°～30°，并進行重力校正。為了避免其他肌群的協(xié)同作用，要求受試者在測試中雙臂交叉放于胸前。

1.2.2 踝關(guān)節(jié)位置覺和肌肉力覺測試

1.2.2.1 踝關(guān)節(jié)位置覺（Joint Position Sense，JPS）

本實驗采用被動定位－被動復(fù)位方法測試位置覺。

（1）選取被動復(fù)位關(guān)節(jié)角度（跖屈5°）。首先，受試者踝關(guān)節(jié)由等速測力系統(tǒng)帶動，從最大跖屈位置被動旋轉(zhuǎn)至踝關(guān)節(jié)角度位置（跖屈5°），并停留5 s，要求受試者專心感覺此角度位置，再請受試者進行2次主動練習(xí)。

（2）正式測試前告知受試者避免肌肉主動收縮。正式測試時，踝關(guān)節(jié)起始位置為最大背屈位置，受試者戴上眼罩，戴上耳機并聽著音樂，去除視覺及聽覺對本體感覺測試的可能影響，讓受試者握住手持開關(guān)（hand-held trigger），調(diào)整等速力量測試系統(tǒng)，使踝關(guān)節(jié)被動運動（以角速度為1～3°·s-1的隨機速度），要求受試者感覺到踝關(guān)節(jié)到達設(shè)定的關(guān)節(jié)角度位置（跖屈5°）時按下手持開關(guān)，使肢體和機器停止運動，記錄受試者認定的角度的實際位置。如此重復(fù)測試3次，每次測試結(jié)果不反饋給受試者。

1.2.2.2 踝關(guān)節(jié)肌肉力覺（Muscle Force Sense，MFS）

（1）最大等長力量（Maximum Voluntary Isometric Contraction，MVIC）

測試前受試者進行充分的準備活動。受試者仰臥于測試臺，兩上肢緊貼軀體，兩下肢平行伸直放于測試臺，踝關(guān)節(jié)處于中立位。被測足穿棉襪不穿鞋，以避免鞋子造成的位置誤差[10]。受試者盡最大力進行等長向心用力。記錄測力計讀數(shù)，為此次指標測試結(jié)果。重復(fù)測試3次，取最大值作為MVIC。每次測試之間間隔1 min。

（2）以25%MVIC為目標力矩測試肌肉力覺

本研究的肌肉力覺主要考察受試者踝關(guān)節(jié)對25%MVIC的復(fù)制能力。測力系統(tǒng)在等長模式下進行測試，這樣可以讓受試者維持靜態(tài)用力。踝關(guān)節(jié)保持在中立位置，先進行MVIC的力矩測試。受試者睜眼看顯示器，跖屈，使顯示器顯示的力矩為25%MVIC，并保持5 s，要求受試者專心感覺保持此力矩時的用力。接著撤去顯示器，讓受試者放松閉眼后，開始用力，感覺到達相應(yīng)設(shè)定力矩時，保持用力5 s，測試人員記錄受試者認定的實際力矩值。以上過程重復(fù)測試3次。每次測試結(jié)果不反饋給受試者。

1.3 計算本體感覺的兩種誤差

本體感覺測試中，三次實際測量值分別為a1，a2，a3，目標值為a，兩種誤差的計算公式[11]如下:

（1）可變誤差（Variable Error，VE）:肌肉本體感覺測試中三次重復(fù)測量值的標準差。

反映位置覺的可變誤差用VEJPS（Variable Error of Joint Position Sense）表示。反映力覺的可變誤差用相對值（Relative Variable Error of Force Sense，RVEFS）表示:

（2）絕對誤差（Absolute Error，AE）:三次測試值與目標值差值的絕對值的平均值。

反映位置覺的絕對誤差用AEJPS（Absolute Error of Joint Position Sense）表示。反映力覺的絕對誤差用相對值（Relative Absolute Error of Force Sense，RAEFS）表示:

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)的整理、分析使用軟件Microsoft excel2010、PASW Statistics 18.0結(jié)合進行，各參數(shù)均以均值±標準差（±s）表示。為了評估功能性不穩(wěn)組和對照組受試者兩側(cè)踝關(guān)節(jié)的本體感覺是否不同，以及測試踝與組別之間有無交互作用，采用2×2[組別（FAI組和對照組）×測試踝]混合多元方差分析，對不同組別、不同側(cè)別之間踝關(guān)節(jié)本體感覺的差異進行主效應(yīng)、交互效應(yīng)和簡單效應(yīng)的分析，其中測試踝為被試內(nèi)因素，組別為被試間因素，檢驗水準 均選0.05。

2 結(jié)果

表2和表3顯示:FAI組和對照組之間VEJPS和AEJPS的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P> 0.05），F(xiàn)AI組踝關(guān)節(jié)RVEFS和RAEFS均顯著大于對照組相應(yīng)值（P< 0.05）。表4顯示，踝關(guān)節(jié) VEJPS、AEJPS、RVEFS和RAEFS在兩側(cè)踝之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P> 0.05），而且，測試踝和組別之間的交互作用無統(tǒng)計學(xué)意義（P> 0.05）。

3 討論

肌梭是一種感受確定肢體相對位置的最佳感受器。跖屈5°在關(guān)節(jié)的正?；顒臃秶鷥?nèi)，肌肉和肌腱中的機械感受器對關(guān)節(jié)正?；顒臃秶鷥?nèi)的關(guān)節(jié)位置覺有較強的興奮性，并且減少了固定踝關(guān)節(jié)的附件對其運動的影響。此外，腱器官與梭外肌呈“串聯(lián)”連接，肌肉主動收縮時腱器官受到牽拉而放電增加，但它對被動牽拉不太敏感，本研究采用被動定位并被動復(fù)位的測試方法，可盡量減少腱器官的力覺影響；又因被動位置覺是關(guān)節(jié)本體感覺的基礎(chǔ)，因此，本研究采用跖屈5°被動定位并被動復(fù)位的方法測試位置覺。

表2 踝關(guān)節(jié)本體感覺的描述統(tǒng)計

表3 踝關(guān)節(jié)本體感覺被試間效應(yīng)的單變量檢驗

表4 踝關(guān)節(jié)本體感覺的多變量檢驗

肌肉用力程度與MVIC相關(guān)。本實驗力覺測試采用25%MVIC為目標力矩值，用力程度不高。有研究[12]采用50%～75%MVIC作為目標力矩值研究踝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻的力覺，這個負荷對于運動感覺系統(tǒng)顯然較大，可能同時激活因損傷而受到影響或未受到影響的本體感受器，未受到影響的感受器可能補償受影響的感受器的功能。因此，本研究選取25%MVIC的負荷，可能只興奮了極少的本體感受器，這樣能更好探討踝關(guān)節(jié)肌肉力覺是否缺失。

通過采用常數(shù)誤差、可變誤差和絕對誤差三種誤差評價本體感覺。張秋霞等[13]研究指出:用以衡量位置覺和力覺的常數(shù)誤差重測信度較差，而可變誤差和絕對誤差重測信度較好。因此本研究選用可變誤差和絕對誤差值作為評價踝關(guān)節(jié)位置覺和肌肉力覺的指標。

本實驗結(jié)果顯示，組別對踝關(guān)節(jié)本體感覺的主效應(yīng)有統(tǒng)計學(xué)意義，接著進行單變量檢驗，發(fā)現(xiàn)兩組踝關(guān)節(jié)位置覺（VEJPS和AEJPS）的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Feuerbach等[14]發(fā)現(xiàn)，麻醉前距腓韌帶和距脛韌帶后，踝關(guān)節(jié)定位的準確性與麻醉前相比并無顯著變化。Hertel[8]使用Kin-Com等速肌力測試儀進行角速度為3°·s-1的被動定位被動復(fù)位的本體感覺測試，測試的角度有外翻10°、內(nèi)翻20°及內(nèi)翻30°，實驗前測試結(jié)束后將8 ml的麻醉劑注入前脛腓韌帶，然后繼續(xù)進行實驗后的測試，利用實驗前后之間的差異來檢視麻醉韌帶是否能降低本體感覺輸入，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)翻兩個角度的本體感覺均有下降，但所有的角度都未達明顯差異，也就是說麻醉韌帶并不會徹底影響位置覺。這些研究結(jié)果進一步說明功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)曾經(jīng)的外側(cè)韌帶扭傷對踝關(guān)節(jié)的位置覺無明顯影響。

本研究結(jié)果表明，F(xiàn)AI組踝關(guān)節(jié)的RAEFS和RVEFS均顯著大于對照組。這說明FAI組踝關(guān)節(jié)力覺測試值不僅偏離目標值較大，而且每次偏離目標值的力值的變異程度較大。本結(jié)果與Taylor等[15]的結(jié)論不一致，可能由于Taylor等采用的目標力值較大，受到扭傷影響和未受扭傷影響的感受器都被激活，存在功能補償。由于功能性不穩(wěn)的踝關(guān)節(jié)機械感受器、韌帶和關(guān)節(jié)囊被牽拉受到影響，對肌肉和神經(jīng)組織也產(chǎn)生了影響。而腱器的功能是偵測肌肉張力的變化，從而使關(guān)節(jié)感受器感受張力的能力降低，導(dǎo)致“肌無力感”的發(fā)生。關(guān)節(jié)運動的控制過程需要肌肉和關(guān)節(jié)的本體感受器連續(xù)整合感覺并傳入信息。關(guān)節(jié)損傷時，腱器官的信息處理過程可能受到影響，造成對肌肉收縮力的感覺能力降低，使重復(fù)受傷的幾率增高。有研究[16]指出，切除關(guān)節(jié)部分感覺神經(jīng)將造成明顯且持久的姿勢和步態(tài)的改變，因而關(guān)節(jié)感覺傳入主要維持靜態(tài)姿勢和動作時肌肉張力的協(xié)調(diào)。張秋霞等[17]通過分析肌肉疲勞過程中功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)表面肌電瞬時中值頻率的變化特征，發(fā)現(xiàn)功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)受試者中樞控制策略可能發(fā)生改變，功能補償能力不足；神經(jīng)肌肉控制能力降低；影響到神經(jīng)調(diào)控作用或使本體感受器功能降低，而容易產(chǎn)生反復(fù)扭傷。

本研究發(fā)現(xiàn)，無論FAI組還是對照組，踝關(guān)節(jié)本體感覺在兩側(cè)之間的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。有研究證實:健側(cè)與患側(cè)在單足站立測驗時，前后或左右地面反作用力均無顯著性差異[18]；發(fā)生過單側(cè)踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶扭傷者，患側(cè)與健側(cè)平衡能力無差異[19]。上述兩研究證實健側(cè)踝關(guān)節(jié)肌肉力量控制能力和平衡能力會受患側(cè)影響。本研究中，F(xiàn)AI組可能由于患側(cè)踝經(jīng)常扭傷，導(dǎo)致健側(cè)踝受到本體感覺的功能代償或動作模式改變，表明單側(cè)功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的受試者，健側(cè)踝關(guān)節(jié)肌肉力覺可能受到影響。但不排除因樣本含量不夠出現(xiàn)假設(shè)檢驗的二類錯誤，建議擴大樣本量進一步研究。研究結(jié)果也提示，在功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)的研究中，采用本體感覺指標評價踝關(guān)節(jié)功能穩(wěn)定性時，若將對側(cè)肢體的本體感覺作為患側(cè)對照需慎重考慮。

4 總結(jié)

功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)肌肉力覺不足，神經(jīng)肌肉控制能力降低，而關(guān)節(jié)位置覺與正常對照組之間無顯著性差異；受試者兩側(cè)踝關(guān)節(jié)本體感覺比較無顯著性差異。

[1]黎俊彥，林威秀，黃啟煌. 功能性不穩(wěn)定踝關(guān)節(jié)對本體感覺與Hoffmann 反射之影響. 大專體育學(xué)刊，2006，8（4）:125-134.

[2]Nakasa T，F(xiàn)ukuhara K，Adachi N，et al. The de ficit of joint position sense in the chronic uns
Table ankle as measured by inversion angle replication error. Arch Orthop Trauma Surg，2008，128（5）:445-449.

[3]Glencross D，Thornton E. Position sense following joint injury. J Sports Med Phys Fitness，1981，21（1）:23-27.

[4]Konradsen L，Olesen S，Hansen HM. Ankle sensorimotor control and eversion strength after acute ankle inversion injuries. Am J Sports Med，1998，26（1）:72-77.

[5]Munn J，Sullivan SJ，Schneiders AG. Evidence of sensorimotor deficits in functional ankle instability: A systematic review with meta-analysis. J Sci Med Sport，2009，13（1）:2-12.

[6]Gross MT. Effects of recurrent lateral ankle sprains on active and passive judgements of joint posiion. Phys Ther，1987，67（10）:1505-1509.

[7]Willems T，WitvrouWe，Verstuyft J，et al. Proprioception and muscle strength in subjects with a history of ankle sprains and chronic instability. J Athl Train，2002，37（4）:487-493.

[8]Hertel J. Functional instability following lateral ankle sprain. Sports Med，2000，29（5）:361-371.

[9]Kaminski TW，Perrin DH，Gansender BM. Eversion strength analysis of uninjured and functionally uns
Table ankles. J Athl Train，1999，34（3）:239-245.

[10]Docherty C，Moore J，Arnold B. Effects of strength training on strength development and joint position sense in functionally uns
Table ankles. J Athl Train，1999，3（34）:310-314.

[11]Arnold BL，Docherty CL. Low-load eversion force sense，self-reported ankle instability，and frequency of giving way. J Athl Train，2006，41（3）:233-238.

[12]Ochsendorf DT，Mattacola CG，Arnold BL. Effect of orthotics on postural sway after fatigue of the plantar fl exors and dorsiflexors. J Athl Train，2000，35（1）:26-30.

[13]張秋霞，張林. 踝關(guān)節(jié)位置覺和肌肉力覺的重測信度. 中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2010，14（35）:6520-6524.

[14]Feuerbach JW，Grabiner MD，Koh TJ，et al. Effect of an ankle orthosis and ankle ligament anesthesia on ankle joint proprioception. Am J Sports Med，1994，22（2）:223-229.

[15]Taylor ME，Drouin JM，Arnold BL. Joint reposition sense but not force sense is altered in the functionally uns
Table ankle. J Athl Train，2000，37（Supplement）:24.

[16]Freeman MAR. Instability of the foot after injuries to the lateral ligament of the ankle. J Bone Joint Surg，1965，47（4）:669-677.

[17]張秋霞，張林. 功能性不穩(wěn)踝關(guān)節(jié)肌肉疲勞過程中肌電的瞬時中值頻率變化研究. 體育科學(xué)，2010，30（9）:49-54.

[18]Isakov E，Mizrahi J. Is balance impaired by recurrent sprained ankle? Br J Sports Med，1997，31（1）:65-67.

[19]Erik AWa，Sagar Nb，Neha Lb，et al. Bilateral balance impairments after lateral ankle trauma: A systematic review and meta-analysis. Gait Posture，2010，31（4）:407-414.