TMG評(píng)估振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)CAI患者的康復(fù)效果

高曉娟 ，侯亞麗 ，許 凱 ，靳先義 ，李 炎 ，郭方甫 ，李文言

慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)（Chronic Ankle Instability，CAI）一般是指反復(fù)多次的踝關(guān)節(jié)損傷后所出現(xiàn)的局部疼痛、本體感覺減弱、肌肉力量與控制力下降等[1]。CAI患者癥狀多為反復(fù)扭傷、經(jīng)常性疼痛、踝關(guān)節(jié)打軟等[2]。在踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的治療中，國(guó)內(nèi)采用的傳統(tǒng)方法較多，如推拿、針刺、理療、中藥外敷等，國(guó)外主要運(yùn)用物理治療技術(shù)，如矯形支架、貼扎技術(shù)等，都獲得了良好的效果[3]。對(duì)于CAI患者的康復(fù)訓(xùn)練，主要包括踝關(guān)節(jié)周圍肌力訓(xùn)練、本體感覺訓(xùn)練[4]、漸進(jìn)性姿勢(shì)控制訓(xùn)練等，這些訓(xùn)練在短期內(nèi)可以有效恢復(fù)CAI患者的踝關(guān)節(jié)功能，但是長(zhǎng)期效果并不明確[5]。研究表明，平衡訓(xùn)練、本體感覺訓(xùn)練等能夠改善踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的踝部周圍肌肉力量、增強(qiáng)其運(yùn)動(dòng)控制能力[6,7]。

振動(dòng)訓(xùn)練是通過專門的振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生并控制振動(dòng)刺激，通過機(jī)械振動(dòng)和外在抗阻負(fù)荷刺激機(jī)體，誘發(fā)神經(jīng)肌肉反射，促進(jìn)肌肉收縮，同時(shí)給予骨骼重復(fù)性的應(yīng)力刺激，進(jìn)而改善生理機(jī)能的訓(xùn)練方法[8]。早在1936年，Sanders等學(xué)者已經(jīng)將振動(dòng)方法（Whole Body Vibration Training，WBVT）應(yīng)用于病人的治療方案中，且取得了良好的效果[9]。Nazarov等人首次將振動(dòng)訓(xùn)練用于運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練中[10]。振動(dòng)訓(xùn)練傳入中國(guó)較晚，但開展得如火如荼。振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)人體機(jī)能的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：肌肉力量[11-13]、神經(jīng)肌肉功能[14]、平衡能力和慢性病（骨質(zhì)疏松癥、高血壓、糖尿病、帕金森和腦卒中）[15]等方面。梳理文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)于CAI患者的相關(guān)研究較少，本研究旨在通過振動(dòng)訓(xùn)練提高CAI患者踝關(guān)節(jié)周圍肌肉的功能和關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，為CAI患者的康復(fù)訓(xùn)練方法提供實(shí)證研究依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 受試者招募及納入標(biāo)準(zhǔn)

在鄭州大學(xué)運(yùn)動(dòng)康復(fù)實(shí)驗(yàn)室招募并篩選下肢功能障礙患者13例，平均身高176.4 cm，平均體重67.08 kg，平均年齡（19.2±1.3）歲。所有受試者隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組（振動(dòng)訓(xùn)練組7人），對(duì)照組（非振動(dòng)訓(xùn)練組6人）。隨機(jī)分組的方法采用隨機(jī)數(shù)表法進(jìn)行分組，在SPSS19.0軟件中隨機(jī)分組。受試者在年齡、體征和納入標(biāo)準(zhǔn)上無差異，具有可比性。實(shí)驗(yàn)前對(duì)患者采取前、后抽屜實(shí)驗(yàn)，踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻應(yīng)力實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩查。

慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)檢測(cè)方法：

前抽屜[16]實(shí)驗(yàn)：患者坐位或仰臥位，膝關(guān)節(jié)屈曲，踝關(guān)節(jié)跖屈約10°，檢查者一手固定患者小腿下部，另一手握足跟，雙手用力作逆向前后錯(cuò)動(dòng)。足向前即為前抽屜實(shí)驗(yàn)（測(cè)距腓前韌帶），足向后即為后抽屜實(shí)驗(yàn)（測(cè)距腓后韌帶）。雙踝對(duì)比，患側(cè)比健側(cè)大即為陽性。

踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻應(yīng)力實(shí)驗(yàn)[17]：踝被動(dòng)內(nèi)翻與對(duì)側(cè)比較，如果角度增大說明踝外側(cè)韌帶斷裂，或?yàn)轷钻P(guān)節(jié)不穩(wěn)。也可在此位置照踝關(guān)節(jié)正位X線像，可顯示踝外側(cè)關(guān)節(jié)間隙變窄。

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）有至少一次的踝關(guān)節(jié)明顯損傷，第一次踝關(guān)節(jié)損傷居里實(shí)驗(yàn)室至少已達(dá)12個(gè)月，損傷后有炎性反應(yīng)，最近一次踝關(guān)節(jié)損傷距實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)多于3個(gè)月；（2）曾有“失控”、反復(fù)扭傷和/或“感覺不穩(wěn)”；

排除標(biāo)準(zhǔn)：患有如下相關(guān)疾病的患者不能參加本實(shí)驗(yàn)：雙下肢無任何一側(cè)手術(shù)史、骨折史和其他關(guān)節(jié)的急性肌肉骨骼損傷，嚴(yán)重的頭疼、癲癇、視力模糊或嚴(yán)重的眼部疾病、嚴(yán)重的心肺疾病及安裝心臟起搏器、急性椎間盤突出、急性感染、急性血栓、急性軟組織損傷、新近骨折及骨折后新近植入金屬異物、新近皮膚裂口或傷口、腫瘤、孕期、新植入的宮內(nèi)節(jié)育器、安裝腦深部刺激儀或脊髓刺激儀。

1.2 振動(dòng)訓(xùn)練干預(yù)方案

振動(dòng)訓(xùn)練的方案參照Hyung-pil J.和黃鵬等人[18,19]的實(shí)驗(yàn)方案，略有改動(dòng)。振動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組均進(jìn)行提踵練習(xí)、踝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻練習(xí)（將腳套入振動(dòng)輔助帶進(jìn)行內(nèi)外翻練習(xí)）、下蹲訓(xùn)練、剪蹲訓(xùn)練（患腿在后，置于振動(dòng)臺(tái)，前腿做弓步，置于平地）、臺(tái)階步、單腿屈膝支撐、交叉半蹲（單腿站于振動(dòng)臺(tái)，兩腿輪換）的練習(xí)，振動(dòng)訓(xùn)練組在振動(dòng)訓(xùn)練儀器上完成，對(duì)照組在平地上完成。振動(dòng)訓(xùn)練的負(fù)荷[20]：振動(dòng)時(shí)間為30 min，刺激頻率為45 Hz，一周兩次，共進(jìn)行8周實(shí)驗(yàn)。兩組均采用相同的訓(xùn)練時(shí)間、間歇時(shí)間；訓(xùn)練的組數(shù)與次數(shù)一致。訓(xùn)練后的整理活動(dòng)均不做特殊的肌肉放松。

為保證訓(xùn)練效果，在正式訓(xùn)練前一周，組織受試者學(xué)習(xí)訓(xùn)練動(dòng)作，并進(jìn)行一周的適應(yīng)性訓(xùn)練。

1.3 測(cè)試儀器及指標(biāo)

1.3.1 測(cè)試儀器

采用肌肉狀態(tài)分析儀（TMG100，斯洛文尼亞）測(cè)試。測(cè)試方法按照TMG標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試模式進(jìn)行，受試者踝關(guān)節(jié)保持固定角度，不至于肌肉被動(dòng)拉長(zhǎng)收縮，充分放松肌肉。采用TMG儀器上的持續(xù)電流刺激被測(cè)肌肉，位移測(cè)量傳感器垂直按壓在被測(cè)肌肉的表面，兩個(gè)電極片的中點(diǎn)相距約4 cm。

1.3.2 測(cè)試指標(biāo)

收縮時(shí)間（Contraction time，Tc），即骨骼肌在作等長(zhǎng)單收縮過程中，從刺激開始到張力達(dá)到最大值時(shí)的時(shí)間，這體現(xiàn)了骨骼肌的收縮速度和收縮能力。

放松時(shí)間 （Relaxation time，Tr），即肌肉反應(yīng)從徑向位移的90%下降到50%的時(shí)間，這與肌肉的恢復(fù)能力有直接關(guān)系。

徑向位移（Displacement，Dm），它由肌腹的徑向位移決定，它表示肌肉的僵硬程度或肌張力的大小。

測(cè)試的目標(biāo)肌肉有：內(nèi)側(cè)腓腸肌 （Medial Gastrocnemius，GM）， 外側(cè)腓腸肌 （Lateral Gastrocnemius，GL），脛骨前?。═ibialis Anterior，TA）。

1.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，然后采用T檢驗(yàn)方法檢測(cè)組內(nèi)數(shù)據(jù)的顯著性，測(cè)試結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±SD）表示，設(shè) P＜0.05為顯著性水平，P＜0.01為非常顯著性水平。

2 研究結(jié)果

2.1 振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)肌肉Tc的影響

肌肉Tc是指肌肉從受到刺激到產(chǎn)生肌肉最大徑向位移所用總時(shí)間的10%～90%。8周訓(xùn)練后，振動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組較Tc的變化結(jié)果如表1。

從表1可以看出，振動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組較實(shí)驗(yàn)前Tc都有所增加，但對(duì)照組增加的更多，兩組較實(shí)驗(yàn)前都沒有顯著性差異。振動(dòng)訓(xùn)練組TA的Tc時(shí)間增加了6.3%，對(duì)照組TA的Tc較實(shí)驗(yàn)前增加了14.2%。振動(dòng)訓(xùn)練組GL的Tc時(shí)間增加了16.8%，對(duì)照組Tc時(shí)間增加了28.6%。振動(dòng)訓(xùn)練組GM的Tc時(shí)間增加了14.3%，對(duì)照組增加了28%。

表1 實(shí)驗(yàn)前、后踝關(guān)節(jié)肌肉Tc的變化（單位ms）TableⅠContractionTimebeforeandafterExperiment（ms）

2.2 振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)對(duì)肌肉Tr的影響

Tr是指下降曲線的90%到50%，提供了相關(guān)疲勞程度的信息。8周訓(xùn)練后，振動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組訓(xùn)練前Tr的變化結(jié)果如表2。

表2 實(shí)驗(yàn)前、后踝關(guān)節(jié)肌肉Tr的變化（單位：ms）TableⅡ RelaxationTime before andafter Experiment（ms）

從上表中可以計(jì)算得出，通過8周的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)前后的比較，實(shí)驗(yàn)組GM的Tr時(shí)間縮短了12.3%，對(duì)照組增加了45.7%，較實(shí)驗(yàn)前有顯著性差異，P＜0.05。而TA和GL雖有變化，但無顯著差異。

2.3 振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)下肢肌肉Dm的影響

肌肉的最大Dm表示肌肉接受刺激過程中橫向移動(dòng)的最大數(shù)值。8周訓(xùn)練后，振動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組較訓(xùn)練前Dm的變化結(jié)果如表3。

表3 實(shí)驗(yàn)前、后踝關(guān)節(jié)肌肉Dm的變化（單位：mm）TableⅢ Displacement before and after Experiment（mm）

從表3中可以看出，通過8周的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)前后的比較，實(shí)驗(yàn)組TA的Dm增加了13.5%，對(duì)照組TA的Dm減少了0.3%，但并無顯著差異。實(shí)驗(yàn)組GL的Dm增加了42.7%，差異顯著，p＜0.05。對(duì)照組GM的Dm增加了52.31%，差異顯著，P＜0.05。

2.4 振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)CAI患者平衡能力的影響

振動(dòng)訓(xùn)練能夠觸發(fā)人體的感受器，通過觸壓覺、本體感覺及前庭感覺的信號(hào)輸入，調(diào)節(jié)不同肌肉或肌群間的協(xié)調(diào)能力，增加運(yùn)動(dòng)單位的募集，同時(shí)增加軀體的空間位置覺和運(yùn)動(dòng)覺，引起身體的適應(yīng)性改變和神經(jīng)肌肉的興奮性改變，而人體姿勢(shì)控制平衡主要是靠感覺系統(tǒng)（如視覺、前庭感覺）、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和中樞整合來維持。在現(xiàn)有研究中，全身振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)人體平衡能力的影響測(cè)試的靜態(tài)指標(biāo)是單腿站立 （睜眼、閉眼）時(shí)間。睜閉眼單腿站立測(cè)試結(jié)果如表4。

表4 實(shí)驗(yàn)前后睜閉眼單腿平衡站立的變化TableⅣTime of Standing time with Closed-eyes before and after Experiment

從表4中可以看出，實(shí)驗(yàn)組受試者睜眼單腿站立時(shí)間提高61.2%，差異顯著，P＜0.05。對(duì)照組睜眼單腿站立時(shí)間提高44.9%。實(shí)驗(yàn)組增長(zhǎng)百分比較對(duì)照組提高16.3%；閉眼單腿站立時(shí)間提高31.9%，對(duì)照組閉眼單腿站立時(shí)間提高21.3%，閉眼單腿站立實(shí)驗(yàn)組提高百分比比對(duì)照組高10.6%。

3 分析討論

為了進(jìn)一步了解振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)CAI患者踝關(guān)節(jié)周圍肌肉功能的影響，采取新型的無創(chuàng)肌肉功能診斷系統(tǒng)TMG來進(jìn)行評(píng)估。TMG系統(tǒng)通過傳感器給肌肉一個(gè)機(jī)械刺激，肌肉受到刺激產(chǎn)生收縮，數(shù)字位移傳感器可以測(cè)量肌肉收縮過程中的生物力學(xué)變化，如最大 Dm、Tc、Td、Ts、Tr5 個(gè)參數(shù)[21]，以此評(píng)測(cè)肌肉的功能狀態(tài)。本研究選取了肌肉的徑向位Dm、Tc、Tr作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。Dm表示肌肉接受刺激過程中橫向移動(dòng)的最大數(shù)值，表示了肌肉的僵硬度或是肌張力的大小。Tc指肌肉受刺激后到產(chǎn)生肌肉最大徑向位移所用時(shí)間的10%到90%。Tr指肌肉放松下降曲線的90%到50%，這與肌肉的疲勞程度有關(guān)[22,23]。對(duì)于CAI患者來說，肌肉的功能狀態(tài)決定患者踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和靈活性。傳統(tǒng)研究肌肉功能狀態(tài)主要關(guān)注的是肌肉內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組織化學(xué)的變化，而肌肉收縮過程中相關(guān)特性的變化尚無太多研究。

本研究測(cè)試GM、GL、TA的肌肉功能狀態(tài)。振動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組較實(shí)驗(yàn)前各肌肉的Tc都有所增加，振動(dòng)訓(xùn)練組增加的更多，但是沒有顯著性變化。本研究中Tc的變化情況與訓(xùn)練方案有關(guān)系。在本研究的振動(dòng)訓(xùn)練模型中，所有的訓(xùn)練動(dòng)作速度較慢，可能主要刺激慢肌參與運(yùn)動(dòng)，因此慢肌的收縮功能的體積都會(huì)增強(qiáng)。雖然振動(dòng)訓(xùn)練能夠募集更多的肌纖維參與收縮，但募集的慢肌纖維較多，而TMG測(cè)試肌肉Tc是以收縮最慢的肌肉的Tc為測(cè)試的最終結(jié)果的。這與Sierra-Guzmán R.等人的研究不同，他們的研究發(fā)現(xiàn)振動(dòng)訓(xùn)練并沒有明顯改變慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的脛骨前肌、腓骨長(zhǎng)肌和腓骨短肌的肌電活動(dòng)，但肌肉的反應(yīng)時(shí)有明顯的縮短[24]，這一點(diǎn)與李文言的研究[25]也有所不同，該研究發(fā)現(xiàn)振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)肌肉的反應(yīng)時(shí)沒有明顯的變化。

本研究觀察到振動(dòng)訓(xùn)練組所有肌肉的Tr都縮短，肌肉Tr加快。Tr時(shí)間縮短，說明踝關(guān)節(jié)疼痛患者下肢肌肉的放松能力增強(qiáng)，或抗疲勞能力增強(qiáng)。由此，推斷振動(dòng)訓(xùn)練可以提高肌肉的放松能力。對(duì)照組肌肉的放松時(shí)間有縮短也有延長(zhǎng)，且幅度變化較大，沒有一致性變化。這與朱文婓等人的研究是一致的，他們的研究采用30 Hz的振動(dòng)頻率對(duì)掌長(zhǎng)肌進(jìn)行振動(dòng)放松，明顯觀察到目標(biāo)肌肉疲勞后的電變化和肌肉力量都有緩解和恢復(fù)[26]。關(guān)于振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)骨骼肌疲勞恢復(fù)能力的提高，可能與振動(dòng)訓(xùn)練可以改善目標(biāo)肌肉的局部血液循環(huán)有關(guān)。骨骼肌在振動(dòng)過程中，內(nèi)部的毛細(xì)血管開放的會(huì)更多，局部的血液循環(huán)加快，能源物質(zhì)供給更充足，因此肌肉的粘滯性會(huì)下降，收縮能力和柔韌性得到了提高[27]。同時(shí)，本研究還發(fā)現(xiàn)8周訓(xùn)練后，振動(dòng)訓(xùn)練組和對(duì)照組的最大Dm較實(shí)驗(yàn)前有比較明顯的變化。除VL和TA沒有明顯的增加外，對(duì)照組和振動(dòng)訓(xùn)練組其他肌肉的Dm均有所增加，且對(duì)照組增加的幅度明顯大于振動(dòng)訓(xùn)練組。Dm過大，有可能是因?yàn)樵谟?xùn)練過程中肌肉放松不足而引起僵硬導(dǎo)致的。振動(dòng)訓(xùn)練組Dm增加的較小，可能與振動(dòng)訓(xùn)練具有促進(jìn)疲勞恢復(fù)、放松肌肉這一因素有關(guān)。

8周的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組睜眼單腿站立時(shí)間相比實(shí)驗(yàn)前都有很大的提高，平衡能力都得到了增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組閉眼單腿站立時(shí)間也有很大的提高，睜眼站立平衡能力提高幅度大于閉眼平衡能力，這可能是視覺參與的效果。Brenda等人的研究發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)訓(xùn)練可以改善大卡車司機(jī)的站立平衡[28]。Van等人對(duì)中風(fēng)老年人進(jìn)行振動(dòng)訓(xùn)練發(fā)現(xiàn)，這些患者的睜閉眼時(shí)間，以及對(duì)身體的動(dòng)作速度的平衡控制能力有顯著提高[29]。閆澤宇的研究發(fā)現(xiàn)振動(dòng)訓(xùn)練能夠提高本體感覺且高頻率（45 Hz）進(jìn)行振動(dòng)訓(xùn)練的效果比低頻率30 Hz好[30]。振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)機(jī)體平衡能力的影響可能是因?yàn)楦纳屏藱C(jī)體的本體感覺和協(xié)調(diào)性，由于振動(dòng)訓(xùn)練本身的振動(dòng)刺激，增加了機(jī)體受力的不穩(wěn)定性，因此需要調(diào)動(dòng)更多的神經(jīng)肌肉來參與、維持運(yùn)動(dòng)。

4 結(jié)論

從本研究的結(jié)果得出以下結(jié)論：CAI患者在康復(fù)訓(xùn)練過程中，TA、GM和GL的收縮時(shí)間和徑向位移均增加，而放松時(shí)間沒有明顯的一致性變化。這提示振動(dòng)訓(xùn)練可以提高CAI患者的肌肉收縮能力。振動(dòng)訓(xùn)練和常規(guī)訓(xùn)練均可以提高CAI患者的平衡能力，但振動(dòng)訓(xùn)練的效果更顯著。TMG可以作為CAI患者康復(fù)過程中肌肉功能狀態(tài)的評(píng)估手段和技術(shù)指標(biāo)。