踝扭傷后關(guān)節(jié)生物力學(xué)和本體感覺(jué)變化特征及相關(guān)性

楊緋，潘鈺，吳瓊，徐泉，李欣，張麗春

清華大學(xué)附屬北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院，清華大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，北京市 102218

踝扭傷是最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)損傷之一，扭傷后踝關(guān)節(jié)局部疼痛、腫脹，對(duì)日常活動(dòng)及運(yùn)動(dòng)參與構(gòu)成較大風(fēng)險(xiǎn)，增加社會(huì)經(jīng)濟(jì)成本[1-2]。急性踝扭傷的長(zhǎng)期預(yù)后較差，高達(dá)70%的踝扭傷患者在傷后6 個(gè)月～7 年仍有持續(xù)殘留癥狀或損傷再發(fā)[3-5]。

踝扭傷及扭傷復(fù)發(fā)可能與踝關(guān)節(jié)周?chē)∪饬α坎蛔?、肌肉協(xié)調(diào)性和本體感覺(jué)不良等因素有關(guān)[6]。踝扭傷后除疼痛外，踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度和肌肉力量、本體感覺(jué)會(huì)進(jìn)一步下降，其中關(guān)節(jié)活動(dòng)度受限會(huì)影響上下樓梯、下蹲和跑跳運(yùn)動(dòng)，是踝關(guān)節(jié)功能康復(fù)的關(guān)鍵和重點(diǎn)[7]。感覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制障礙可導(dǎo)致關(guān)節(jié)不穩(wěn)定，引發(fā)關(guān)節(jié)退變及活動(dòng)障礙[8]。以往研究發(fā)現(xiàn)[9]，踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)減退和關(guān)節(jié)剛度異常是導(dǎo)致功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定的原因之一。慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者踝關(guān)節(jié)剛度較健康人群下降，但踝扭傷后關(guān)節(jié)剛度、本體感覺(jué)特征及兩者間關(guān)系仍不明確[6,10]。

本研究擬觀察踝扭傷患者踝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)活動(dòng)度、肌力、剛度和本體感覺(jué)變化特征，分析這些特征與本體感覺(jué)變化的相關(guān)性，探討踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)和本體感覺(jué)定量評(píng)價(jià)對(duì)踝扭傷康復(fù)策略的指導(dǎo)價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2019 年4 月至7 月，本院康復(fù)科門(mén)診就診的踝關(guān)節(jié)扭傷患者21例，所有患者均行踝關(guān)節(jié)X片排除踝關(guān)節(jié)骨折，腓骨下關(guān)節(jié)半脫位、全脫位等，主要表現(xiàn)為因踝關(guān)節(jié)扭傷等外傷原因?qū)е玛P(guān)節(jié)腫脹、疼痛、淤血、活動(dòng)受限。診斷標(biāo)準(zhǔn)符合2018年國(guó)際踝關(guān)節(jié)聯(lián)盟踝扭傷診治專家共識(shí)[1-2]。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～65歲；②病程2周～3個(gè)月；③因踝扭傷導(dǎo)致關(guān)節(jié)腫脹疼痛、活動(dòng)受限或平衡功能受限，可包括非嚴(yán)重的撕脫骨折，不需要制動(dòng)固定；④踝關(guān)節(jié)磁共振檢查明確無(wú)踝關(guān)節(jié)韌帶嚴(yán)重?fù)p傷或完全斷裂；⑤自愿參與該研究，可接受為期4 周的治療及隨訪，并簽署知情同意書(shū)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①因骨折、韌帶斷裂損傷等原因需要嚴(yán)格踝關(guān)節(jié)制動(dòng)或需要手術(shù)；②曾行踝關(guān)節(jié)手術(shù)和內(nèi)固定；③其他肌肉、骨骼、神經(jīng)系統(tǒng)損傷，包括髖、膝關(guān)節(jié)和腰部疾病等問(wèn)題引起下肢運(yùn)動(dòng)障礙、步態(tài)異常；④康復(fù)治療不能配合；⑤存在重度骨質(zhì)疏松、骨折、妊娠，并發(fā)感染、腫瘤；⑥嚴(yán)重心腦血管疾病、嚴(yán)重的周?chē)窠?jīng)疾病、偏癱、截癱、精神疾病等；⑦目前疾病疼痛程度嚴(yán)重，視覺(jué)模擬評(píng)分>7 分，不能配合踝關(guān)節(jié)訓(xùn)練。

記錄所有患者性別、年齡、身高、體質(zhì)量、病程、踝扭傷分期[2]，采用美國(guó)足踝外科協(xié)會(huì)(American Orthopaedic Foot&Ankle Society,AOFAS)的踝-后足評(píng)分記錄功能情況，包括疼痛程度及對(duì)日常生活影響，分?jǐn)?shù)越高，患者癥狀越嚴(yán)重。見(jiàn)表1。

本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)審批通過(guò)(No.18151-0-01)。

表1 患者基本信息

1.2 方法

1.2.1 關(guān)節(jié)活動(dòng)度

對(duì)所有踝扭傷患者采用量角器評(píng)估雙側(cè)踝關(guān)節(jié)跖屈、背屈關(guān)節(jié)活動(dòng)度。

1.2.2 肌力

采用MicroFet3 便攜式數(shù)字肌力測(cè)試儀(美國(guó)HOGGAN公司)，記錄踝關(guān)節(jié)背屈、跖屈肌力。

1.2.3 剛度

采用FSM-C-AN 踝關(guān)節(jié)測(cè)試訓(xùn)練系統(tǒng)(北京力泰克醫(yī)療科技有限公司)評(píng)估雙側(cè)踝關(guān)節(jié)剛度。測(cè)試時(shí)患者放松坐于測(cè)試座椅上，髖關(guān)節(jié)屈曲90°，膝關(guān)節(jié)伸直位，固定測(cè)試下肢膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)。記錄背屈末端、跖屈20°和跖屈末端時(shí)關(guān)節(jié)活動(dòng)所需平均力矩，該值越大，則活動(dòng)關(guān)節(jié)時(shí)所需力越大，關(guān)節(jié)越僵硬。

1.2.4 本體感覺(jué)

將踝關(guān)節(jié)置于中立位，以1°/s 的速度緩慢使踝關(guān)節(jié)跖屈運(yùn)動(dòng)，記錄患者感受關(guān)節(jié)活動(dòng)的位置，即關(guān)節(jié)活動(dòng)閾值(motion perception threshold,MPT)，該值越大，關(guān)節(jié)本體感覺(jué)越差。踝關(guān)節(jié)的初始位置0o，目標(biāo)角度為跖屈10°，同時(shí)記錄以10°/s 的速度被動(dòng)移動(dòng)到目標(biāo)角度，并保持此位置5 s，隨后將踝關(guān)節(jié)恢復(fù)到起始位置，并再次以1°/s 的速度將踝關(guān)節(jié)做跖屈移動(dòng)，當(dāng)患者感覺(jué)到達(dá)目標(biāo)角度時(shí)即停止運(yùn)動(dòng)，記錄停止角度與目標(biāo)角度之間差值絕對(duì)值，即關(guān)節(jié)位置覺(jué)(passive position sense,PAPS)，該值越大，關(guān)節(jié)本體感覺(jué)越差[9]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件處理。計(jì)量資料采用(xˉ±s)表示，雙側(cè)比較采用t檢驗(yàn)。采用Pearson 分析檢驗(yàn)踝扭傷患者中踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、剛度和本體感覺(jué)間的相關(guān)性。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 關(guān)節(jié)活動(dòng)度、肌力、剛度和本體感覺(jué)比較

踝扭傷患者患側(cè)踝關(guān)節(jié)背屈和跖屈活動(dòng)度小于健側(cè)(P<0.05)，背屈和跖屈肌力明顯小于健側(cè)(P<0.01)?；紓?cè)跖屈末端剛度明顯大于健側(cè)(P<0.01)，背屈末端和跖屈20°時(shí)關(guān)節(jié)剛度較健側(cè)輕度增加，但無(wú)顯著性差異(P>0.05)。兩側(cè)MPT 和PAPS 無(wú)顯著性差異(P>0.05)。見(jiàn)表2。

2.2 關(guān)節(jié)活動(dòng)度、剛度與本體感覺(jué)的相關(guān)性

患側(cè)跖屈活動(dòng)度與跖屈末端剛度呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.466,P<0.05)。見(jiàn)表3。MPT 與踝關(guān)節(jié)跖屈活動(dòng)度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.613,P<0.05)，與跖屈末端剛度呈正相關(guān)(r=0.469,P<0.05)。見(jiàn)表4。

3 討論

踝扭傷可影響踝關(guān)節(jié)肌力、關(guān)節(jié)活動(dòng)度和本體感覺(jué)。踝扭傷患者恢復(fù)期給予力量訓(xùn)練后仍有踝關(guān)節(jié)疼痛和功能障礙，進(jìn)而影響日常生活和步行功能恢復(fù)[11]。踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、本體感覺(jué)等可能是影響損傷后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的重要因素[2]，分析踝扭傷后踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特征，可能有助于進(jìn)一步指導(dǎo)康復(fù)訓(xùn)練方案。本研究發(fā)現(xiàn)，踝扭傷II～I(xiàn)II 期患者恢復(fù)期踝關(guān)節(jié)周?chē)×ο陆担橛絮钻P(guān)節(jié)背屈和跖屈活動(dòng)度均明顯受限，跖屈剛度增加，且跖屈活動(dòng)受限程度與本體感覺(jué)變化具有相關(guān)性。提示踝扭傷不僅影響踝關(guān)節(jié)肌力，且踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度、剛度等生物力學(xué)特征發(fā)生顯著變化，踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)和本體感覺(jué)定量評(píng)價(jià)可能對(duì)臨床評(píng)價(jià)及調(diào)整康復(fù)策略有指導(dǎo)作用。

表2 踝扭傷患者患側(cè)和健側(cè)關(guān)節(jié)活動(dòng)度、肌力、本體感覺(jué)和剛度比較

表3 關(guān)節(jié)活動(dòng)度與剛度間相關(guān)性

表4 本體感覺(jué)與關(guān)節(jié)活動(dòng)度、剛度間相關(guān)性

臨床上踝扭傷后康復(fù)重點(diǎn)多強(qiáng)調(diào)踝關(guān)節(jié)背屈功能訓(xùn)練，而對(duì)跖屈功能關(guān)注較少[2,7]。Chinn 等[12]報(bào)道，在慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者中出現(xiàn)跖屈活動(dòng)受限，且與反復(fù)踝關(guān)節(jié)損傷相關(guān)。新近研究發(fā)現(xiàn)踝扭傷后跖屈活動(dòng)度受限更明顯[7]，與本研究結(jié)果一致。Punt 等[11]通過(guò)步態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)康復(fù)治療的急性踝扭傷患者步幅、步速、單腿支撐時(shí)間、最大踝關(guān)節(jié)跖屈角度均有顯著下降。橫斷面研究發(fā)現(xiàn)[7,13]，約20%踝扭傷患者可伴有韌帶聯(lián)合損傷，進(jìn)而導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)跖屈活動(dòng)受限。我們認(rèn)為踝關(guān)節(jié)活動(dòng)受限引起肌肉異常激活和關(guān)節(jié)生物力學(xué)變化，導(dǎo)致再損傷，并影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。注意強(qiáng)化跖屈活動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練，可能有助于踝扭傷后功能恢復(fù)，減少遠(yuǎn)期并發(fā)癥發(fā)生。

踝關(guān)節(jié)剛度包括關(guān)節(jié)囊、肌肉、肌腱及周?chē)M織的僵硬程度。本研究采用踝關(guān)節(jié)測(cè)試訓(xùn)練系統(tǒng)定量評(píng)價(jià)踝關(guān)節(jié)剛度，該系統(tǒng)既往多用于偏癱和腦癱等神經(jīng)系統(tǒng)損傷導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)功能障礙者的測(cè)試和研究，信度為0.76[14-16]。研究發(fā)現(xiàn)[14]，腦卒中后癱瘓側(cè)踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度減少，踝關(guān)節(jié)剛度增加，以背屈和跖屈末端為著，且與關(guān)節(jié)活動(dòng)度呈負(fù)相關(guān)。腦癱患兒中，踝關(guān)節(jié)剛度在全關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)均顯著升高，通過(guò)牽拉治療后剛度下降，關(guān)節(jié)活動(dòng)度增加[15]。本研究對(duì)踝扭傷后踝關(guān)節(jié)末端剛度分析發(fā)現(xiàn)，患側(cè)踝關(guān)節(jié)跖屈末端剛度較健側(cè)明顯增加，與MPT 呈正相關(guān)，提示踝扭傷導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)周?chē)浗M織的被動(dòng)機(jī)械特性改變，即小腿前側(cè)肌群和韌帶結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而影響關(guān)節(jié)活動(dòng)。這種變化可能與踝扭傷后早期疼痛、活動(dòng)減少、踝周韌帶和軟組織損傷后瘢痕修復(fù)等原因相關(guān)。

本體感覺(jué)是運(yùn)動(dòng)控制的重要組成部分，在導(dǎo)致肌肉骨骼損傷的多種危險(xiǎn)因素中，神經(jīng)肌肉控制的穩(wěn)定性是造成傷害風(fēng)險(xiǎn)最重要潛在因素之一[17]。本研究采用MPT 和PAPS 評(píng)價(jià)踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)，踝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)下降者M(jìn)PT 增加，PAPS 增大。既往研究報(bào)道[9]，踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定患者關(guān)節(jié)剛度異?？捎绊慚PT。本研究采用1°/s的速度評(píng)估本體感覺(jué)，未發(fā)現(xiàn)患側(cè)MPT有顯著變化；但踝扭傷后患側(cè)跖屈末端剛度下降，與MPT呈顯著正相關(guān)，即跖屈末端僵硬可能導(dǎo)致本體感覺(jué)異常。本體感覺(jué)的機(jī)械感受器主要存在于肌肉、韌帶、肌腱和關(guān)節(jié)囊中[18]。關(guān)節(jié)位置和運(yùn)動(dòng)的感知不僅涉及韌帶，還包括因運(yùn)動(dòng)或位置變化引起的組織張力結(jié)構(gòu)的整個(gè)神經(jīng)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)[19-20]。因此，組織間的力傳遞和剛度變化可能在本體感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制方面起到重要作用。關(guān)節(jié)粘連、攣縮、損傷可能導(dǎo)致關(guān)節(jié)內(nèi)和韌帶上關(guān)節(jié)本體感受器損傷，使本體感覺(jué)下降。研究發(fā)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)剛度僅與MPT 存在相關(guān)性，而與PAPS 無(wú)明顯相關(guān)性。我們分析在本體感覺(jué)測(cè)量方面，MPT能更敏感地反映本體感覺(jué)，這與以往研究結(jié)果一致[9,21]。

本研究證實(shí)踝扭傷患者，踝關(guān)節(jié)背屈和跖屈肌力、關(guān)節(jié)活動(dòng)度均明顯下降，跖屈末端關(guān)節(jié)剛度升高，其中跖屈活動(dòng)度和關(guān)節(jié)剛度異常影響關(guān)節(jié)本體感覺(jué)。踝扭傷患者康復(fù)需加強(qiáng)關(guān)節(jié)周?chē)∪饬α?、背屈和跖屈活?dòng)度訓(xùn)練，改善跖屈剛度，以促進(jìn)本體感覺(jué)和踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)。踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)和本體感覺(jué)定量測(cè)量有助于定量指導(dǎo)踝關(guān)節(jié)康復(fù)策略。

本研究存在一定的局限性。第一，研究樣本量較小。第二、未對(duì)踝扭傷患者進(jìn)行隨訪觀察。目前尚不清楚踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)測(cè)量和相應(yīng)康復(fù)策略是否影響康復(fù)預(yù)后。今后研究需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，并隨訪觀察康復(fù)治療后踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)和本體感覺(jué)變化，明確踝扭傷后生物力學(xué)和本體感覺(jué)定量評(píng)價(jià)在康復(fù)策略指導(dǎo)的應(yīng)用價(jià)值。