劉春龍，黃佳鵬，秦鹍，朱毅，張志杰

跟腱(Achilles tendon，AT)是跟骨與跖肌、腓腸肌和比目魚肌之間的纖維組織，不僅可以被動(dòng)傳遞肌肉力矩至骨骼跖屈踝關(guān)節(jié)，而且可以提供力學(xué)緩沖以預(yù)防肌肉損傷[1-2]。而足底筋膜(plantar fascia，PF)起于跟骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)，縱向前行參與構(gòu)成足縱弓，作用是提供穩(wěn)定支撐和吸收震動(dòng)[3]。兩者共同對(duì)人體的步行和運(yùn)動(dòng)起著重要作用。研究表明扁平足者足底筋膜炎發(fā)病率較高[3]，而扁平足亦是跟腱炎的危險(xiǎn)因素之一[4]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，AT中部是跟腱撕裂的好發(fā)部位[5-6]。因此，從生物力學(xué)角度研究不同的踝關(guān)節(jié)被動(dòng)牽拉角度對(duì)于AT和PF的作用有其重要性和必要性。MyotonPRO數(shù)字化肌肉狀態(tài)檢測(cè)儀是一種能夠定量測(cè)量肌肉、肌腱和筋膜力學(xué)特性(即張力、硬度和彈性)的手持式探頭設(shè)備，其在肌肉[7-9]、肌腱[10]應(yīng)用的可行性均得以證實(shí)，Pruyn等[10]對(duì)MyotonPRO數(shù)字化肌肉狀態(tài)檢測(cè)儀評(píng)估跟腱的信度進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)俯臥位時(shí)其重復(fù)信度ICC=0.72，具備評(píng)估跟腱的可行性。

本研究應(yīng)用MyotonPRO數(shù)字化肌肉狀態(tài)檢測(cè)儀對(duì)不同踝關(guān)節(jié)被動(dòng)牽拉角度下的AT、PF硬度進(jìn)行評(píng)估，旨在探討AT、PF硬度和踝關(guān)節(jié)被動(dòng)牽拉角度之間的關(guān)系，從生物力學(xué)角度為跟腱炎和足底筋膜的發(fā)病機(jī)制、預(yù)防和治療提供一定的參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2017年4月～2017年5月于廣州中醫(yī)藥大學(xué)招募志愿者31例。納入標(biāo)準(zhǔn)：研究前6個(gè)月無(wú)跟腱損傷和足跟疼痛病史；無(wú)步態(tài)異常；無(wú)下肢手術(shù)史；未服用任何影響肌張力的藥物；無(wú)其他神經(jīng)、肌肉和骨科疾病; 踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度均能達(dá)到背伸25°。所有志愿者對(duì)本研究知情同意。受試者一般資料如下：男16例，女15例；男性平均年齡(24.13±1.89)歲；身高(172.53±6.10)cm；體重(64.63±7.39)kg；BMI(21.76±1.69)kg/m2。女性平均年齡(21.67±0.62)歲；身高(157.43±3.76)cm；體重(52.14±8.82)kg；BMI(21.09±3.12)kg/m2。男性和女性一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2 方法 研究采用MyotonPRO數(shù)字化肌肉狀態(tài)檢測(cè)儀(Muomeetria有限公司，愛(ài)沙尼亞，歐盟)。受試者俯臥位，膝關(guān)節(jié)充分伸展，上肢自然平放于身體兩側(cè)，雙足自然懸垂于檢查床邊緣。AT定位于跟腱附著點(diǎn)以上0cm、3cm和6cm[11]，PF定位于第1、2趾之間縱線與跟骨下緣前側(cè)的交點(diǎn)[12]，皆用筆在體表進(jìn)行標(biāo)記。休息5min后，告知受試者盡量放松，由一名康復(fù)治療師用關(guān)節(jié)角度尺測(cè)量踝關(guān)節(jié)角度，另一名康復(fù)治療師將MyotonPRO測(cè)試端垂直置于標(biāo)記點(diǎn)，先后測(cè)量-50°(踝跖屈50°)和0°(踝生理位)時(shí)AT和PF的硬度值，以及25°(踝背伸25°)時(shí)PF的硬度值(25°時(shí)AT硬度過(guò)高，超出MyotonPRO測(cè)量范圍，故在此角度不測(cè)量；踝關(guān)節(jié)角度不采用隨機(jī)化以避免踝背屈對(duì)于AT、PF硬度的延滯效應(yīng))[13]。每個(gè)角度測(cè)量3次，每次休息1min，取平均值。

2 結(jié)果

膝關(guān)節(jié)伸展位，被動(dòng)牽拉踝關(guān)節(jié)0°時(shí)，男、女性AT 0cm、3cm和6cm處的硬度均較-50°時(shí)明顯增加(P<0.01)，且3cm和6cm處的硬度增長(zhǎng)率大于其在0cm處(P<0.01，P<0.05)；相同踝關(guān)節(jié)角度下，男女性AT硬度大小為 0cm>3cm>6cm(P<0.05，0.01)；此外，被動(dòng)牽拉至0°時(shí)，AT 6cm處硬度為男性高于女性(P<0.05)。見(jiàn)表1。

PF硬度則在-50°至0°、0°至25°過(guò)程中均逐漸增加(均P<0.05)。見(jiàn)表2。

性別 n角度AT0cmAT3cmAT6cm男性 16-50°651.96±112.75c538.81±87.48444.00±100.00b0°1113.90±60.46ab1050.17±80.76a917.90±134.66acd增長(zhǎng)率75.32%98.84%f113.00%f女性 15-50°635.31±106.42c487.29±130.26412.31±79.99b0°1127.91±81.54ac1018.67±67.08a820.09±74.53ac增長(zhǎng)率82.33%123.08%e104.65%e

與-50°時(shí)比較，aP<0.01；與AT 3cm時(shí)硬度比較，bP<0.05，cP<0.01；與女性AT相同位置比較，dP<0.05；與AT 0cm硬度增長(zhǎng)率比較，eP<0.05，fP<0.01

性別n-50°0°25°男性16469.90±100.17a526.46±84.53588.50±105.81a女性15435.36±91.58a483.02±97.61569.07±123.82a

與0°時(shí)PF硬度對(duì)比，aP<0.05

3 討論

AT是人體最大、最重要、功能最多的肌腱之一，亦是人體中過(guò)度使用導(dǎo)致?lián)p傷的好發(fā)部位，AT損傷將嚴(yán)重影響人體的日常活動(dòng)、工作和運(yùn)動(dòng)[4]。而且有研究發(fā)現(xiàn)跟腱撕裂發(fā)病率呈不斷的上升趨勢(shì)[14]。足底筋膜炎是引起足跟下部疼痛的最常見(jiàn)疾病[15]，足底筋膜炎的發(fā)生將大大降低患者的生活體驗(yàn)。因此，研究踝關(guān)節(jié)被動(dòng)牽拉對(duì)AT、PF的力學(xué)作用機(jī)制具有重要的臨床意義。

應(yīng)用MyotonPRO測(cè)量AT硬度過(guò)程中，由于跟腱橫截面積較小，受力過(guò)程中硬度增量非常大，踝關(guān)節(jié)25°時(shí)AT的硬度超出MyotonPRO硬度檢測(cè)上限，故無(wú)法獲得25°時(shí)AT的硬度值。本研究主要發(fā)現(xiàn)：①AT 0cm、3cm和6cm以及PF的硬度隨著踝背伸程度的增加而增加；②踝關(guān)節(jié)背伸過(guò)程中，AT在3cm和6cm的硬度增長(zhǎng)最為明顯，是AT撕裂好發(fā)于跟腱中段的原因之一；③相同踝關(guān)節(jié)角度下，AT硬度呈從遠(yuǎn)端到近端遞減的趨勢(shì)。AT在0cm、3cm和6cm的硬度隨著踝背伸程度的增加而增加，且男性和女性AT硬度表現(xiàn)一致。這與其他學(xué)者應(yīng)用剪切波彈性超聲的研究結(jié)果相吻合[16-18]。因此，當(dāng)對(duì)踝關(guān)節(jié)進(jìn)行緩慢持久的牽拉時(shí)，能夠有效地對(duì)其起到牽拉作用。此外，針對(duì)跟腱炎病癥，可以通過(guò)跖屈踝關(guān)節(jié)來(lái)緩解和治療AT疼痛。有研究證明，整骨手法(osteopathic manipulative treatment，OMT)通過(guò)跖屈踝關(guān)節(jié)有效地減少AT所承受的應(yīng)力，進(jìn)而減少疼痛感受器的活動(dòng)，達(dá)到減輕跟腱炎患者疼痛的目的[19]。

被動(dòng)背伸踝關(guān)節(jié)對(duì)AT在3cm、6cm處的硬度增長(zhǎng)作用最為明顯，說(shuō)明被動(dòng)背伸踝關(guān)節(jié)主要作用于AT的3cm和6cm，提示過(guò)度踝背伸容易造成AT的3～6cm處發(fā)生撕裂。有研究表明，無(wú)跟腱病史人群通常在反復(fù)突然地跳躍和沖刺活動(dòng)中突發(fā)AT撕裂，因其需要強(qiáng)大的推動(dòng)力，踝關(guān)節(jié)過(guò)度背伸且劇烈用力，AT受力迅速增大，容易造成AT的3～6cm處撕裂，3～6cm是跟腱撕裂的好發(fā)部位[5-6]。這與本研究的結(jié)果相一致。此外，AT中段是AT最為脆弱的一部分，其血供最差，易于受損且較難恢復(fù)，加之背伸踝關(guān)節(jié)對(duì)于AT的牽拉主要作用于3cm和6cm，提高了AT 3～6cm處撕裂的發(fā)病率[20-21]?？傊?，被動(dòng)牽拉踝關(guān)節(jié)對(duì)于AT 3cm和6cm出的作用最為明顯，從生物力學(xué)角度有效地解釋了AT撕裂好發(fā)于跟腱3～6cm處的原因。

PF硬度隨著踝關(guān)節(jié)背伸程度的增加而增加，說(shuō)明被動(dòng)牽拉踝關(guān)節(jié)能夠有效牽拉PF，一方面提示緩慢持久的踝背伸能夠放松PF以減輕疼痛，另一方面提示過(guò)度背伸踝關(guān)節(jié)或劇烈運(yùn)動(dòng)容易損傷PF，長(zhǎng)期發(fā)展將誘發(fā)足底筋膜炎。

相同踝關(guān)節(jié)角度下，男性和女性的AT硬度大小均為0cm>3cm>6cm，呈從遠(yuǎn)端到近端遞減的趨勢(shì)。Slane等[22]應(yīng)用剪切波彈性超聲評(píng)估健康年輕和中年的跟腱，結(jié)果表明，跟腱的順應(yīng)性呈從遠(yuǎn)端到近端逐漸增加的趨勢(shì)。Helfenstein-Didier等[2]的研究結(jié)果同樣如此。

PF硬度與性別無(wú)直接聯(lián)系，而踝關(guān)節(jié)0°時(shí)AT在6cm處的硬度存在性別差異，說(shuō)明性別對(duì)于肌肉、筋膜的影響具有獨(dú)立性，且受踝關(guān)節(jié)角度和位置的影響，這提示對(duì)AT行MyotonPRO檢測(cè)時(shí)，應(yīng)充分考慮探頭定位和踝關(guān)節(jié)角度，并將性別因素納入考慮范圍之內(nèi)。但由于樣本例數(shù)較小，需擴(kuò)大樣本例數(shù)，對(duì)性別與硬度的關(guān)系展開(kāi)進(jìn)一步的研究。

本研究選取俯臥位，上肢自然平放于身體兩側(cè)，雙足自然懸垂于檢查床邊緣，測(cè)量前休息5min，測(cè)量過(guò)程中囑受試者盡量完全放松，目的在于使肌肉充分放松，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性；男女性受試者BMI分別為(21.76±1.69)kg/m2、(21.09±3.12)kg/m2，均處于正常值18.5～23.9kg/m2范圍內(nèi)。但是，本研究仍然存在一定的局限性。首先，本研究對(duì)于AT硬度的測(cè)量定位于AT 0cm，3cm和6cm，無(wú)法排除AT長(zhǎng)度和男女性AT長(zhǎng)度對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；其次，本研究選取-50°，0°和25°三個(gè)角度進(jìn)行測(cè)量，缺乏對(duì)踝跖屈或踝背伸過(guò)程中AT硬度變化情況的觀察；最后，受試者均為健康青年，因此本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅能說(shuō)明踝關(guān)節(jié)角度對(duì)于健康青年AT和PF硬度的影響。進(jìn)一步的研究應(yīng)著眼于增加AT測(cè)量長(zhǎng)度、踝關(guān)節(jié)角度梯度，以及擴(kuò)大受試者年齡范圍。

綜上所述，膝關(guān)節(jié)伸展位下，背伸踝關(guān)節(jié)能夠有效地對(duì)AT和PF進(jìn)行牽拉，且對(duì)于AT在3cm和6cm的牽拉作用最大，是造成AT中段易于撕裂的原因之一，另外，AT的硬度呈從遠(yuǎn)端到近端遞減的趨勢(shì)，此外，對(duì)AT行MyotonPRO檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意探頭定位、踝關(guān)節(jié)角度和性別因素。但由于樣本量小，后續(xù)的研究應(yīng)著眼于擴(kuò)大樣本例數(shù)，建立與性別和年齡相關(guān)的健康人群AT、PF硬度計(jì)算模型，從而為評(píng)估健康人群AT、PF硬度的變化趨勢(shì)，以及為跟腱炎和足底筋膜炎的早期診斷提供有效的幫助。

【參考文獻(xiàn)】

[1] Chatzistefani N, Chappell M J, Hutchinson C, et al. A Mathematical Model characterising Achilles tendon dynamics in flexion[J]. Math Biosci, 2017, 284: 92-102.

[2] Helfenstein-Didier C, Andrade R J, Brum J, et al. In vivo quantification of the shear modulus of the human Achilles tendon during passive loading using shear wave dispersion analysis[J]. Phys Med Biol, 2016, 61(6): 2485-2496.

[3] Othman A M, Ragab E M. Endoscopic plantar fasciotomy versus extracorporeal shock wave therapy for treatment of chronic plantar fasciitis[J]. Arch Orthop Trauma Surg, 2010, 130(11): 1343-1347.

[4] Barile A, Bruno F, Mariani S, et al. Follow-up of surgical and minimally invasive treatment of Achilles tendon pathology: a brief diagnostic imaging review[J]. Musculoskelet Surg, 2017,101(Suppl 1): 1-11.

[5] Egger A C, Berkowitz M J. Achilles tendon injuries[J]. Curr Rev Musculoskelet Med, 2017, 10(1): 72-80.

[6] Lagergren C, Lindholm A. Vascular distribution in the Achilles tendon; an angiographic and microangiographic study[J]. Acta Chir Scand, 1959, 116(5-6): 491-495.

[7] Viir R, Virkus A, Laiho K, et al. Trapezius muscle tone and viscoelastic properties in sitting and supine positions[J]. Scand J Work Environ Health, 2007, 33(3): 76-80.

[8] Schneider S, Peipsi A, Stokes M, et al. Feasibility of monitoring muscle health in microgravity environments using Myoton technology[J]. Med Biol Eng Comput, 2015, 53(1): 57-66.

[9] 劉春龍, 徐凱, 張志杰,等.肌肉狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)評(píng)估腦卒中患者肌肉張力的信度研究[J].中國(guó)康復(fù), 2014,29 (2): 99-100.

[10] Pruyn E C, Watsford M L, Murphy A J. Validity and reliability of three methods of stiffness assessment[J]. J Sport Health Sci, 2016, 5(4): 476-483.

[11] Haen T X, Roux A, Soubeyrand M, et al. Shear waves elastography for assessment of human Achilles tendon's biomechanical properties: an experimental study[J]. J Mech Behav Biomed Mater, 2017, 69: 178-184.

[12] Boussouar A, Meziane F, Crofts G. Plantar fascia segmentation and thickness estimation in ultrasound images[J]. Comput Med Imaging Graph, 2017, 56: 60-73.

[13] Hirata K, Miyamoto-Mikami E, Kanehisa H, et al. Muscle-specific acute changes in passive stiffness of human triceps surae after stretching[J]. Eur J Appl Physiol, 2016, 116(5): 911-918.

[14] Lantto I, Heikkinen J, Flinkkila T, et al. Epidemiology of Achilles tendon ruptures: increasing incidence over a 33-year period[J]. Scand J Med Sci Sports, 2015, 25(1): 133-138.

[15] Sconfienza L M, Silvestri E, Orlandi D, et al. Real-time sonoelastography of the plantar fascia: comparison between patients with plantar fasciitis and healthy control subjects[J]. Radiology, 2013, 267(1): 195-200.

[16] Aubry S, Risson J R, Kastler A, et al. Biomechanical properties of the calcaneal tendon in vivo assessed by transient shear wave elastography[J]. Skeletal Radiol, 2013, 42(8): 1143-1150.

[17] Dewall R J, Slane L C, Lee K S, et al. Spatial variations in Achilles tendon shear wave speed[J]. J Biomech, 2014, 47(11): 2685-2692.

[18] Slane L C, Martin J, Dewall R, et al. Quantitative ultrasound mapping of regional variations in shear wave speeds of the aging Achilles tendon[J]. Eur Radiol, 2017, 27(2): 474-482.

[19] Howell J N, Cabell K S, Chila A G, et al. Stretch reflex and Hoffmann reflex responses to osteopathic manipulative treatment in subjects with Achilles tendinitis[J]. J Am Osteopath Assoc, 2006, 106(9): 537-545.

[20] Saini S S, Reb C W, Chapter M, et al. Achilles Tendon Disorders[J]. J Am Osteopath Assoc, 2015, 115(11): 670-676.

[21] Chen T M, Rozen W M, Pan W R, et al. The arterial anatomy of the Achilles tendon: anatomical study and clinical implications[J]. Clin Anat, 2009, 22(3): 377-385.

[22] Slane L C, Dewall R, Martin J, et al. Middle-aged adults exhibit altered spatial variations in Achilles tendon wave speed[J]. Physiol Meas, 2015, 36(7): 1485-1496.