侯宗辰 綜述 江 東 胡躍林 審校

(北京大學(xué)第三醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所，北京 100191)

現(xiàn)為踝關(guān)節(jié)反復(fù)扭傷，嚴(yán)重影響人體日常生活及運(yùn)動(dòng)能力。通過查體、MRI以及應(yīng)力位X線片，慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)可以分成功能性、機(jī)械性、混合性三種類型[1]。本文通過分析CAI患者的足底壓力分布參數(shù)的變化，研究病足成因及病程衍變，預(yù)測外科術(shù)后及康復(fù)訓(xùn)練療效，探討未來CAI診療發(fā)展趨勢。

1 CAI患者在不同狀態(tài)下的足底壓力分布特征

足底壓力分布是指足底所受到的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的壓力或壓強(qiáng)分布，可分別反映踝關(guān)節(jié)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性[2]。在應(yīng)用足底壓力測試評估CAI患者的姿勢控制和平衡能力時(shí)，最常用指標(biāo)有2個(gè)：①壓力中心(center of pressure，COP)，定義為地面反作用力的瞬時(shí)作用點(diǎn)[3]。De Cock等[4]觀察到，COP的位置以及區(qū)域壓力分布特征在特定條件下可作為測試單足站立姿勢控制穩(wěn)定性的方法。②邊界時(shí)間(time to boundary，TTB)，定義為COP以當(dāng)前瞬時(shí)速度沿當(dāng)前軌跡運(yùn)動(dòng)到支撐面邊界的時(shí)間。TTB數(shù)值越小，COP到達(dá)支撐面邊界所需時(shí)間越少，姿勢控制能力越差。最小TTB為根據(jù)COP數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置及偏移速度算出的一系列TTB數(shù)值中的最小值，具有反映姿勢控制穩(wěn)定性的能力[5]。

1.1 單足站立

Pope等[6]對50名健康人和61例CAI患者睜眼、閉眼情況下，單足支撐10 s時(shí)的足底壓力分布進(jìn)行分析，觀察到CAI患者在睜眼、閉眼兩種情況下，COP數(shù)據(jù)點(diǎn)分布較正常組偏向前足外側(cè)，這可能由于CAI患者使踝關(guān)節(jié)處于背伸位以增加踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性有關(guān)。CAI適應(yīng)人群(copers)為曾經(jīng)扭傷踝關(guān)節(jié)卻沒有發(fā)展為CAI的人群[7]。與CAI適應(yīng)人群相比，CAI患者患側(cè)支撐時(shí)COP波動(dòng)范圍增大，具體表現(xiàn)在COP標(biāo)準(zhǔn)差和波動(dòng)范圍面積相對正常組均增加[7,8]。選取CAI適應(yīng)人群作為對照組，可以更有效地揭示結(jié)構(gòu)不穩(wěn)以及本體感覺受損的代償機(jī)制，有利于研究人員制定康復(fù)干預(yù)訓(xùn)練，防止有扭傷史者發(fā)展為CAI。同時(shí)，CAI適應(yīng)人群的足底壓力分布和步態(tài)特征與正常人的差異性及其形成機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。

與健康人以及CAI適應(yīng)人群相比，CAI患者無論睜閉眼情況下，患側(cè)單足站立時(shí)COP波動(dòng)范圍增加，反映姿勢控制穩(wěn)定性差，踝關(guān)節(jié)扭傷風(fēng)險(xiǎn)增加。然而關(guān)于COP波動(dòng)范圍的界值卻暫無定論。

1.2 步行

De Ridder等[9]對CAI患者步行時(shí)扭傷側(cè)踝關(guān)節(jié)足外側(cè)壓力較大，而且常伴有足內(nèi)翻狀態(tài)。Koldenhoven等[10]分別觀察17例CAI患者及17名正常人在跑步機(jī)上的足底壓力分布，觀察到CAI患者在支撐相的前10%，COP內(nèi)外側(cè)向偏移的范圍[(2.97±2.07)mm vs. (1.72±0.33)mm]和離散程度[標(biāo)準(zhǔn)差(0.79±0.47)mm vs. (0.48±0.17)mm)、變異系數(shù)(1.47±0.87)mm vs. (0.93±0.33)mm]均大于正常組。這可能與觸地初期前患者維持足內(nèi)翻的異常姿勢，在觸地后進(jìn)行更多動(dòng)力學(xué)調(diào)整的運(yùn)動(dòng)模式有關(guān)。為了維持踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，CAI患者會(huì)采取增大支撐面的策略。Gigi等[11]觀察到CAI患者在步行過程中比正常人支撐面平均增寬2.3 cm。而在觸地初期之后(支撐相的20%～90%)的階段，Ty Hopkins等[12]觀察到，CAI患者的COP軌跡繼續(xù)向外側(cè)偏移。對于步行周期中各區(qū)域的時(shí)間分配，Nyska等[13]的研究中，CAI患者在步行時(shí)，前足中部、外側(cè)部，腳趾部(圖1[14])到達(dá)地面反作用力峰值(ground reaction force, GRF)的時(shí)間大大延長，說明腳跟和中足接觸地面時(shí)間大大增加，側(cè)面反映CAI患者的支撐期重心轉(zhuǎn)移速度減慢，相應(yīng)的支撐初期及結(jié)束期縮短。

CAI患者在步行時(shí)具有“快進(jìn)快出”和“外側(cè)偏移”的特點(diǎn)。從患側(cè)腳跟觸地到腳尖離地過程中，內(nèi)外側(cè)偏移增加，重心轉(zhuǎn)移速度減慢，支撐開始期以及結(jié)束期時(shí)間縮短，說明患側(cè)觸地后需要進(jìn)行更多動(dòng)力學(xué)調(diào)整，提示踝關(guān)節(jié)容易再次扭傷。

1.3 跑步及其他運(yùn)動(dòng)

在跑步過程中，CAI患者的COP軌跡變化與步行時(shí)的變化類似。研究[15,16]顯示，與正常人和CAI適應(yīng)人群相比，CAI患者跑步動(dòng)作的觸地期中，后足外側(cè)壓力比較小，而且加載反應(yīng)初期，即腳跟觸地到最初地面反作用力峰值的時(shí)間，COP軌跡向外側(cè)偏移，支撐相后期COP更快地由外側(cè)向內(nèi)側(cè)移動(dòng)。這說明CAI患者在跑步時(shí)，具有COP軌跡外偏和支撐相后期COP偏移速度增加的特點(diǎn)。CAI患者側(cè)向邁步時(shí)存在同樣的外偏趨勢，表現(xiàn)為第一、二、三、四跖骨的峰壓增大，COP在支撐相早期到中期更向外側(cè)偏移，這可能與維持踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻的位置有關(guān)[15]。

雙足起跳-單足落地的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)[17]表明，CAI患者單足落地后側(cè)向擺動(dòng)增加，足部穩(wěn)定指數(shù)下降，踝關(guān)節(jié)傾向于再次扭傷。這一現(xiàn)象在機(jī)械性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者中比功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者更加明顯。因?yàn)椴叫袝r(shí)支撐相穩(wěn)定性因素影響最大的是關(guān)節(jié)表面，而不是踝周韌帶[18]。在著地時(shí)可能存在相似的現(xiàn)象。踝關(guān)節(jié)再次扭傷另一個(gè)原因[19]是起跳-落地過程中CAI患者前足和中足部僵硬，關(guān)節(jié)活動(dòng)受限。

總之，CAI患者在跑步時(shí)以及其他運(yùn)動(dòng)時(shí)，COP具有“快進(jìn)快出”及外偏化的特點(diǎn)，這可能與踝關(guān)節(jié)保持內(nèi)翻位及足部穩(wěn)定性下降有關(guān)。CAI患者長期不正常足底壓力分布及前足、中足僵硬狀態(tài)，導(dǎo)致機(jī)體穩(wěn)定調(diào)節(jié)策略發(fā)生改變，踝關(guān)節(jié)再次扭傷的風(fēng)險(xiǎn)增加。

2 足底壓力分析在CAI診斷中的應(yīng)用價(jià)值

CAI的診斷依據(jù)包括癥狀、體征以及X線、MRI等影像學(xué)檢查，但這些主要關(guān)注韌帶受損及修復(fù)程度，對運(yùn)動(dòng)下的關(guān)節(jié)狀態(tài)及患者姿態(tài)穩(wěn)定性缺乏準(zhǔn)確的評估。足底壓力分析可以彌補(bǔ)上述不足，越來越多地應(yīng)用于CAI患者的診斷。

Linens等[20]選取17例CAI患者及17名正常人，分別測定在足底壓力平臺(tái)單足站立時(shí)的數(shù)據(jù)(包括COP偏移速度、TTB、COP偏移距離)并進(jìn)行分析，研究顯示COP偏移速度≥1.56 cm/s、前后向TTB標(biāo)準(zhǔn)差≤3.78 s、內(nèi)外側(cè)向TTB標(biāo)準(zhǔn)差≤1.56 s三項(xiàng)指標(biāo)的臨界值在診斷CAI患者的姿勢控制穩(wěn)定性具有重要意義。

關(guān)于三種指標(biāo)之間的相對優(yōu)劣，尚未有定論。Hertel等[2]認(rèn)為，在判斷平衡障礙時(shí)，TTB優(yōu)于COP偏移速度。因?yàn)門TB最小值只是單純測定距離支撐面邊界時(shí)間最短的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即踝關(guān)節(jié)最不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而COP偏移速度包括穩(wěn)定和不穩(wěn)定的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)，特異性不高。然而Wikstrom等[21]和Knapp等[22]觀察到前后向或內(nèi)外側(cè)向TTB標(biāo)準(zhǔn)差不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，原因可能是Knapp等[22]采用10 s的單足支撐數(shù)據(jù)，Wikstrom等[21]采用穿鞋測試，而Linens等[20]收集的是裸足20 s的單足支撐數(shù)據(jù)。所以這種差異性提示研究人員在使用TTB作為檢驗(yàn)指標(biāo)時(shí)，要考慮是否穿鞋以及試驗(yàn)時(shí)間的影響。

3 足底壓力分析在CAI療效評定中的應(yīng)用

3.1 外科手術(shù)的療效

Van Rijn等[23]的研究顯示，約34%的踝關(guān)節(jié)扭傷患者在損傷3年內(nèi)再次發(fā)生扭傷。如果經(jīng)保守治療無效，而慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的癥狀持續(xù)存在，可選擇修復(fù)(外側(cè)韌帶解剖性緊縮和止點(diǎn)重建)或重建(使用周圍其他組織重建踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶)等方式進(jìn)行手術(shù)治療。目前評估手術(shù)療效主要依靠美國足踝外科協(xié)會(huì)(Ankle Hindfoot Scale，AOFAS)評分等量表評估及應(yīng)力位X光片等影像學(xué)資料[24]，足底壓力分析因其無創(chuàng)且操作簡便的優(yōu)點(diǎn)，為評估術(shù)后療效提供了新的思路。

從以上足底壓力分布變化，可以推測外科術(shù)后的CAI患者在步行時(shí)觸地初期時(shí)間減少，第一跖骨頭壓力會(huì)減小，中足受力增加，這可能由于術(shù)后踝關(guān)節(jié)呈內(nèi)翻姿勢有關(guān)。從長期療效看，解剖修復(fù)具有良好的效果。研究術(shù)后足底壓力分布改變及特征在評估手術(shù)療效、判斷預(yù)后以及預(yù)測康復(fù)潛力等方面有著巨大的潛力。但目前研究較多的是非解剖重建術(shù)后情況，常用的解剖修復(fù)和重建等其他術(shù)式的足底壓力改變及特征需要進(jìn)一步研究。而且單足支撐下的踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性作為其他生活及運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，手術(shù)后靜態(tài)單足站立狀態(tài)的足底壓力分析也應(yīng)該引起關(guān)注。

3.2 康復(fù)訓(xùn)練或者康復(fù)措施的療效

為了獲取踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，代償感覺輸入的減少，CAI患者長期處于踝關(guān)節(jié)過度背伸位[6]。Mettler等[28]觀察到，在4周的平衡訓(xùn)練后，無論在睜眼狀態(tài)還是閉眼狀態(tài)下，CAI患者單足站立時(shí)COP位置均由前外側(cè)轉(zhuǎn)移到后外側(cè)，說明踝關(guān)節(jié)背伸程度減少。平衡訓(xùn)練可以改善不良代償運(yùn)動(dòng)模式，讓踝關(guān)節(jié)背伸程度減小，從而增強(qiáng)姿勢控制穩(wěn)定性。

圖1 Pedar-X足底壓力分析系統(tǒng)將足部九分區(qū)[14]：1-后足內(nèi)側(cè)；2-后足外側(cè)；3-中足內(nèi)側(cè)；4-中足外側(cè)；5-前足內(nèi)側(cè)；6-前足中部；7-前足外側(cè)；8-趾；9-其余腳趾 圖2 步態(tài)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)中足部九分區(qū)的壓力時(shí)間積分及壓力峰值變化[29]

當(dāng)應(yīng)用電刺激輔助設(shè)備時(shí)，CAI患者運(yùn)動(dòng)時(shí)的足底壓力分布及運(yùn)動(dòng)軌跡得到明顯改善。Donovan等[8]觀察到，使用生物反饋設(shè)備行走時(shí)，CAI組前足外側(cè)、中足外側(cè)、前足內(nèi)側(cè)的壓力峰值大幅度減小，說明足底壓力前外側(cè)壓力減小。Yoshida等[31]也觀察到，平衡訓(xùn)練結(jié)合經(jīng)皮神經(jīng)電刺激(transcutaneous electrical nerve stimulation，TENS)組中，CAI患者著地時(shí)患側(cè)COP軌跡長度從(627.0±235.4)mm減小到(551.8±171.1)mm，說明足觸地后偏移量下降，踝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性增加。

以上研究表明，平衡訓(xùn)練和步行訓(xùn)練能夠使COP向后內(nèi)側(cè)移動(dòng)，從而改善過度背伸以及內(nèi)翻的異常姿勢，提高姿勢穩(wěn)定性。此外，應(yīng)用經(jīng)皮電刺激等輔助設(shè)備可增強(qiáng)康復(fù)訓(xùn)練的效果。

4 小結(jié)及展望

在各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，CAI患者的足底壓力分布均表現(xiàn)出外側(cè)偏移的趨勢，有踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降的特點(diǎn)。COP偏移速度、TTB內(nèi)外向和前后向標(biāo)準(zhǔn)差3項(xiàng)足底壓力指標(biāo)在診斷CAI中具有重要價(jià)值。在康復(fù)訓(xùn)練后或手術(shù)后，CAI患者的足底壓力分布數(shù)值及面積趨于正常，但是外偏趨勢沒有改變。因此，這種外偏趨勢對患者長期預(yù)后的影響以及如何調(diào)整治療方案糾正外偏趨勢還有待進(jìn)一步研究。此外，研究CAI足底壓力特征時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮CAI適應(yīng)人群這一特殊群體，能夠更有效地揭示結(jié)構(gòu)不穩(wěn)以及本體感覺受損的代償機(jī)制，有助于制定康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃及預(yù)防急性踝扭傷患者發(fā)展成CAI。