孔林燾

(蘇州大學(xué)體育學(xué)院 江蘇蘇州 215021)

踝關(guān)節(jié)的損傷是運(yùn)動(dòng)中常見(jiàn)的損傷之一，占總損 傷比例的30%，踝關(guān)節(jié)在首次扭傷后，發(fā)生再次扭傷的幾率高達(dá)80%。有學(xué)者認(rèn)為，若踝關(guān)節(jié)在扭傷后未得到及時(shí)有效治療，很容易形成功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)（Functional Ankle Instability，F(xiàn)AI），一旦形成FAI 極易導(dǎo)致?lián)p傷再次發(fā)生，甚至引起其他關(guān)節(jié)的損傷，從而影響運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，降低生活質(zhì)量［1］。

髖關(guān)節(jié)在下肢運(yùn)動(dòng)鏈中扮演著重要的角色，能夠保障膝、踝關(guān)節(jié)功能的正常發(fā)揮，從而有效控制身體的穩(wěn)定［2］。髖部肌力的強(qiáng)化可以增強(qiáng)骨盆和下肢的穩(wěn)定性，在一定程度上能夠減少下肢的運(yùn)動(dòng)損傷。有研究發(fā)現(xiàn)，慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者髖部肌力強(qiáng)化后，其平衡能力顯著提升［3］。然而，有研究發(fā)現(xiàn)，45%的踝關(guān)節(jié)損傷發(fā)生在落地過(guò)程中，但針對(duì)FAI 者髖部肌力強(qiáng)化前后落地動(dòng)作的研究鮮有報(bào)道［4］。因此，對(duì)FAI者髖部肌力強(qiáng)化后落地動(dòng)作的研究非常有必要。

由于落地動(dòng)作可能產(chǎn)生的損傷與功能性踝關(guān)節(jié)的形成之間有著密切的聯(lián)系。因此，該研究采用運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)和三維測(cè)力臺(tái)來(lái)觀察FAI者髖部肌力強(qiáng)化前后落地的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和肌電學(xué)數(shù)據(jù)，探究FAI者干預(yù)前后落地動(dòng)作的生物力學(xué)特征，以期為FAI 者的損傷防治與康復(fù)提供理論依據(jù)和參考價(jià)值。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

該研究通過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)功能性踝關(guān)節(jié)評(píng)價(jià)問(wèn)卷（AJFAT）、前抽屜試驗(yàn)和距骨傾斜試驗(yàn)等方法，選取15名單側(cè)FAI 者為受試者（見(jiàn)表1）。所有受試者在實(shí)驗(yàn)前24h內(nèi)均無(wú)劇烈運(yùn)動(dòng)，且半年內(nèi)無(wú)任何下肢損傷等癥狀，無(wú)任何關(guān)節(jié)退行性病變，視覺(jué)和前庭功能良好，下肢關(guān)節(jié)活動(dòng)正常，身體機(jī)能和運(yùn)動(dòng)能力良好。并告知受試者實(shí)驗(yàn)流程，且簽署知情同意書(shū)。

表1 受試者基本信息

依據(jù)Delahunt 等學(xué)者所述，選取FAI 者。同時(shí)，所有受試者需滿足以下5個(gè)條件：（1）踝關(guān)節(jié)反復(fù)扭傷兩次以上，且踝關(guān)節(jié)在功能性活動(dòng)中有明顯的失控感；（2）踝關(guān)節(jié)功能性評(píng)價(jià)問(wèn)卷（AJFAT）得分低于26 分；（3）無(wú)任何下肢手術(shù)或骨折病史；（4）距最后一次踝關(guān)節(jié)扭傷超過(guò)1 個(gè)月；（5）前抽屜試驗(yàn)、距骨傾斜試驗(yàn)均為陰性。

1.2 研究方法

1.2.1 儀器設(shè)備

Vicon運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，該研究采用英國(guó)公司生產(chǎn)的Vicon 紅外高速運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備有8 臺(tái)型號(hào)為MX13的紅外攝像頭來(lái)捕捉運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，采樣頻率為200Hz。同時(shí)采用Vicon 運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)自帶的下肢模型（Plug In Gait），準(zhǔn)確將16 個(gè)反光球貼于下肢各關(guān)節(jié)的標(biāo)記點(diǎn)上，其具體位置為雙側(cè)髂前上棘、雙側(cè)前后上棘、雙側(cè)膝關(guān)節(jié)外側(cè)髁、雙側(cè)踝關(guān)節(jié)外踝、雙側(cè)跟骨、雙側(cè)第二趾骨、左小腿大腿下三分之一、右小腿大腿上三分之一（見(jiàn)圖1）。

圖1 下肢模型貼點(diǎn)示意圖

Kistler 三維測(cè)力臺(tái)，研究采用瑞士公司生產(chǎn)的Kistler 三維測(cè)力臺(tái)（90cm×60cm×10cm），型號(hào)為9287B，該測(cè)力臺(tái)能夠分別對(duì)X、Y、Z三個(gè)軸不同方向的力進(jìn)行檢測(cè)，外置信號(hào)放大器。采樣頻率為1000Hz，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器與Vicon運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)相連接，同步采集數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖2）。

圖2 Vicon運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)拍攝區(qū)域

1.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，先前對(duì)受試者身高、體重、腿長(zhǎng)、膝寬、踝寬等形態(tài)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，并以自選速度在跑步機(jī)進(jìn)行5min慢跑，最后貼上反光球，為減少誤差，所有受試者身著統(tǒng)一黑色運(yùn)動(dòng)短褲和實(shí)驗(yàn)鞋。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，受試者站到30cm平臺(tái)上，雙手叉腰，伸出測(cè)試腿，并逐漸前移重心，當(dāng)身體重心的投影離開(kāi)平臺(tái)時(shí)，自由落地，單足站立到力臺(tái)上，至少保持3s穩(wěn)定，并重復(fù)3次，取最佳落地動(dòng)作進(jìn)行分析（見(jiàn)圖3）。

圖3 落地動(dòng)作模式示意圖

1.2.3 髖部肌力強(qiáng)化方案

該研究的干預(yù)方案是參考國(guó)外相關(guān)學(xué)者的研究，并結(jié)合該實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況而確定的。為了減少干預(yù)時(shí)的誤差，所有受試者的干預(yù)方案均由同一測(cè)試者進(jìn)行實(shí)施和操作，為期8周。在髖部肌力強(qiáng)化后，所有受試者再進(jìn)行一次落地實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)的干預(yù)方案如表2所示。

表2 干預(yù)方案一覽表

1.2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)與參數(shù)

該研究對(duì)FAI者髖部肌力強(qiáng)化前后落地動(dòng)作的生物力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中當(dāng)垂直方向的地面反作用力首次超過(guò)10N 時(shí)，定義為觸地瞬間；在落地過(guò)程中，當(dāng)膝關(guān)節(jié)在矢狀面的屈曲程度達(dá)到最大時(shí)，定義為落地階段，即緩沖完成。將Vicon 中原始數(shù)據(jù)采用Visual 3D軟件模型數(shù)據(jù)進(jìn)行初步計(jì)算。

運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)：選取觸地瞬間和落地階段時(shí)髖、膝、踝關(guān)節(jié)在矢狀面與額狀面的角度及角度變化量。

動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)：選取各個(gè)方向峰值地面反作用力。其中V-GRF為垂直方向地面反作用力峰值；A-GRF為向前方向地面反作用力峰值；P-GRF 為向后方向地面反作用力峰值；M-GRF 為向內(nèi)方向地面反作用力峰值；L-GRF 為向外方向地面反作用力峰值。以上各個(gè)方向的地面反作用力參數(shù)均除以體質(zhì)量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

該研究采用Excel 2019和SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)對(duì)FAI者髖部肌力強(qiáng)化前后落地動(dòng)作的生物力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，顯著性水平定義為ɑ=0.05。

2 研究結(jié)果

由表3、表4 可知，下肢關(guān)節(jié)角度及角度變化量，F(xiàn)AI 者在8 周髖部肌力強(qiáng)化后落地動(dòng)作的觸地瞬間，髖、膝關(guān)節(jié)額狀面角度顯著減?。≒＜0.05）；強(qiáng)化后落地階段的髖、膝、踝關(guān)節(jié)額狀面角度顯著減?。≒＜0.05），髖關(guān)節(jié)矢狀面的屈曲角度明顯增加（P＜0.05）；膝關(guān)節(jié)在額狀面內(nèi)的角度變化量較為明顯（P＜0.05）。

表3 FAI者髖部肌力強(qiáng)化前后下肢關(guān)節(jié)矢狀面角度一覽表

表4 FAI者髖部肌力強(qiáng)化前后下肢關(guān)節(jié)額狀面角度一覽表

由表5可知，地面反作用力峰值，F(xiàn)AI者在8周髖部肌力強(qiáng)化后，落地動(dòng)作的垂直方向及向外方向的反作用力峰值具有顯著變化（P＜0.05）。

表5 FAI者髖部肌力強(qiáng)化前后地面反作用力峰值比較

3 分析與討論

功能性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)者，關(guān)節(jié)活動(dòng)控制異常，容易反復(fù)“扭傷”，其機(jī)制主要源于神經(jīng)肌肉控制問(wèn)題。踝關(guān)節(jié)扭傷時(shí)，其周圍本體感受器受損，關(guān)節(jié)周圍肌力下降，姿勢(shì)穩(wěn)定能力較差，落地時(shí)，易損傷。已有研究表明，通過(guò)加強(qiáng)踝關(guān)節(jié)周圍肌力、本體感覺(jué)訓(xùn)練、前饋訓(xùn)練等，能明顯改善FAI者踝關(guān)節(jié)的功能，增強(qiáng)其穩(wěn)定性［5］。

在下肢運(yùn)動(dòng)鏈中，髖關(guān)節(jié)對(duì)于姿勢(shì)的控制、維持下肢的穩(wěn)定性、改善步態(tài)功能的意義重大［6］。根據(jù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)理論，髖、膝、踝三關(guān)節(jié)相互耦合，其中髖關(guān)節(jié)屬于動(dòng)態(tài)關(guān)節(jié)，具有靈活性和穩(wěn)定性，在落地時(shí)，通過(guò)下肢關(guān)節(jié)的屈曲來(lái)吸收地面反作用力，緩沖震蕩，減少損傷［7］。如果髖部肌力不足，髖關(guān)節(jié)的穩(wěn)定能力就會(huì)降低、靈活性減弱，人體的重心和骨盆的相對(duì)位置就會(huì)發(fā)生改變，骨盆和軀干發(fā)生偏移、傾斜，下肢關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中協(xié)調(diào)性和同步性發(fā)生異常，髖-膝-踝關(guān)節(jié)策略受到影響，使足踝關(guān)節(jié)在緩沖震蕩、吸收地面反作用力過(guò)程中首當(dāng)其沖，加重了足踝的負(fù)擔(dān)［8-10］。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)髖部肌群無(wú)力時(shí)，膝關(guān)節(jié)外翻角度就會(huì)增加，姿勢(shì)的動(dòng)態(tài)控制能力就會(huì)削弱，下肢的生物力線發(fā)生改變，在落地時(shí)，易誘發(fā)損傷［11］。

髖、膝、踝關(guān)節(jié)作為下肢運(yùn)動(dòng)的一個(gè)整體動(dòng)力鏈，當(dāng)其中有一個(gè)關(guān)節(jié)功能發(fā)生異常時(shí)，機(jī)體為了完成指定的動(dòng)作，其他相鄰或遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)會(huì)產(chǎn)生代償?shù)男袨椋?2］。髖部肌力不足時(shí)，髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定能力降低，下肢姿勢(shì)發(fā)生改變，產(chǎn)生功能性代償，從而易誘發(fā)遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)的損傷；相反，當(dāng)踝關(guān)節(jié)損傷后，會(huì)導(dǎo)致髖、膝關(guān)節(jié)功能產(chǎn)生異常［13］。良好的髖關(guān)節(jié)控制能力，是下肢關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)中降低運(yùn)動(dòng)損傷、發(fā)揮功能的重要保障，維持下肢關(guān)節(jié)在矢狀面和額狀面的穩(wěn)定，尤其在額狀面，能較好地預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷。

綜上所述，F(xiàn)AI 者髖部肌力強(qiáng)化后，可增強(qiáng)其落地后的穩(wěn)定能力，從而減少運(yùn)動(dòng)損傷。