硕士论文慢性踝关节不稳定患者的踝关节肌力变化特征研究

目的探讨慢性踝关节不稳患者的外翻肌/内翻肌和背屈肌/跖屈肌离心峰值力矩比值是否发生变化。方法选取24名慢性踝关节不稳受试者作为实验组,同时选取24名年龄、身高、体重、性别和身体活动水平与实验组相匹配的受试者作为对照组。运用等速测力系统,对两组受试者右侧踝关节外翻肌、内翻肌、背屈肌和跖屈肌在不同角速度下(6°/s和12°/s)离心收缩的峰值力矩进行测量,并计算出外翻/内翻和背屈/跖屈离心峰值力矩的比值。结果在角速度为6°/s和12°/s下,实验组的外翻、内翻和跖屈峰值力矩明显低于对照组(P<.5),而背屈离心峰值力矩无显著差异(P>.5);此外,实验组的外翻/内翻离心峰值力矩比值明显低于对照组(P<.5),而实验组的背屈/跖屈离心峰值力矩比值显著高于对照组(P<.5)。结论在角速度为6°/s和12°/s下,慢性踝关节不稳患者的外翻/内翻离心峰值力矩比值显著降低,而背屈/跖屈離心峰值力矩比值显著增加,其机制可能是慢性踝关节不稳患者的外翻、内翻和跖屈的离心峰值力矩下降所致。所以,外翻肌、内翻肌和跖屈肌的离心肌力减弱可能会导致踝关节外侧韧带的重复性损伤。  关键词离心收缩;慢性踝关节不稳;踝关节肌肉力量;等速肌力  中图分类号G84.53;G84.66文献标识码A文章编号16-276(217)4-53-5  AbstractObjectiveToinvestigateiftheratiosofeccentricpeaktorqueofevertor/invertoranddorsiflexor/plantar-flexorarealteredinsubjectswithchronicankleinstability.Methods24chronicankleinstabilitysubjectsasanexperimentalgroup,and24healthysubjectsasacontrolgroup,werematchedinage,height,weight,gender,andactivitylevel.Theeccentricpeaktorqueofrightankleevertor,invertor,dorsiflexor,plantar-flexormusclesofthetwogroupsweremeasuredwithisokineticdynamometeratangularvelocities6deg/sand12deg/s,andtheratiosofeccentricpeaktorqueofevertor/invertoranddorsiflexor/plantar-flexorwerecalculated.ResultsTheeccentricpeaktorqueofeversion,inversionandplantarflexionofexperimentalgroupweresignificantlylowerthancontrolgroup(P<.5)andnosignificantdifferencesineccentricpeaktorqueofdorsiflexion(P>.5).Moreover,theratiosofeccentricpeaktorqueofeversion/inversionofexperimentalgroupwassignificantlylowerthancontrolgroup(P<.5)andtheratiosofeccentricpeaktorqueofdorsiflexion/plantarflexionofexperimentalgroupwassignificantlyhigherthancontrolgroup(P<.5).ConclusionTheratiosofeccentricpeaktorqueofeversion/inversionofpatientwithchronicankleinstabilitysignificantlydecreasesandtheratiosofeccentricpeaktorqueofdorsiflexion/plantarflexionsignificantlyincreasesatangularvelocities6deg/sand12deg/s.Themechanismmaybethateccentricpeaktorquesofeversion,inversionandplantarflexionofpatientwithchronicankleinstabilitydecrease.So,eccentricstrengthweaknessofevertor,invertor,andplantar-flexorcouldleadtorepeatedinjuryoflateralligamentoftheankle.  Keywordseccentriccontraction;chronicankleinstability;musclestrengthofanklejoint;isokineticstrength  慢性踝关节不稳常用于描述踝关节外侧不稳定的发生率1,是运动过程中常见的损伤,约占所有运动损伤的1%~15%2。踝关节不稳定的慢性症状会限制普通人的日常活动,也会对运动员的运动能力产生一定的影响。踝关节依靠周围的肌群共同收缩维持关节的动态稳定性,在一些下肢活动过程中,如走、跑和跳,运动员依靠肌肉的共同收缩,尤其是离心收缩来控制足和地面之间的作用力3。对于踝关节肌力不平衡的人群来说,肌肉共同收缩能力可能会受到影响,进而肌肉不能以协调的方式消除外来的作用力,这些过度的应力会作用在关节周围的组织上,极易导致踝关节损伤4。 踝关节出现再次损伤的原因之一,可能是正常踝关节外翻和内翻肌肉力矩比值发生变化。许多学者研究表明,慢性踝关节不稳的人群踝关节外翻肌向心收缩肌力明显下降5。ParkJS等运用等速测力法对踝关节外翻肌峰值力矩进行测试,发现踝关节扭伤后患者的踝关节外翻肌峰值力矩显著降低6。几乎所有的踝关节运动中,肌肉离心收缩被认为是控制踝关节活动的重组成部分7,确切地说,肌肉离心收缩更能代表踝关节动态稳定机制8。因此,本研究的主目的是确定慢性踝关节不稳患者外翻肌和内翻肌的离心肌力、背屈肌和跖屈肌的离心肌力比值是否发生改变。  1实验对象和方法  1.1实验对象  选取慢性踝关节不稳的受试者24人(男13人、女11人)作为本研究的实验对象,具体情况见表1。实验组受试者纳入标准1)过去1年内,单侧踝关节至少有一次明显的踝关节外侧韧带扭伤,制动时间超过3天;2)过去1年内至少出现过1次踝关节不稳感或无力感;3)参加本研究前3~6月内至少出现1次重复性扭伤;4)涉及到脚踝运动时,有疼痛、不稳定或无力感;5)脚踝受伤初期才出现这些迹象;6)未能恢复到受伤前的活动水平;7)踝关节无骨折发生;8)过去3个月内,无头部损伤和急性下肢损伤;9)踝关节没有接受过正式康复治疗9-11。根据实验组的人数、年龄、身高、体重、性别和身体活动水平,匹配24名(男13人、女11人)无踝关节损伤的受试者作为本研究的对照组,具体情况见表1。对照组受试者纳入标准在过去3个月内无头部损伤、下肢急性损伤、平衡功能障碍和慢性下肢功能障碍。为了便于对两组受试者进行统一比较,所有受试者的优势腿都是右侧腿,且慢性踝关节不稳组都是右侧踝关节不稳。测试之前,测试人员告知所有受试者本研究的目的,测试步骤、可能的风险和不适,并签署知情同意书。此后,还对所有受试者进行系统筛查,以确保在等速测试条件下无下肢神经肌肉、肌肉骨骼问题或禁忌症。  1.2实验方法  测试前准备测试前,受试者进行5分钟热身活动和5分钟踝关节内翻和外翻、跖屈和背屈牵拉活动。测试设备和动作模式所有测试在Biodex3多关节系统等速测试仪(BiodexMedicalSystems,Shirley,美国)上进行,测试的角速度为6°/s和12°/s;动作模式踝关节跖屈、背屈、内翻和外翻。  测试求受试者坐在等速测试仪坐位上,使用束带固定胸、腰部,髋关节屈曲8°(°为中立位)。在对踝关节跖屈/背屈和内翻/外翻进行测试时,膝关节束带固定在股骨远端以限制膝关节的屈曲角度。为了确保受试者的小腿与地面平行,尽可能地减小腘绳肌参与,产生额外的力矩,足踝被定位于跖屈、背屈、内翻和外翻位置,用束带固定。一旦被固定,则以受试者的主动活动度作为开始和结束的角度。测试时间216年5月18日-216年5月3日。测试地点燕山大学体育学院运动机能与康复研究中心。测试人员根据实验设计求,在正式测试前2个月,邀请等速测试专业人员对测试人员(在读研究生)进行系统培训,测试人员能够熟练操作等速测试仪,并能够及时处理测试过程中出现的突发事件,之后又进行2次小样本的预实验,对整個操作过程进一步巩固。  正式测试每一个动作测试之前,在相应的角速度下进行5次离心运动,以便熟悉运动速度和离心测试模式,随后在关节活动范围内连续进行5次测试。整个测试过程分为4组,顺序依次为第一组6°/s,踝关节内翻和外翻离心运动×5;第二组6°/s,踝关节跖屈和背屈离心运动×5;第三组12°/s,踝关节内翻和外翻离心运动×5;第四组12°/s,踝关节跖屈和背屈离心运动×5。为了预防疲劳,组内两个动作模式之间休息2分钟,两组之间休息4分钟。所有的测试都由相同的测试人员进行操作,中途不更换。  1.3统计学分析  所有测试结果都用均数±标准差表示,数据运用SPSS19.统计软件处理。采用方差分析和独立样本t检验。P<.5为显著性差异标准,P<.1表示具有极显著性差异。  2研究结果  如表2所示,在角速度为6°/s和12°/s时,对照组的外翻肌和内翻肌的离心峰值力矩分别高于实验组,且具有极显著性差异(P<.1);对照组的跖屈肌离心峰值力矩也分别高于实验组,且具有显著性差异(P<.5),而对照组的背屈离心峰值力矩也分别高于实验组,但无显著性差异(P>.5)。 
3分析和讨论 
早期关于踝关节不稳的等速研究主集中在向心收缩和踝关节不同肌群的向心力矩比值方面,而对离心收缩和离心力矩比值研究较少12-13。向心收缩和离心收缩的收缩方式明显不同,即离心收缩是指肌肉在收缩产生张力的同时被拉长,而向心收缩是肌肉收缩时长度缩短14。本研究没有对踝关节不同肌群的向心收缩和离心收缩的数值进行比较,主原因是向心收缩产生的最大力矩随着测试速度的增加而相应地降低;而离心收缩时,无论测试速度如何变化,肌肉产生的张力变化不大,都基本相似。当测试速度相同时,离心收缩动员的运动单位活动水平较高,且产生的力量明显高于向心收缩,即肌肉收缩方式决定产生力量大小。此外,离心收缩还具有以下特点,耐疲劳性较差、产生的机械张力较大和需氧量较低等生理学特性14。 
踝关节周围肌群力量不平衡是损伤的重预测因子,当踝关节跖屈肌力较大时,背屈/跖屈向心肌力比值明显变小,在运动过程中出现内翻扭伤的几率增加;当踝关节外翻/内翻向心肌力比值升高,踝关节损伤的几率也显著升高15。我们的研究结果与上述结果有所不同,当角速度在6°/s和12°/s时,正常人群的外翻/内翻离心峰值力矩比值明显高于踝关节不稳患者,其原因可能是踝关节不稳患者足的外翻肌和内翻肌肌力不足所致。此外,我们还发现,在同样两种角速度下,踝关节不稳患者背屈/跖屈的离心峰值力矩明显高于正常人群,其原因可能是踝关节不稳患者跖屈肌的峰值力矩显著不足,而不是背屈肌的峰值力矩显著不足所致。FoxJ和HubbardTJ的研究支持我们的研究结果,FoxJ认为,踝关节外侧损伤是跖屈离心力矩不足所致16,而HubbardTJ研究表明,慢性踝关节不稳的影响因素包括踝关节内翻松弛度增加、踝关节前部松弛度增加、跖屈和背屈向心峰值力矩降低17。
我們的研究结果显示,当角速度为6°/s和12°/s时,对照组和实验组的外翻肌、内翻肌、背屈肌和跖屈肌离心峰值力矩无显著性差异,表明离心收缩肌力不取决于角速度的快慢,这与Duncan等和Walmsley等的研究有所不同。他们对离心收缩肌力、向心收缩肌力和测试速度之间关系进行研究,发现离心峰值力矩随着速度的增加而增加,而向心峰值力矩随着速度的增加而降低18-19。但是DvirZ的研究与我们的研究结果一致,他们发现在离心收缩过程中,无论测试速度如何变化,肌肉产生的张力都保持相似3。此外,GaryB.Wilkerson通过对踝关节外翻/内翻向心肌力进行测试,发现角速度在3°/s和12°/s时,内翻肌的峰值力矩和平均功率明显小于外翻肌,表明踝关节外侧韧带损伤可能与内翻肌机能缺陷密切相关2。因此,想恢复正常踝关节的外翻/内翻肌肉力量比率关系,有必制定一个踝关节等张力量训练计划。 
另外,我们的研究结果与Munn等的研究存在一些差异,他们认为踝关节外侧不稳与外翻肌力量不足无关,而内翻离心肌力不足更可能导致踝关节外侧不稳。原因可能是负重时小腿的横向位移控制能力降低,当过度的横向姿势摆动超过了支撑面就会导致足内侧缘离开地面,此时达到了外翻闭合链的极限,进而迫使足部快速内翻21。而HartsellHD通过对慢性踝关节不稳患者和正常人进行对比研究22,发现慢性踝关节不稳患者存在外翻离心肌力不足,这与我们的研究结果一致。WillemsT研究表明,慢性踝关节不稳的可能原因是本体感觉机能减弱和外翻肌无力23。因此推荐,在慢性踝关节不稳的康复中,应该增加本体感觉训练和力量训练。 
4小结 
该研究表明,与正常人群相比,慢性踝关节不稳患者的外翻/内翻离心峰值力矩比值显著降低,而背屈/跖屈离心峰值力矩比值显著增加,其机制可能是慢性踝关节不稳患者的外翻、内翻和跖屈的离心峰值力矩下降所致。因此,外翻肌、内翻肌和跖屈肌的离心肌力减弱可能导致踝关节外侧韧带的重复性损伤。 
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