步态分析在慢性踝关节不稳中的应用进展_孙京畅.pdf

综述步态分析在慢性踝关节不稳中的应用进展孙京畅1，马骁1，21内蒙古医科大学，呼和浩特010110;2中国人民解放军第九六九医院骨科，呼和浩特市010051【通信作者】马骁，E-mail:doctorma253 163com【摘要】踝关节扭伤是最常见的运动损伤之一，其中约 40%的患者会出现反复扭伤和顽固性疼痛，进而发展为慢性踝关节不稳。步态分析作为近年来较为热门的技术，可通过运动学、动力学以及肌电图等分析手段，研究并揭示导致步态异常的可能因素，从而指导运动系统疾病的临床诊断、治疗、疗效评估及机理研究等。步态分析技术的应用和发展为慢性踝关节不稳的诊断、治疗及疗效评估等开辟了新的思路。本文对于步态分析在慢性踝关节不稳中的最新应用和前沿研究进行了综述，帮助医者了解此病研究进展，以期为临床诊疗及预后评价提供参考。【关键词】踝关节不稳;步态分析;足底压力;生物力学;表面肌电图;【中图分类号】68342【文献标识码】A【DOI】103969/jissn10094237202302011Progress of gait analysis in chronic ankle instabilitySun Jingchang1，Ma Xiao1，21Inner Mongolia Medical University，Hohhot010110，China;2 Department of Orthopedics，The 969th Hospital of the ChinesePeople s Liberation Army，Hohhot010051，China【Abstract】Ankle sprain is one of the most common sports injuries，and about 40%of these patients developrepeated sprain and intractable pain，which leads to chronic ankle instability As a popular technique in recentyears，gait analysis can explore the possible factors causing gait abnormality by means of kinematics，dynamics andelectromyography，so as to guide the clinical diagnosis，treatment，outcome evaluation and mechanism study of motorsystem diseases The application and development of gait analysis also provides new ideas for the diagnosis，manage-ment and therapeutic effect evaluation of chronic ankle instability This article reviews the latest application and fron-tier research of gait analysis in chronic ankle instability to help doctors understand the research progress of this dis-ease and provide reference for its management strategies【Key words】Ankle instability;Gait analysis;Plantar pressure;Biomechanics;Electromyography踝关节扭伤是最常见的运动损伤1。这种损伤往往在经过早期及时的治疗后可以获得较为理想的疗效。如果忽视或耽误了踝关节病变治疗的最佳时期，患者踝关节周围的韧带及软组织损伤进一步加重，直至无法维持关节的稳定性，后期往往会发展为慢 性 踝 关 节 不 稳(chronic ankle instability，CAI)24。研究显示踝关节疾病常常会影响到患者步态，而步态分析可通过提供运动学参数、生物力学参数和运动中骨骼肌的肌电活动参数的变化，揭示步态异常的关键环节及影响因素，从而指导康复评估和治疗，也有助于临床诊断、疗效评估及机理研究等56。1步态分析的概念影像学检查对于骨骼肌肉运动系统疾病十分重要，其中 MI 更是目前常用的软组织检查方法，其对于韧带损伤非常敏感，常被应用于检查足踝关节的损伤。但传统的影像学检查难以观察患者的动态影像，因而难以对 CAI 患者的运动能力进行分析，而能够动态监测患者步态正是步态分析的特点。步态分析是评定运动器官系统功能的重要内容之一，也是矫形外科及肢体功能康复的重要辅助手段。可用视诊、拍摄图片、三维测力台、高速摄像机及肌电图等进行分析。步态分析以一个步态周期进行，即一侧下肢足跟着地，到同侧下肢足跟再次着地。在进行步态分析时需要注意的时间点有足跟落地、全足底落地、支撑中点、足跟离地前、足尖离地前、膝关节屈曲到最大限度、小腿与地面垂直、下一次足跟着地等7，主要分析各瞬间的动作特点，测量髋、膝、踝各关节的角度，由正、侧、上三个不同角度分析上体、上肢、骨盆的运动，分析步速、步频等时341创伤外科杂志 2023 年第 25 卷第 2 期J Trauma Surg，2023，Vol25，No2间变量，复步长、步长、步宽、趾外展角度等距离变量，主要肌肉活动时肌电图变化等。2步态分析在 CAI 中的应用21CAI 患者的步态改变211运动学改变:由于姿势控制受损，踝关节外侧扭伤和 CAI 患者在行走过程中的运动策略发生了改变。Fraser 等8 比较了急性外侧踝关节扭伤、CAI、CAI 适应者(coper)和对照组在步态启动后站立阶段的三维多节段踝足运动学。结果发现，与健康对照组相比，扭伤组与 CAI 组站立期后足内翻均增加。另一项研究中发现9，观察组足关节松弛度增加，初始触地后腓骨长肌活动延长且增加，很可能在后足更加内翻的情况下保持前足内侧与地面接触的必要补偿。关节松弛和腓骨长肌的运动变化可能会导致中足和前足运动策略的不一致，并可能解释一些实验中观察到的变化。由于此类踝损伤可能对后足和前足造成生物力学影响，医者应检查损伤后足部和脚踝的所有节段，结合步态评估对多节段足部进行全面的体检。支撑或绑扎后足等限制步态中内翻运动的干预措施可能有益。受伤后也应考虑对中足进行关节保护，以减轻受伤初期可能出现的异常步态。步态训练应包括在康复过程早期使用辅助设备和渐进式负荷。拉伸、强化、平衡训练、足底按摩、后足和中足关节活动等神经运动策略，对纠正后足内翻和外侧的足底进展等有效。使用矫形器可进一步防止后足内翻，从而降低外踝扭伤复发的风险。212力学改变:在动力学方面，步态分析可通过足底压力的监测为研究 CAI 提供一条新途径。侯宗辰等1011 研究了 CAI 患者平地步行和单足站立的足底压力特征，发现 CAI 患者在平地步行时患侧足底压力中心明显向足外侧偏移。单足支撑时，患侧前后向及双侧的内外向姿势控制稳定性均明显弱于正常人，女性及伴有全身韧带松弛症的 CAI 患者内外向稳定性缺陷更明显。这些改变或许是造成CAI 患者容易反复扭伤的原因，也印证了运动学中的 CAI 更倾向于踝内翻。此外，他们认为压力中心偏移速度、边界时间内外向和前后向标准差 3 项足底压力指标对于诊断 CAI 具有重要价值。该研究在损伤机制、诊断方面给予医者新的启发。赵建宇等12 研究进一步发现，患侧足外侧在边缘受力后，压力转移的反应速度加快。这表明 CAI 患者的致伤因素与保护性因素共存，如何纠正致伤机制及机体出于保护目的而出现的代偿机制，将是恢复患者正常步态的关键。除足底压力之外，地面反作用力的分析也为研究人员带来新发现。Bigouette 等13 对 CAI 患者跑步时所受垂直地面反作用力(vertical ground reactionforce，vGF)的变化进行了一项队列研究。研究发现，与健康对照组相比，CAI 组的冲击力峰值和主动峰力更高，负荷率增加，达到主动峰力的时间缩短。这种改变可能会使 CAI 患者更容易受到压力相关的伤害和反复扭伤。Watabe 等14 对于包括 CAI、coper 和对照组在内的外踝关节扭伤患者单腿着地情况进行了研究，发现 CAI 组内外侧达到稳定的时间显著长于另外两组，coper 组前后压力中心稳定时间明显长于对照组。因此研究者认为 coper 组更长的前后摆动时间可能是一种保护机制，允许其在快速控制内外摆动和防止踝关节外侧扭伤的同时有更大的前后平面自由度。另一项研究表明15，coper组通过增加躯干屈曲角度和增加达到 vGF 最小峰值的时间来有效吸收 vGF。这些研究可能有助于临床人员从更多方面对 CAI 进行干预，如减少负荷率、对患者进行姿势训练等，从而预防踝关节外侧扭伤的复发。此外，Song 等16 研究表明动力载荷方案下 CAI 患者较小的静态背屈活动范围、较差的功能跳跃测试表现和跳跃生物力学与较大的距骨软骨变形有关。对于这些力学改变的及早干预将有助于减缓踝关节创伤后骨关节炎的进展，有利于患者的预后。213肌肉活动改变:CAI 患者的肌肉活动同样区别于正常人。Moisan 等17 发现站立相的前半段，CAI 患者拥有更大的踝关节内翻角度。在站立相的后半段，较大的踝关节外翻力矩和腓骨长肌活动是纠正这种不适步态模式的有效机制，并允许在摆动前阶段减弱有缺陷的脚踝运动。因此医师需更加关注患者站立相前半段的生物力学缺陷并进行纠正。Tajdini 等18 也认为由于受损肢体肌肉活动增加和vGF 成分增加而发生的不对称是一种代偿性步态模式，可能允许患者增加肢体稳定性。然而这种不对称也可能会增加受伤肢体的腿部关节的负荷，从而潜在地增加再次受伤的风险。治疗干预应侧重于恢复行走过程中正常的神经肌肉功能，包括恢复vGF 对称性、减少腓骨长肌不对称和恢复臀中肌功能。Li 等19 发现，CAI 患者在倾斜表面着地前阶段踝外翻活动减少。在着地阶段，CAI 增加的胫骨前肌激活导致踝关节肌肉在矢状面和冠状面的共同收缩增加。更大的踝部肌肉协同收缩可以增加着地过程中的踝部稳定性，但可能会对膝部肌肉的激活441创伤外科杂志 2023 年第 25 卷第 2 期J Trauma Surg，2023，Vol25，No2产生不利影响。增加着地前的腓侧肌肉激活，优化股四头肌与腘绳肌的激活比率等相关的训练计划可以帮助 CAI 患者提高踝关节稳定性并减少着地期间的非典型膝关节负荷。Jeon 等20 也认为 CAI 患者着地前和着地过程中肌肉激活和地面反作用力的改变可能与复发性踝关节和前交叉韧带损伤以及关节退行性改变有关。杨绯等21 发现踝扭伤恢复期患者背屈、跖屈关节活动度和肌力下降，跖屈末端关节僵硬度升高，且与本体感觉相关。踝关节生物力学和本体感觉定量测量将有助于定量指导踝关节康复策略。踝扭伤患者康复需加强关节周围肌肉力量、背屈和跖屈活动度训练，尤其要重视跖屈刚度改善，可能有助于本体感觉和运动功能恢复。Hyodo等22 研究发现踝关节背伸和跖屈的最大伸趾/外展运动中，CAI 患者患侧小趾外展肌电活动明显降低。踝跖屈并足趾最大伸展/外展时，患侧腓骨长肌活动明显增强;踝关节背伸时，患侧腓骨长肌和胫骨前肌活动明显增强。在无负荷的情况下，足部内外肌均存在肌肉失衡;而在载荷条件下，没有观察到显著的差异。对此，针对 CAI 的训练不应只停留在踝关节及小腿肌肉，足部肌肉的改变同样应引起重视并进行干预。周莉等2324 研究发现 CAI 患者健侧胫前肌和腓骨长肌肌电参数优于患侧，还发现量表评分与动态胫前肌和腓骨长肌的肌电图值有显著相关性。肌电图检查或可与踝关节稳定性量表进行联合分析，使得踝关节稳定性评价