慢性踝关节不稳患者下肢运动模式与 ACL 负荷的关联:不同崴脚频率下的关键发现

【字体: 时间:2025年04月05日 来源:Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 5.2

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  为探究慢性踝关节不稳(CAI)患者单腿落地时下肢生物力学特征与前交叉韧带(ACL)负荷的关系,研究人员对 74 名男性参与者进行为期一年的监测。结果显示,一年内崴脚超 4 次的 CAI 患者单腿落地时 ACL 负荷增加。该研究为预防 CAI 患者 ACL 损伤提供参考。

  在运动的世界里,脚踝扭伤是极为常见的 “小麻烦”,可别小瞧它!很多人脚踝扭伤后,如果没有好好康复,大约 73% 的人会落下慢性踝关节不稳(CAI)的毛病。CAI 不仅会导致踝关节外侧韧带松弛、疼痛、肿胀和功能障碍,还会让再次扭伤的风险大大增加。更糟糕的是,研究发现,CAI 患者发生前交叉韧带(ACL)损伤的概率比健康人高出不少。
一直以来,科学家们都想搞清楚,为什么 CAI 患者更容易出现 ACL 损伤呢?之前有不少研究尝试探索其中的奥秘,但这些研究结果却不太一致。有的说 CAI 患者落地时脚踝背屈受限、膝关节屈曲角度减小,增加了 ACL 受伤的风险;可也有研究发现,CAI 患者的某些关节角度比健康人还大。而且,以往研究都没有仔细区分 CAI 患者的崴脚次数,要知道,不同的崴脚频率可能会让患者的关节运动特征和身体功能大不一样呢!

为了弄清楚这些问题,华东师范大学的研究人员开展了一项很有意义的研究。他们精心挑选了 74 名符合特定标准的男性 CAI 患者,在长达一年的时间里,密切记录每位患者的崴脚次数。之后,根据崴脚频率把患者分成了 5 组,分别是 2 次、3 次、4 次、5 次以及 6 次及以上的脚踝扭伤组。

研究人员采用了多种先进的技术方法。他们利用 12 台 Vero v2.2 红外摄像机和 14mm 红外标记球组成的运动捕捉系统,以 100Hz 的采样频率记录患者单腿落地动作;用两台 AMTI 3D 力板,以 1kHz 的采样频率记录地面反作用力(GRF);借助 Ultium 无线遥测系统采集下肢 8 块肌肉的表面肌电图(EMG)信号。然后,通过 Vicon 软件和 Matlab 2016b 软件对采集到的数据进行处理,再导入 OpenSim 4.1 软件进行建模分析,模拟下肢肌肉力量和 ACL 负荷。

研究结果发现:

  • ACL 负荷:一年内崴脚 4 次及以上的 CAI 患者,单腿落地时的峰值 ACL 负荷明显高于崴脚 2 次或 3 次的患者。这表明,崴脚次数达到一定程度后,会显著增加 ACL 的负荷。
  • 下肢运动学、动力学和肌肉力量
    • 运动学方面:崴脚 4 次、5 次或 6 次及以上的患者,单腿落地时的脚踝背屈角度明显小于崴脚 2 次或 3 次的患者;崴脚 5 次及以上的患者,脚踝内翻角度、内翻角速度和膝关节内翻角度更大。
    • 动力学方面:崴脚 5 次及以上的患者,垂直 GRF 更大。
    • 肌肉力量方面:崴脚 4 次的患者,股二头肌长头力量更大;崴脚 5 次及以上的患者,股直肌力量更大,而小腿三头肌(腓肠肌和比目鱼肌)力量更小。

  • 生物力学指标与 ACL 负荷的相关性:在不同崴脚次数的 CAI 患者中,多个生物力学指标与 ACL 负荷存在显著相关性。比如,脚踝背屈角度与 ACL 负荷呈显著负相关,脚踝内翻角度、垂直 GRF 等与 ACL 负荷呈显著正相关。

研究结论和讨论部分意义重大。研究表明,一年内经历 4 次以上脚踝扭伤可能是 CAI 患者膝关节代偿的一个阈值,会导致 ACL 负荷显著增加。这一发现为临床实践和科研提供了重要参考。对于崴脚 4 次以上的 CAI 患者,建议他们增加脚踝背屈练习,进行脚踝外翻肌、跖屈肌和腘绳肌的康复训练,调整下肢关节的能量吸收模式,以此来减轻 ACL 的负荷,预防 ACL 损伤。

不过,这项研究也存在一些局限性。研究对象仅为男性,未来研究可以纳入女性,使结论更具普遍性;研究中患者的崴脚次数是自我报告的,可能存在遗漏;“6 次及以上” 的分组还可以进一步细分,让研究结果更有针对性。尽管如此,该研究依然为我们深入了解 CAI 患者的运动特征和 ACL 损伤风险提供了重要依据,为后续的预防和治疗工作指明了方向。该研究成果发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》上,对推动相关领域的发展有着积极的意义。
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