习惯性崴脚:慢性踝关节不稳的神经肌肉控制机制
对于脚不小心崴了一下,常见做法就是
活动活动脚腕、简单抹点红花油等药物或是热水泡脚,很少有人会因为崴一下脚而去医院的。
其实,一般来讲,轻度踝扭伤,没啥大事,但是有些会形成习惯性崴脚
(不知道你发现没,有些人崴脚一次后容易再次崴脚);
或者是扭伤较严重,但没当回事,自己在家治疗,拖着不去医院,最后可能不得不手术治疗。
一、踝关节扭伤
和髋关节、膝关节相比,踝关节是人们下肢关节中单位面积受力最大的关节,一不小心就容易受伤。
踝关节扭伤是最常见的运动损伤之一,如果治疗不当,会造成反复扭伤,易进展为慢性踝关节不稳(CAI)。
二、CAI 病因学模型的发展及演变
1. 2002 年
HERTEL 构建了慢性踝关节不稳的病因学模型。主要分为:
机械型不稳(MI),指结构性问题
功能性不稳(FI),指功能性问题
另外提出,反复踝关节扭伤(RS)是 MI 与 FI 合并出现的表现。
2. 2011 年
HILLER等提出机械性不稳、功能性(感知性)不稳和反复踝关节扭伤的三元素亚组模型。
3. 2019 年
HERTEL在发表的文章中再次更新了踝关节不稳的模型,主要目的是诠释踝关节不稳的临床转归。
在此模型中
①不再沿用传统模型中的机械性不稳与功能性不稳的概念。
②更新为:
由踝关节扭伤导致的软组织损伤,称为病理性机械损伤;
并在生物-心理-社会模型的基础上构建融入了,
来自动态系统理论的自体形成和感知-行动周期的概念
来自MELZACK疼痛矩阵理论的神经信号概念。
③首次加入了个人和环境因素。
以上因素综合起来形成慢性踝关节不稳(CAI)者所呈现的“打软”或反复扭伤等结果。
三、慢性踝关节不稳(CAI)与神经肌肉控制
神经肌肉控制,也被称为“
感觉运动控制”,是指肌肉对关节动态稳定性信号的无意识反应。
整个控制过程
①
肌肉、韧带、皮肤、关节的躯体感觉信息传入到中枢;
②
视觉和听觉分别通过相应的通路传导到大脑;
③中枢神经系统进行传入信息
整合后发出运动指令,并激活相应肌群,使对应位置发生变化。
整个过程涉及神经肌肉的反馈和前馈控制机制。
1.反馈机制
反馈是指关节在
应对外界干扰时所采取的反射性调整和纠正措施。
“关节传入神经阻滞”
理论
认为踝关节周围韧带的损伤会造成韧带内机械感受器的缺损,致使
本体感觉信号在向上位中枢传输的过程中发生了“阻滞”。
进而导致外翻肌群的反射性反应活动减弱或延迟,不能及时对外力施加的干扰做出相应反应,从而使踝关节反复内翻损伤。
基于这一理论,早期研究踝关节稳定性机制的常用测试如下。
(1)本体感觉测试
评估内容
位置觉
力觉
运动觉
踝关节不稳者的表现
内翻主动位置觉下降
力觉下降
跖屈和内翻的被动运动觉下降
踝关节扭伤与本体感觉障碍互为因果。
但随着研究方法的改进,有研究发现CAI 的病理机制并非只有本体感觉障碍。
(2)踝内翻试验
内翻型踝关节扭伤
方法
受试者双腿站立在一个放置有两个活动板的平台上,该平台以特定的速度和角度塌陷,从而模拟踝关节的内翻扭伤。
目的
分析腓骨肌在应对突然内翻干扰时的激活状况。
早期研究认为:
腓骨肌的延迟反应是导致踝关节反复扭伤的主要原因 ;
且不同幅度的内翻扰动对腓骨肌的反应均有影响。
胫骨前肌和比目鱼肌也呈现类似的结果。
(3)皮肤感觉相关测试
研究表明 CAI 的
皮肤感觉缺陷可能是导致其运动协调障碍的原因之一。
(4)视觉信息相关测试
视觉在进行姿势控制的感觉信息传入中也发挥着重要作用。
研究显示
①CAI 者
单腿站立时调用更多的视觉信息,提示其中枢处理机制发生变化,大脑将传入信息进行再次权重,增加了对视觉信息的依赖。
②CAI 者在应对
多感官冲突状况下进行姿势控制时,也存在视觉代偿。
然而这些感觉信息变化的生理学机制目前还不清楚。
2.前馈机制
前馈是指肌肉根据预期和经验,在完成某一项特定动作时所产生的
预准备活动。
落地测试是经典的评价前馈运动控制的测试。
能够更加真实地模拟 CAI者的受伤场景,通过
运动学、动力学和肌肉放电等指标反映 CAI 者下肢运动的策略特征。
(1)运动学和动力学
研究显示
①CAI 者在初始触地时,
呈现更大的踝关节内翻角度,膝关节和髋关节屈曲增加,同时髋关节运动学的改变被证实与髋周肌肉等速肌力下降无关。
②
地面反作用力(GRF)值反映受试者的缓冲能力。
CAI 者在落地任务中表现出
GRF 峰值提前出现,
意味着
CAI 者的运动协调性下降,增加了膝关节前交叉韧带损伤的风险 。
③CAI 者在落地任务中表现出
动力学改变,能量吸收从远端的踝关节重新分配到近端的膝、髋关节。
这与落地过程中踝关节和膝关节僵硬程度下降相吻合。
(2)肌肉激活
测试者将表面肌电(EMG)同步应用于落地测试中,以此评价CAI 者靶肌肉的激活情况。
研究显示
①CAI者在落地前的
腓骨长肌激活减少,同时踝关节周围肌肉激活模式改变;
可能会导致膝关节肌肉激活模式改变,如股四头肌与腘绳肌的共同收缩概率增大。
②KIM 等发现 CAI 患者的神经肌肉控制策略发生改变。
③CAI 者在不稳定平面和倾斜平面的条件下,
表现出较大的踝关节内翻和跖屈角度及腓骨长肌激活不足。
四、慢性踝关节不稳(CAI)的中枢变化
慢性踝关节不稳患者可能存在调节感觉运动功能的中枢层面变化。
包括脊髓和大脑皮质水平的运动控制机制
表现在脊髓反射兴奋性以及大脑运动皮质兴奋性的改变
1.脊髓反射兴奋性
运动神经元活性的改变会影响前馈神经肌肉控制,使肌肉激活受抑制,影响动态活动过程中各关节的运动控制。
①H 反射
是评价下运动神经元兴奋性的指标之一,
踝关节不稳患者的比目鱼肌抑制最早通过 H 反射变化得到证实。
CAI 患者的腓骨长肌和比目鱼肌的 H反射/M反应比率降低;
在姿势转换时,比目鱼肌和腓骨长肌的 H反射显著降低;
与 CAI 患者自我报告的踝关节功能评分呈中度正相关。
②CAI 患者的比目鱼肌出现了
关节源性肌肉抑制(AMI)。
AMI 被定义为长期无法激活受伤关节周围的健康肌肉。
比目鱼肌在平衡和步态方面发挥着重要作用,因此该肌肉的兴奋性降低可能是 CAI患者平衡和步态缺陷的部分原因。
中枢激活率(CAR)反映最大等长收缩时运动神经元的活性;
提示 α- 运动神经元兴奋性改变,有研究显示 CAI 者存在双侧腘绳肌关节源性抑制。
2.大脑运动皮质兴奋性
2012 年,PIETROSIMONE 等首次使用
经颅磁刺激(TMS)
来评价 CAI 患者的大脑运动皮质兴奋性。
研究表明
①CAI 双侧腓骨长肌的静息运动阈值(RMTs)增加,
表明踝关节稳定肌的运动皮质兴奋性下降,因此需要更大的外源性刺激来激发与之对应的皮质神经元。
②通过
足踝功能障碍指数(FADI)评价 CAI 者的自我报告功能,其与腓骨长肌的运动皮质兴奋性呈中度负相关;
提示运动皮质兴奋性的降低会影响踝关节功能,且单侧损伤可能导致双侧皮质脊髓兴奋性改变。
③
比目鱼肌和胫骨前肌的运动皮质抑制也相继被发现,提示 CAI 者的中枢神经通路改变。
此外,其实还有
心理认知等方面的知识进行了CAI 的研究,但是跨学科研究手段所带来的临床价值并不明确。