功能性踝关节不稳足底压力分布特征的研究进展※

嵇 洁 张秋霞 孙普庆

（江苏省苏州大学体育学院，苏州215000）

踝关节扭伤在体育运动中较为常见、重复扭伤率高，而导致踝关节重复扭伤的最主要的内在因素是功能性踝关节不稳。踝关节对人体运动过程中的姿势控制、平衡及步态都有着重要的作用。本文拟对功能性踝关节不稳足底压力分布特征的研究进展进行综述。

1 功能性踝关节不稳研究概述

1.1踝关节解剖结构及功能踝关节，又称为距小腿关节，是屈戍关节，绕此关节额状轴，足可做屈伸运动 （足向下为屈，或称跖屈；足向上为伸，或称背屈）。由于距骨滑车关节面前宽后窄，当足跖屈时，窄的部分进入关节窝，因此，足尚可做侧向运动 （即内收、外展）［1］。

平时踝关节的主要运动包括背屈、跖屈活动，同时伴有内外翻。正常踝关节从背屈到跖屈时关节表面活动的瞬时旋转中心轨迹在距骨上会发生变化。这与有些专家研究认为踝关节从背屈到跖屈的运动属于多轴的观点一致［2］。踝关节的骨性结构、韧带及周围肌肉决定了踝关节在运动中的稳定性。在生理负重情况下，踝关节面的吻合起着重要的作用。Stormont等［3］发现在负重状态下，踝关节提供了30%的旋转稳定性和100%的内翻外翻抵抗力。

1.2功能性踝关节不稳功能性踝关节不稳俗称 “打软腿”，是由踝关节扭伤导致的结果，其关节运动随意控制失常，但关节运动幅度在正常范围内［4，5］。引起功能性踝关节不稳的主要包括：长期患有的本体感觉缺陷、肌肉力量薄弱、腓骨肌肉反应时延长、姿势控制改变和关节韧带松弛［6－9］。其中，本体感觉缺陷、肌肉力量薄弱、腓骨肌肉反应时延长和姿势控制改变是神经肌肉控制因素［8］。功能性踝关节不稳是由Freeman最先提出，并把踝关节重复扭伤或踝关节运动 “无肌力感”视为功能性踝关节不稳［10］。Konradsen［11］把引起功能性踝关节不稳的因素归纳为机械性因素和功能性因素，功能性不稳主要是踝关节周围韧带机械感受器受损或肌肉肌腱本体感觉反馈系统局部刺激滞后引起的结果。目前，大多数研究认为，反复多次踝关节扭伤史和自我感觉踝关节出现无肌力感是判断功能性踝关节不稳的主要因素［8，12］。Kaminski等［13］研究认为，以下5个条件作为判定功能性踝关节不稳的标准［14］：（1）过去一年内，单侧踝关节至少有一次明显的踝关节外侧韧带扭伤，导致此脚无法承重，或者需要使用拐杖。（2）下肢并无重大伤害且踝关节不会有骨折的情形发生。（3）患侧脚持续至少一次重复性扭伤或者曾经有踝关节有不稳定的感觉或是无力感（giving way）的情形。（4）受伤的脚踝接受过正式或非正式的康复治疗。（5）抽屉试验 （anterior drawer test）未发现有明显的结构上不稳定的情形。

从以往研究来看，功能性踝关节不稳是导致踝关节反复扭伤的主要因素，其机制可能与踝关节本体感觉、肌肉力量、动作反应时及韧带松弛有关。踝关节不稳可以引起人体运动的姿势控制发生变化，这可能是功能性踝关节不稳导致踝足部动作结构变化引起的。

2 功能性踝关节不稳与足底压力分布

2.1足底压力研究现状足底压力是指足底所受到的压力或压强，可分为静态和动态足底压力两种，它们分别表示人体在静态站立和动态行走时的足底压力或压强［15］。通过正常足与病理足的足底压力参数的对比研究，分析病足成因、病程衍变以及功能评定。目前，足底压力测试分析研究的主要指标采用：压强峰值、测定区域的压力平均值、压力峰值、特定区域下着地时间占整体时间的比值以及特定区域的着地速度、足底压力变化率等多方面的指标。可用来揭示步态的运动学特性和动力学特征，对不同状态下的足底压力参数进行分析研究，揭示不同的足底压力分布特征和模式。

正常人足底压力的分析研究在发达国家起步较早，经过长期的研究积累了大量的参数值。这些参数值被国际著名的足底压力分析仪研制所采用。国外一些学者使用先进的足底压力分析仪对正常人的足底压力进行研究。Morag等［16－17］对55个健康人行走时的足底分布特征进行了研究，建立了一个预测足底峰值压力的模型。该模型能够判定足底压力的升高，找出潜在的病因学因子，帮助降低高风险病人的足底压力。Bryant等［17］结合了医学摄影技术，对正常人足负重位X线片和足底10个区域平均峰值压力的关系进行研究，发现足底的动态峰值压力分布与静态X线片测量的参数无关。在国内，随着国外先进足底压力分析仪的引入，关于足底压力的研究也取得了一定成果。毛宾尧等［18］使用F－scan步态分析仪测量正常人行走、站立时足底七个区域的压力，建立了一套数据库并进行了重心分析，验证了人体的重心运动轴线与足内侧纵弓相合的运动规则。王洪宇发现腾空飞脚踏跳时，在足尖的最大峰值压力越大、最大峰值冲量值集中出现在T2～5（第二至第五脚趾）、MF（足中部）区域，能够获得较好的重心 （C.G）腾空高度，证实了腾空飞脚的踏跳动作规律［19］；袁刚等［20］使用自制足底压力测量仪，检测正常人的足底压力，发现中国人足底压力与文献报道的其他种族不完全相同。目前国内研究，由于实验条件的限制，研究成果很难得到推广［21］。

2.2足底压力分布的影响因素影响足底压力分布的因素很多，主要包括：年龄、性别、步速、鞋子等。袁刚等［20］使用自行研制的测量仪，检测158例正常人的足底压力，发现中国人足底压力与文献报道的其他种族不完全相同，男女性无明显差异，年龄、身高、体重与足底峰值压力呈弱相关。励建安等［22］认为不同年龄人体的足底压力无显著性差异。Veves等［23］研究表明糖尿病足患者年龄和体重并不明显影响足底压力，并且正常人的足底压力并不随时间而变化。在对糖尿病合并周围神经病变患者的动态足底压力进行研究试验中，糖尿病病人由于下肢无力导致足底和踝部背屈肌力量部分丧失，病人胫前肌激动延迟，使足放平期可控性下降，易导致足底压力升高［24］。Mohamed等［25］对在地毯、草地、混凝土路上行走时的足底压力进行了研究，结果认为：除足中部区域，赤脚行走时压力峰值、最大压力的平均值，压力时间积分混凝土路面行走＞在草地、地毯上行走，而在草地、地毯三值则十分相近。另外穿鞋使得脚与地面接触面积增大，三指标数值均比赤脚时小。

不同形式运动情况下，人体足底压力分布特征也不同。Lundeen等［26］将水平行走与上、下楼梯、旋转行走、交叉步行走的足底压力特征进行比较，发现不同行走姿势最大压力峰值与压力时间积分显著性差异主要表现在跖骨和足跟区域。下楼梯时足跟部减小，旋转行走和交叉步行走时跖骨区数值增加。王明鑫［27］对100名受试者进行行走，慢跑，上下楼梯的不同运动形式进行了研究，研究排除性别对足底压力的影响，同时证明步速与足底压力的增加成正相关，同时人体动能做功对足底压力产生影响的结论对分析动静态下的足底压力分布有理论支持。蔡凌丽等［28］在走、跑、跳动作足底压力分布特征研究中发现，在进行同一运动动作时，足底压力中心轨迹线基本对称，呈向内弯曲的特征。压力中心轨迹线在y轴上的位移距离为行走＞跑步＞踏跳。男性裸足行走时y轴上的位移距离比女性长，踏跳时在y轴上的位移距离明显比女性短。足底压力测试分析不仅受以上因素的影响，而且受到测量手段和方法的限制。随着科学技术发展和市场的需求，结合足底压力测定的发展过程及使用技术可将其分为脚印法、足底压力扫描器、测力板及测力台、压力鞋及压力鞋垫［15］。随着新技术发展、新仪器的产生，足底压力研究得到快速发展。

2.3功能性踝关节不稳与足底压力功能性踝关节不稳是反复踝关节扭伤的潜在因素，而且又是踝关节扭伤所导致结果，因此，踝关节扭伤对足底压力的研究不容忽视。谷昱良［29］通过比利时足底压力测试系统对患有内翻扭伤的体院大学生进行足底动力学分析研究，结果发现足底压力系统压强部分表现出，压强变化不稳定，双足压强变化不对称；足底压力系统压力部分表现出，慢速阶段，内翻足压力变化率大于正常足。在国外，已有人对功能性踝关节不稳对足底压力影响进行研究。Nawata等［30］对75名，其中8名患有功能性踝关节不稳的大学生运动员进行足底压力分布特征的研究，结果发现足触地和离地时两组间足内旋角无显著性差异；在步态支撑期，患有功能性踝关节不稳足角小于正常踝关节，内旋角大于正常踝关节。

根据踝关节解剖结构及功能，结合功能性踝关节不稳的病理机制，可知功能性踝关节不稳可导致踝关节反复扭伤，严重影响人体运动能力。足底压力测试研究能够反映人体在静态和运动情况下的足部动作结构变化，有助于诊断踝足损伤和康复评定。因此，功能性踝关节不稳对足底压力分布的影响有待于进一步深入研究，为功能性踝关节不稳的诊断以及康复评定提供实验依据。

［1］王正义，俞光荣.足踝外科学［M］.北京：人民卫生出版社，2006：285.

［2］Hintermann，B.B.Nigg，In vitro kinematics of the axially loaded ankle complex in response to dorsiflexion and plantarflexion［J］.Foot ＆ankle international／American Orthopaedic Foot and Ankle Society［and］Swiss Foot and Ankle Society，1995.16（8）：514.

［3］Stormont，D.M.et al.Stability of the loaded ankle［J］.The American journal of sports medicine，1985，13（5）：295.

［4］Tropp，H.Pronator muscle weakness in functional instability of the ankle joint［J］.Int J Sports Med，1986，7（5）：291－4.

［5］Tropp，H.Commentary：Functional ankle instability revisited［J］.Journal of Athletic Training，2002.37（4）：512－515.

［6］Brian，C.，Functional Instability of the Ankle Joint：Features and underlying causes［J］.Physiotherapy，2000.86（8）：401－411.

［7］Caulfield，B.Altered ankle－muscle activation during jump landing in participants with functional instability of the ankle joint［J］.Journal of Sport Rehabilitation，2004.13（3）：189－200.

［8］Douglas H，R.，Jr.Functional instability of the ankle and the role of neuromuscular control：A comprehensive review［J］.The Journal of Foot and Ankle Surgery.40（4）：240－251.

［9］Richie，D.H.，Jr.Functional instability of the ankle and the role of neuromuscular control：a comprehensive review［J］.J Foot Ankle Surg，2001.40（4）：240－51.

［10］Freeman，M.，M.Dean，and I.Hanham，The etiology and prevention of functional instability of the foot［J］.Journal of Bone and Joint Surgery－British Volume，1965.47（4）：678.

［11］Konradsen，L.and P.Magnusson.Increased inversion angle replication error in functional ankle instability［J］.Knee Surgery，Sports Traumatology，Arthroscopy，2000.8（4）：246－251.

［12］钱菁华.功能性踝关节不稳的神经肌肉控制机制及PNF干预效果研究［D］.北京体育大学.2011.

［13］Kaminski，T.W.，D.H.Perrin，and B.M.Gansneder，Eversion strength analysis of uninjured and functionally unstable ankles［J］.Journal of Athletic Training，1999.34（3）：239.

［14］张秋霞.功能性不稳踝关节神经肌肉控制研究［D］.苏州大学，2010.

［15］张伟.足底压力分析在足部疾病中的应用［J］.中国矫形外科杂志，1998，5（003）：p.257－258.

［16］Morag，E.and P.Cavanagh，Structural and functional predictors of regional peak pressures under the foot during walking［J］.Journal of biomechanics，1999，32（4）：359－370.

［17］Bryant，A.，P.Tinley，and K.Singer，Radiographic measurements and plantar pressure distribution in normal，hallux valgus and hallux limitus feet［J］.The Foot.2000，10（1）：18－22.

［18］毛宾尧.行走和站立时足底应力分布研究［J］.中国矫形外科杂志，2002.10（12）：1211－1213.

［19］王洪宇.吉林省二级武术运动员腾空飞脚踏跳足足底压力现状分析［J］.东北师范大学，2009.

［20］袁刚.正常人足底压力分布及其影响因素分析［J］.中华物理医学与康复杂志，2004，26（3）：156－159.

［21］王明鑫.正常中国成年人足底压力分析［J］.中国矫形外科杂志，2008，16（9）：687－690.

［22］励建安，孟殿怀.步态分析的临床应用［J］.中华物理医学与康复杂志，2006，28（7）：500－503.

［23］Veves，A.，et al.A study of plantar pressures in a diabetic clinic population［J］.he Foot，991，（2）：89－92.

［24］董海山，吕肖峰.糖尿病合并周围神经病变患者足底压力的研究［J］.中国医药导报，2011，14：121.

［25］Mohamed，O.et al.The effect of terrain on foot pressures during walking［J］.Foot and ankle international，2005，6（10）：859.

［26］Lundeen，S.，et al.Plantar pressures during level walking compared with other ambulatory activities［J］.Foot ＆ankle international／American Orthopaedic Foot and Ankle Society［and］Swiss Foot and Ankle Society，1994，5（6）：324.

［27］王明鑫.正常中国成年人足底压力分析［J］.中国矫形外科杂志，2008，6（9）：687－690.

［28］蔡凌丽，潘慧炬.走，跑，跳动作足底压力分布特征研究［J］.吉林体育学院学报，2009，5（1）：57－59.

［29］谷昱良.体育学院大学生踝关节内翻扭伤的足底动力学研究［J］.东北师范大学，2007.

［30］Nawata，K.，et al.Plantar pressure distribution during gait in athletes with functional instability of the ankle joint：preliminary report［J］.Journal of Orthopaedic Science，2005，0（3）：298－301.