不同种类踝关节护具对运动中人体下肢生物力学的影响

邓力威 吴冰冰 徐玉娇 王勇

(聊城大学体育学院 山东聊城 252000)

踝关节损伤是运动中最为常见的运动损伤，特别是在篮球、排球、羽毛球等运动中，损伤的发生率较高。Mckay 等人［1］在对10 393 场业余篮球比赛进行调研后发现，踝关节损伤的发生率为每1 000场比赛中有3.95次踝关节损伤，这与Sitler［2］和Hosea［3］等人的研究相似，后者的观察结果分别为每1 000场5.2次，总受伤率为8.6%。同时，Elke Cumps等人［4］的研究证明，急性膝关节损伤同样会对运动员产生较多的负面影响，其发生率大概为1.5次/1 000 h，膝关节损伤的原因大概是施加在膝关节的内外翻和内外旋力矩突然增加，导致非接触性膝关节韧带损伤的风险增加［5］。快速跳跃、落地缓冲、快速变向是导致损伤发生的重要因素，除此以外，还可能与性别和学历有关［6］。

由于踝关节肌肉、韧带和关节损伤使踝关节稳定性下降，踝关节再次损伤的可能性便会增大，有研究表明，有踝关节损伤史的运动员，再次发生踝关节损伤的概率是没有踝关节损伤史运动员的2～5 倍［1，6-7］，踝关节反复损伤可导致功能性踝关节不稳，会对运动员的比赛和训练产生不利影响［8］。

由于踝关节损伤的高发生率，在训练和比赛中使用踝关节护具保护运动员变得极为普遍，踝关节护具被认为能够有效避免运动员的踝关节损伤［9］。踝关节护具一般分为弹性护踝和半刚性护踝，两种护踝都能够通过限制运动员在落地时的踝关节内翻和跖屈角，从而起到保护踝关节的作用［10］。有研究认为，在运动中，相对于弹性护踝，半刚性护踝对限制踝关节角速度的变化效果更佳，半刚性护踝更能够有效地降低踝关节扭伤的发生率。因此，有学者认为，在踝关节损伤风险较高时，运动员使用半刚性护踝比弹性护踝更有效［6］。也有研究认为，两种踝关节护具均能够有效地降低踝关节的活动范围，从而对踝关节产生有利的影响［11］。而弹性护踝被认为能够促进肌肉电信号增强［12］，同时，由于使用弹性护踝时可以减小膝关节内外旋的力矩，且未增大膝关节三维角度、力矩以及膝关节能量吸收，没有增大膝关节的关节负荷，使得弹性护踝对于运动员的保护作用可能优于半刚性护踝［10］。

不同种类的踝关节护具在运动中对踝关节的影响尚未达成共识，踝关节护具的使用对下肢其他关节的影响仍存在分歧。因此，应该进一步探讨不同种类踝关节护具对人体下肢生物力学的影响，为运动员在训练和比赛中正确使用踝关节护具，防止运动损伤的发生提供参考［13］。该文从弹性护踝和半刚性护踝对人体下肢生物力学影响的角度出发，总结不同运动中的不同踝关节护具对人体下肢运动学、动力学和肌电的影响，为运动员和教练员在训练和比赛中正确选择踝关节护具提供一定的理论支撑。

1 弹性护踝对不同运动中下肢生物力学的影响分析

弹性护踝是指使用八字绷带、尼龙或者其他种类的弹性材料对踝关节进行牵拉保护的一种护踝类型。一般分为绷带式和半筒袜式，前者具有一定的弹性，使用时以一种特定的方式包裹在踝关节上，后者则类似于一种去掉足底前部的袜子，可直接穿套使用［14］。目前，针对弹性护踝的研究主要集中在弹性护踝对踝关节的影响，而对膝关节和髋关节的研究较少。

许多专家学者研究证明，弹性护踝可以减少踝关节的内翻角、内翻角速度、跖屈和踝关节能量吸收，增加踝关节外翻力矩［10］，这对预防踝关节损伤具有积极意义。同时，张泽毅等人［15］的研究证明，相对于半刚性护踝，弹性护踝对踝关节内翻的限制更加明显，且具有跟腓韧带损伤史的患者选择弹性护踝更合适。

弹性护踝可限制踝关节背屈和额状面的关节活动度［14，16］，发挥其防护效果，但是，踝关节背屈并不是踝关节损伤的主要因素，因此人们更加关心弹性护踝对膝关节的影响［17］，Timothy A McGuine 等人［18］的研究证明，弹性护踝或许并不能降低膝关节和髋关节下肢损伤的发生率，Marcio J Santos 等人［19］的研究证明了也这一观点，踝关节护具的使用可以减少踝关节的轴向旋转，但是可能会增加膝关节的轴向旋转，特别在单腿站立时，护踝会使膝关节内外旋增加，增大膝关节受伤的风险。有研究表明，踝关节护具可使运动中膝关节内旋力矩和内旋力矩峰值降低，外翻力矩增加，膝关节屈曲增加［20］。而前交叉韧带损伤的变量则是内旋力矩、内旋力矩峰值、外翻力矩和外翻力矩峰值等，因此，经常使用护踝有使前交叉韧带损伤的风险［21］。但是，也有专家学者得出了相反的结论，Joseph M 等人［22］的实验证明，踝关节护具对膝关节有保护作用，降低了膝关节外翻的角度，对膝关节运动学产生影响，同时还会降低膝关节负荷。杨亦敏等人［10］的研究也表明，弹性护踝并不会引起膝关节补偿。不同专家学者的文章中并未详细说明自己的实验程序，选择的测试动作、人员和设备也存在一定的差异，这可能是导致研究结果不同的原因。

有研究证明，弹性护踝可能会使下肢肌肉电信号增强［12］。但是Dewar R 等人［23］的研究证明，弹性护踝和半刚性护踝对腓骨长肌肌电活动的影响无显著性差异。针对弹性护踝对下肢肌肉电信号的影响研究较少，弹性护踝对下肢肌肉电信号的影响尚未达成共识，值得进一步研究。

2 半刚性护踝对不同运动的下肢生物力学分析

半刚性护踝一般指使用EVA复合塑料夹板等材料对踝关节两侧进行保护，其对踝关节的稳定效果相比于其他护踝更加稳定，在运动员受伤后的康复阶段已经广泛使用［24］。研究表明，在运动中，使用半刚性护踝保护踝关节似乎比弹性护踝更为有效［24-25］，踝关节损伤的运动员使用半刚性护踝的并发症较少［26］，而Iqbal Surve 等人［27］的研究证明，对于健康踝关节的保护效果，半刚性护踝和弹性护踝之间没有显著性差异。

因为半刚性护踝与踝关节的生理结构相适，在减小踝关节额状面的关节活动度基础之上［14，16］，不会对踝关节矢状面产生较大影响［17］，半刚性护踝可以承受更多的压力，减少踝关节内翻，增加踝关节内翻力矩［28］，增大踝关节外翻力矩［29］，同时在踝关节突然被动内翻时，也可以起到限制作用［17］，以达到对踝关节更好的保护效果。

半刚性护踝对下肢稳定性的研究证明，半刚性护踝可使人在落地时的左右方向的稳定性显著提高，但是垂直方向的稳定性下降［30］。也有研究表明，半刚性护踝对于静态姿势的稳定性可能要好于弹性护踝，因此，在需要快速变向和快速移动的运动中应慎重使用半刚性护踝。

3 结语

综上所述，弹性护踝和半刚性护踝在不同运动中对下肢生物力学产生的影响呈现出明显的差异，这一发现强调不同设计和类型的护踝可能对不同运动表现产生的生物力学影响不同。值得注意的是，在同一种运动中，各专家学者对于弹性护踝和半刚性护踝对踝关节的影响研究结果基本保持一致。

然而，在研究不同类型踝关节护具对膝关节和髋关节的生物力学影响时，由于实验条件的多样性，目前尚未达成明确的共识。这表明，在不同运动和实验条件下，护踝的影响可能因人而异。因此，未来的研究应当更加注重探究不同类型护踝对膝关节、髋关节和下肢肌肉的生物力学影响，以更全面地了解其对整体运动机能的影响。

针对护踝的研究，特别需要关注的应该是快速变向和快速移动的体育项目或动作，如羽毛球经典步法。通过深入分析不同类型护踝在做这些动作时对各关节生物力学特性的影响，可以为运动员和教练员在训练与比赛中的护踝选择提供更为具体的理论指导，从而优化运动表现，并最大程度地降低受伤风险。