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FAI和Coper患者踝关节扭伤相关动作中的下肢运动生物力学特征Biomechanical Characteristics of Lower Limb Movements under Ankle Sprain-Related Motions in FAI and Coper Patients张泽毅1，刘卉2，张美珍1*，武晓刚1，陈维毅1ZHANG Zeyi1，LIU Hui2，ZHANG Meizhen1*，WU Xiaogang1，CHEN Weiyi1摘要：目的：探讨功能性踝关节不稳定（functional ankle instability，FAI）患者、Coper患者及健康人群在完成踝关节扭伤相关动作时踝关节运动生物力学特征及功能补偿机制的差异，了解与FAI患者重复扭伤相关的运动特征。方法：运用红外光点运动捕捉系统（Nokov Mars2H）和三维测力台（Bertec）获得FAI患者（n=10）、Coper患者（n=10）和健康人群（n=10）完成急停侧切、急停起跳、单腿落地3个动作时的下肢运动学和动力学数据。采用33双因素混合设计方差分析检验不同动作和人群对下肢运动生物力学特征的影响。结果：不同动作和人群对踝关节跖屈角（P=0.039）、踝关节内翻角（P=0.001）、髋关节矢状面活动度（range of motion，ROM）（P=0.044）、膝关节矢状面 ROM（P=0.045）、垂直地面反作用力（ground reaction force，GRF）峰值（P=0.015）和膝关节能量吸收（P=0.050）的交互作用显著。单腿落地时，FAI患者比Coper患者（P=0.027）和健康人群（P=0.012）表现出更大的踝关节跖屈角。急停侧切时，FAI患者表现出更大的踝关节内翻角速度（Coper患者：P=0.011；健康人群：P=0.017）、膝关节矢状面ROM（Coper患者：P=0.050；健康人群：P=0.002）、膝关节能量吸收（Coper患者：P=0.049；健康人群：P=0.042）。单腿落地时，FAI患者的踝关节矢状面ROM较 Coper 患者（P=0.001）和健康人群（P=0.004）更大，踝关节能量吸收呈增加趋势（P=0.110）。此外，Coper患者单腿落地时的垂直GRF在11.6%13.2%动作周期显著低于FAI患者（P=0.037），在9.8%12.9%动作周期显著低于健康人群（P=0.019）。结论：Coper患者在扭伤后表现出与健康人群类似的运动特征。FAI患者与Coper患者和健康人群相比，在单腿落地和急停侧切时表现出踝关节跖屈角、踝关节内翻角速度、踝关节矢状面ROM、膝关节矢状面ROM和膝关节能量吸收增加等运动特征变化，可能与FAI患者重复扭伤有关。建议FAI患者在训练时除加强踝关节训练外，还需强化膝关节伸肌力量训练，改善下肢着地运动模式，使各关节更有效缓冲GRF。关键词：FAI患者；Coper患者；踝关节扭伤相关动作；下肢运动模式Abstract:Objective:To investigate the differences in ankle biomechanical characteristics and functional compensation mechanism of ankle movement among functional ankle instability(FAI)patients,Coper patients,and healthy people when completing ankle sprain-related movements,to clarify the kinetic characteristics associated with repetitive sprains in FAI patients.Methods:The infrared kinematics measurement system(Nokov Mars2H)and a three-dimensional dynamometer(Bertec)were used to collect the lower limb kinematic and kinetic data of FAI patients(n=10),Coper patients(n=10),and healthy participants(n=10)during stop-side-cutting,stop-jumping,and single-leg landing motions.A two-way ANOVA with a 33 mixed design was used to analyze the effects of motions and types of subjects on the biomechanical characteristics of lower limb movements.Results:Different motions and types of subjects have significant interactive effects on ankle plantarflexion angle(P=0.039),ankle inversion angle(P=0.001),range of motion(ROM)of the hip sagittal plane(P=0.044),ROM of the knee joint sagittal plane(P=0.045),peak vertical ground reaction force(GRF,P=0.015),and knee energy ab中国体育科技2023 年（第59卷）第8期CHINA SPORT SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.59,No.8,47-55,2023博士生论坛文章编号：1002-9826（2023）08-0047-09DOI：10.16470/j.csst.2022075基金项目：首批新文科研究与改革实践项目（2021050026）；山 西 省 基 础研究计划（自由探索类）资助项目（202103021224109）；山西省高等学校哲学社会科学研究项目（2017313）；太原理工大学学科建设经费资助项目第一作者简介：张泽毅（1997-），男，在读硕士研究生，主要研究方向为运动生物力学，E-mail：。通信作者简介：张美珍（1983-），女，教授，博士，主要研究方向为运动生物力学，E-mail：。作者单位：1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.北京体育大学，北京 1000841.Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;2.Beijing Sports University,Beijing 100084,China.47中国体育科技2023年（第59卷）第8期sorption(P=0.050).During single-leg landing,FAI patients show a greater ankle plantarflexion angle than Coper patients(P=0.027)and the healthy participants(P=0.012).During stop-side-cutting,FAI patients show greater ankle inversion angular velocity(Coper patients:P=0.011;healthy participants:P=0.017),ROM of knee joint sagittal plane(Coper patients:P=0.050;healthy participants:P=0.002),and knee joint energy absorption(Coper patients:P=0.049;healthy participants:P=0.042).During single-leg landing,ROM of the ankle sagittal plane is greater in FAI patients compared to Coper patients(P=0.001)and healthy participants(P=0.004),and the ankle energy absorption shows an increasing trend(P=0.110).In addition,the vertical GRF during single-leg landing is significantly lower in Coper patients than in FAI patients at 11.6%to 13.2%motion circle(P=0.037),and it is significantly lower in Coper patients than in healthy participants at 9.8%to 12.9%motion circle(P=0.019).Conclusions:Coper patients show similar movement patterns to the healthy participants after the sprain.Compared with Coper patients and healthy participants,FAI patients show changes in movement characteristics such as increased ankle plantarflexion angle,ankle inversion angular velocity,ROM of the ankle sagittal plane,ROM of the knee sagittal plane,and knee joint energy absorption during single-leg landing and stop-side-cutting,which may be related to repetitive sprains in FAI patients.It is suggested that in addition to strengthening ankle training,FAI patients should also strengthen knee extensor strength training,improve the lower limb landing movement patterns,and make each joint more effective in buffering GRF.Keywords:FAI patients;Coper patients;ankle sprain-related motions;lower limb movement patterns中图分类号中图分类号：G804.6 文献标识码文献标识码：A踝关节扭伤是运动中常见的下肢损伤之一，多发生于急停侧切（30%）、单腿落地（45%）动作中（McKay et al.，2001）。此外，急停起跳是足球、篮球和排球中的常见动作，因需要突然改变运动轨迹，同时包含下一个动作的启动，会在踝关节处形成较大负荷，导致踝关节能量吸收占比达到 44%（Devita et al.，1992）。虽然由急停起跳造成的踝关节扭伤率仅有 2.5%（McKay et al.，2001），但其扭伤程度极为严重，多伴随踝关节韧带撕裂、骨折等（Devita et al.，1992），因此该动作亦被认为是踝关节扭伤相关动作。初次扭伤治疗后，34%的患者在 3 年内出现反复疼痛，33%53%的患者表现出踝关节不稳，即踝关节“失控感”（张阳 等，2019），医学上将此类人群定义为功能性踝关节不稳（functional ankle instability，FAI）患者。踝关节扭伤患者一旦发展为FAI患者，踝关节将陷入“扭伤不稳定再次扭伤”的恶性循环（李有华 等，2022）。然而，部分患者在初次扭伤后的表现与FAI患者不同，无踝关节不稳定症状，亦未发生复发性损伤，这类人群即为 Coper 患者（Abdeen et al.，2019）。FAI 患者易出现踝关节重复扭伤，而 Coper 患者则不会出现，原因可能是二者着地时动作特征不同。Takao等（2008）研究发现，静态仰卧姿势下FAI患者患侧的踝关节跖屈被动活动度（range of motion，ROM）大于 Coper 患者和健康人群。李玉莲等（1999）研究发现，踝关节跖屈时距骨两侧与踝穴之间存在空隙，使踝关节处于一种相对不稳定状态，易发生损伤。Wright等（2000）通过踝关节损伤模型得出踝关节跖屈角越大，踝关节扭伤率越高。另有研究认为，踝关节扭伤多发生于动态活动中，通过分析FAI 患者和 Coper 患者步行时踝关节运动模式的差异发现，FAI 患者患侧的踝关节内翻角比 Coper 患者和健康人群增加了2.3和2.1（Hla et al.，1999）。Melanson等（2020）研究发现，因踝关节过度内翻引发的踝关节扭伤占比为70%。此外，与Coper患者相比，FAI患者步行时患侧的地面反作用力（ground reaction force，GRF）更大，到达 GRF峰值时间（time to peak，TTP）更短（Bigouette et al.，2016；Wikstrom et al.，2012）。研究显示，过大的 GRF 可能会增加踝关节负荷，加之较短的TTP加快了GRF在患侧踝关节的加载率，易造成踝关节不稳定及扭伤（Bigouette et al.，2016）。Kwon 等（2020）进一步加大了测试任务难度，发现 FAI 患者在跑步时患侧的踝关节跖屈角、内翻角速度、GRF、运动变异性均显著大于 Coper 患者，其中踝关节跖屈角、内翻角速度变化可能与感觉运动控制缺陷及踝关节扭伤有关（Wanner et al.，2019）。随着运动任务难度的增大，FAI 患者表现出比 Coper 患者更易扭伤的踝关节生物力学特征。提示，应以踝关节扭伤相关动作为切入点，探索高任务难度下 FAI 患者和 Coper 患者运动模式的差异，归纳出与踝关节重复扭伤相关的运动特征。此外，还需探索FAI患者和Coper患者髋、膝关节补偿机制。这是由于在完成急停、落地等动作时，踝关节跖屈肌最先离心收缩以缓冲部分动能，若此时踝关节运动模式异常，如矢状面 ROM 受限，踝关节则无法维持原有的能量吸收比，踝关节周围的双关节肌会将能量上传至膝关节，导致膝关节 ROM 增大，同时激活膝关节伸肌进一步缓冲 GRF，以此类推，直到人体达到稳定状态（Gardner et al.，2012）。但近端关节 ROM 和能量吸收增加可能使48张泽毅，等：FAI和Coper患者踝关节扭伤相关动作中的下肢运动生物力学特征髋、膝关节面临更大的损伤风险（Markolf et al.，1995）。同时，还可能进一步加剧踝关节不稳感，增加踝关节重复扭伤风险（18%）（De Ridder et al.，2017）。然而，目前鲜有研究分析FAI患者和Coper患者髋、膝关节运动生物力学的差异。因此，本研究通过分析 FAI 患者和 Coper 患者在踝关节扭伤相关动作下的踝关节运动生物力学特征及踝关节运动变化引发的近端关节代偿反应，了解与FAI患者重复扭伤相关的运动特征。1 研究对象与方法1.1受试者本研究选取FAI患者、Coper患者和健康人群各10人，所有受试者均为太原理工大学篮球专项大学生（表 1）。FAI 患者、Coper 患者和健康人群的纳入与排除标准参照Cao等（2019）的研究。FAI患者纳入标准：1）踝关节扭伤次数达2次以上，且在运动中有较为明显的失控感；2）坎伯兰问卷评分24分；3）未经历下肢骨折或手术；4）首次踝关节扭伤距本次测试达1年以上；5）踝关节前抽屉、内翻应力测试为阴性。Coper患者纳入标准：1）首次踝关节扭伤距本次测试达1年以上；2）运动中踝关节稳定感较强，且首次扭伤后从未出现再次扭伤；3）测试前1年内体力活动水平未受踝关节扭伤影响；4）坎伯兰问卷评分24分。健康人群纳入标准：1）从未经历致使体力活动水平严重下降的踝关节扭伤；2）坎伯兰问卷评分24分。排除标准：1）本次实验前半年内曾有严重的下肢损伤史；2）踝关节外侧副韧带明显松弛或断裂；3）患有严重的颅脑损伤、平衡障碍；4）Beighton测试得分4分（关节活动度过大）。由于92%的踝关节扭伤发生于优势侧（Beynnon et al.，2002），本研究选取优势侧为患侧的 FAI 患者和 Coper 患者。为避免疲劳对本研究结果的影响，要求受试者在实验前 24 h 内无大强度体力活动。测试前，所有受试者均须阅读并签署知情同意书。1.2数据采集统一为受试者提供测试鞋、紧身上衣及短裤。所有受试者在正式测试前进行 7 min 热身活动，包括跑步、变向跑、深蹲和双腿起跳落地等。测试人员口头描述并演示测试动作后，受试者开始练习，在练习过程中给予口头反馈。动作要求：1）急停侧切动作要求受试者在距测力台6 m处助跑，在测力台台面上以患侧/优势腿为支撑，支撑腿快速制动、蹬伸，并沿原运动方向的左或右前 45方向继续奔跑；2）急停起跳动作要求受试者以自选最大速度助跑加速 6 m 后，双腿在测力台台面上完成急停制动，并立刻全力垂直起跳，双足同时落到测力台后立即进行快速前冲；3）单腿落地动作要求受试者双手叉腰，使用患侧（优势腿）支撑，站立于高度为 35 cm 的跳箱上，足尖向前，测试开始后沿跳箱边缘单腿跳下（图1）。采用 Helen Hayes 粘贴方案将反光 Marker 球（直径为15 mm）放置于受试者相应骨性标志点。采用 Mars2H 红外光点运动捕捉系统（Nokov，中国）以 200 Hz 的采集频率获得受试者的下肢运动学数据。使用三维测力台（Bertec，美国）通过同步采集卡连接红外镜头，对受试者下肢动力学数据进行同步采集，采样频率为1 000 Hz。每名受试者每个动作均采集3次有效数据。1.3数据处理采用Cortex-642.6.2（Motion Analysis Inc，美国）对运动学数据进行处理，通过13 Hz Butterworth低通滤波对所有标志点的三维坐标进行平滑。根据反光标志点建立人体环节多刚体模型，基于欧拉角分析法计算下肢三维角度。动力学数据：1）进行 50 Hz 的低通滤波；2）通过逆动力学方法计算踝关节三维力矩，关节功率=关节力矩关节角速度；3）对踝、膝和髋关节功率负值进行积分，得到各关节能量吸收情况，关节刚度=关节力矩/角位移；4）将得到的动力学数据标准化，其中关节能量吸收、下肢刚度基于自身体质量（/kg）进行标准化处理，GRF 标准化为体质量（/N）的倍数。表1 受试者基本信息Table 1 Basic Information of Participants MSD组别FAI患者（n=10）Coper患者（n=10）健康人群（n=10）身高/cm183.65.8181.34.4180.26.8体质量/kg78.15.974.29.472.36.8训练年限/年5.83.05.92.75.92.7CAIT得分19.81.925.81.627.02.3注：CAIT.坎伯兰踝关节不稳评定问卷（Cumberland ankle instability tool）。图1 急停侧切、急停起跳和单腿落地动作示意图Figure 1.Schematic Diagram of Stop-Side-Cutting，Stop-Jumping and Single-Leg-Landing Motions49中国体育科技2023年（第59卷）第8期1.4统计分析运用SPSS 25.0进行统计分析，通过Shapiro-Wilk检验数据是否服从正态分布。采用33双因素混合设计方差分析检验不同人群（FAI 患者、Coper 患者和健康人群）和踝关节扭伤相关动作（急停侧切、急停起跳和单腿落地）对下肢运动生物力学的影响。若因素间存在显著交互作用，则通过单因素独立样本方差分析比较不同人群间的差异，使用单因素重复测量方差分析对比不同动作间的区别。主效应差异采用LSD进行校正，P0.05表示有显著性差异。进一步使用 MATLAB 2016b 统计参数映射（statistical parametric mapping，SPM）计算内翻角、内翻角速度、GRF达到显著影响的时间范围。2 结果2.1FAI患者、Coper患者踝关节生物力学特征的差异双因素方差结果显示，不同人群和动作对踝关节跖屈角 F（4，81）=2.471，P=0.039，2=0.101、踝关节内翻角F（4，81）=4.946，P=0.001，2=0.109 的交互作用显著。SPM分析结果显示，单腿落地时，18.6%32.3%动作周期中FAI患者的踝关节跖屈角显著大于 Coper 患者 F（4，81）=2.103，P=0.027，2=0.216 和健康人群 F（4，81）=3.083，P=0.012，2=0.216；图2。急停侧切时，68.3%83.9%动作周期中FAI患者的踝关节内翻角速度显著大于 Coper 患者 F（4，81）=4.583，P=0.011，2=0.259 和 健 康 人 群 F（4，81）=4.225，P=0.017，2=0.259；图3。2.2FAI患者、Coper患者下肢功能补偿机制的差异双因素方差结果显示，不同动作和人群对踝关节矢状面ROM F（4，81）=2.430，P=0.044，2=0.107 和膝关节矢状面ROM F（4，81）=2.421，P=0.045，2=0.107 的交互作用显著。急停侧切时，FAI 患者的膝关节矢状面 ROM（36.0）显著大于健康人群（24.3，P=0.002，2=0.300）和Coper患者（29.4，P=0.050，2=0.300）。单腿落地时，FAI患者的踝关节矢状面 ROM（51.1）显著大于 Coper 患者（34.2，P=0.001，2=0.389）和健康人群（37.3，P=0.004，2=0.389；图4）。双因素方差结果显示（表2），不同人群和动作对垂直GRF峰值 F（4，81）=2.810，P=0.015，2=0.122 和膝关节能量吸收 F（4，81）=2.238，P=0.050，2=0.100 的交互作用显著。单腿落地时，与健康人群相比，Coper 患者垂直 GRF 峰值显著更低2.9（P0.001，2=0.065）。此外，急停侧切时，FAI患者表现出较 Coper 患者（P=0.049，2=0.108）和健康人群（P=0.042，2=0.108）更大的膝关节能量吸收。单腿落地020406080100-100-80-60-40020406080100-100-80-60-40020406080100-120-100-80-60-40-20020406080100-15-10-5051015020406080100-16-12-8-40481216020406080100-10-505101520020406080100051015202502040608010004812162024020406080100-9-6-3036912151821动作周期/%踝关节跖屈角/()急停侧切动作周期/%踝关节跖屈角/()急停起跳动作周期/%踝关节跖屈角/()单腿落地动作周期/%踝关节内翻角/()急停侧切急停起跳动作周期/%踝关节内翻角/()单腿落地动作周期/%踝关节内翻角/()FAI患者 Coper患者 健康人群动作周期/%踝关节内旋角/()急停侧切动作周期/%踝关节内旋角/()急停起跳动作周期/%踝关节内旋角/()单腿落地图2 FAI患者、Coper患者和健康人群踝关节角度的差异Figure 2.Differences in Ankle Joint Angles between FAI Patients，Coper Patients and Healthy Participants注：虚线方框表示FAI患者分别与Coper患者、健康人群间存在显著差异，P0.05；下同。50张泽毅，等：FAI和Coper患者踝关节扭伤相关动作中的下肢运动生物力学特征时，FAI患者（P=0.017，2=0.384）和健康人群（P0.001，2=0.384）的膝关节能量吸收较Coper患者显著更大。相比其他2类人群，FAI患者在单腿落地时的踝关节能量吸收有增大的趋势，但未达到显著性水平（P=0.110）。此外，FAI患者急停起跳时的膝关节刚度达 0.34 Nm/kg，而 Coper 患者仅为0.24 Nm/kg，二者差异显著（P=0.047，2=0.128）。通过 SPM 发现，单腿落地时，Coper 患者垂直 GRF 在11.6%13.2%动作周期时显著低于 FAI 患者（P=0.037），在9.8%12.9%动作周期时显著低于健康人群（P=0.019；图 5）。从下肢各关节能量吸收百分比可以看出，急停侧切时，FAI患者的膝关节能量吸收达到87%，而Coper患者和健康人群为 74%和 76%；单腿落地时，FAI 患者的踝关节能量吸收达到38%，而Coper患者和健康人群为24%和30%（图6）。3 分析与讨论3.1FAI患者、Coper患者踝关节运动生物力学特征的差异踝关节内翻是踝关节扭伤的主要危险因素。有研究发现，由踝关节内翻造成的踝关节扭伤占 70%（Balduini et al.，1982）。其原因可能是踝关节内翻角度增大会导致020406080100-1 000-50005001 0001 5002 0002 5003 000020406080100-750-500-25002505007501 0001 2501 5001 750020406080100-5 000-4 000-3 000-2 000-1 00001 0002 0003 000020406080100-250-1250125250020406080100-150-100-50050100150020406080100-600-400-2000200400600020406080100-2180218436020406080100-330-220-1100110220330440020406080100-1 000-750-500-25002505007501 000动作周期/%踝关节跖屈角速度/()s-1急停侧切动作周期/%踝关节跖屈角速度/()s-1急停起跳动作周期/%踝关节跖屈角速度/()s-1单脚落地 FAI患者 Coper患者 健康人群动作周期/%踝关节内翻角速度/()s-1急停侧切动作周期/%踝关节内翻角速度/()s-1急停起跳动作周期/%踝关节内翻角速度/()s-1单脚落地动作周期/%踝关节内旋角速度/()s-1急停侧切动作周期/%踝关节内旋角速度/()s-1急停起跳动作周期/%踝关节内旋角速度/()s-1单脚落地图3 FAI患者、Coper患者和健康人群踝关节角速度的差异Figure 3.Differences in Ankle Angular Velocity between FAI Patients，Coper Patients and Healthy Participants急停侧切急停起跳单腿落地05101520253035急停侧切急停起跳单腿落地01020304050607080膝关节矢状面 ROM/()*急停侧切急停起跳单腿落地010203040506070踝关节矢状面 ROM/()FAI患者 Coper患者健康人群*髋关节矢状面 ROM/()图4 FAI患者、Coper患者和健康人群的下肢各关节矢状面ROM差异Figure 4.Differences in the ROM of Sagittal Planes of Each Joint of the Lower Limbs between FAI Patients，Coper Patients and Healthy Participants注：*P0.05；*P0.01。51中国体育科技2023年（第59卷）第8期距骨向内侧偏移，踝关节外侧韧带压力增大（郭国新 等，2012）。本研究结果发现，不同类型参与者在进行踝关节扭伤相关动作时的踝关节内翻角无显著差异，这与 Doherty等（2016b）的研究结果一致。究其原因，FAI 患者在经历多次踝关节扭伤后通过限制踝关节内翻角的保护机制避免损伤。Brown 等（2015）研究认为，FAI 患者跳跃落地时的踝关节内翻角与健康人群无显著差异。Lin 等（2019）研究发现，患有 FAI 的高水平篮球、排球和羽毛球运动员甚至会以踝关节外翻的姿势着地。Gehring等（2014）从神经肌肉的角度对这种保护机制进行解释，认为多次踝关节扭伤可能导致腓骨长肌和腓肠肌肌力不足，当踝关节出现内翻时，腓骨长肌和腓肠肌产生的拮抗力矩过小，此时极易发生踝关节失控。经过多次踝关节失控的经验积累，FAI 患者常在着地前就将踝关节置于中立位或外翻位，以提高踝关节的姿势控制能力。表2 FAI患者、Coper患者和健康人群在不同动作下的关节动力学特征Table 2 Joint Kinetic Characteristics of FAI Patients，Coper Patients and Healthy Participants under Different Motions 关节动力学参数垂直标准化GRF峰值垂直TTP/ms髋关节能量吸收/（Jkg-1）膝关节能量吸收/（Jkg-1）踝关节能量吸收/（Jkg-1）髋关节刚度/（Nmkg-1）膝关节刚度/（Nmkg-1）踝关节刚度/（Nmkg-1）急停侧切FAI患者5.01.097.332.4-0.80.8-4.71.8*$-0.40.61.863.868.7726.382.203.52Coper患者5.31.262.139.4-0.80.3-2.91.0-0.20.15.8014.010.350.241.633.46健康人群5.61.481.251.6-0.50.2-2.10.7-0.20.10.791.310.420.251.481.71急停起跳FAI患者3.80.7101.383.5-0.70.2-2.20.6-0.30.21.061.480.340.091.712.83Coper患者4.21.5103.971.7-0.70.3-2.50.8-0.40.20.710.950.240.12*4.807.73健康人群4.61.888.1107.2-0.90.2-2.30.4-0.40.25.1512.970.280.121.240.88单腿落地FAI患者10.72.145.15.8-1.30.4-2.00.5-1.92.10.380.310.430.263.407.11Coper患者9.31.3#46.88.7-1.20.4-1.50.3*#-1.20.51.643.010.580.571.363.11健康人群12.21.442.05.8-1.00.3-2.30.5-1.10.30.681.191.363.111.631.93注：FAI患者与Coper患者相比，*P0.05；FAI患者与健康人群相比，$P0.05；Coper患者与健康人群相比，#P0.001。0204060801000.51.01.52.02.53.03.50204060801000.51.01.52.02.53.03.50204060801000.51.01.52.02.53.03.50204060801000.51.01.52.02.50204060801000.51.01.52.02.50204060801000.51.01.52.02.52040608010001.02.03.04.05.06.07.02040608010001.02.03.04.05.06.07.02040608010001.02.03.04.05.06.07.0急停侧切时标准化GRF动作周期/%FAI患者急停侧切时标准化GRF动作周期/%Coper患者急停侧切时标准化GRF动作周期/%健康人群急停起跳时标准化GRF动作周期/%急停起跳时标准化GRF动作周期/%急停起跳时标准化GRF动作周期/%单腿落地时标准化GRF动作周期/%单腿落地时标准化GRF动作周期/%单腿落地时标准化GRF动作周期/%图5 FAI患者、Coper患者和健康人群的GRF变化曲线Figure 5.GRF Variation Curves for FAI Patients，Coper Patients and Healthy Participants注：实线方框表示Coper患者与健康人群间差异显著，P0.05。52张泽毅，等：FAI和Coper患者踝关节扭伤相关动作中的下肢运动生物力学特征过大的踝关节内翻角速度也是造成踝关节扭伤的重要诱因，这是由于过大的内翻角速度会增加应力的加载速率，从而增大踝关节扭伤风险（周志鹏 等，2021）。本研究结果发现，急停侧切动作中FAI患者的踝关节内翻角速度显著大于Coper患者，与Lin等（2019）的研究结果一致。踝关节内翻角速度增大可能与 FAI 患者腓骨长肌肌力受损有关（Steib et al.，2013），该肌肉受损后可能导致踝关节外翻力矩不足，致使踝关节内翻角速度增大（Konradsen et al.，2002）。另外，FAI 患者的腓骨长肌潜伏期较 Coper患者和健康人群更长，这主要是由FAI患者踝关节外侧韧带内的感觉感受器损伤所致。有研究发现，感觉感受器损伤会降低 运动神经元对肌纤维敏感性的调控能力（Hertel，2008），延长腓骨长肌对踝关节异常位置的反应时间，无法及时提供踝关节外翻力矩，因此导致踝关节内翻角速度增大（Hiller et al.，2011）。提示，FAI患者应在康复训练中加入腓骨长肌力量练习。踝关节跖屈角过大是踝关节扭伤的危险因素之一（李玉莲 等，1999），有研究发现踝关节扭伤发生率会随踝关节跖屈角的增大而升高（Wright et al.，2000）。这是因为踝关节外侧韧带在跖屈时被动拉长，最大应变和最大应力分别可达1.56 mm（7.9%）和39 N，这种力学条件下踝关节极易发生扭伤（DiGiovanni et al.，2004）。本研究结果显示，单腿落地时FAI患者的踝关节跖屈角比Coper患者和健康人群显著更大，与前人研究结果一致（Wanner et al.，2019）。该着地姿势可能增加踝关节的失控感，加之FAI患者存在踝关节本体感觉下降、肌力不足（朱燕 等，2012），若此时向踝关节施加内翻外力，很可能诱发踝关节扭伤（郑绍敏 等，2021）。造成这种结果的原因一方面与FAI患者不正确的运动习惯有关，即倾向于用较大的跖屈角落地，且依赖踝关节矢状面活动缓冲GRF（Son et al.，2017）；另一方面，由于 FAI 患者的前馈机制不足，无法将踝关节置于完成落地动作的安全位置（张阳 等，2014）。综上，与Coper患者和健康人群相比，FAI患者表现出较大的踝关节跖屈角和内翻角速度，可能与踝关节重复扭伤有关。提示，FAI患者应对踝关节背屈肌群和外翻肌群加以力量练习和本体感觉练习，从而提高踝关节稳定性。3.2FAI患者、Coper患者下肢补偿机制的差异FAI患者、Coper患者踝关节生