以踝关节解剖结构及生物力学特征分析慢性踝关节不稳

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.15.023

摘要/Abstract

摘要：

背景：长期慢性踝关节不稳可引起创伤性关节病及继发粘连关节囊炎，甚至成为永久性功能障碍。
目的：分析踝关节的生物力学，明确慢性踝关节不稳的形成原因，探讨慢性踝关节不稳的诊断方法及治疗方案。
方法：检索1990年1月至2014年12月PubMed数据库和万方医学网，选取与慢性踝关节不稳有关解剖、生物力学、诊治等相关方面的综述及基础实验研究的文章。检索词：“慢性踝关节不稳，踝关节解剖，生物力学，治疗方法，研究进展”和“Chronic ankle instability，Anatomy of ankle joint，Biomechanics，Therapy， Research”。经过筛选后纳入40篇文献，对踝关节解剖学结构、慢性踝关节外侧不稳机制及分级、诊断方法、治疗方法等内容的总结。
结果与结论：慢性踝关节不稳的诊断方法包括踝关节内翻应力试验、踝关节前抽屉试验、超声检测、现代影像学检测；慢性踝关节不稳的治疗方法分为保守治疗和手术治疗，手术可分为非解剖学重建和受损韧带解剖修复。慢性踝关节不稳患者应进行早期的诊断和有效的治疗，应综合踝关节解剖结构、生物力学特征、发病原因、诊断结果等因素决定治疗方案。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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关键词: 组织构建, 组织工程, 踝关节不稳, 内翻应力, 前抽屉试验, 非解剖学重建, 韧带解剖修复

Abstract:

BACKGROUND: Chronic ankle instability can cause traumatic joint disease and secondary adhesive capsulitis, and even result in permanent dysfunction.
OBJECTIVE: To explicit the forming reason of chronic ankle instability and to investigate the diagnosis and treatment methods of chronic ankle instability based on the biomechanical analysis of the ankle joint.
METHODS: PubMed and Wanfang databases were retrieved for review and basic research papers about the anatomy, biomechanics, diagnosis and treatment of chronic ankle instability published from January 1990 to December 2014. The keywords were “chronic ankle instability, anatomy of ankle joint, biomechanics, therapy, research” in English and Chinese, respectively. After screening, 40 papers were included to summarize the anatomical structure of the ankle joint, mechanism and classification, diagnostic methods, and treatment methods of chronic lateral ankle instability.
RESULTS AND CONCLUSION: Diagnostic methods of chronic ankle instability include ankle varus stress test, ankle anterior drawer test, ultrasonic test, modern imaging detection; and therapeutic methods for chronic ankle instability can be divided into conservative treatment and surgical treatment, and the surgical treatment can be subdivided into non-anatomic reconstruction and anatomical repair of the damaged ligament. Early diagnosis and effective treatment are recommended for patients with chronic ankle instability, and the treatment programs should be determined based on comprehensive analysis of ankle anatomical structure, biomechanical characteristics, pathogenesis, and diagnostic results.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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Key words: Ankle Joint, Joint Instability, Anatomy

中图分类号:

R318

苏应军，童新延，胡力. 以踝关节解剖结构及生物力学特征分析慢性踝关节不稳[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(15): 2415-2419.

Su Ying-jun, Tong Xin-yan, Hu Li. Chronic ankle instability: an analysis based on anatomical structure and biomechanical characteristics of the ankle joint[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(15): 2415-2419.

图/表（结果） 1

2.1 踝关节解剖学结构 人体踝部由踝关节、距舟关节、距下关节组成。踝关节重要的作用为趾屈41°-43°，背伸26°-27°，总的活动范围在70°。距下关节由距骨下关节面和跟骨上关节面组成，主管足的外翻与内翻。距舟关节由距骨舟骨关节面和舟骨后关节面组成，辅助外翻与内翻功能。踝关节主要由踝外侧韧带、踝内侧韧带、下胫腓联合韧带保持踝关节稳定性。

2.2 踝关节外侧不稳的机制及分级 踝关节韧带损伤有90%为外侧韧带损伤，治疗不及时或处理不当，约30%的患者发展为慢性踝关节外侧不稳^[10]。踝关节外侧副韧带主要包括距腓前韧带、距腓后韧带、跟腓韧带，是外踝的主要平衡结构，是维持踝关节稳定的重要组成部分。其中距腓后韧带承担着60%踝关节外侧韧带的稳定作用，跟腓韧带承受着越30%的稳定作用，距腓韧带承担着约10%的稳定作用^[11]。

距腓后韧带属于踝关节内侧三角韧带的后束，由外踝窝由距骨外后面直到距骨外侧结节和距跟骨骨面。距腓后韧带具有坚强的外踝附着点，仅有较大的内翻力才能使其撕脱、分离。当足遭受极度内翻或背伸暴力时刻直接导致距腓后韧带断裂跟腓韧带属于踝关节内侧三角韧带的中束，自外踝尖向后下生长直达跟骨外侧中上部。跟腓韧带在足内翻或踝关节背伸时才出现紧张，由于跟腓韧带内翻伤中，应力为最大，更容易发生断裂或撕裂，有时还可能伴有胫腓远侧和前韧带一同撕裂，所以踝关节可能出现胫腓远端分离、半脱位、脱位。

距腓前韧带属于踝关节内侧三角韧带的前束，自外踝前缘向前内方直到距骨颈外侧面，是三束中最薄弱的韧带。但距腓前韧带是防止外翻的重要韧带。当发生足内翻时易损伤深面趾短肌。20%左右的踝关节外侧副韧带损伤若治疗不及时或处理不当，可出现创伤性关节炎或慢性踝关节外侧不稳。踝关节外侧不稳的机制为本体感受器受损^[12]。

踝关节外侧副韧带损伤按解剖学可分为：Ⅰ级，距腓前韧带拉长伴有韧带纤维撕裂，临床主要表现为外踝中度肿胀、距腓前韧带有压痛点、踝关节外侧有瘀斑、无关节松弛、完全负重困难、踝关节活动受限；Ⅱ级，距腓前韧带完全撕裂伴有跟腓韧带部分撕裂，临床主要表现为外踝前外侧压缩、局部肿胀、皮下瘀斑出血、活动受限、中度关节松弛等；Ⅲ级，距腓前韧带及跟腓韧带均完全撕裂伴有距腓后韧带和关节囊撕裂，临床主要表现为足部弥漫性肿胀、压痛感强烈、距腓前韧带及跟腓韧带有压痛、皮下瘀斑出血等^[13-15]。临床踝关节外侧副韧带超过Ⅰ级，均采用手术治疗方式。

2.3 慢性踝关节不稳的诊断 踝关节损伤未及时有效的诊治、稳定加固踝关节韧带和肌腱损伤或断裂为造成踝关节不稳的主要因素。并且通常踝关节不稳患者有不同程度的踝关节损伤史，慢性踝关节不稳主要通过检测患者肌肉力量(特别是足内翻外翻肌肉力量)、关节活动度、机体感受能力，观察患者站立时或步态时踝关节稳定性^[16-17]。临床诊断有以下方法踝关节内翻应力试验、前抽屉试验及超声影像学检测。

2.3.1 踝关节内翻应力试验^[18] 患者取坐位，踝趾屈10°-20°，检测人员一只手握住患者内踝上方以固定小腿远端，另一只手缓慢内翻患者足后部，并触诊距骨外侧。超过对侧8°-10°，提示为外侧韧带损伤；内翻15°，提示为距腓前韧带损伤；内翻15°-30°，提示为跟腓韧带和距腓前韧带损伤；内翻超过30°，提示为外侧3条韧带损伤。

2.3.2 踝关节前抽屉试验^[19] 前抽屉试验就是距骨相对于胫骨向前移位试验，是由Anderson和Dehne创立，用于检测距腓前韧带松弛情况。在趾屈10°时，前抽屉试验效果最显著。跟腓韧带损伤前抽屉试验结果为阴性，而距腓前韧带断裂前抽屉试验结果为阳性。前抽屉试验在X射线透视机下进行，试验方法：患者取仰卧位或坐位，踝趾屈10°，膝关节屈曲。检测人员一只手握住患者内踝上方以固定患者小腿远端，一只手缓慢向前推患者足跟，使足部距骨于胫骨下方向前移动。另外一种方式为，检测人员一只手将患者足固定于检测床，另一只手于患者小腿远端缓慢向后推胫骨，使胫骨于距骨上方向后移位。在X射线透视机下，前抽屉试验移位超过3 mm，显示为阳性，提示为距腓前韧带损伤。

2.3.3 超声检测 超声可对韧带损伤作为直接的诊断。通常损伤可分为挫伤、部分撕裂、完全撕裂，与病理诊断相关，可进行动态检测。其中对完全撕裂的准确性很高。超声检测对急性损伤的诊断敏感性较好，可诊断出韧带损伤的类型、范围、程度。但超声检测无法直接量化慢性关节Ⅱ度不稳的韧带损伤状态，需要有临床经验丰富的检测按照双侧对比才能诊断^[20-21]。

2.3.4 现代影像学检测 核磁共振成像(MRI)是一种现代更为先进的检查技术，用于判定踝关节外侧副韧带损伤的优势显著强于X射线透视。研究表明，MRI检测踝关节外侧副韧带损伤具有85%的敏感性和100%的特异性^[22]。但有也有报道显示，MRI检测结果为阴性并有症状的患者，需进行关节镜检测才能进一步确诊。有专家认为，MRI检测与关节镜联合检测可作为踝关节外侧不稳诊断的金标准^[23-25]。

2.4 慢性踝关节不稳的治疗 踝关节韧带损伤根据损伤病理学可分为3型^[26-28]。Ⅰ型，轻微踝关节韧带损伤；Ⅱ型，不完全踝关节韧带损伤；Ⅲ型，完全破裂踝关节韧带损伤。韧带属于寡血管组织，主要由周围软组织血供，依靠瘢痕组织自愈，一般纤维组织修复需要6周。轻微踝关节韧带损伤可通过合理的保守治疗后自愈，但韧带撕裂严重、未经保守治疗、保守治疗失败的患者常发展成为慢性踝关节不稳定疾病，就应该采用外壳手术治疗或介入治疗方可治愈。临床常见的治疗方法如下。

2.4.1 保守治疗 临床慢性踝关节不稳通常首先尝试保守治疗。患者规范的进行踝关节肌肉及韧带的力量训练、机体感觉训练，能有效的恢复患者正常生活和运动状态。部分肌肉韧带的力量训练可避免实施重建手术。临床保守治疗无统一的规范标准，主要的治疗方法包括物理康复治疗、绷带包扎、矫形器、支持器械、本体感觉训练、腓骨肌力量训练、平衡训练^[29]。有许多研究结果证实，康复训练能显著改善患者功能限制及姿势控制，平衡测试又能监测康复训练踝关节功能改善情况^[30-31]。其中腓骨肌可为踝关节受到内翻应力时提供关键动力支持，其中腓骨肌的反应时间与支持效率密切相关。通过测定腓骨肌的反应时间可有效的判断本体感觉功能水平，及评定解剖结构修复后踝关节外侧韧带恢复情况。Clark等^[21]对踝关节功能性不稳定患者采用数周平衡板摇摆训练，结果显示腓骨长肌肌肉和后胫前肌反应潜伏期明显缩短，踝关节功能积分显著改善。

2.4.2 手术治疗 临床慢性踝关节不稳通过保守治疗失败后，常改为手术治疗。国内慢性踝关节不稳手术治疗处于起步阶段，与国外手术治疗水平有一定的差距^[32]。慢性踝关节不稳手术治疗通过修复断裂韧带及关节囊，重建踝关节机械稳定性。踝外侧韧带是慢性踝关节不稳手术治疗的重点部位。需要修复踝外侧的手术指征为机械性不稳定经过3-6个月保守治疗依然无效^[33]。主要的临床症状表现为踝关节反复扭伤、踝关节控制无力、慢性疼痛、地面不平时行走困难等。踝关节长期的不稳定和疼痛，严重影响踝关节功能，必须采用手术治疗。

临床手术治疗有多达50种术式可选择^[34-36]，总体可将其分为3种类型：①使用自体肌腱的非原位肌腱固定术式；有报道中利用趾肌腱重建距腓前韧带和跟腓韧带，取得满意的疗效。②使用部分或全部腓骨肌；该术式机能重建距腓前韧带，还能重建跟腓韧带，同时手术操作简单，疗效确切，但是其利用腓骨附近的短肌腱，会破坏原有肌腱的功能，可造成腓骨短肌腱的力量减弱，不利于踝关节的远期疗效。③原位韧带起止点解剖缝合。原位韧带起止点解剖缝合不需要利用其他腓骨肌腱，不会减弱足外翻力量，不会造成功能区病理反应，可保留距下关节功能，且切口短符合美观要求；但是使用已损伤的组织重建手术难度较大，不容易达到满意。

临床中慢性踝关节不稳手术治疗方法可分为非解剖学重建和受损韧带解剖修复。受损韧带解剖修复是一种直接修复韧带的解剖学手术，广泛用于足踝外科手术，成功率高达90%，被大多数医师及患者所接受。但有报道研究显示，从事体力劳动、运动员、身体肥胖的患者采用受损韧带解剖修复手术的治疗效果欠佳^[37]。有研究认为，若韧带过度松弛或者残留韧带不足，临床治疗不建议受损韧带解剖修复^[38]，而采用非解剖学重建手术。非解剖学重建是一种将肌腱代替受损韧带的手术方法，重建时对患者创伤较大，需以牺牲肌腱为代价。临床常用Watson-Jones及Chrisman-Snook两种术式^[39]。Watson-Jones术以重建距腓前韧带为主，能有效的纠正距骨前移或倾斜，改善踝关节稳定性(图1)，但由于改变了踝关节解剖力学机制，常引发一些并发症的发生。Chrisman-Snook术选取部分腓骨短肌腱重建跟腓韧带以及距腓前韧带。有研究表明，Chrisman-Snook术后常出现踝关节内翻受限，且该手术创伤面较大，易出现瘢痕、皮肤坏死、触击痛等并发症。

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引言

踝关节为人体重要的负重关节，继发于踝关节扭伤，为一种运动损伤性疾病。踝关节的稳定性直接关系到人体运动功能^[1]。踝关节损伤常由于人们运动中创伤或者过度疲劳引起，踝关节韧带损伤为踝关节损伤中最常见的损伤，占踝部运动创伤的75%左右^[2]。由足外翻引起的内侧三角韧带等稳定损伤占3%左右，由足内翻引起的外侧稳定损伤占97%左右，由下胫腓引起的踝关节损伤占1%-10%^[3-4]。韧带损伤主要的症状表现为踝部肿胀、疼痛、发红、局部压痛，或伴有瘀斑、活动受限。突然的内翻、外翻及旋转暴力均能引起韧带的损伤^[5]。

急性踝关节损伤临床症状明显，而慢性踝关节损伤患者仅有轻微的疼痛感及不同程度的活动受限。由骤然的应力导致的踝关节损伤若不及时诊治，容易造成局部组织不能完全愈合，对踝关节稳定性造成严重影响。踝关节不稳容易再次发生踝关节损伤，长期反复的踝关节损伤形成慢性踝关节不稳^[6]。慢性踝关节不稳可分为功能性不稳和机械性不稳^[7]。功能性不稳指的是患者主观不敢用力，失常感觉有神经肌肉及运动缺陷。机械性不稳指的是踝关节稳定结构薄弱或关节松弛，可见距骨异常前移> 5 mm或距骨倾斜> 10°。慢性踝关节不稳患者容易产生消极情绪，并时常感到踝关节不适，长期可引起创伤性关节病及继发粘连关节囊炎，甚至成为永久性功能障碍^[8]。

随着目前医学对于踝关节的生物力学及解剖生理学不断提高，慢性小踝关节不稳的诊治及治疗手段有了新的进展，但对于慢性踝关节不稳的诊断、手术指征、手术方法无统一标准，临床治疗效果参差不齐。故运用合理的诊断方法，治疗有效的治疗方案，对提高慢性踝关节不稳治疗效果具有重要意义^[9]。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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