《Journal of Electromyography and Kinesiology》：Cutaneous reflex modulation of the peroneus longus during rhythmic side-stepping in subjects with and without chronic ankle instability
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摘要先前的研究发现，患有慢性踝关节不稳定（CAI）的人在步态过程中小腿肌肉的皮肤反射模式会发生变化。本研究的目的是调查这种皮肤反射变化是否在患有和未患有CAI的人进行有节奏的侧步行走时仍然存在。共有27名受试者（15名为对照组；12名为CAI组）根据IDFAI评分（CAI≥11；
摘要
先前的研究发现，患有慢性踝关节不稳定（CAI）的人在步态过程中小腿肌肉的皮肤反射模式会发生变化。本研究的目的是调查这种皮肤反射变化是否在患有和未患有CAI的人进行有节奏的侧步行走时仍然存在。共有27名受试者（15名为对照组；12名为CAI组）根据IDFAI评分（CAI≥11；对照组=0）被分为不同的组别。在受试者以4公里/小时的速度在跑步机上侧步行走时，通过表面肌电图测量腓骨长肌（PL）的反射幅度，并在时间标准化的摆动间隔中进行测量。从同侧肢体中提取了三个不同摆动阶段的净中潜伏期反射幅度。双因素混合效应分析发现，组别和阶段之间的交互作用具有统计学意义（F(1.3,31.4) = 7.35，p = .007，η2 = 0.227）。尽管两组在三个阶段中的平均PL反射幅度相似（对照组M = 15.7 ± 4.1，CAI组M = 21.5 ± 4.6，p > .05），但PL的反射调节模式在两组之间存在差异。这些发现表明，在CAI受试者准备重新进入站立阶段时，侧步行走的摆动阶段存在异常的神经控制机制。
引言
踝关节外侧扭伤会阻碍身体活动，并可能导致长期后果，如慢性踝关节不稳定（Delahunt和Remus，2019）。慢性踝关节不稳定（CAI）的特点是反复出现踝关节失稳以及持续的症状，如疼痛、无力、踝关节活动范围减少（ROM）、自我报告的功能下降，以及初次扭伤后一年以上的反复扭伤（Hertel和Corbett，2019）。CAI是一种复杂的状况，涉及多种因素，包括病理力学障碍、感觉感知障碍、运动行为障碍、个人因素、环境因素以及这些因素之间的相互作用，以及临床结果的多样性（Hertel和Corbett，2019）。特别是在CAI的研究领域中，皮肤反射作为感觉感知输入和运动行为输出之间的机制性链接，确保来自足部-地面界面的触觉信号能够有效地转化为踝关节稳定性所需的快速肌肉反应。对于CAI患者来说，目前尚不清楚这些机制的中断是由于感觉处理受损、运动输出受损，还是感觉运动整合完全失效所致。有证据表明，CAI患者的肌肉梭感受损可能导致本体感觉输入减少，从而降低γ运动神经元的激活，进而加剧踝关节不稳定（Sousa等人，2017）。此外，可以假设这是导致皮肤反射改变的一个因素。
皮肤反射有助于在人体站立和摆动过程中保持稳定性，以确保步态的连续性（Zehr等人，1997；Zehr等人，1998）。例如，对踝部胫神经进行非疼痛性刺激时，会在摆动早期促进胫骨前肌的活动，在站立早期则抑制其活动（Duysens等人，1990）。这种反应使摆动中的肢体能够成功跨过障碍物。相反，在站立前，胫骨前肌表现出更多的抑制作用，防止脚步绊倒或摔倒（Duysens等人，1990；Yang和Stein，1990）。这证明了皮肤反射在特定步态任务中的阶段依赖性。
皮肤反射模式还表现出任务依赖性。具体来说，不同的活动会导致不同的反射调节模式。一项研究比较了在跑步机上跑步的受试者与处于步态周期不同静态姿势的受试者。例如，在跑步机上跑步的受试者在腓肠神经刺激后，比处于静态步态姿势的受试者表现出更大的腓肠肌和胫骨前肌的反射促进（Duysens等人，1993）。这被认为是由于站立和跑步时主动肌和拮抗肌的共同收缩存在差异（Duysens等人，1993）。这种任务依赖性的调节受机械和环境因素的严重影响。例如，在视力受损的情况下行走（Marigold等人，2017）、执行精确的脚部放置（Ruff等人，2014）或在倾斜表面上行走（Lamont和Zehr，2006）。在这些情况下，反射路径会重新调整，以优先保护身体。此外，当需要向前平面移动时，如侧步行走时，反射调节也会发生变化（Madsen等人，2020）。
虽然大多数研究都涉及健康个体，但较少有研究探讨CAI对皮肤反射调节的影响。先前的一项研究发现，坐姿下的CAI患者在腓肠神经刺激后，腓骨长肌（PL）和内侧股二头肌的反射抑制增加（Futatsubashi等人，2013）。另一项近期研究观察了对照组和CAI患者在跑步机上行走时的皮肤反射调节（Madsen等人，2019）。尽管这些组在步态周期中表现出许多相似之处，主要区别在于对照组在第2-4阶段内侧和外侧腓肠肌的抑制，而CAI组在第3和4阶段出现抑制。这种反射调节可能是为了减少对支撑腿的压力，并在跌倒时将重量转移到对侧肢体（Madsen等人，2019）。
显然，任务依赖性和/或CAI的影响会影响皮肤反射调节。据我们所知，只有一项研究探讨了侧步行走过程中的皮肤反射调节，但该研究是在健康受试者中进行的（Madsen等人，2020）。一个关键发现是在侧步行走的早期站立阶段，腓骨长肌（PL）、胫骨前肌（TA）、内侧腓肠肌（MG）和外侧腓肠肌（LG）的反射得到增强。在跑步机上侧步行走时，个体在向前平面上移动，无法像在基本步态任务中那样将重量转移至对侧。据推测，这种高促进作用是一种“夹板”机制，旨在增加踝关节稳定性，以避免侧向扭伤（Madsen等人，2020）。对于CAI患者来说，在侧步行走重新进入站立阶段时，这种“夹板”机制可能特别脆弱。这主要是因为踝关节在侧向移动时需要承受重量，而此时发生内翻扭伤的风险最高。
考虑到腓骨长肌在踝关节外翻中的作用，它是防止过度内翻的重要动态稳定器，尤其是在侧步行走过程中。过去的研究观察到CAI患者的腓骨肌激活力量减弱（Cho等人，2019），这可能是由于腓骨长肌前部和后部的解剖结构激活不适当（Mendez-Rebolledo等人，2024）。特别是，CAI患者的肌肉后部比前部更弱，可能改变了腓骨长肌的功能作用（Mendez-Rebolledo等人，2024）。对于CAI患者来说，这种结构或运动变化可能因感觉运动整合失败而加剧。如果神经系统无法调节皮肤输入，所需的腓骨长肌“夹板”反应可能会延迟或效率低下。这使得踝关节在侧步行走的前向平面负荷下容易发生内翻。
因此，一个尚未解答的关键问题是：CAI患者在侧步行走过程中，尤其是在向前平面过渡时，是否表现出任务和阶段依赖性的腓骨长肌皮肤反射调节变化。本研究的目的是探讨CAI患者与无CAI患者在侧步行走期间的腓骨长肌皮肤反射调节模式。我们假设CAI患者在侧步行走时的皮肤反射模式会与神经功能正常的人有所不同。本文的目的是扩展之前针对健康受试者的侧步行走研究，也包括CAI患者。
章节摘要
方法
本研究是更大实验的一部分，旨在研究侧步行走过程中的下肢反射。最初招募了33名受试者参与研究。选择这些受试者是基于2022年秋季和2023年春季期间印第安纳大学学生群体的便利抽样。其中3名对照组受试者和3名CAI组受试者被排除在外，总共排除了6名受试者。这是由于测量不平衡（电极问题）
结果
所有数据均在SPSS中进行了正态性和球形性分析。通过Q-Q图、直方图和箱线图评估了背景肌电图和反射数据的正态性。共有6名受试者的数据出现异常值。异常值在“方法”部分有更详细的解释。球形性通过Mauchly检验进行了正式评估，该检验具有统计学意义（p < .001）。由于球形性不成立，因此进行了Greenhouse-Geisser校正
讨论
本研究考察了CAI患者在侧步行走过程中的皮肤反射。正如假设的那样，我们的结果显示，在该群体的步态周期的不同摆动阶段存在差异，揭示了CAI患者中异常的神经控制机制。
结论
在侧步行走过程中，CAI患者在时间标准化的摆动间隔内表现出腓骨长肌（PL）皮肤反射模式的改变。具体来说，健康对照组在摆动后期表现出更大的促进作用，而CAI组在摆动早期表现出更高的促进作用，随后逐渐减弱。在侧步行走过程中作用于踝关节的肌肉，特别是腓骨长肌，在这个阶段表现出高强度的促进作用，这被认为
CRediT作者贡献声明
Tyler J. King： 方法学、研究设计、数据分析、概念化。Annalee M.H. Friedman: 方法学、研究设计、数据分析、概念化。Leif P. Madsen: 方法学、研究设计、数据分析、概念化。
知情同意
在参与研究之前，所有受试者均阅读并签署了印第安纳大学伦理审查委员会批准的知情同意书。所有受试者还同意文章的发表。
伦理批准
本研究中的所有程序和人类操作均符合1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修订版中的伦理标准。
未引用参考文献
Haridas等人，2005
Simon等人，2012
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
Tyler J. King|Annalee M.H. Friedman|Leif P. Madsen
