踝关节背屈训练器对老年女性平衡能力的影响

李小生，王琨

西安体育学院，陕西西安市710068

踝关节是人体负重的主要关节，日常生活中的行走和跳跃等活动主要依靠踝关节的背屈和跖屈运动完成[1]。踝周围肌群的有效收缩保证人体完成各种运动，并有效维持人体姿态平衡和正常的行走步态。

随着年龄增大，老年人肌力下降，容易跌倒。老年人跌倒的原因很多，肌力和平衡能力尤其是下肢肌力明显减退是其中的重要原因[2-3]。朱从德等[4]研究发现，女性在60岁以前，踝关节屈、伸肌衰退基本处于平衡状态，而在60～69岁期间屈肌衰退明显快于伸肌。

对有跌倒史和无跌倒史老年人的下肢力量和步态进行研究，发现跌倒组踝关节背屈力量显著下降，认为增加踝关节运动和力量可以减小发生跌倒的风险[5]。

跌倒不仅给老年人带来严重伤害，导致其生活质量下降，也给家庭和社会带来一定的经济负担[6]。

本研究探讨一种对踝关节屈肌群进行力量训练的方法，并分析其对平衡能力的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2017年3月至4月通过广告和走访西安市黄雁村周边社区，招募有锻炼意向的社区老年女性。

纳入标准：①女性；②60～70岁；③身体健康，能独立进行日常训练活动；④能够按时参加训练安排。

排除标准：①并发严重的冠心病、高血压、肺结核、肺心病、前庭功能障碍、股骨头坏死、脑卒中等影响平衡能力和运动风险较大的疾病；②下肢运动障碍、下肢运动损伤、足底及踝关节感觉障碍。

剔除和脱落标准：①患者及家属要求终止试验；②不能按照研究方案训练或中途放弃；③其他事件等导致不能完成训练。

共入组36例，随机数表法分为对照组和试验组，各18例。两组受试者的基线资料无显著性差异(P＜0.05)。见表1。

所有志愿者均对本研究内容知情同意并签署相关文件。本研究经西安体育学院医学伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 训练方法

两组在西安体育学院田径训练综合馆外小广场进行广场舞训练，试验组还在学院实验中心实验室内进行踝关节背屈力量训练。

1.2.1.1 广场舞锻炼

每天进行自由形式广场舞锻炼40 min，每周5 d，共3个月。

1.2.1.2 踝关节训练

自行设计制作踝背屈训练器。膝关节适度屈曲，约130°，将训练侧足部用绷带固定于金属鞋内，金属鞋底后下方接一个刚体金属杆，杆与大定轮相连；绳子一端固定于大定轮，另一端挂金属哑铃片，哑铃片可增减；大定轮的另一侧安装限位装置，防止踝关节背屈结束向跖屈转换的时候，跖屈过度，造成损伤。仪器见图1。

当足背屈时，带动定轮顺时针转动，牵拉小哑铃片向上运动，通过增减小哑铃片，调节运动阻力。

训练负荷约为训练前背屈等速测试平均负荷的60%～80%。可根据个人每次训练的感觉调整。

6次背屈训练为1组，组间休息3 min，每次训练7组以上，双侧训练，每次训练30 min以上，每周3次，共3个月。

表1 两组基本情况

图1 踝关节训练仪示意图

1.2.2 测试方法

1.2.2.1 踝关节肌力测试

使用ISOMED 2000等速测试系统对受试者的左右踝关节力量进行测试，角速度60°/s。记录踝关节背屈的相对峰值力矩。

1.2.2.2 平衡能力测试

使用Footscan足底压力板进行平衡测试。①睁眼目视前方20 s，身体保持直立，双臂自然下垂；②闭眼20 s，身体保持直立，双臂自然下垂。

1.2.2.3 站立提踵测试

受试者双脚前脚掌站在楼梯台阶前沿上，后脚掌悬空。听到“开始”口令后，受试者尽自己最大能力将后脚掌提起，计时开始，当身体有明显晃动时停止计时。测试时保持环境安静。测试3次，取最大值。

训练前和结束时进行测试。

1.3 统计学分析

采用SPSS 19.0进行统计处理。数据以(xˉ±s)表示，两组基本情况比较采用独立样本t检验，同组训练前后比较采用配对样本t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

2.1 踝关节肌力

训练后，对照组踝关节背屈相对峰力矩值与训练前相比无显著性差异(P＞0.05)；试验组较训练前增加(P＜0.05)。见表2。

2.2 平衡能力测试

睁眼和闭眼状态下，对照组训练后与训练前相比，重心移动面积、重心位移长度和速度均无显著性差异(P＞0.05)；试验组重心移动面积和重心位移速度减小(P＜0.05)。见表3。

2.3 站立提踵测试

训练后，对照组站立提踵测试时间无显著性差异(P＞0.05)；试验组站立提踵测试时间显著延长(P＜0.001)。见表4。

3 讨论

良好的平衡能力不仅可以改善身体的协调性和反应速度，而且可以增加踝关节稳定性，对于损伤的预防有积极的意义[7]。

平衡能力是老年人的一种重要基础能力。通过太极拳、五禽戏、广场舞、大众健美操、倒走等形式的锻炼，可以改善老年人平衡能力[8-14]。

表2 两组踝关节背屈相对峰力矩值比较(N·m/kg)

表3 双支撑时的重心特征研究

表4 两组站立提踵测试结果比较(s)

平衡的保持非常复杂，踝关节功能是一个值得重视的因素。通过训练踝关节稳定性和力量可改善平衡能力，踝关节稳定性下降会导致姿势稳定性下降[15-16]。而功能性踝关节不稳者的姿势稳定性下降导致踝关节损伤风险增加。

周成林[17]发现，对大学生进行踝关节稳定性训练，可显著提高大学生的重心控制能力。下肢功能障碍患者通过主、被动踝背屈牵拉橡皮筋训练踝背屈，可改善步态和平衡能力。

老年女性踝关节屈伸肌群的力量都有下降，但踝背屈力量下降得更多。因此，提高踝背屈肌群力量更为重要。

虽然周成林[17]的迷你带抗阻勾脚具有一定的踝背屈训练效果，但是由于迷你带韧性较大，且以等长收缩为主，只能在个别易发力角度下进行踝的背屈等长力量训练。对经常进行力量训练的人群来说，向心收缩较为常见，力量效果也较好，很少有人只依靠等长收缩来训练力量。因此，对于急需提高踝背屈力量的老年女性来说，采用这个方法效果可能欠佳。该方法对于大学生具有较好的效果，是因为大学生的屈伸肌群力量相对均衡。踝关节肌力控制训练和本体感觉训练可改善人体平衡能力，预防并减少踝关节损伤[18-21]。因此，对于力量不是主要制约因素的大学生来说，增加踝本体感觉或控制能力就能提高平衡能力。

踝背屈牵拉皮筋也存在一定的不足。如果皮筋弹力较小，训练未必有很好的效果；皮筋弹力较大，则皮筋越长，阻力越大，力量不好控制；训练时踝屈伸运动无固定支点，也很难发力。因此，对于老年女性改善踝背屈力量的效果可能有限。

为了进一步提高老年女性的踝关节背屈力量，需要寻找一种有效的锻炼方法或者锻炼器械。常见的体育锻炼可以在一定程度上改善踝关节周围肌群的力量。人体阻力的克服是以踝关节跖屈为主。健步走、慢跑、上楼梯、羽毛球等项目中踝关节背屈情况也较多见，但都不克服较大阻力。健步走时，踝跖屈产生蹬地的力量，推动人体前行，但是背屈只是抬高脚前掌，帮助人体完成行走，克服阻力较小。其余很多运动也有类似情况。

针对缺乏运动锻炼方法和有效锻炼器械的情况，根据人体解剖结构特点以及踝屈伸的运动范围，踝关节训练器可以实现踝背屈抗阻训练。老年女性训练3个月后，踝关节背屈肌群力量提高。

等速肌力测试系统与传统肌力测量相比，具有恒定角速度和可调节阻力等特点，还可以模拟不同的肌肉收缩方式[22]，测量肌力、爆发力和耐力等[23]，用途较多。该方法信度很高[24-25]，已临床中被广泛应用。ISOMED2000等速测试系统在国内外使用较为普遍。

良好的踝部肌力和稳定性有助于平衡。人体站立时，重心会发生移动，肌肉无意识下发生的收缩，将人体重心的移动范围和移动速度降到最低，使得重心不会超过支撑面。当重心移动较大时，重心投影线到踝的力臂最长，即阻力矩最大，因此，踝需要产生较大的动力矩才可以克服重心的移动。踝关节屈肌群力量增强后，无论闭眼还是睁眼，试验组重心移动面积和速度均有下降，说明踝关节力量的均衡性更加有利于平衡。

站立提踵测试可以很好地反映下肢不稳定状态下的平衡能力。提踵后，只有主动肌和拮抗肌共同收缩，才可以很好地将关节控制在相对固定的位置，将人体重心调整到支撑面内。试验组站立提踵时间显著增加，说明受试者踝关节肌力的增加是其维持下肢平衡的重要保证。有研究显示[26-28]，老年女性的平衡能力与下肢肌力高度相关。我们的研究与之相似。

综上所述，随着年龄增加，老年女性的踝关节屈肌群力量下降较快，但是现有的体育锻炼方法对于屈肌群的力量训练存在一定局限。本课题研制的踝背屈训练器可增加老年女性踝关节屈肌群的力量，增强平衡能力。

但是由于经费限制，该仪器还存在不细致的环节，人性化的设计还需要进一步完善。