双平面匹配技术与功能磁共振结合探讨慢性踝关节不稳定的中枢调控机制

Epidemiologically, 70% of people have a history of ankle sprains, 40% will become chronic ankle instability. Chronic ankle instability disturb the quality of life and daily work of patients. However, the specific pathogenesis of chronic ankle instability, it is still unclear. How to distinguish mechanical instability and the functional instability, is still unclear. The value of reasonable rehabilitation strategy and how to avoid the happening of ankle instability, is still unclear. The compensatory effects of muscles surrounding the ankle on chronic ankle instability, is still unclear. In recent years, studies found that damage and defect of ankle proprioception is a one of the important causes for chronic ankle instability. But the relationship of proprioception damage and central nervous regulatory mechanism is not clear. The 3D to 2D registration technique can distinguish mechanical instability and functional instability of the ankle. And functional magnetic resonance imaging (fMRI) can be used to study the central nervous system regulation and impair of the lower extremity. With the combination of the 3D to 2D registration technique and fMRI, We want to study the specific mechanisms of chronic ankle instability resulted from ankle sprain. And we want to study the differences between mechanical instability and functional insibility, the feedback mechanism of proprioception and central nervous.

流行病学发现，70%人曾有踝关节扭伤史，这其中40%会变为踝关节慢性不稳定，影响患者生活与工作质量，发病率高而成为临床常见疾患。但是，慢性踝关节不稳定的具体发病机制，目前仍不明确；机械性不稳定与功能性不稳定如何区分，仍不明确；合理的康复治疗策略如何避免踝关节不稳定的发生，仍不明确；踝关节周围肌肉的代偿对慢性踝关节不稳定的影响，仍不明确。近年来发现踝关节本体感觉功能的损伤与缺陷，是功能性慢性踝关节不稳定产生的重要原因，但对于本体感觉受损后，中枢性调控机制的变化与对治疗预后的影响，研究甚少。双平面匹配技术可以证明踝关节的机械性不稳，而功能磁共振(fMRI）是一种可以评估下肢功能损害与脑功能变化之间关系的有力工具。本研究试图通过双平面匹配技术与fMRI相结合，分析踝关节扭伤产生慢性踝关节不稳定的具体机制；阐述机械性与功能性慢性踝关节不稳定的差异与转归机制；阐述本体感觉损害与脑功能之间的反馈机制。

踝关节外侧韧带损伤是最常见的踝关节运动损伤，容易进展成为慢性踝关节不稳定，继而发生踝关节骨关节炎，严重影响生活质量，增加社会负担。研究慢性踝关节不稳定的运动学和中枢反馈机制，有助于改良慢性踝关节不稳定的诊疗策略。本项目按照项目计划要求，主要研究内容包括利用“3D双平面匹配系统” ，测量了踝关节和距下关节在慢性踝关节不稳患者步态周期中的病理运动过程，并进行病理条件下和正常条件踝关节运动学比较与分析，发现了踝关节不同状态下的运动学改变机制。同时利用功能磁共振，研究了慢性踝关节不稳定患者中枢神经系统的代偿与调控机制。.主要研究结果:1. 进一步完善了双平面透视匹配系统，实现了对足踝部小关节的三维运动实时监测；2. 研究踝关节不稳患者在平地行走过程中踝足四关节的运动特点，发现与扭伤后代偿患者相比，踝关节不稳患者的距下关节存在过度运动，提出了“距下关节不稳”在踝关节不稳发病机制中的作用；3. 发现踝关节不稳患者在上下楼梯及内外翻坡行走过程中踝足四关节的运动学特点，发现与扭伤后代偿患者相比，距下关节存在过度内翻及内旋运动，同时也存在“距下关节不稳”；4. 利用静息态功能磁共振，发生踝关节不稳患者存在脑功能处理效率下降的表现；5. 通过任务态功能磁共振研究，发现慢性踝关节不稳患者存在辅助运动区（SMA）激活改变的现象，并且与外周神经肌肉缺陷存在相关性。通过本项研究，获得了踝关节不同状态下的运动学数据，了解了在步态周期中踝周肌肉力与踝关节运动的力学偶联机制，并且获得了中枢神经反馈机制在慢性踝关节不稳发生发展过程中的作用，为解决踝关节周围疾病的发生发展等方面的问题提供了理论支撑。