Electromyographic analysis of ankle muscles in chronic ankle instability during sudden inversion according to visual information provision

Abstract

Chronic ankle instability is a condition in which the ankle is repetitively giving way, with symptoms such as pain, muscle weakness, and proprioceptive deficits. Therefore, people with chronic ankle instability require complex and systematic interactions between sensory association and the musculoskeletal system. The purpose of this study was to examine changes in ankle muscle activities and reaction times during sudden ankle inversion in chronic ankle instability patients under different visual conditions. Twenty-eight subjects with chronic ankle instability were recruited for the study. All subjects performed a trapdoor platform that was inversion by 25 degrees. This study assessed muscle activity and muscle reaction time during sudden ankle inversion three times with a 60-second rest period between tests with eyes-open and eyes-closed conditions. Muscle activities of tibialis anterior, peroneus longus, and peroneus brevis were significantly diminished with eyes closed, whereas that of gastrocnemius was not significantly different. No significant changes in tibialis anterior, peroneus longus, and peroneus brevis, and gastrocnemius reaction times were observed during sudden ankle inversion in the eyes-open and eyes-closed conditions. Blocking visual information can lower tibialis anterior, peroneus longus, and peroneus brevis muscle activities during postural perturbation in subjects with chronic ankle instability. These results provide insight into the injury mechanism and causes of injury, and thus to improve the existing preventive appliances. Die chronische Instabilität des Sprunggelenks ist eine Erkrankung, die durch wiederholtes Nachgeben des Sprunggelenkes charakterisiert wird, begleitet von Symptomen wie Schmerz, Muskelschwäche und propriozeptiven Defiziten. Menschen mit chronischer Instabilität des Sprunggelenks bedürfen daher komplexer und systematischer Interaktionen von sensorischer Verknüpfung und dem muskuloskelettalen System. Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Veränderungen der Muskelaktivitäten im Sprunggelenk sowie der Reaktionszeiten während einer plötzlichen Gelenkkippung bei Patienten mit chronischer Instabilität des Sprunggelenks unter verschiedenen visuellen Bedingungen. 28 Patienten mit chronischer Instabilität des Sprunggelenks nahmen an der Studie teil. Alle Teilnehmer wurden auf einer Kippplattform mit 25 Grad Neigung untersucht. Im Rahmen der Studie wurden während einer plötzlichen Gelenkkippung drei Mal Daten zu Muskelaktivität und Reaktionszeit erhoben, mit jeweils 60 Sekunden Pause zwischen den Tests sowie mit geöffneten und geschlossenen Augen. Bei geschlossenen Augen waren die Muskelaktivitäten im Tibialis anterior, Peroneus longus und Peroneus brevis signifikant vermindert, während im Gastrocnemius hier keine signifikante Veränderung gemessen wurde. Bei der Messung der Reaktionszeiten im Tibialis anterior, Peroneus longus, Peroneus brevis und Gastrocnemius während einer plötzlichen Sprunggelenkkippung mit geöffneten und mit geschlossenen Augen traten keine signifikanten Veränderungen auf. Das Fehlen visueller Informationen bei Stellungsschwankungen kann die Muskelaktivität im Tibialis anterior, Peroneus longus und Peroneus brevis bei Patienten mit chronischer Instabilität des Sprunggelenks verringern. Die vorliegenden Ergebnisse gewähren Einblick in die Natur und die Ursache der Verletzung und unterstützen so die Verbesserung existierender Vorbeugemaßnahmen.