黎發(fā)根甕長(zhǎng)水王娜劉立明焦偉國(guó)蔣天裕李紹旦

1中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院南樓康復(fù)醫(yī)學(xué)科（北京100853）2中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院中醫(yī)科（北京 100853）

膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位者踝背屈活動(dòng)度及腓腸肌、脛前肌表面肌電特征

黎發(fā)根1甕長(zhǎng)水1王娜1劉立明1焦偉國(guó)1蔣天裕1李紹旦2

1中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院南樓康復(fù)醫(yī)學(xué)科（北京100853）2中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院中醫(yī)科（北京 100853）

目的：探討膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位（MKD）的發(fā)生機(jī)制，為進(jìn)一步完善膝關(guān)節(jié)損傷的防治方案提供依據(jù)。方法：從男性青年志愿者中選取膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位（MKD）組30例和正常對(duì)照組30例，用標(biāo)準(zhǔn)量角器測(cè)量各組踝背屈被動(dòng)活動(dòng)范圍（PROM）并進(jìn)行比較，用表面肌電測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試單腿下蹲過(guò)程中內(nèi)側(cè)腓腸肌、外側(cè)腓腸肌和脛前肌的表面肌電圖，比較兩組間的肌電圖均方根振幅（RMS）。結(jié)果：MKD組踝背屈PROM明顯小于正常對(duì)照組（P＜0.05）；MKD組單腿下蹲時(shí)內(nèi)側(cè)腓腸肌、外側(cè)腓腸肌和脛前肌肌電RMS均明顯高于正常對(duì)照組（P＜0.01，P＜0.05，P＜0.01）。結(jié)論：膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位的發(fā)生機(jī)制之一可能是踝背屈活動(dòng)受限和腓腸肌/脛前肌的共激活，對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷的防治應(yīng)設(shè)法降低腓腸肌、脛前肌的激活強(qiáng)度，增加踝關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍。

膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位；踝背屈；腓腸??；脛前肌；表面肌電

膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位（medial knee displacement，MKD），是指膝關(guān)節(jié)負(fù)重屈曲時(shí)髕骨超過(guò)足大趾的垂直線向內(nèi)側(cè)移位[1]。已有研究表明[2-4]，膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位是多種非接觸性膝關(guān)節(jié)損傷的重要風(fēng)險(xiǎn)因素，與前交叉韌帶損傷、髕股疼痛綜合征、膝骨關(guān)節(jié)炎、內(nèi)側(cè)副韌帶扭傷和半月板損傷等密切相關(guān)。因此，研究膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位的發(fā)生機(jī)制，對(duì)防治膝關(guān)節(jié)損傷具有重要的臨床意義。本研究通過(guò)觀察MKD者踝背屈活動(dòng)度及腓腸肌和脛前肌的激活和協(xié)調(diào)性，探討MKD的發(fā)生機(jī)制，為進(jìn)一步完善膝關(guān)節(jié)損傷的防治方案提供依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

從解放軍醫(yī)學(xué)院研究生隊(duì)招募青年男性志愿者，根據(jù)MKD篩查標(biāo)準(zhǔn)，分別納入MKD組30人（年齡26.8±2.6歲，身高171.6±8.7 cm，體重71.1±12.5 kg），正常對(duì)照組30人（年齡27.2±2.5歲，身高170.1±9.1 cm，體重70.5±13.7 kg），正常對(duì)照組為單腿下蹲時(shí)髕骨與足大趾對(duì)線良好、不發(fā)生內(nèi)側(cè)移位的受試者。兩組人群年齡、身高、體重比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

MKD篩查標(biāo)準(zhǔn)[5]：5次單腿下蹲中至少有3次出現(xiàn)髕骨跨越足大趾的垂直線向內(nèi)側(cè)移位。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）健康男性，年齡18～35歲；（2）過(guò)去6個(gè)月沒有發(fā)生肌肉骨骼的損傷；（3）體能良好：在過(guò)去6個(gè)月，每周至少有3次持續(xù)30分鐘以上的體育活動(dòng)；（4）自愿簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）伴有影響平衡或本體感覺的神經(jīng)損害者；（2）不能完成單膝屈曲60°下蹲者；（3）表面肌電電極粘附部位伴有皮膚疾病或損傷者；（4）合并有嚴(yán)重的內(nèi)臟病變或嚴(yán)重代謝異常疾病或骨腫瘤患者。

1.2 方法

分別測(cè)試MKD組和正常對(duì)照組的踝背屈被動(dòng)活動(dòng)范圍和單腿下蹲時(shí)小腿肌肉的表面肌電圖，具體方法如下。

1.2.1 踝背屈被動(dòng)活動(dòng)范圍（PPRROOMM）

受試者采取仰臥位，雙下肢完全伸直，被測(cè)腿踝關(guān)節(jié)超出床沿，踝關(guān)節(jié)處于中立位。測(cè)試者一手固定小腿，防止膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外旋，另一手輔助足進(jìn)行背屈，直至遇到阻力。另一測(cè)試者應(yīng)用美國(guó)Jamar標(biāo)準(zhǔn)量角器進(jìn)行踝背屈活動(dòng)范圍的角度測(cè)量，量角器的軸心置于腓骨縱軸與足外緣的交點(diǎn)，約在外踝下一寸處。量角器的固定臂與腓骨縱軸一致，移動(dòng)臂與第五跖骨縱軸平行。測(cè)量3次，取平均值。

1.2.2 單腿下蹲

每個(gè)受試者脫鞋站立，使用慣用腿下蹲，正式測(cè)試前根據(jù)角度測(cè)量于單膝屈曲60°時(shí)在臀大肌下放置一個(gè)三腳架，確定每次下蹲的深度。下蹲時(shí)腳趾向正前方，雙手叉腰，非負(fù)重腿屈膝90°/屈髖45°。用節(jié)拍器控制下蹲速度（60節(jié)拍/分鐘）。注意下蹲時(shí)負(fù)重腳足跟不能離地，非負(fù)重腳不能觸地或與負(fù)重腳交叉。測(cè)試前進(jìn)行3分鐘的熱身，熟悉測(cè)試程序。

1.2.3 表面肌電圖

采用芬蘭產(chǎn)MEGA6000-T16型無(wú)線遙測(cè)表面肌電測(cè)試系統(tǒng)，檢測(cè)患者做單腿下蹲運(yùn)動(dòng)時(shí)脛前肌、內(nèi)側(cè)腓腸肌和外側(cè)腓腸肌的表面肌電信號(hào)。電極選用泰科（Kendall）一次性心電電極片。測(cè)試前告知患者測(cè)試程序，剔除汗毛，用酒精棉球清潔的皮膚以降低皮膚的電阻；各電極粘貼部位參照說(shuō)明書并通過(guò)觀察受試者的肌肉收縮或在進(jìn)行抗阻等長(zhǎng)收縮時(shí)觸摸肌肉的方法進(jìn)行確認(rèn)；用彈力繃帶將電極線緊密固定到皮膚上，以減少外來(lái)噪音影響。聽到口令后開始以中速做單腿下蹲運(yùn)動(dòng)（2個(gè)節(jié)拍），屈曲膝關(guān)節(jié)至60度（臀部觸碰三腳架）后再以中速站起（2個(gè)節(jié)拍），連續(xù)5次。取中間3次下蹲運(yùn)動(dòng)的肌電信號(hào)，應(yīng)用儀器自帶的信號(hào)處理軟件MegaWin2.4進(jìn)行分析。將所記錄到的表面肌電圖（sEMG）做平滑處理，采用均方根公式計(jì)算，取3次下蹲過(guò)程均方根振幅（RMS）的平均值。指導(dǎo)受試者針對(duì)脛前肌和腓腸肌分別進(jìn)行最大等長(zhǎng)收縮（MVIC），以各肌肉最大等長(zhǎng)收縮時(shí)的肌電值作為基準(zhǔn)，將下蹲時(shí)肌電值除以基準(zhǔn)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并進(jìn)行組間比較。以上測(cè)試及分析均由同一測(cè)試者完成。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（xˉ±s）表示。計(jì)量資料采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。顯著性水平a=0.05。

2 結(jié)果

2.1 踝背屈被動(dòng)活動(dòng)范圍

MKD組踝背屈被動(dòng)活動(dòng)范圍（PROM）5.6±5.2度，顯著低于正常對(duì)照組的8.7±4.5度，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。說(shuō)明MKD者存在踝背屈活動(dòng)范圍受限。

2.2 單腿下蹲肌電圖RRMMSS比較

以各組肌肉最大等長(zhǎng)收縮（MVIC）時(shí)的肌電RMS值作為基準(zhǔn)，將下蹲時(shí)肌電RMS值除以基準(zhǔn)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（下蹲時(shí)RMS/MVIC時(shí)RMS），并進(jìn)行組間比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MKD組內(nèi)側(cè)腓腸肌、外側(cè)腓腸肌和脛前肌的標(biāo)準(zhǔn)化RMS均顯著高于正常對(duì)照組，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01，P＜0.05，P＜0.01）。見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化肌電RMS（%）

3 討論

膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位（MKD）被認(rèn)為是引起膝關(guān)節(jié)損傷的重要風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)于其發(fā)生的機(jī)制，國(guó)內(nèi)鮮有研究，國(guó)外文獻(xiàn)亦無(wú)定論。本研究通過(guò)比較MKD受試者與正常受試者踝背屈PROM及腓腸肌、脛前肌的表面肌電特征，試圖發(fā)現(xiàn)MKD的發(fā)生機(jī)制，探討糾正MKD并預(yù)防膝關(guān)節(jié)損傷的方法。研究結(jié)果顯示，MKD者踝背屈PROM顯著小于正常對(duì)照組，單腿下蹲時(shí)MKD者腓腸?。▋?nèi)側(cè)腓腸肌、外側(cè)腓腸?。┖兔勄凹〉臉?biāo)準(zhǔn)化肌電RMS顯著高于正常對(duì)照組，這說(shuō)明MKD者存在踝背屈活動(dòng)受限，且在單腿下蹲時(shí)存在腓腸肌和脛前肌的過(guò)度激活。

有多項(xiàng)研究報(bào)道[6-8]，在下蹲試驗(yàn)中有MKD表現(xiàn)的受試者，其踝背屈活動(dòng)度要比沒有MKD的受試者明顯減少，與本研究結(jié)果一致。在另外一項(xiàng)研究中[9]，受試者被戴上專門定制的踝關(guān)節(jié)固定器以限制踝關(guān)節(jié)的背屈活動(dòng)度，并測(cè)量行走時(shí)的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)踝背屈活動(dòng)受限可加重站立終末期的膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位，這說(shuō)明踝背屈受限可能是引起膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移位的一個(gè)因素?？刂脐P(guān)節(jié)活動(dòng)的主動(dòng)肌和拮抗劑是功能作用相反的兩組肌肉，它們的共激活會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)的僵硬[10]。因此，腓腸肌和脛前肌的共激活可以導(dǎo)致踝關(guān)節(jié)僵硬和背屈活動(dòng)受限，從而引起MKD的發(fā)生。由此我們推測(cè)，腓腸肌和脛前肌的共激活及其引發(fā)的踝背屈受限可能是MKD的發(fā)生機(jī)制之一，而腓腸肌和脛前肌的過(guò)度激活可能是由神經(jīng)肌肉控制的失調(diào)所致。因而在制定膝關(guān)節(jié)損傷防治方案時(shí)，我們要重視腓腸肌和脛前肌的放松和踝關(guān)節(jié)的松解，并且注重運(yùn)動(dòng)控制的糾正性練習(xí)，從而改善踝關(guān)節(jié)的活動(dòng)度，減少M(fèi)KD的發(fā)生，從而更有效地防治膝關(guān)節(jié)的損傷。

[1]Bell DR，Padua DA，Clark MA.Muscle strength and flexibility characteristics of people displaying excessive medial knee displacement[J].Arch Phys Med Rehabil，2008，89（7）：1323-1328.

[2]Hewett TE，Myer GD，F(xiàn)ord KR，et al.Biomechanical measures of neuromuscular control and valgus loading of the knee predict anterior cruciate ligament injury risk in female athletes：a prospective study[J].Am J Sports Med，2005，33（4）：492-501.

[3]Elias JJ，Mattessich SM，Kumagai M，et al.In vitro characterization of the relationship between the Q-angle and the lateral component of the quadriceps force[J].Proc Inst Mech Eng H，2004，218（1）：63-67.

[4]Brouwer GM，van Tol AW，Bergink AP，et al.Association between valgus and varus alignment and the development and progression of radiographic osteoarthritis of the knee[J].Arthritis Rheum，2007，56（4）：1204-1211.

[5]Mauntel TC，Begalle RL，Cram TR，et al.The effects of lower extremity muscle activation and passive range of motion on single leg squat performance[J].Strength Cond Res，2013，27（7）：1813-1823.

[6]Padua DA，Bell DR，Clark MA.Neuromuscular characteristics of individuals displaying excessive medial knee displacement[J].Athl Train，2012，47（5）：525-536.

[7]Mauntel TC，Begalle RL，Cram TR，et al.The effects of lower extremity muscle activation and passive range of motion on single leg squat performance[J].Strength Cond Res，2013，27（7）：1813-1823.

[8]Bell DR，Vesci BJ，DiStefano LJ，et al.Muscle activity and flexibility in individuals with medial knee displacementduringtheoverheadsquat[J].AthlTrainSports Health Care，2011，4（3）：117-125.

[9]Ota S，Ueda M，Aimoto K，et al.Acute influence of restricted ankle dorsiflexion angle on knee joint mechanics during gait[J].Knee，2014，21：669-675.

[10]Kitatani R，Ohata K，Sato S，et al.Ankle muscle coactivation and its relationship with ankle joint kinematics and kinetics during gait in hemiplegic patients after stroke[J]. Somatosensory&Motor Research，2016，18（5）：1-7.

The Passive Range of Motion of Ankle Dorsiflexion and Features of Surface Electromyographic Signals of Gastrocnemius and Tibialis Anterior in Patients with Medial Knee Displacement

Li Fagen1，Weng Changshui1，Wang Na1，Liu Liming1，Jiao Weiguo1，Jiang Tianyu1，Li Shaodan2
1 Department of Rehabilitation Medicine of Nan Lou，The General Hospital of People’s Liberation Army，Beijing 100853，China 2 Department of Traditional Chinese Medicine，The General Hospital of People’s Liberation Army，Beijing 100853，China Corresponding Auther：Weng Changshui，Email：kfyx301@163.com

ObjectiveTo explore the mechanism of medial knee displacement（MKD）through studying the passive range of motion（PROM）of ankle dorsiflexion and features of surface electromyographic signals（SEMG）of gastrocnemius and tibialis anterior.MethodsThirty male youth displaying MKD in a single leg squat were chosen into an MKD group and 30 healthy counterparts were selected into a control group.Their ankle dorsiflexion PROM was measured using a standard goniometer.A surface EMG system was used to record the muscle activity of the medial gastrocnemius（MG），lateral gastrocnemius（LG），and tibialis anterior（TA）in single leg squats（SLS）.The root mean square amplitude（RMS）was compared between the two groups.ResultsThe MKD group displayed significantly less ankle dorsiflexion PROM than the control group.The average RMS of MG，LG and TA in the MKD group were significantly higher than that of the control group.ConclusionThe medial knee displacement may be associated with a less ankle dorsiflexion PROM and more coactivation of gastrocnemius and tibialis anterior.The improvement of dorsiflexion PROM and the release of gastrocnemius and tibialis anterior coactivation should be emphasized in the prevention and treatment of the knee injury.

medial knee displacement，ankle dorsiflexion，gastrocnemius，tibialis anterior

2016.06.03

總后勤部衛(wèi)生部保健專項(xiàng)課題項(xiàng)目（No.13BJZ53）

甕長(zhǎng)水，Email：kfyx301@163.com