陳舊性膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷者股四頭肌隨意動員能力下降

徐剛黃力平周石，2 王昭君 李猛 敖銘 王聰 趙美苓 梁軍

1天津體育學(xué)院健康與運(yùn)動科學(xué)系（天津300381）

2澳大利亞南十字星大學(xué)健康和人體科學(xué)學(xué)院

肌肉隨意動員能力反映神經(jīng)肌肉控制能力，即中樞激活水平，是康復(fù)評定的一個常用指標(biāo)[1]。增加神經(jīng)肌肉控制能力可以降低運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)損傷的生物力學(xué)危險因素和意外，同時也是最大限度恢復(fù)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和重返賽場的先決條件[2]。電刺激與隨意收縮疊加法（twitch interpolation，TI）是目前評定隨意動員能力最好的方法之一[3]，廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)損傷、關(guān)節(jié)炎、肌肉疼痛和疲勞相關(guān)的臨床康復(fù)和研究中，也可以從中樞神經(jīng)適應(yīng)方面評價訓(xùn)練效果[4]。TI原理是在骨骼肌進(jìn)行最大隨意收縮時給予肌肉或神經(jīng)干一個電刺激，將其力量疊加在最大隨意收縮力量上，以產(chǎn)生一個類似顫搐式的收縮[5]。伴隨著中樞動員能力的增加，使輸出力量提高到一個更高的水平，而被激活的力量越來越少。常用的膝關(guān)節(jié)損傷評分是主觀評價指標(biāo)，有其文化和語言上的差異[6]。而TI測試中，肌肉隨意動員能力是間接量化指標(biāo)[7]，可以更客觀、準(zhǔn)確地評估膝關(guān)節(jié)的神經(jīng)肌肉控制能力。

目前國內(nèi)青年學(xué)生運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷后進(jìn)行規(guī)范康復(fù)治療尚不普遍，疼痛消失后便逐漸恢復(fù)訓(xùn)練、參賽，而其恢復(fù)情況無系統(tǒng)研究考據(jù)。為此，本研究應(yīng)用股四頭肌力量和TI檢測，測定陳舊性膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷的青年學(xué)生運(yùn)動員股四頭肌功能和神經(jīng)肌肉控制能力，評估其康復(fù)情況。

1 對象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對象

60名研究對象均來自天津體育學(xué)院，分為2組。

對照組30例，入選條件:右利足，無膝關(guān)節(jié)外傷史、運(yùn)動損傷史及相關(guān)疾病史，無專業(yè)體育訓(xùn)練史，無其它測試禁忌癥。

膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷組（損傷組）30例，入選條件:右利足，有膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷史，有專業(yè)體育訓(xùn)練史，無膝關(guān)節(jié)車禍傷等外傷史，無其它測試禁忌癥。右膝損傷13例，左膝損傷17例，其中，髕骨軟骨病16例、髕腱腱圍炎9例、半月板損傷3例、側(cè)副韌帶損傷1例、前交叉韌帶重建術(shù)后1例（以上診斷均由二甲以上醫(yī)院確診）；均為單側(cè)損傷；平均損傷時間為（3.2±1.95）年，均未進(jìn)行正規(guī)康復(fù)訓(xùn)練；除1例行前交叉韌帶重建，其余均進(jìn)行非手術(shù)保守治療。

實(shí)驗(yàn)對象均充分理解本課題研究目的和基本要求，自愿參加并簽署知情同意書。測試前48小時均未進(jìn)行大強(qiáng)度運(yùn)動。兩組受試者一般資料見表1，經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，兩組受試者同性別年齡、身高和體重均無顯著差別（P>0.05）。

表1 受試者一般情況

1.2 測試方法

使用本研究組自行研制的股四頭肌隨意動員能力評定 系 統(tǒng) （Evaluation System of Quadriceps Femoris Voluntary Activation，系統(tǒng)專利號為ZL201020242687.7）測定股四頭肌最大隨意等長肌力 （maximum voluntary contraction，MVC）、隨意動員能力（muscle activation，MA）和力量上升速率（rate of force development，RFD）。

測試前，處理受試者局部皮膚。然后將一對表面自粘貼式導(dǎo)電膠的電極片（5 cm×10 cm）分別置于受試者股直肌肌腹上，陰極置于運(yùn)動點(diǎn)上，陽極在陰極下方，兩電極相距約2 cm，并與電刺激儀（DS7AH型，英國DIGITIMER公司）連接。

測試時，室溫保持在19～21℃。具體步驟如下:①熱身并固定姿勢:受試者先進(jìn)行2分鐘膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動進(jìn)行熱身。熱身后受試者坐于測試椅上，保持屈髖屈膝90°，以非彈性綁帶固定胸部、髖部和踝部，限制股四頭肌收縮形式為等長收縮。要求受試者非測試腿放松不做運(yùn)動，無上肢輔助用力。受試者目視前方，雙手交叉于胸前。②確定MVC:接通電刺激裝置，經(jīng)由Medlab采集系統(tǒng)（MEDLAB-V18C型，中國南京美易科技有限公司）觸發(fā)給予電刺激。刺激前，打開Medlab信號采集系統(tǒng)，選取肌力儲備選項(xiàng)，調(diào)節(jié)MVC測試基準(zhǔn)線，確定放大倍數(shù)及各項(xiàng)刺激參數(shù)。先由受試者做3次最大隨意等長收縮，獲取平穩(wěn)且數(shù)值最大的一條力量曲線為有效MVC，然后再給予刺激。③確定電流強(qiáng)度:刺激頻率100 Hz，脈寬200 μs，4個脈沖。 受試者保持屈髖屈膝 90°位，股四頭肌接受刺激，逐漸調(diào)大電流刺激強(qiáng)度至最大耐受強(qiáng)度，或直到再增加刺激亦不能誘發(fā)更大的收縮力量（即力量平臺出現(xiàn)），且以不引起受試者產(chǎn)生強(qiáng)烈疼痛或其他不適感覺為限。④電刺激與隨意收縮疊加（隨意動員能力）:根據(jù)受試者M(jìn)VC值，設(shè)定相當(dāng)于95%MVC的觸發(fā)力量值，然后囑受試者做最大隨意用力，并盡量保持該力量，當(dāng)收縮力量達(dá)到峰值（高于95%MVC）后，由Medlab采集系統(tǒng)自動延時200 ms后觸發(fā)電刺激。如力量未達(dá)到95%MVC，則不能觸發(fā)電刺激，休息1分鐘后重試。受試者受到電刺激后立刻放松肌肉，延時5 s后系統(tǒng)將再次自動給予相同電刺激[5]。最后采集數(shù)據(jù)。

1.3統(tǒng)計學(xué)分析

采用Medlab生物信號采集儀的專用軟件，將股四頭肌隨意動員能力評價系統(tǒng)獲得的測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel，計算 MA 和 RFD。 MA（%）=[1－（疊加刺激誘發(fā)力量/對照刺激誘發(fā)力量）]×100，RFD=△力量/△時間。采用SPSS16.0統(tǒng)計軟件處理數(shù)據(jù)，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組之間、損傷組未損傷側(cè)與損傷側(cè)的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；顯著性水平為P<0.05。

2 結(jié)果

表2顯示，對照組受試者兩側(cè)股四頭肌MVC、MA和RFD差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），損傷組兩側(cè)股四頭股MVC無顯著性差異（P>0.05）。對照組右側(cè)股四頭肌MVC、RFD值低于損傷組未損傷側(cè)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05，P<0.01）；損傷組損傷側(cè)MA、RFD值低于未損傷側(cè)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05，P<0.01）。

表2 兩組受試者各指標(biāo)測試結(jié)果

3 討論

競技體育提高了對力量訓(xùn)練的重視程度[8]。經(jīng)過長期力量訓(xùn)練，運(yùn)動員運(yùn)動單位的募集秩序已得到改善，其協(xié)調(diào)能力比較強(qiáng)，因此神經(jīng)適應(yīng)的時間、過程與未經(jīng)訓(xùn)練者不同[9]。本實(shí)驗(yàn)中，對照組受試者兩側(cè)股四頭肌各測試指標(biāo)差異無統(tǒng)計學(xué)意義，故采用其中一側(cè)（右側(cè)）數(shù)據(jù)與損傷組損傷側(cè)和未損傷側(cè)進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，對照組右側(cè)股四頭肌MVC值顯著低于損傷組未損傷側(cè)，表明TI測試系統(tǒng)對不同力學(xué)表現(xiàn)的人群MVC指標(biāo)測試敏感，經(jīng)過訓(xùn)練的運(yùn)動員股四頭肌力量顯著高于同年齡性別的非運(yùn)動員普通人。損傷組損傷側(cè)膝伸肌MVC值稍低于未損傷側(cè)，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。這提示:其一，單側(cè)膝關(guān)節(jié)損傷后，由于兩側(cè)關(guān)節(jié)交互影響，損傷側(cè)和未損傷側(cè)膝伸肌力量都下降，使兩側(cè)伸膝關(guān)節(jié)力量改變基本相似，即單側(cè)損傷雙側(cè)受累[1]；其二，由于傷后已恢復(fù)訓(xùn)練，損傷側(cè)膝伸肌力量可能已接近未傷側(cè)水平。

TI技術(shù)可以檢測和評定普通人、運(yùn)動員和患者的 MA[10]。 Jubeau 等[11]報道，健康男性青年經(jīng) 4 周電刺激訓(xùn)練后足跖屈肌隨意動員能力增長了7%。本研究結(jié)果顯示，損傷組損傷側(cè)MA值顯著低于未損傷側(cè)，表明陳舊性膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷后，即使MVC已基本恢復(fù)至未傷側(cè)水平，但神經(jīng)對肌力的控制依然受到抑制，使動員能力降低。結(jié)果還顯示，對照組受試者M(jìn)A值大于損傷組損傷側(cè)，小于未損傷側(cè)，但差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。這與方芳等[9]的研究一致，該文獻(xiàn)僅從力量的角度進(jìn)行了分析。在陳舊性膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷的康復(fù)訓(xùn)練中，單純力量測試不能全面反映膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)狀態(tài)以及影響功能恢復(fù)的各因素，如損傷、疲勞等。MA可以較準(zhǔn)確地反映損傷側(cè)變化[12]。已有很多學(xué)者應(yīng)用TI評價運(yùn)動訓(xùn)練中的疲勞和損傷。Kawakami等[13]應(yīng)用此方法檢測到小腿三頭肌的隨意動員能力經(jīng)100次最大等長收縮后從96%下降到70%。Urbach等[14]也采用此方法在膝前交叉韌帶損傷的患者中檢測到其股四頭肌隨意動員能力顯著低于正常水平，而功能恢復(fù)較好的患者其肌肉動員能力也相對較高。本實(shí)驗(yàn)中，測試前48小時，所有受試者均未進(jìn)行大強(qiáng)度運(yùn)動，可排除疲勞的影響。運(yùn)動損傷不僅影響運(yùn)動員的正常訓(xùn)練與運(yùn)動成績的提高，而且還影響運(yùn)動員的身體機(jī)能，需要科學(xué)的儀器檢測[15]。股四頭肌動員能力評定系統(tǒng)可以較準(zhǔn)確測試MA的變化，可以積極評估已發(fā)生的、甚至潛在的損傷和疲勞，指導(dǎo)康復(fù)訓(xùn)練。

RFD是一種力量時間斜率曲線，用來評價神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的肌肉爆發(fā)力量[16]。有研究認(rèn)為，RFD提高是一種神經(jīng)適應(yīng)[17]。很多研究在進(jìn)行等長收縮時測試 RFD 以評價爆發(fā)力[18]。 有研究[17]發(fā)現(xiàn)，測試股四頭肌RFD時，在肌肉收縮早期階段，肌肉動員能力的增強(qiáng)比較突出，這有利于提高運(yùn)動成績。Hvid等[19]也應(yīng)用RFD觀察了老年人與青年人短期制動后的肌肉功能和形態(tài)變化及隨后再訓(xùn)練的恢復(fù)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，老年人對短期制動這種有害刺激在RFD和肌纖維大小方面比青年人更敏感，且恢復(fù)時間更長。本研究顯示，對照組右側(cè)股四頭肌RFD值顯著低于損傷組未損傷側(cè)，損傷組損傷側(cè)RFD值也顯著低于未損傷側(cè)，表明在損傷側(cè)最大隨意等長收縮力量恢復(fù)至未損傷側(cè)水平時，其神經(jīng)肌肉控制仍然受到抑制。這與Ivanovic等[20]的研究結(jié)果一致，他們發(fā)現(xiàn)未經(jīng)訓(xùn)練女性、業(yè)余女子運(yùn)動員和高水平女性排球運(yùn)動員RFD有顯著性差異。

本實(shí)驗(yàn)中，受試者膝關(guān)節(jié)損傷后未進(jìn)行正規(guī)康復(fù)訓(xùn)練，在其損傷（3.2±1.95）年后，雖然雙側(cè)下肢肌肉力量無明顯差異，但損傷側(cè)MA和RFD仍明顯低于未損傷側(cè)，表明在陳舊性損傷中，神經(jīng)肌肉控制能力仍較差，可能受到關(guān)節(jié)源性肌肉抑制的長期作用[1]。

4 總結(jié)

即使陳舊性膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷肌肉力量已恢復(fù)到未損傷側(cè)水平，股四頭肌隨意動員能力依然較低，表明膝關(guān)節(jié)神經(jīng)肌肉控制仍較差，這可能是影響陳舊性膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷功能狀態(tài)的主要因素之一。股四頭肌隨意動員能力評價系統(tǒng)可以檢測這一變化。

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