膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)變化及其與疼痛程度的關(guān)系

郭劍鴻，謝楚海，陳斌偉

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)變化及其與疼痛程度的關(guān)系

郭劍鴻，謝楚海，陳斌偉

目的分析膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（KOA）患者股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)變化情況及其與不同疼痛程度之間的關(guān)系，為康復(fù)治療提供臨床依據(jù)。方法 選取2013年6月至2014年6月廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院收治的30例KOA患者作為觀察組，將同期體檢中心隨機(jī)選取的30例健康志愿者作為正常對照組。使用電刺激與隨意收縮疊加法對研究對象的股四頭肌最大隨意等長收縮相對肌力（rMVC)、肌肉動員能力（MA）和肌力儲備能力（RCMS）進(jìn)行測量，按照視覺模擬量表（VAS）評分評估KOA患者的疼痛程度，分析不同水平VAS評分股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)的變化。結(jié)果 觀察組患者股四頭肌rMVC、MA明顯低于對照組，而RCMS明顯高于對照組，兩組比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（＜0.05）。不同水平VAS評分患者股四頭肌rMVC、MA及RCMS比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（＜0.05）。結(jié)論 與正常人比較，KOA患者股四頭肌肌力降低，肌肉動員能力減弱，但其儲備能力有所提高；患者疼痛程度與股四頭肌肌力關(guān)系密切。提示可通過針對性康復(fù)訓(xùn)練提升KOA患者神經(jīng)-肌肉交聯(lián)系統(tǒng)的控制能力，增強(qiáng)股四頭肌肌力，以實現(xiàn)緩解疼痛、提高關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、改善臨床療效的目的。

骨關(guān)節(jié)炎，膝；股四頭??；肌張力；肌肉動員能力；肌力儲備；康復(fù)；疼痛測定

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）是骨科常見慢性疾病之一，多發(fā)于60歲以上的老年人[1]，臨床癥狀主要包括膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹及伸屈活動障礙等。研究表明，KOA的病因起源于膝關(guān)節(jié)軟骨功能衰退導(dǎo)致的神經(jīng)-肌肉動員能力受抑，主要表現(xiàn)為股四頭肌肌力下降，股四頭肌肌肉動員能力（msucle activation，MA）減弱，運動功能退行性缺失[2]；肌力儲備能力（reserve capacity of muscle strength，RCMS）也受到影響。近年來隨著肌肉功能評定技術(shù)的發(fā)展，KOA患者肌力相關(guān)研究不斷深入，其與患者疼痛程度之間的關(guān)系也受到關(guān)注[3]。本研究采用電刺激與隨意收縮疊加技術(shù)[4]對KOA患者和正常對照人群的股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行比較，同時觀察其與KOA患者不同疼痛程度之間的關(guān)系，以期為提高KOA針對性治療效果，探索康復(fù)治療新途徑提供臨床依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究標(biāo)準(zhǔn)

觀察組：①納入標(biāo)準(zhǔn)：符合2007版《骨關(guān)節(jié)炎診治指南》[5]相關(guān)診斷指標(biāo)；雙側(cè)KOA；X線片檢查顯示有骨贅的存在；可以獨立完成日?；顒?，但起坐和小運動量活動出現(xiàn)困難；入組前兩周未服用鎮(zhèn)痛類藥物。②排除標(biāo)準(zhǔn)：復(fù)診KOA患者；2年內(nèi)膝關(guān)節(jié)手術(shù)史，半年內(nèi)封閉治療史；其他關(guān)節(jié)存在病變；神經(jīng)系統(tǒng)異常；合并其他嚴(yán)重疾病。對照組：健康志愿者，排除1年內(nèi)膝關(guān)節(jié)存在功能障礙、損傷者。

1.2 一般資料

將2013年6月至2014年6月我科收治并符合病例選擇標(biāo)準(zhǔn)的30例KOA患者納入觀察組，同期于我院體檢中心體檢的30例健康志愿者被納入對照組。觀察組和對照組性別、年齡、血壓、體質(zhì)量指數(shù)等指標(biāo)比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義 （＞ 0.05），具有可比性，見表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，受試者入組前均簽署知情同意書。

1.3 方法

1.3.1 測試儀器 采用Genu3膝關(guān)節(jié)等速肌力評估系統(tǒng)（意大利Easytech公司）進(jìn)行測試，該儀器包括電腦編程力量檢測裝置和信號采集裝置，外接R-T140神經(jīng)肌肉電刺激儀（深圳市艾利特電子設(shè)備有限公司）。

表1 兩組受試者一般資料比較結(jié)果（±s，n=30）

表1 兩組受試者一般資料比較結(jié)果（±s，n=30）

組別 年齡/歲體質(zhì)量指數(shù)/kg/m2觀察組對照組統(tǒng)計檢驗量P值性別/例男/女20/10 20/10 χ2=0.000 1.000 51.4±7.2 52.8±7.9舒張壓/mmHg 85.4±5.3 83.5±4.8收縮壓/mmHg 125.3±2.4 124.6±2.5 24.8±3.2 25.1±3.4 =0.717 0.331 =1.381 0.087 =1.050 0.149 =0.352 0.363

1.3.2 測試方法 告知受試者測試2 d前不要進(jìn)行大運動量活動，以免影響實驗結(jié)果。待測部位（雙側(cè)膝關(guān)節(jié)上5 cm處的股四頭?。┢つw備皮、消毒，涂抹電解質(zhì)膏體。取1對自吸附式導(dǎo)電膠電極片 （深圳市天翼恒科技有限公司，TST POWER系列，型號：WRD24B05-10W，5 cm×7 cm）分置于受試者股直肌肌腹，陰極置于運動部，陽極在陰極下4 cm處形成閉合回路。

首先進(jìn)行正常條件下的膝關(guān)節(jié)屈伸運動以舒展肌肉和韌帶，然后取坐立位，屈膝90°，測試儀垂直旋轉(zhuǎn)桿軸心對準(zhǔn)測試側(cè)膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸心，踝關(guān)節(jié)上緣位于擋板下緣，固定踝關(guān)節(jié)，測試過程中以非彈性束縛帶固定骨盆，非測試腿放松，自然彎曲。電刺激前受試者做維持3～5 s的最大隨意等長收縮，共3次，以確定最大隨意等長收縮力（maximal voluntary isometric contraction，MVC），并計算最大隨意等長收縮相對肌力（relative MVC，rMVC）[6]。接通神經(jīng)肌肉電刺激儀，當(dāng)股四頭肌收縮出現(xiàn)力量平臺時，由計算機(jī)控制信號采集系統(tǒng)監(jiān)視觸發(fā)給予第一次脈沖電刺激 （即疊加收縮，interpolated twitch，IT)：頻率50 Hz、脈寬200μs、電流強(qiáng)度100 mA、幅度5 V、脈沖10次。4 s后給予相同參數(shù)的第二次脈沖刺激，測得峰力矩（peak torque，PT）。采集的數(shù)據(jù)儲存于MD 3000生物信號采集處理系統(tǒng)（安徽正華生物儀器設(shè)備有限公司）中。

MA和RCMS計算公式如下：

1.4 觀察指標(biāo)

對比兩組雙側(cè)股四頭肌rMVC、MA和RCMS等指標(biāo)；采用視覺模擬量表（visual analogue scale，VAS）評分[9]對觀察組患者疼痛情況進(jìn)行評估，比較不同水平VAS評分患者股四頭肌rMVC、MA和RCMS變化情況。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

應(yīng)用PEMS 3.1統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-檢驗，兩組比較采用兩獨立樣本 檢驗，計數(shù)資料的比較采用χ2檢驗；＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組股四頭肌rMVC、MA及RCMS比較結(jié)果

初始位置時屈膝90°，兩組受試者股四頭肌rMVC、MA和RCMS等指標(biāo)左、右側(cè)之間比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（＞0.05）；但觀察組左、右側(cè)股四頭肌rMVC和MA均明顯低于對照組（=4.421、5.395、32.469、32.460，均=0.000），兩側(cè)股四頭肌RCMS則明顯高于對照組（=16.460、10.519，均=0.000）。見表2。

2.2 不同疼痛程度KOA患者股四頭肌rMVC、MA及RCMS比較結(jié)果

觀察組不同VAS評分患者股四頭肌rMVC、MA及RCMS比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（＜0.05），除≤4分組與4～6分組之間rMVC比較無明顯差異（＞0.05）外，其余各評分組之間兩兩比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（＜0.05），見表3。

表2 兩組受試者股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)比較結(jié)果（x±s，n=30）

表3 不同疼痛程度KOA患者股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)比較結(jié)果（x±s，n=30）

3 討論

3.1 KOA患者股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)檢測的應(yīng)用價值及檢測方法

正常人體的肌肉不僅釋放力量，承擔(dān)運動功能，也起著保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨、韌帶，確保關(guān)節(jié)及結(jié)締組織穩(wěn)定性的作用。就膝關(guān)節(jié)而言，維持穩(wěn)定性最重要的因素就是神經(jīng)對股四頭肌所做出的實時準(zhǔn)確反應(yīng)。研究表明，KOA患者關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降主要表現(xiàn)為神經(jīng)-肌肉交聯(lián)系統(tǒng)控制力的下降，F(xiàn)ransen等[7]研究發(fā)現(xiàn)KOA患者股四頭肌力和腘繩肌肌力大幅下降，股四頭肌本體感覺也有所降低，患者膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和平衡功能差，容易跌倒。正確認(rèn)識股四頭肌肌力與KOA之間的關(guān)系，有助于深入了解患者膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的變化，更加全面地闡釋KOA致殘的機(jī)制，為患者預(yù)防和治療措施的制定提供很好的參考依據(jù)。

作為一種評價神經(jīng)系統(tǒng)對訓(xùn)練適應(yīng)度的技術(shù)，電刺激與隨意收縮疊加法可在股四頭肌做出最大隨意收縮時，通過電刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)獲得股四頭肌肌力的相關(guān)數(shù)據(jù)。本研究選取膝關(guān)節(jié)屈曲90°作為檢測體位，原因是該體位可避免小腿重力對肌肉的牽拉，避免等長肌力測試結(jié)果偏大；此外，該體位時股直肌對膝關(guān)節(jié)伸直起主要作用[8]，所以電極片的貼敷部位應(yīng)選擇在股直肌上。

3.2 KOA患者股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)變化情況

3.2.1 股四頭肌肌力

股四頭肌肌力的改變與KOA病情的進(jìn)展有著密切關(guān)系[10-11]。有學(xué)者指出，股四頭肌力量的減弱出現(xiàn)在KOA發(fā)生之前[12]，起源于關(guān)節(jié)的肌肉抑制使得股四頭肌出現(xiàn)萎縮、肌力下降，而肌肉力量一旦下降，活動時肌肉對關(guān)節(jié)的保護(hù)作用將會減弱，緩沖能力也隨之降低，長期超負(fù)荷承載將造成關(guān)節(jié)不穩(wěn)定，脛股、髕股關(guān)節(jié)面受力增大且不均勻，最終導(dǎo)致KOA的發(fā)生；而KOA患者關(guān)節(jié)不適勢必導(dǎo)致肢體運動減少，長期較低的運動量將會導(dǎo)致股四頭肌肌力進(jìn)一步降低，形成惡性循環(huán)，加重KOA病情。增齡亦被認(rèn)為是導(dǎo)致肌力下降的一個重要原因，Aagaard等[13]指出，肌肉的最大收縮力和肌肉的體積都將伴隨自然年齡的增加而下降。此外，肌纖維的退化和再生也是KOA患者肌力下降和病情進(jìn)展的一個協(xié)同因素。本研究結(jié)果也充分表明，KOA患者股四頭肌肌力（rMVC）明顯下降，且患者左側(cè)、右側(cè)之間肌力比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

3.2.2 股四頭肌MA和RCMS

股四頭肌主動MA不足被認(rèn)為是持續(xù)股四頭肌無力的原因之一。運動人體學(xué)理論表明，肌肉力量的釋放量與肌肉生理橫截面積和肌收縮神經(jīng)息息相關(guān)[14]。神經(jīng)源性改變促進(jìn)肌肉力量上升的原因可歸結(jié)于神經(jīng)沖動頻率的增加使每個肌纖維的收縮力量上升，肌肉收縮力因此提高；同樣，神經(jīng)能夠調(diào)動的肌纖維越多，同時進(jìn)行收縮的單位越多，肌肉力量也越強(qiáng)。股四頭肌動員的主要途徑是經(jīng)膝關(guān)節(jié)運動神經(jīng)感受器反饋至中樞神經(jīng)，通過α運動神經(jīng)元池進(jìn)行動員，下傳至相應(yīng)肌群進(jìn)行運動[15]。有研究結(jié)果顯示，KOA患者膝關(guān)節(jié)運動神經(jīng)感受器因長期異常載荷遭到破壞，影響了股四頭肌MA，從而引起股四頭肌肌力下降[3]。本研究中觀察組患者股四頭肌MA明顯降低，神經(jīng)-肌肉關(guān)聯(lián)控制力顯著減弱，提示MA不足可能與股四頭肌rMVC有一定關(guān)系。

RCMS是指在最大隨意收縮的基礎(chǔ)上因額外的電刺激而誘發(fā)的肌肉力量，代表中樞神經(jīng)系統(tǒng)動員肌肉的能力[3]。肌肉的動員能力越差，肌力儲備就越大，系統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練正是基于KOA患者股四頭肌RCMS增加這一特點來展開治療的。有研究結(jié)果證實，通過加強(qiáng)神經(jīng)-肌肉控制能力可以提高膝關(guān)節(jié)動力性穩(wěn)定功能[16]，有效恢復(fù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)對關(guān)節(jié)周圍組織的控制以及關(guān)節(jié)運動的協(xié)調(diào)性調(diào)控功能[17-19]。本研究中觀察組KOA患者股四頭肌RCMS亦明顯高于對照組，提示患者可通過系統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練恢復(fù)肌力儲備，從而促進(jìn)股四頭肌肌力的恢復(fù)。

3.3 疼痛程度與KOA患者股四頭肌肌力相關(guān)指標(biāo)的關(guān)系

有研究結(jié)果表明，膝關(guān)節(jié)肌肉力量的大小與疼痛密切相關(guān)：KOA患者膝關(guān)節(jié)VAS疼痛程度越小，股四頭肌峰力矩相對越大；反之，疼痛程度越大，峰力矩往往越小，二者之間存在線性負(fù)相關(guān)[3]。Gǜr等[20]則認(rèn)為股四頭肌肌力下降是KOA后疼痛引起的股四頭肌失用性萎縮所致；Fink等[14]的研究結(jié)果亦證實，KOA患者Ⅱ型肌纖維均出現(xiàn)萎縮，是疼痛所致肢體制動后的表現(xiàn)?？梢?，疼痛的嚴(yán)重程度對KOA患者股四頭肌肌力的變化有深遠(yuǎn)影響，探討不同疼痛程度KOA患者肌力情況，對于確立以減輕疼痛和增強(qiáng)股四頭肌力為重心的治療策略具有重要價值。本研究結(jié)果表明，不同VAS評分患者的股四頭肌rMVC、MA、RCMS比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，也證實疼痛越嚴(yán)重，患者肌力和MA下降越明顯，RCMS儲備能力越高。

綜上所述，KOA患者普遍存在股四頭肌肌力低下的情況，主要原因可能是MA不足導(dǎo)致的神經(jīng)-肌肉關(guān)聯(lián)控制能力下降；但肌肉儲備能力有所增強(qiáng)。不同VAS疼痛程度的KOA患者其肌力相關(guān)指標(biāo)也呈現(xiàn)不同的變化。提示在康復(fù)治療中應(yīng)加強(qiáng)股四頭肌神經(jīng)-肌肉控制能力的訓(xùn)練，以達(dá)到增強(qiáng)KOA患者股四頭肌肌力，提高關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，緩解患者疼痛癥狀，提高臨床療效的目的。未來我們將對行康復(fù)治療的KOA患者展開股四頭肌肌力評估，進(jìn)一步研究系統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練在提高KOA患者肌力、促進(jìn)患者康復(fù)方面的作用。

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（本文編輯：張 輝）

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《中國骨科臨床與基礎(chǔ)研究雜志》編輯部

Changes of relative parameters of muscle strength of quadriceps femoris and their relations to the degrees of pain for patients with knee osteoarthritis

ObjectiveTo analyze the changes of relative parameters of muscle strength of quadriceps femoris,and to explore their relations to the degrees of pain for patients with knee osteoarthritis(KOA),so as to provide clinical evidences for rehabilitation.MethodsTotal of 30 KOA patients treated from June 2013 to June 2014 in the Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical College were included in observation group,at the same time,30 healthy volunteers in physical examination center in the hospital were selected as control group randomly.Electrical stimulation with voluntary contraction superposition method was used to examine the relative maximal voluntary isometric contraction(rMVC),muscle activation(MA)and reserve capacity of muscle strength(RCMS)of quadriceps.Degrees of pain in KOA patients were evaluated by visual analogue scale(VAS)scoring,and the changes of the above parameters in different VAS score groups werealso analyzed.ResultsMA and rMVC of quadriceps in observation group were lower than those in control group,while RCMS of quadriceps was higher than that in control group,the differences between two groups had statistical significance(＜0.05).Also,there were statistical differences of rMVC,MA and RCMS among different VAS score groups(＜0.05).ConclusionsCompared to healthy volunteers,muscle strength and muscle activation capacity of quadriceps in KOA patients presented weak,on the contrary,RCMS of quadriceps increased significantly.Degree of pain is closely relative to the parameters of muscle strength of quadriceps for KOA patients.The results indicates that we should enhance the control of nerve-muscle crosslinking system and increase muscle strength of quadriceps by rehabilitation exercises,so as to relieve pain symptom, promote the stability of joint and improve the clinical efficacy.

Osteoarthritis,knee;Quadriceps femoris muscle;Muscle tonus;Muscle activation;Reserve of muscle strength;Rehabilitation;Pain measurement

R684.3，R337

A

1674-666X（2014）06-0339-06

2014-10-04；

2014-11-15）

10.3969/j.issn.1674-666X.2014.06.003

510260廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨科

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