籃球運(yùn)動員髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征的原因及股四頭肌等長收縮訓(xùn)練的作用

萬盛成　姜南春　姜曉幸　施德源

(復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院骨科， 上海　200032)

·論著·

籃球運(yùn)動員髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征的原因及股四頭肌等長收縮訓(xùn)練的作用

萬盛成姜南春姜曉幸施德源

(復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院骨科， 上海200032)

摘要目的：分析籃球運(yùn)動員髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征的原因，以及股四頭肌等長收縮訓(xùn)練的作用。方法： 選擇上海市體育局有髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征的籃球運(yùn)動員20名為研究組，無髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征的健康運(yùn)動員28名為對照組，分析2組Q角及髕骨運(yùn)動軌跡的差異。研究組采用股四頭肌等張收縮+等長收縮的訓(xùn)練方式；對照組采用股四頭肌等張收縮的訓(xùn)練方式，比較訓(xùn)練過程中2組髕股關(guān)節(jié)疼痛的發(fā)生率及2種訓(xùn)練方式對股四頭肌的訓(xùn)練作用。結(jié)果： 2組Q角差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但研究組髕骨運(yùn)動軌跡異常的發(fā)生率高于對照組(P<0.05)。訓(xùn)練過程中2組髕股關(guān)節(jié)疼痛的發(fā)生率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。研究組訓(xùn)練前后股四頭肌肌力改變與對照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但肌肉耐力改變較對照組下降(P<0.01)。結(jié)論： 籃球運(yùn)動員髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征的發(fā)生與Q角沒有明顯的關(guān)系，但與髕骨運(yùn)動軌跡異常有關(guān)。與等張收縮訓(xùn)練方式相比，等張收縮+等長收縮的訓(xùn)練方式對股四頭肌肌力改變的作用相同，但在提升肌肉耐力方面有所不足。

關(guān)鍵詞髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征；等長收縮；等張收縮；肌肉訓(xùn)練

中圖分類號R 684

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

The Etiology of Patellofemoral Pain Syndrome in Basketball Players and the Effect of Isometric Exercise of Quadriceps FemorisWANShengchengJIANGNanchunJIANGXiaoxingSHIDeyuan

DepartmentofOrthopedics,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China

AbstractObjective： To analyze the etiology of patellofemoral pain syndrome (PFPS) in basketball players and the effect of isometric exercise of the quadriceps femoris. Methods： A total of 20 basketball players from Shanghai sports bureau with PFPS were selected as research group, and 28 healthy player without PFPS were chosen as control group.The differences regarding the Q-angle and the moving track of patella between the 2 groups were analyzed.The training method in the research group consisted of quadriceps femoris isometric and isotonic contraction while that in the control group was isotonic contraction.The incidence rate of patellofemoral pain during the training, as well as the effect of two kinds of training on the quadriceps femoris, was analyzed. Results： There was no significant difference regarding Q-angle between the 2 groups.The incidence rate of patella maltracking in the research group was higher than that in the control group(P<0.05).There was no significant difference regarding the incidence rate of patellofemoral pain during the training between the two groups. There was no significant difference regarding the force change of quadriceps femoris after training between the two groups, however, the muscular endurance change in the research group was lower than that in the control group(P<0.01). Conclusions： The occurrence of PFPS in basketball player was not significantly related to Q-angle, however, it was related to patella maltracking.Comparing to the isotonic exercise, the training method consisting of isometric and isotonic contraction can achieve a similar effort regarding muscle force, but muscular endurance.

Key WordsPatellofemoral pain syndrome；Isometric contraction；Isotonic contraction；Muscle training

髕股關(guān)節(jié)疼痛綜合征(patellofemoral pain syndrome， PFPS)是一種常見于膝關(guān)節(jié)過度使用后發(fā)生的髕骨關(guān)節(jié)周圍的疼痛，多發(fā)生于運(yùn)動員和女性。髕骨活動軌跡的異常、過度使用、外傷被認(rèn)為是引起PFPS的主要原因。與傳統(tǒng)的等張收縮肌肉訓(xùn)練相比，等長收縮肌肉訓(xùn)練常被用于外傷或術(shù)后患者的康復(fù)治療，而其對籃球運(yùn)動員下肢肌肉力量訓(xùn)練的作用尚未見相關(guān)研究。本研究擬分析籃球運(yùn)動員PFPS發(fā)生的原因，以及評價(jià)等張收縮+等長收縮肌肉訓(xùn)練的作用。

1資料與方法

1.1研究對象選擇上海市體育局籃球隊(duì)有PFPS的運(yùn)動員為研究對象。入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)雙側(cè)膝關(guān)節(jié)前方疼痛反復(fù)發(fā)作(2次或2次以上)，視覺模擬評分(visual analogue scale，VAS)>4分；(2)經(jīng)過休息，或服用止痛藥物后能徹底緩解；(3)無膝關(guān)節(jié)骨折、半月板損傷、韌帶損傷病史；(4)無膝關(guān)節(jié)手術(shù)史；(5)排除感染、滑膜炎、滑囊炎、肌腱炎、腫瘤等疾病。最終入選20名籃球運(yùn)動員作為研究組，其中女性15人，男性5人，年齡16～23歲。另選擇28名無PFPS的健康運(yùn)動員作為對照組，其中女性18人，男性10人，年齡16～25歲。

1.2Q角的測量所有研究對象均拍攝站立位下肢全長測量位片。測量髂前上棘至髕骨中點(diǎn)連線，和髕韌帶連線的夾角，即Q角。

1.3髕骨活動軌跡的測量所有研究對象均行膝關(guān)節(jié)CT平掃。根據(jù)Dupuy等[1]的方法，將髕股關(guān)節(jié)分為：(1)正常；(2)半脫位；(3)外側(cè)傾斜；(4)外側(cè)間隙壓力綜合征。除正常外，其余均定性為髕骨活動軌跡異常。首先觀察膝關(guān)節(jié)屈曲30°時(shí)髕骨的活動軌跡。如正常，再進(jìn)行屈曲15°。

1.4肌肉力量訓(xùn)練對照組運(yùn)動員采用傳統(tǒng)后蹲杠鈴動作，膝關(guān)節(jié)角度控制在90°～160°，每周3次，每次3組負(fù)荷(以最大力量的70%、75%、80%為訓(xùn)練負(fù)荷，分別做6、5、4次)，每組負(fù)荷各重復(fù)2次，每次間隔時(shí)間為3 min。訓(xùn)練持續(xù)6周。

研究組運(yùn)動員采用后蹲杠鈴動作，并加以等長收縮肌肉訓(xùn)練。具體操作為：后蹲杠鈴動作每周3次，每次3組(以最大力量的50%、55%、60%為訓(xùn)練負(fù)荷，分別做10次)，每組負(fù)荷僅做1次。杠鈴訓(xùn)練后加以等長收縮肌肉訓(xùn)練：取坐姿，屈髖60°，屈膝45°。由訓(xùn)練師加以一定的重量于運(yùn)動員小腿，運(yùn)動員以伸膝肌力對抗，但不引起膝關(guān)節(jié)角度變化，每次3組(以體質(zhì)量的40%、45%、50%為負(fù)荷，分別做10次)，每次對抗10 s，間隔10 s。

所有運(yùn)動員訓(xùn)練期間如出現(xiàn)髕股關(guān)節(jié)疼痛(VAS>4分)，則適當(dāng)減輕訓(xùn)練強(qiáng)度，以運(yùn)動員能適應(yīng)的最大負(fù)荷與頻度維持至訓(xùn)練結(jié)束。

平峰期(5-6月）：中央空調(diào)會開4～5臺風(fēng)冷熱泵機(jī)組，配合一次泵開啟3臺，二次泵開啟4臺，投入運(yùn)行的空調(diào)箱4～5臺，同時(shí)根據(jù)1號候車區(qū)溫度的高低適當(dāng)增減投入運(yùn)行的臺數(shù)。

1.5測試指標(biāo)比較2組運(yùn)動員訓(xùn)練過程中髕股關(guān)節(jié)疼痛的發(fā)生率。采用Biodex system 3多關(guān)節(jié)等速肌力測試系統(tǒng)，分別測試研究組和對照組訓(xùn)練前后，(1)股四頭肌肌力：測量膝關(guān)節(jié)慢速伸直(60°/s)時(shí)的峰值力矩(N/M)；(2)股四頭肌耐力指數(shù)：采用240°/s等速肌力測試過程中后1/3做功量同前1/3做功量的比值。比值越接近1說明肌肉耐力越好，反之則說明越差。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 15.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1Q角研究組Q角為(14.85±1.98)°，對照組為(13.71±2.33)°，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.2髕骨活動軌跡研究組中7名(35.0%)運(yùn)動員出現(xiàn)髕骨活動軌跡異常，對照組中2名(7.1%)出現(xiàn)髕骨活動軌跡異常，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

2.3髕股關(guān)節(jié)疼痛訓(xùn)練過程中，研究組有1名運(yùn)動員出現(xiàn)一過性髕股關(guān)節(jié)疼痛，降低杠鈴訓(xùn)練的負(fù)荷后緩解。對照組有4名運(yùn)動員出現(xiàn)髕股關(guān)節(jié)疼痛，其中3名在適當(dāng)休息和減輕負(fù)荷后緩解；1名疼痛持續(xù)時(shí)間較長，服用非甾體類抗炎藥并休息4 d后緩解。2組髕股關(guān)節(jié)疼痛的發(fā)生率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.4股四頭肌肌力及耐力2組運(yùn)動員訓(xùn)練前后均有股四頭肌肌力的增大， 但前后比較都無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；2組之間股四頭肌肌力變化值的比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。對照組訓(xùn)練前后股四頭肌耐力沒有明顯變化(P>0.05)；而研究組訓(xùn)練前后股四頭肌耐力有所下降(P<0.01)，且2組的變化值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見表1。

注：與本組訓(xùn)練前比較，##P<0.01；與對照組比較，**P<0.013討論

各種因素引起的髕骨周圍軟組織勞損或髕股關(guān)節(jié)間的壓力增加，或二者同時(shí)發(fā)生，均可導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)前方的疼痛。這些因素包括：(1)外傷，可引起局部組織的直接損傷，包括髕骨、股骨髁、關(guān)節(jié)表面軟骨和周圍結(jié)構(gòu)。(2)膝關(guān)節(jié)的超負(fù)荷運(yùn)動，膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動量與引發(fā)PFPS有密切關(guān)系。膝關(guān)節(jié)運(yùn)動負(fù)荷越大，PFPS發(fā)生率越高，例如舉重運(yùn)動員及跳躍項(xiàng)目的運(yùn)動員。(3)雙下肢不良的生物力學(xué)，尤其是髕骨活動軌跡異常。髕骨的活動軌跡依靠髕骨與股骨滑車的匹配，以及周圍支持組織的平衡來維持。從解剖角度來講，限制髕骨外移的力量遠(yuǎn)小于限制髕骨內(nèi)移的力量。因?yàn)橄リP(guān)節(jié)外側(cè)有強(qiáng)大的髂脛束，再加上外側(cè)支持帶，所以當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)，若外側(cè)軟組織過緊，將髕骨過分地向外側(cè)牽拉，造成髕骨與股骨外側(cè)髁間的壓力增大、髕骨外移、甚至半脫位。這種改變會引起髕股關(guān)節(jié)的疼痛，并最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)面軟骨，乃至軟骨下骨的退變和破壞。

PFPS發(fā)生的另一個(gè)因素，即髕骨運(yùn)動軌跡的異常，目前已得到一致的認(rèn)可。當(dāng)屈膝15°～30°時(shí)，髕骨才與股骨滑車相接觸，此時(shí)，髕股關(guān)節(jié)排列紊亂最易顯現(xiàn)；小于該范圍時(shí)，髕骨尚未進(jìn)入滑車，髕骨關(guān)節(jié)排列的變異較大；而大于此范圍時(shí)，髕骨受滑車束縛較大，CT檢查的陽性率降低。所以在15°～30°范圍內(nèi)動態(tài)CT觀察髕股關(guān)節(jié)的排列情況是必要的[5]。

等長收縮(也稱靜力收縮)的特點(diǎn)就是當(dāng)肌肉收縮時(shí)，不引起關(guān)節(jié)的活動，所以常被用作骨折或關(guān)節(jié)外傷，以及骨科手術(shù)后患者康復(fù)的訓(xùn)練手段[6]。對于已經(jīng)出現(xiàn)PFPS的運(yùn)動員來說，如何在不引起疼痛，使癥狀緩解的前提下鍛煉肌肉，是一個(gè)很實(shí)際的問題。PFPS與膝關(guān)節(jié)的過度活動有著密切的關(guān)系。以髕股關(guān)節(jié)外側(cè)間隙壓力綜合征為例，當(dāng)外側(cè)間隙壓力增高，即關(guān)節(jié)面之間的壓力增高，并同時(shí)發(fā)生膝關(guān)節(jié)角度變化，即關(guān)節(jié)面之間的相互活動。此時(shí)，關(guān)節(jié)面之間產(chǎn)生的摩擦可以損傷軟骨，出現(xiàn)疼痛，久而久之，軟骨面破壞，產(chǎn)生髕股關(guān)節(jié)炎。等長收縮訓(xùn)練理論上來講，可以避免這種情況的出現(xiàn)。因?yàn)殛P(guān)節(jié)面之間不存在活動，所以即使關(guān)節(jié)間隙的壓力升高，但沒有摩擦，繼而避免軟骨的磨損，保護(hù)髕股關(guān)節(jié)。本研究中研究組僅有1名運(yùn)動員訓(xùn)練過程中出現(xiàn)髕股關(guān)節(jié)疼痛，而對照組有4名運(yùn)動員出現(xiàn)髕股關(guān)節(jié)疼痛，高強(qiáng)度高負(fù)荷的下肢力量訓(xùn)練，容易導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)勞損，出現(xiàn)疼痛。本研究中2組髕股關(guān)節(jié)疼痛的發(fā)生率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能是因?yàn)闃颖玖枯^小的原因。

等長收縮訓(xùn)練一直被認(rèn)為對肌肉力量訓(xùn)練的效果較差，只是用于有關(guān)節(jié)疾患或術(shù)后康復(fù)患者的次一級的肌肉訓(xùn)練，而對專業(yè)運(yùn)動員采用等長收縮訓(xùn)練的研究較少。長期需要進(jìn)行彈跳運(yùn)動的籃球運(yùn)動員，其膝關(guān)節(jié)的勞損相對較多，尤其在那些本身就存在髕骨運(yùn)動軌跡異常的球員，PFPS的發(fā)生率更高。如何讓這些運(yùn)動員既達(dá)到訓(xùn)練效果，又能減輕其疼痛的發(fā)生，是運(yùn)動醫(yī)學(xué)中急切需要解決的問題，這不僅關(guān)系到運(yùn)動員的職業(yè)生涯，而且也影響到運(yùn)動員退役后的生活質(zhì)量。

等長收縮對肌力的訓(xùn)練效果，目前幾乎沒有相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，等長收縮+等張收縮的訓(xùn)練方式對股四頭肌肌力的訓(xùn)練效果，與傳統(tǒng)的等張收縮訓(xùn)練相同。研究[7]表明，當(dāng)肌肉克服相當(dāng)于最大肌肉力量20%～80%的阻力負(fù)荷時(shí)，肌肉力量的增加主要靠神經(jīng)系統(tǒng)不斷募集動員更多的運(yùn)動單位來完成。當(dāng)阻力超過80%時(shí)，肌肉力量的增加主要依靠提高神經(jīng)中樞發(fā)放沖動的頻率和有關(guān)肌肉中樞同步興奮程度來實(shí)現(xiàn)。不管是等長收縮，還是等張收縮訓(xùn)練，都能刺激肌肉的本體感受器，激活大量的肌梭傳入纖維，募集潛在的運(yùn)動單位參與活動。

通過提高肌肉能量儲備，提高肌肉、韌帶、關(guān)節(jié)運(yùn)動器官對長時(shí)間持續(xù)工作的能力，是發(fā)展肌肉耐力的基本途徑。因此低強(qiáng)度重復(fù)次數(shù)多的練習(xí)可提高肌肉的耐力。這種方法具有持續(xù)刺激機(jī)體的作用，有利于改善大腦皮質(zhì)神經(jīng)過程的均衡性，提高心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的功能，能較經(jīng)濟(jì)地利用體內(nèi)儲備的能量，有利于發(fā)展肌肉的一般耐力。本研究對照組肌肉耐力也有輕度下降，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而研究組肌肉耐力下降較為明顯，且與對照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這可能與研究組運(yùn)動員等長收縮訓(xùn)練的力量小，且持續(xù)時(shí)間短有關(guān)。結(jié)果提示運(yùn)動員在實(shí)際比賽訓(xùn)練過程中，可嘗試延長等長收縮訓(xùn)練的時(shí)間，以達(dá)到良好地增加肌肉耐力的效果。

綜上所述，籃球運(yùn)動員PFPS的發(fā)生與Q角的大小沒有明顯關(guān)系，而與髕骨活動軌跡異常明顯相關(guān)。通過等長收縮+等張收縮訓(xùn)練方式，可以達(dá)到傳統(tǒng)等張收縮訓(xùn)練對肌肉力量的效果，但對于肌肉耐力來講，效果較差。

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·論著·

通訊作者萬盛成，E-mail：wan.shengcheng@zs-hospital.sh.cn 楊勤萍, E-mail:dxq93216@medmail.com.cn

基金項(xiàng)目：上海市體育局科研課題(編號：11JT019) 上海市科學(xué)技術(shù)委員會醫(yī)學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目(12411951500)