半月板損傷患者膝周肌肉的表面肌電圖分析

盧惠蘋，陳瑞華，張高飛，陳昕

1.廈門大學(xué)附屬福州第二醫(yī)院康復(fù)科，福建福州市350007；2.福建中醫(yī)藥大學(xué)，福建福州市350122

半月板是膝關(guān)節(jié)的重要組成部分，是膝關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)其生理功能的基礎(chǔ)，其損傷將導(dǎo)致嚴(yán)重功能障礙[1-3]。影響關(guān)節(jié)功能改善的重要原因之一是肌肉功能障礙[4]。肌肉收縮不協(xié)調(diào)也是導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)功能障礙的重要因素，可能導(dǎo)致關(guān)節(jié)活動超過移動極限，使軟骨負(fù)荷增加[5]，甚至引發(fā)膝骨關(guān)節(jié)炎[6]。

表面肌電圖(surface electromyography,sEMG)可以反映活動中每個肌群的募集情況，廣泛應(yīng)用于肌肉肌力、協(xié)調(diào)性和疲勞性等方面的研究[7]。本研究應(yīng)用sEMG分析半月板損傷患者健、患側(cè)股外側(cè)肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌和股二頭肌在不同運(yùn)動狀態(tài)下肌電信號的差異，旨在為臨床評估和治療提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2017年2月至2018年2月本院收治的單側(cè)膝半月板損傷患者22例，診斷參照《實(shí)用骨科學(xué)》第4版的診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]。其中男性7例，女性15例；年齡14～62歲，平均(40.95±12.42)歲；身高156～181 cm，平均(164.64±6.12)cm；體質(zhì)量 48.5～92 kg，平均(61.68±9.14)kg；病程1～12個月，平均(5.68±3.37)個月；左側(cè)11例，右側(cè)11例。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①首次發(fā)病，單側(cè)膝半月板損傷；②年齡10～65歲，病程＜1年；③能配合完成研究所需動作。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①并發(fā)其他嚴(yán)重膝關(guān)節(jié)損傷，如交叉韌帶斷裂、脛骨平臺骨折等；②嚴(yán)重心肺疾病或心理精神障礙不能配合。

所有研究對象均簽署知情同意書。本研究已得到廈門大學(xué)附屬福州第二醫(yī)院臨床研究倫理委員會批準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2 方法

采用MEGA-ME6000表面肌電圖儀，酒精局部脫脂，電極固定于患者雙側(cè)大腿股外側(cè)肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌和股二頭肌肌腹最隆起處皮膚表面。股外側(cè)?。后x骨外側(cè)緣上方15 cm肌腹隆起處，電極連線與股骨長軸夾角12°～15°。股內(nèi)側(cè)肌：髕骨內(nèi)側(cè)緣上方5 cm肌腹隆起處，電極連線與股骨長軸夾角50°～55°。股直肌：髂前上棘與髕骨上緣連線中點(diǎn)。股二頭?。鹤墙Y(jié)節(jié)與腓骨小頭連線中點(diǎn)[9]。

記錄患者下蹲、站起及70°最大等長收縮動作時的sEMG信號，MegaWin 2.4軟件分析，計算平均肌電值(average electromyography,AEMG)。

指導(dǎo)患者熟悉測試動作，待患者掌握后在雙側(cè)目標(biāo)肌肉上固定電極，連接數(shù)據(jù)線。

患者自然站立，雙足間距與肩同寬，重心置于兩足之間；聽到口令后勻速做下蹲動作(約2 s)，使膝關(guān)節(jié)最大程度屈曲，保持2 s后勻速站起(約2 s)；休息2 s后重復(fù)上述動作，連續(xù)3次。

患者坐位，先健側(cè)后患側(cè)進(jìn)行測量。使用膝固定器使患者膝關(guān)節(jié)固定于屈曲70°。囑患者聽到口令后依次進(jìn)行伸展和屈曲動作，伸展和屈曲間隔30 s，收縮持續(xù)5 s。重復(fù)3次。取收縮中間3 s進(jìn)行分析。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以(xˉ±s)表示，健、患側(cè)對比符合正態(tài)分布的資料采用配對t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布的則采用秩和檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

70°最大等長收縮過程中，患側(cè)股外側(cè)肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌和股二頭肌AEMG均明顯低于健側(cè)(P＜0.01)。見表1。

下蹲過程中和站起過程中，患側(cè)股二頭肌和股外側(cè)肌AEMG均低于健側(cè)，股二頭肌/股外側(cè)肌比明顯大于健側(cè)(P＜0.01)。見表2、表3。

3 討論

半月板損傷是骨傷科及康復(fù)科常見病，外傷是損傷的主要原因。外傷發(fā)生后，半月板連同周圍軟組織都會受到不同程度損害；因制動導(dǎo)致膝周肌肉、肌腱、韌帶和關(guān)節(jié)囊攣縮，加上軟組織粘連和患者活動減少，使膝周肌肉肌力下降。

表1 70°等長收縮時兩側(cè)相關(guān)肌肉AEMG比較(μV)

表2 下蹲時兩側(cè)相關(guān)肌肉AEMG比較(μV)

表3 站起時兩側(cè)相關(guān)肌肉AEMG比較(μV)

膝關(guān)節(jié)功能障礙患者存在膝周肌肉肌力下降已為許多研究所證明[6,10]。但目前有關(guān)半月板損傷患者肌肉功能的研究仍較少。本研究中選取股外側(cè)肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌和股二頭肌作為膝關(guān)節(jié)屈伸肌的代表，選用AEMG作為分析指標(biāo)。AEMG能很大程度代表肌肉在給定動作下的支配輸出，一定程度上反映肌肉力量。采用腘繩肌共同活動比率(股二頭肌/股外側(cè)肌)分析屈肌相對伸肌在下蹲及站起動作中的共同活動情況，以衡量膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。

在膝關(guān)節(jié)sEMG研究中，推薦的測試體位是膝關(guān)節(jié)屈曲 70°～90°[6]。本研究選用膝關(guān)節(jié)屈曲 70°，有利于膝屈伸肌發(fā)揮最大肌力。本研究顯示，半月板損傷患者患肢在屈曲70°最大等長收縮時，患側(cè)膝周肌肉肌力下降，與既往研究結(jié)果相同[11-12]。這可能與關(guān)節(jié)源性肌肉抑制有關(guān)。半月板損傷后，其減震、維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定和感受本體信息[13]等功能受損，加上疼痛、腫脹和炎癥反應(yīng)等，導(dǎo)致關(guān)節(jié)源性肌肉抑制[14-16]，即由于半月板損傷后引起膝關(guān)節(jié)周圍感受器放電變化，使人體在脊髓或更高水平阻止肌肉激活，導(dǎo)致肌肉收縮抑制，以防止進(jìn)一步關(guān)節(jié)損傷[17]。

下蹲和站起是一個兩相運(yùn)動過程，包括股四頭肌離心收縮(下蹲)和向心收縮(站起)。下蹲時，股四頭肌以離心方式收縮，對抗重力，減速身體下降；站起時，股四頭肌以向心方式收縮，對抗重力，移動身體向上。下蹲和站起運(yùn)動對日常生活和康復(fù)治療有重要意義，這一動作能否順利完成取決于屈伸肌的收縮是否協(xié)調(diào)。股四頭肌和腘繩肌是膝關(guān)節(jié)的一對拮抗肌，兩者的比值一定程度上反映膝關(guān)節(jié)屈伸肌力平衡和膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性[18]。膝關(guān)節(jié)損傷引起屈伸肌協(xié)調(diào)性改變[6,19]。本研究選取股外側(cè)肌和股二頭肌作為股四頭肌和腘繩肌的代表，發(fā)現(xiàn)在下蹲和站起階段，半月板損傷患者患肢腘繩肌共同活動比率增加，說明股二頭肌相對股外側(cè)肌活動增強(qiáng)?？紤]與兩個方面因素有關(guān)。①半月板損傷后，其維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的功能受到影響，使機(jī)體通過改變膝屈伸肌的共同活動來代償，以維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定。俞曉杰等[6]的研究顯示，共同活動比率增加可能有兩個原因，一是股四頭肌功能受損，二是腘繩肌活動增強(qiáng)。這源于關(guān)節(jié)源性肌肉抑制存在選擇性[20]，對股四頭肌的抑制作用更加明顯。②半月板中含有大量機(jī)械感受器，能為機(jī)體提供關(guān)節(jié)位置和運(yùn)動信息[21-22]。半月板損傷后，機(jī)體接收到的信息異常，從而影響穩(wěn)定性，使得機(jī)體通過增強(qiáng)腘繩肌的相對收縮來增強(qiáng)穩(wěn)定性。Lee等[23]認(rèn)為，這可能與半月板中帕西尼氏小體和魯非尼氏小體有關(guān)。共同活動增強(qiáng)可能會加劇關(guān)節(jié)疼痛，增加關(guān)節(jié)負(fù)荷[24]，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨損傷加重[25]。疼痛和軟骨損傷將引發(fā)更嚴(yán)重的關(guān)節(jié)源性肌肉抑制[11]，進(jìn)一步影響膝關(guān)節(jié)功能。

總之，本研究顯示，半月板損傷患者患側(cè)股外側(cè)肌、股直肌、股內(nèi)側(cè)肌和股二頭肌的神經(jīng)肌肉活動和肌力較健側(cè)降低，而在下蹲和站起活動中，患肢腘繩肌相對股四頭肌活動增高。因此在半月板損傷患者的康復(fù)訓(xùn)練中，不僅要注意股四頭肌和腘繩肌的力量恢復(fù)，還應(yīng)加強(qiáng)屈伸肌協(xié)調(diào)性的訓(xùn)練。

本研究未考慮半月板損傷級別和部位，有待進(jìn)一步研究。