前交叉韌帶重建術后12個月大腿肌肉等速肌力特征

時會娟 張東霞 任爽 梁子軒 李翰君 黃紅拾, 敖英芳,

北京大學學報(自然科學版) 第59卷 第3期 2023年5月

ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisPekinensis, Vol. 59, No. 3 (May 2023)

10.13209/j.0479-8023.2023.032

北京大學第三醫(yī)院創(chuàng)新轉化基金(BYSYZHKC2020106)、北京大學第三醫(yī)院優(yōu)秀留學回國人員科研啟動基金(BYSYLXHG2020007)、北京大學第三醫(yī)院臨床重點項目(BYSYZD2021012)、北京市自然科學基金(7202232)和中央高校基本科研業(yè)務費專項資金(2022QN007)資助

2022–05–20;

2022–07–28

前交叉韌帶重建術后12個月大腿肌肉等速肌力特征

時會娟1,2張東霞2任爽2梁子軒2李翰君1黃紅拾2,?敖英芳2,?

1.北京體育大學運動人體科學學院, 北京 100084; 2.北京大學第三醫(yī)院運動醫(yī)學科, 北京大學運動醫(yī)學研究所, 運動醫(yī)學關節(jié)傷病北京市重點實驗室, 北京 100191; ?通信作者, E-mail: huanghs@bjmu.edu.cn (黃紅拾), aoyingfang@163.com (敖英芳)

為了分析前交叉韌帶(ACL)重建術后 12 個月患者的大腿肌肉在不同屈膝角度時的等速肌力特征, 對 16 名 ACL 重建術后 12 個月的患者和 14 名健康對照者在 60°/s 的角速度下進行股四頭肌和腘繩肌的等速向心和離心開鏈肌力測試, 分析不同等速收縮模式下的肌力峰值及不同屈膝角度時的肌力, 并計算腘繩肌與股四頭肌等速向心肌力比值(Hc/Qc)、離心肌力比值(He/Qe)、腘繩肌離心與股四頭肌向心肌力比值(He/Qc)和腘繩肌向心肌力與股四頭肌離心肌力比值(Hc/Qe)。應用混合設計雙因素方差分析方法, 檢驗不同人群和不同側別對大腿等速肌力特征的影響。結果表明, 腘繩肌等速肌力在不同屈膝角度時的特征相似, ACL 重建側顯著小于對側, 與健康對照者無顯著差異。股四頭肌等速肌力呈現(xiàn)角度特異性, 屈膝 40°和 50°時重建側的股四頭肌等速向心肌力不僅與對側存在差異, 也與健康人群不同, 是更具特異性的評估肌力特征指標。在康復過程中, 不僅要關注雙側對稱性, 而且要關注其是否恢復到健康者的水平, 強調(diào)特定角度下肌肉功能的恢復。較小屈膝角度下, 雙側下肢的功能性屈伸肌力比值與健康人群均呈現(xiàn)差異, 提示術后康復不僅要加強重建側屈膝動作的控制訓練, 也要同時改善對側的緩沖控制能力。

前交叉韌帶重建; 等速肌力; 股四頭肌; 腘繩肌; 康復

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament, ACL)斷裂后無法自然愈合, 通常需要進行 ACL 重建手術。盡管 ACL 重建手術通常可以很好地提高膝關節(jié)的穩(wěn)定性, 但研究表明 ACL 重建后總體再傷率高達15%[1]; 重建術后 10～15 年, 患者的膝骨關節(jié)炎發(fā)生率為 80%[2]。

ACL 重建術后普遍存在大腿肌力減弱的特征, 即使在患者重返運動后, 股四頭肌力量不足依然很常見。ACL 重建術后兩年的患者仍然存在股四頭肌肌力不足的特點[3]。股四頭肌力量下降不僅與 ACL重建術后運動模式的改變[4–5]和功能表現(xiàn)[5–7]顯著相關, 而且與潛在的生物力學危險因素相關[8–9]。研究表明, 股四頭肌肌力不足者重返運動后, 在隨后的 5 年內(nèi)更易發(fā)生膝軟骨的早期退變[10]。因此, ACL 重建術后恢復大腿肌肉力量對重返運動以及預防繼發(fā)性損傷至關重要[11]。

ACL 重建術后的肌力特征越來越受到關注。目前的研究多以 ACL 重建者對側為參照, 分析重建側與對側等速肌力的差異, 并根據(jù)雙側肌力的對稱性來評價肌力的恢復情況[12–15], 常作為患者術后重返運動的重要標準之一[16]。術后重返運動時, 股四頭肌力量不對稱的患者在一年后膝關節(jié)的功能表現(xiàn)比雙側肌力對稱者更差[17], 膝關節(jié)功能評分更高者的重建側股四頭肌力量更強, 雙側肌力的對稱度也更高[13]。此外, 腘繩肌(hamstring, H)與股四頭肌(quadriceps, Q)峰值肌力的比值(H/Q)也是目前評估肌力平衡、膝關節(jié)穩(wěn)定狀態(tài)以及整體功能狀態(tài)的另一類重要指標[18–19]。但是, 現(xiàn)有的研究無論是對于對稱性的評估還是屈伸肌力比值的分析, 多基于峰值肌力計算, 較少關注不同屈膝角度下的肌力值。不同屈膝角度對應不同的功能狀態(tài)和肌力需求。也有研究通過分析不同屈膝角度的肌力值, 揭示單側ACL 斷裂患者[20–21]和 ACL 重建患者[22]的肌力狀態(tài), 但均以對側為對照, 沒有比較與健康人群的差異。由于 ACL 重建術后對側的功能狀態(tài)也可能受到影響, 僅以對側為參照并不能全面揭示其特異性改變, 因此, 我們不僅要關注重建側與對側之間的對稱性, 更要關注 ACL 重建者與健康人群的組間差異[23]。

本研究通過探究單側 ACL 重建術后患者重返運動后的股四頭肌和腘繩肌在不同屈膝角度時的肌力特征, 為提高 ACL 重建術后康復效果提供理論依據(jù)。本研究將驗證以下假設: 1)單側 ACL 重建術后患者, 重建側股四頭肌肌力與對側及健康對照者之間均存在顯著差異, 且具有角度特異性; 2)重建側的腘繩肌肌力與對側及健康對照者之間均存在顯著的差異, 且具有角度特異性; 3)重建側的腘繩肌與股四頭肌肌力比值與對側及健康對照者之間均存在顯著的差異, 且具有角度特異性。

1 研究方法

1.1 受試者

本研究共招募單側 ACL 重建術后 12 個月(重建術后距離測試時間為 11.8±1.1 月)的男性患者 16 名(7 名為右側重建, 9 名為左側重建), 男性健康受試者 14 名, 具體信息如表 1 所示。入組的 ACL 重建者均為單側自體腘繩肌腱重建, 無同時進行的其他結構的合并手術, 下肢無其他外科手術史。健康受試者無下肢外傷史及其他影響運動功能的疾病。所有患者進行ACL 重建術后, 均按照北京大學第三醫(yī)院運動醫(yī)學科相應的康復方案進行康復訓練。測試前, 研究方案經(jīng)過北京大學第三醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會同意, 且所有受試者均已簽署知情同意書。

表1 受試者基本信息

1.2 數(shù)據(jù)采集

應用等速肌力測試系統(tǒng)(Contrex MJ), 對股四頭肌和腘繩肌分別進行 60°/s 向心收縮、60°/s 離心收縮兩種模式下的開鏈肌力測試, 測試范圍為屈膝90°～20°。測試時, 受試者軀干屈曲角為 120°, 測試前要求受試者盡量放松, 以便進行去重力測試。每種收縮模式下的肌力重復測試 5 次, 相鄰收縮模式測試間隔為 3 分鐘以便休息大腿肌群。患者每次均先測對側, 再測重建側; 健康受試者每次均先測優(yōu)勢側, 再測非優(yōu)勢側(將健康人群的踢球腿定義為優(yōu)勢側, 另一側定義為非優(yōu)勢側)。等速肌力測試裝置如圖 1 所示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

等速肌力參數(shù)主要包括向心收縮模式(concent-ric)下的股四頭肌肌力(Qc)和腘繩肌肌力(Hc)的峰值以及屈膝角度為 30°, 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時的 Qc 和 Hc; 離心收縮模式(eccentric)下的股四頭肌肌力(Qe)和腘繩肌肌力(He)的峰值以及屈膝角度為 30°, 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時的 Qe和 He。為了探究能更好地反映肌肉生理特性的指標, 進一步分析傳統(tǒng)性與功能性腘繩肌與股四頭肌的比值。傳統(tǒng)性腘繩肌與股四頭肌的比值包括腘繩肌等速向心肌力(Hc)與股四頭肌等速向心肌力(Qc)的比值(Hc/Qc)以及腘繩肌等速離心肌力(He)與股四頭肌等速離心肌力(Qe)的比值(He/Qe), 功能性腘繩肌與股四頭肌比值包括腘繩肌等速向心肌力與股四頭肌等速離心肌力比值(Hc/Qe)以及腘繩肌等速離心肌力與股四頭肌等速向心肌力比值(He/Qc)[21]。以身高與體重的乘積 (BW×BH) 對肌力矩進行標準化。

1.4 統(tǒng)計分析

應用混合設計雙因素方差分析(ANONA)方法, 檢驗不同人群(ACL 重建者和健康對照者)和不同側別(ACL重建者的重建側和對側, 健康對照者的優(yōu)勢側和非優(yōu)勢側)對等速肌力的影響, 整體顯著性水平定義為 0.05。若不同人群和不同側別兩因素存在交互效應, 則分別對人群和側別兩個因素進行后續(xù)檢驗: 應用配對 t 檢驗方法, 分析 ACL 重建者重建側與對側之間、健康者優(yōu)勢側與非優(yōu)勢側之間的差異; 應用獨立樣本 t 檢驗方法, 分析 ACL 重建者重建側與健康者非優(yōu)勢側、ACL 重建者對側與健康者優(yōu)勢側的差異。共進行 4 次后續(xù)檢驗, 對統(tǒng)計結果進行 Bonfer-roni 矯正, 因此后續(xù)檢驗中的顯著性水平為 0.05/4=0.0125。本研究中所有統(tǒng)計分析均采用 SPSS16.0 軟件完成。

2 研究結果

如表 2 和圖 2 所示, 不同人群和不同側別對 Qc的峰值存在顯著交互效應(=0.045)。后續(xù)檢驗結果表明, ACL 重建者重建側的 Qc 峰值顯著小于對側(=0.003), 健康者非優(yōu)勢側與優(yōu)勢側之間的Qc 峰值無顯著差異(=0.688)。ACL 重建者的重建側 Qc 峰值與健康者的非優(yōu)勢側無顯著差異(= 0.104), ACL 重建者對側的 Qc 峰值與健康者的優(yōu)勢側也無顯著差異(=0.589)。

黨中央、國務院關注的目光從來都沒有離開過這片為中國革命做出過重要貢獻的紅色圣地。陜甘寧鹽環(huán)定揚黃工程于1988年7月開工建設，該工程是國家“八五”重點建設項目之一。然而，工程建設先天性不足，供水能力達不到設計標準，“大馬拉小車”問題較為嚴重。2002年12月溫家寶做出重要批示“妥善解決遺留問題，使這項工程發(fā)揮應有的效益”，由此拉響了續(xù)建工程的引擎。2016年春節(jié)前夕，李克強來寧夏回族自治區(qū)考察，拉開了工程“升級版”的序幕，拍板實施鹽環(huán)定揚黃工程更新改造項目，成為送給寧夏人民的一個“大禮包”［1］。

屈膝 30°時, 不同人群和不同側別的 Qc 存在顯著的交互效應(=0.005)(表 2)。后續(xù)檢驗結果表明, 屈膝 30°時, ACL 重建者與健康者雙側之間的 Qc 均無顯著差異(=0.015,=0.032), ACL 重建者重建側的 Qc 顯著小于健康者的非優(yōu)勢側(=0.010), 而對側與健康者的優(yōu)勢側無顯著差異(=0.749)。

圖1 等速肌力測試裝置

表2 股四頭肌和腘繩肌的等速向心肌力參數(shù)

注: *表示交互效應和主效應顯著; a 表示 ACL 重建者的重建側與對側之間比較; b 表示健康者的非優(yōu)勢側與優(yōu)勢側之間比較; c 表示 ACL 重建者的重建側與健康者的非優(yōu)勢側之間比較; d 表示ACL 重建者的對側與健康者的優(yōu)勢側之間比較。下同。

圖2 股四頭肌和腘繩肌等速肌力曲線圖

屈膝 40°, 50°和 60°時, 不同人群和不同側別在的 Qc 存在顯著的交互效應(=0.001,=0.003,=0.014)。后續(xù)檢驗結果表明, 屈膝 40°和 50°時, ACL 重建者重建側的 Qc 均顯著小于對側和健康者的非優(yōu)勢側(≤0.007)。屈膝 60°時, 重建側的 Qc 顯著小于對側(=0.002), 而與健康者的非優(yōu)勢側無顯著差異(=0.031)。屈膝 40°, 50°和 60°時, 健康者非優(yōu)勢側和優(yōu)勢側之間的 Qc 均無顯著差異(=0.070,=0.254,=0.809), ACL重建者對側的 Qc 與健康者的優(yōu)勢側也均無顯著差異(=0.449,=0.469,= 0.613)。

屈膝 70°和 80°時, 不同人群和不同側別的 Qc均不存在交互效應(=0.063,=0.430), ACL 重建者與健康者之間的 Qc 均無顯著差異(=0.582,= 0.749), 但兩組人群不同側別之間存在顯著差異(= 0.026,=0.047)。

不同人群以及不同側別對 Hc 的峰值以及屈膝30°, 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時的Hc均不存在交互效應(≥0.057)。ACL 重建者與健康者之間的 Hc 均無顯著差異(≥0.401), 但兩組人群不同側別之間存在顯著差異(≤ 0.035)。

如表 3 所示, 在屈膝 30°時, 不同人群和不同側別的 Qe 存在顯著的交互效應(=0.005)。后續(xù)檢驗結果表明, ACL 重建者的重建側 Qe 顯著小于健康者的非優(yōu)勢側(=0.002), 對側的 Qe 與健康者的優(yōu)勢側之間無顯著差異(=0.460)。ACL 重建者和健康者雙側之間的 Qe 均無顯著差異(=0.032,= 0.028)。

不同人群和不同側別的 Qe 峰值以及屈膝 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時的 Qe 均不存在交互效應(≥ 0.051)。ACL 重建者與健康者之間的上述 Qe 均無顯著差異(≥0.056)。屈膝 40°和 50°時, 兩組人群不同側別之間均無顯著差異(≥0.090), 但對于 Qe 峰值以及屈膝 60°, 70°和 80°時的 Qe, 兩組人群不同側別之間存在顯著差異(≤0.012)。

不同人群和不同側別的 He 峰值以及屈膝 30°, 40°, 50°, 60°, 70°和80°時的 He 均不存在交互效應(≥0.159)。ACL 重建者與健康者之間的 He 均無顯著差異(≥0.358), 但兩組人群不同側別之間存在顯著差異(≤0.005)。

表3 股四頭肌和腘繩肌的等速離心肌力參數(shù)

表4 傳統(tǒng)腘繩肌與股四頭肌力量比值

不同人群和不同側別對向心肌力峰值的比值Hc/Qc 以及屈膝 30°, 60°, 70°和 80°時的 Hc/Qc 均不存在交互效應(≥0.057)。兩組人群不同側別之間的Hc/Qc 均無顯著差異(≥0.248)。對于峰值比值 Hc/ Qc 以及屈膝 30°, 70°和 80°時的 Hc/Qc, ACL 重建者與健康者相似(≥0.061), 但 ACL 重建者屈膝 60°時的 Hc/Qc 顯著大于健康者(=0.019)。

不同人群以及不同側別對離心肌力峰值的比值He/Qe 以及屈膝 30°, 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時的He/Qe 均不存在交互效應(≥0.159)。兩組人群不同側別之間的 He/Qe 無顯著差異(≥0.058)。對于峰值比值 He/Qe 以及屈膝 30°, 60°, 70°和 80°時的 He/Qe, ACL 重建者與健康者相似(≥0.053), 但在屈膝 40°和 50°時, ACL 重建者的 He/Qe 均顯著大于健康者(=0.031,=0.025)。

如表 5 所示, 不同人群和不同側別對峰值肌力比值 Hc/Qe 以及屈膝 30°, 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時的 Hc/Qe 均不存在交互效應(≥0.248)。在上述情況下, 兩組人群不同側別之間均無顯著差異(≥ 0.296)。在屈膝 30°, 40°, 50°和 60°時, ACL 重建者的 Hc/Qe 顯著大于健康者(≤0.049), 但對于峰值肌力比值 Hc/Qe 以及屈膝 70°和 80°時的 Hc/Qe, 則不存在顯著的組間差異(≥0.109)。

在屈膝 40°和 50°時, 不同人群和不同側別的He/Qc 均存在顯著的交互效應(=0.013,=0.011)。后續(xù)檢驗結果表明, 屈膝 40°和 50°時, ACL 重建 者和健康者雙側之間的 He/Qc 均無顯著差異(≥ 0.048)。屈膝 40°和 50°時, ACL 重建者重建側的He/Qc 均顯著大于健康者的非優(yōu)勢側(=0.005,= 0.003), 而對側的 He/Qc 與健康者的優(yōu)勢側均無顯著差異(=0.283,=0.485)。

在屈膝 30°和 60°時, 不同人群和不同側別的He/Qc 存在交互效應(=0.013,=0.034)。后續(xù)檢驗結果表明, ACL 重建者和健康者雙側下肢之間的He/Qc 均無統(tǒng)計學差異(≥0.049), ACL 重建者重建側與對側的 He/Qc 與健康者的非優(yōu)勢側和優(yōu)勢側之間亦無統(tǒng)計學差異(≥0.031)。

不同人群和不同側別對峰值肌力比值 He/Qc 以及屈膝 70°和 80°時的 He/Qc 均不存在交互效應(≥0.132)。ACL 重建者與健康者之間的 He/Qc 無顯著差異(≥ 0.497), 兩組人群不同側別之間也無顯著差異(≥ 0.339)。

表 5 功能性腘繩肌與股四頭肌力量比值

3 討論

本文研究結果支持第一個假設, 即 ACL 重建側股四頭肌肌力與對側及健康對照者之間均存在顯著差異, 且具有角度特異性。本研究發(fā)現(xiàn), ACL 重建者重建側的股四頭肌等速向心收縮和離心收縮時的肌力峰值均顯著小于對側, 僅呈現(xiàn)與對側的差異, 而與健康對照者無顯著差異, 股四頭肌峰值肌力主要體現(xiàn)為雙側肌力的不對稱特征。不同屈膝角度下,肌力不僅呈現(xiàn)與對側的差異, 也呈現(xiàn)組間差異。屈膝 30°時, ACL 重建者雙側股四頭肌的等速肌力雖無顯著差異, 但重建側的 Qc 顯著小于健康對照者; 屈膝 40°和 50°時, ACL 重建者重建側的 Qc 不僅與健康人群存在差異, 也與對側存在差異。研究結果表明, ACL 重建者股四頭肌等速向心肌力的差異性主要發(fā)生在屈膝 30°～50°時, 尤其在屈膝 40°和50°時。這與以往研究結果相似。Huang 等[20]通過分析單側 ACL 斷裂患者的等速肌力, 發(fā)現(xiàn)在屈膝40°和 50°時, 股四頭肌的等速肌力與對側的差異最大。此外, 最近有研究表明, ACL 重建術后 4 年, 股四頭肌肌力仍然比健康人群弱[23], 并提出臨床醫(yī)生應該考慮將重建側與健康者進行比較, 以便更科學地做出重返運動的決策。本文研究結果也表明, 在對 ACL 重建術后患者進行肌力評估的過程中, 不僅要關注雙側的對稱性, 更要注意與健康對照者進行對比分析。

本研究還發(fā)現(xiàn)股, 四頭肌離心收縮肌力特征與向心收縮時不同, 只有在屈膝 30°時, ACL 重建者重建側的 Qe 與健康人群存在差異; ACL 重建者的 Qe 峰值以及在屈膝 60°, 70°和 80°時的 Qe 存在不對稱特征, 即重建側僅與對側存在差異, 而在屈膝 40°和 50°時, 未發(fā)現(xiàn)與健康人群或?qū)鹊牟町悺rms 等[24]曾報道, 當膝關節(jié)屈曲角度為 0°～45°時, 股四頭肌收縮會顯著地增加 ACL 應力。此外, 屈膝 30°是運動過程中保持膝關節(jié)穩(wěn)定的重要位置狀態(tài), 并且在等速膝關節(jié)伸直過程中, ACL 受力峰值也出現(xiàn)在膝關節(jié)屈曲 35°～40°的位置[25]。以往也有基于核磁骨挫傷的研究報道, ACL 損傷發(fā)生期間膝關節(jié)的屈曲角度在 36°左右[26]。因此, 屈曲 30°時的離心肌力對評估實際運動過程中的肌肉功能有重要意義。綜合上述結果, 可知股四頭肌的力量特征存在角度特異性, 肌力峰值可能不能全面地代表肌肉功能狀態(tài), 還需關注不同屈膝角度時的特異性改變特征。與離心收縮模式相比, 屈膝 40°和 50°時, 股四頭肌向心肌力更具特異性和靈敏性, 因此在評估患者的肌肉力量特征時, 可以將其作為關鍵的評估指標。在康復過程中, 不僅要重視肌力最大值的提升, 而且更要加強動作控制性訓練, 強調(diào)特定角度下的肌肉功能恢復。

本文研究結果不完全支持第二個假設, 即 ACL重建側腘繩肌肌力與對側及健康對照者之間均存在顯著差異, 且具有角度特異性。本文研究結果表明, 對于腘繩肌肌力, 在向心收縮和離心收縮模式下, ACL 重建者的 Hc 和 He 峰值及不同角度下的 Hc 和He 均與健康對照者無顯著差異, 但都存在雙側不對稱特征, 即重建側的 Hc 和 He 顯著小于對側。研究結果表明, 腘繩肌的肌力總體上呈現(xiàn)為重建側小于對側, 峰值與不同角度下的肌力特征相似, 不存在角度特異性, 與以往研究結果相一致。Timmins 等[27]曾報道 ACL 重建術后重建側腘繩肌離心收縮肌力顯著小于對側。Cristiani 等[28]針對 4000 多名患者進行研究, 發(fā)現(xiàn)僅 47%的患者腘繩肌等速肌力達到對稱, 即雙側肌力對稱指數(shù)超過 90%。腘繩肌收縮不僅可以使膝關節(jié)屈曲, 對防止脛骨過度前移也有重要作用, 與 ACL 的生理功能有協(xié)同作用。研究表明, 腘繩肌肌肉力量的降低會增加動作中的 ACL受力[29]。ACL 重建術后腘繩肌肌力不足比較常見, 在 ACL 損傷預防及傷后的康復過程中, 要同時增強離心和向心收縮模式下的肌力, 改善腘繩肌的肌肉功能, 對降低 ACL 損傷有重要意義[30]。

本文研究結果支持第三個假設, 即 ACL 重建側腘繩肌與股四頭肌肌力的比值與對側及健康對照者之間均存在顯著差異, 且具有角度特異性。本研究發(fā)現(xiàn), 屈膝 40°和 50°時, ACL 重建側的 Hc/Qc 均顯著大于健康對照者, 但是與對側無顯著差異。ACL重建者呈現(xiàn)較大的屈伸肌力比值, 與以往的研究結果相似。Baumgart 等[31]曾探究 ACL 重建者等速向心肌力的角度特異性, 發(fā)現(xiàn)患者重建側呈現(xiàn)較大的屈伸肌力比值, 且差異發(fā)生在屈膝 40°～60°之間。研究表明, 當屈膝角度低于 60°時, 股四頭肌的收縮會使脛骨發(fā)生前向位移, 而腘繩肌的收縮能抑制脛骨向前的位移, 是維持膝關節(jié)動態(tài)穩(wěn)定性的主要結構[32]。屈伸肌力比值也是臨床上常用的評估運動員是否準備好重返運動的標準。有研究表明, 屈伸肌力比值可能與落地動作中膝關節(jié)受力以及前交叉韌帶所受負荷有關[33]。Kyritsis 等[34]的研究結果也表明, 術后重返運動后, 膝關節(jié)屈伸力量比值的降低會顯著增加前交叉韌帶再受傷的風險。重建側屈伸肌力比值增加可能是 ACL 重建術后肌肉收縮的代償模式, 可以幫助控制脛骨前移, 維持膝關節(jié)的動態(tài)穩(wěn)定性。

本研究不僅分析傳統(tǒng)的屈伸肌力比值(Hc/Qc和 He/Qe), 還分析了功能性的屈伸肌力比值, 包括Hc/Qe (代表屈膝動作)和 He/Qc (代表伸膝動作), 以便更好地描述膝關節(jié)屈伸時主動肌與拮抗肌之間的關系。結果表明, ACL 重建者重建側和對側在 30°, 40°, 50°和 60°時的 Hc/Qe 均顯著大于健康對照者, 但 ACL 重建者雙側下肢之間無顯著差異。功能性的 Hc/Qe 類似落地時的屈膝緩沖動作, 在緩沖過程中, 股四頭肌表現(xiàn)為離心收縮, 腘繩肌表現(xiàn)為向心收縮。當屈膝角度小于 60°時, ACL 重建者雙側下肢的緩沖能力可能比健康者更弱, 導致?lián)p傷的風險較高。所以, 在 ACL 重建術后康復的過程中, 不僅要加強重建側較小角度下屈膝動作的控制訓練, 也要改善對側的緩沖控制能力。此外, 本研究還發(fā)現(xiàn)ACL 重建者的重建側在 40°和 50°時的 He/Qc 均顯著大于健康對照者, 但與對側之間無顯著差異。功能性的 He/Qc 類似伸膝踢球動作, 重建側的 He/Qc增加, 說明患者的伸膝動作強度較低, 且這一特征主要體現(xiàn)為與健康對照者之間的差異。綜上所述, 對于功能性屈伸肌力比值, 不僅要進行患者的雙側對稱性分析, 還應該側重分析患者與健康人群的差異性特征。

雖然本研究較全面地分析了 ACL 重建術后股四頭肌和腘繩肌在不同角度下的特征, 但以后的研究中還應該同時采集肌肉的肌電信號, 分析不同角度下肌肉的激活狀態(tài), 進一步探究重建術后肌力不足的機理, 為康復策略提供更具體的建議。由于不同術式也會對康復效果產(chǎn)生影響, 本研究只探究了應用腘繩肌重建術后的等速肌力角度特異性特征, 今后應該進一步分析應用不同術式患者的肌力特征。此外, 雖然本研究測得的健康對照組的股四頭肌與腘繩肌肌力值與以往報道的健康人的肌力數(shù)值[35–37]相當, 但本研究的樣本量相對較小, 未來的研究中需要進一步增加樣本量, 并建立健康人群肌力的數(shù)據(jù)庫, 為評估患者的肌力恢復狀態(tài)提供更堅實的參考依據(jù)。

4 結論

本研究分析了 ACL 重建術后 12 個月患者不同屈膝角度時的等速肌力特征, 發(fā)現(xiàn)不同角度下股四頭肌的等速肌力特征不同, 呈現(xiàn)角度特異性, 重建側屈膝 40°和 50°時的股四頭肌等速肌力顯著小于對側和健康對照者。腘繩肌肌力在不同角度下的特征相似, 重建側僅與對側呈現(xiàn)差異, 與健康對照者無顯著差異。傳統(tǒng)和功能性腘繩肌與股四頭肌力量比值均具有角度特異性, 重建側屈膝 40°和 50°時的 Hc/Qc 和 He/Qc 均顯著大于健康對照者, 重建側和對側屈膝 30°, 40°, 50°和 60°時的 Hc/Qe 均顯著大于健康對照者。研究結果表明, 康復過程中, 對于股四頭肌等速肌力, 不僅要關注其與對側的差異, 也要關注其是否恢復到健康者的水平; 而對于屈伸肌力比值, 主要關注其是否恢復到健康者的狀態(tài)。

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Characteristics of Isokinetic Strength of Thigh Muscles 12 Months after Anterior Cruciate Ligament Reconstruction

SHI Huijuan1,2, ZHANG Dongxia2, REN Shuang2, LIANG Zixuan2, LI Hanjun1, HUANG Hongshi2,?, AO Yingfang2,?

1. College of Human Movement Science, Beijing Sport University, Beijing 100084; 2. Department of Sports Medicine, Peking University Third Hospital, Institute of Sports Medicine of Peking University, Beijing Key Laboratory of Sports Injuries, Beijing 100191; ? Corresponding authors, E-mail: huanghs@bjmu.edu.cn (HUANG Hongshi), aoyingfang@163.com (AO Yingfang)

In order to investigate the isokinetic strength of the thigh muscles at different knee flexion angles in patients 12 months after anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction, an open-chain concentric and eccentric tests of the quadriceps and hamstring were performed at an angular velocity of 60°/s in 16 males 12 months after ACL reconstruction and 14 healthy controls. The peak muscle strength of different contraction patterns at different knee flexion angles were analyzed and the following ratios were calculated: the concentric ratio of hamstring to quadriceps (Hc/Qc), the eccentric ratio of hamstring to quadriceps (He/Qe), the eccentric ratio of hamstring to the concentric ratio of quadriceps (He/Qc), and the concentric ratio of hamstring to the eccentric ratio of quadriceps (Hc/Qe). A two-way ANOVA with mixed design was used to examine the effects of groups and legs on isokinetic muscle strength characteristics. The following results can be concluded. The hamstring strength characteristics were similar at different knee flexion angles, with the reconstructed leg being significantly smaller than the contralateral leg and not different from the healthy controls. In contrast, the isokinetic quadriceps strength showed angle specificity, and the concentric quadriceps strength of the reconstructed leg at 40° and 50° of knee flexion differed not only from the contralateral leg but also from the healthy control leg, making it a more specific index for assessing muscle strength characteristics. Attention should be paid not only to bilateral symmetry but also to whether it is restored to the level of healthy individuals, emphasizing the recovery of muscle function at specific angles in rehabilitation. The flexion-extension strength ratios of bilateral lower limbs at smaller flexion angles differed from those of healthy controls, suggesting that postoperative rehabilitation should strengthen the control training of knee flexion movements of the reconstructed leg and improve the cushioning control ability of the contralateral leg.

anterior cruciate ligament reconstruction; isokinetic strength; quadriceps; hamstring; rehabilitation