肌肉電刺激結合肌力訓練對髕股疼痛綜合征人群單腿下蹲動作生物力學特征的影響

楊曉巍，姚英策，吳 菁，薛博士，趙建斌，楊 辰，欒天峰，周志鵬*

（1.山東體育學院 研究生教育學院，山東 濟南 250102；2.山東體育學院 運動與健康學院，山東 濟南 250102；3.南京體育學院 運動與健康學院，江蘇 南京 210014）

髕股疼痛綜合征（patellofemoral pain syndrome，PFPS）是指在做下蹲、上下樓梯、跑步等膝屈活動時，髕周出現的彌漫性疼痛（Gaitonde et al.，2019； Glaviano et al.，2022a）。PFPS 在普通人群中的發(fā)病率高達22.7%，且多見于青少年和成年人等群體。研究表明，PFPS 對患者的生活質量和體力活動水平有負面影響（Neal et al.，2019），且可能進一步發(fā)展為膝骨關節(jié)炎（Wyndow et al.，2016）。

明確PFPS 的發(fā)病機制及致病危險因素是制定有針對性損傷預防及康復方案的前提。目前多數研究認為，下肢力學的改變導致髕股關節(jié)應力增大可能是引起髕股關節(jié)疼痛的主要原因（Powers et al.，2017）。其中，下肢肌肉無力、錯誤的肌肉激活模式以及不良的動作模式可能是造成髕股關節(jié)面應力增大的主要原因（Celik et al.，2020；Ferreira et al.，2021； Glaviano et al.，2020，2022b）。股四頭肌作為髕骨唯一的動態(tài)穩(wěn)定結構，其內、外側肌力的相對平衡對于穩(wěn)定髕骨正常運動軌跡發(fā)揮著重要作用。相較于股外側肌，PFPS 人群往往存在股內側肌力量薄弱和激活抑制現象，且薄弱的髖關節(jié)外展、外旋肌力可能引起股骨在活動中產生過度內收、內旋等錯誤動作模式，從而引起髕骨過度外移和外傾，進而增加髕股關節(jié)軟骨磨損的風險（Cavazzuti et al.，2010； Celik et al.，2020； Fan et al.，2023； Liska et al.，2019）。因此，對于PFPS 的預防和康復應根據其發(fā)病機制及致病危險因素，施加具有針對性的干預措施，從而改善異常的下肢運動模式和肌肉活動，提高PFPS 人群的康復效果。

下肢肌力訓練常被用于PFPS 的康復中，但對其治療效果尚無明確定論，這可能與傳統(tǒng)的訓練無法有效激活股內側肌有關（Laprade et al.，1998； Mirzabeigi et al.，1999； Winters et al.，2021）?；诠蓛葌燃〉慕馄式Y構，相關研究認為通過脛骨主動內旋或同時激活伸膝肌群和髖關節(jié)內收肌群，可能能夠優(yōu)先募集股內側肌（Hanten et al.，1990）。然而，Laprade 等（1998）在對比了5 種不同等長訓練動作的康復效果后認為，聯(lián)合髖關節(jié)內收或脛骨主動內旋等抗阻訓練動作并未增加股內側肌的激活水平?？梢?，對于PFPS 人群康復訓練而言，可能需要新的干預手段來精準激活和強化股內側肌。

肌肉電刺激（electric muscle stimulation，EMS）能夠通過不同頻率脈沖電流刺激機體的神經肌肉引起肌肉收縮，廣泛應用于偏癱及肌肉萎縮患者的肌肉強化和肢體功能恢復（Nussbaum et al.，2017a； Sheffler et al.，2007）。目前，EMS 由于能夠較為精準激活特定肌群收縮發(fā)力以及對異常神經肌肉功能再教育，是肌力訓練的輔助手段和緩解疼痛常用的理療手段（Bily et al.，2008； Pantovi? et al.，2015）。在前交叉韌帶重建術后患者的早期康復中，力量訓練結合EMS 可有效緩解疼痛、增強肌肉力量、加速膝關節(jié)功能恢復（Hauger et al.，2018； Toth et al.，2020）。對于PFPS 人群，通過電刺激股內側肌有助于減緩疼痛、提高下肢整體功能（Glaviano et al.，2016a，2016b），但對其能否改善功能性活動中下肢關節(jié)的神經肌肉控制以及異常的生物力學特征仍有待進一步研究。

因此，本研究探討為期6 周的EMS 聯(lián)合肌力訓練與傳統(tǒng)的肌力訓練對PFPS 人群下肢生物力學特征的影響，為PFPS 人群選擇科學有效的康復治療方案提供理論依據。本研究的假設為EMS 結合肌力訓練相較于傳統(tǒng)肌力訓練在改善PFPS 人群疼痛、膝關節(jié)功能水平以及單腿下蹲動作中下肢異常生物力學特征和肌肉活動上具有更積極的效果。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

基于一項對16 名PFPS 受試者進行為期4 周神經肌肉電刺激訓練的研究（Glaviano et al.，2020），參考其主要指標疼痛視覺模擬評分表（visual analog scale，VAS）評分［干預前：（2.20±2.15）分，干預后：（0.71±0.61）分］，按照80%的統(tǒng)計效能，I類誤差α設為0.05，通過G*Power 軟件計算出每組最小樣本量為16 名受試者?？紤]到受試者可能流失，最終納入46 名受試者，將其隨機分為實驗組（electric muscle stimulation，EMS）和對照組（muscle strength training，MST）（每組各23 名），6 周干預后對照組脫落3 例。受試者的基本信息如表1 所示。

表1 受試者的基本信息Table 1 Subject Information

根據前人的研究制定受試者的篩選標準（楊辰，2018； Glaviano et al.，2016a）。納入標準為：1）年齡18～40 周歲；2）在跑步、跳躍、久坐、上/下樓梯、抗阻伸膝和單腿下蹲等動作中，受試者至少在兩個動作上出現過髕后或髕周的疼痛；3）曾經的疼痛癥狀至少存在3 個月以上，且與直接創(chuàng)傷無關；4）疼痛等級至少達到VAS 中的3 分以上（0 代表無痛，10 代表最大疼痛）。排除標準為：1）存在其他膝關節(jié)病變，如類風濕、關節(jié)炎，以及髕腱、股四頭肌肌腱、半月板或韌帶的損傷；2）存在髕骨半脫位或脫位的情況；3）存在下肢手術史；4）有低頻電治療禁忌證者、電刺激不能耐受者。所有受試者的篩查統(tǒng)一由1 位有經驗的康復治療師完成。研究已通過山東體育學院倫理委員會批準（批準號：2022012），所有受試者在了解詳細的實驗流程后簽署知情同意書。

1.2 訓練內容

兩組受試者均進行為期6 周、以髖和膝關節(jié)為主的雙側下肢訓練，每周3 次，每次訓練持續(xù)60 min，訓練內容主要包括標準熱身、正式肌力訓練、常規(guī)拉伸活動（Barton et al.，2019； Hu et al.，2019）。兩次干預之間的最短休息時間約為48 h，在訓練過程中通過口頭命令和視覺反饋糾正身體動作（Hu et al.，2019）。具體訓練計劃見表2。

表2 訓練計劃Table 2 Training Program

將40 mm×40 mm 自粘性電極片沿肌纖維走向貼放于EMS 組患側腿的股內側肌處（陰極置于髕骨上4 cm 及內側3 cm 處，陽極置于髕骨上方10 cm 及大腿中線內側）（Nussbaum et al.，2017a）。在訓練過程中，使用恒流電刺激發(fā)放器（Digitimer DS7A，英國）對股內側肌疊加神經肌肉電刺激（波形：方波，波寬：400 μs，頻率：50 Hz）。電流強度的設定應保證受試者在無明顯不適的前提下盡可能大地誘導靶肌收縮（Martimbianco et al.，2017； Nussbaum et al.，2017a）。為了適應參與者耐受性的逐漸增加，每周對電流強度重新進行設定（Nussbaum et al.，2017a）。

1.3 測試指標與方法

1.3.1 生物力學測試

單腿下蹲動作通常用于評估下肢的運動模式以及損傷風險，是診斷功能性運動障礙的有效方法。而且單腿下蹲不僅能夠模擬上下樓梯等日?；顒右约皞惹械冗\動任務，還能避免跳躍落地或跑步等對膝關節(jié)造成的高沖擊性。相關研究表明，單腿下蹲時的下肢生物力學指標與跑跳、樓梯行走等日常功能性活動的相關指標存在中高程度相關（Bellizzi et al.，2022； Lewis et al.，2015；Whatman et al.，2011，2013）。因此，研究選用單腿下蹲評估PFPS 人群下肢的運動模式以及各項生物力學指標。

在生物力學測試過程中，要求受試者穿著緊身衣褲和統(tǒng)一的運動鞋。熱身結束后，參照Helen Hayes 的貼點方案，在受試者兩側髂前上棘、髂棘最高點、髂后上棘中點，以及兩側腿的股骨外側髁和內側髁、外踝和內踝、第一/五跖骨頭、足跟和足尖、大小腿等位置貼上33 個反光標志點，并分別在股內/外側肌、臀大/中肌上安放采集電極（Davis et al.，1991； Kadaba et al.，1990）。所有受試者需分別完成3 次成功的單腿下蹲動作。要求受試者在6 s 內完成動作，下蹲過程中保持軀干直立、雙手叉腰，且膝關節(jié)屈曲角度超過60°。膝關節(jié)屈曲角度由研究人員目測確定，若膝關節(jié)屈曲未超過60°，研究人員則會口頭提示受試者（Glaviano et al.，2020）。采用肌肉最大等長收縮（maximum voluntary isometric contraction，MVIC）進行肌電標準化。具體方法如下：1）臀中?。簜扰P位，阻力施加在踝關節(jié)外側，囑受試者髖外展；2）臀大?。焊┡P位，阻力施加在踝關節(jié)后側，囑受試者直膝伸髖；3）股四頭?。鹤?，阻力施加在小腿背面，屈膝90°，囑受試者伸膝（Meldrum et al.，2007）。

本實驗通過采樣頻率為100 Hz 的12 鏡頭Vicon 紅外運動捕捉系統(tǒng)采集標志點的原始三維坐標。通過采樣頻率為1 000 Hz 的AMTI三維測力臺采集地面反作用力。通過采樣頻率為2 000 Hz 的NORAXON 表面肌電圖測試儀器同步采集受試者的肌肉表面肌電信號。

1.3.2 疼痛視覺模擬評分表

在完成下蹲動作后，受試者通過VAS 評估主觀疼痛感受。VAS 是長度為10 cm 的直線標尺，其中最左端“0”為“無疼痛”，最右端“10”為“最大疼痛”，受試者在標尺上標記自己疼痛的程度（Wewers et al.，1990）。

1.3.3 膝前痛量表

通過膝前痛量表（anterior knee pain scale，AKPS）評估膝關節(jié)的疼痛程度與功能水平。AKPS 是一個自我報告的問卷評分系統(tǒng)，由跛行、負重能力、步行、上下樓、下蹲、跑步、跳躍等13 個項目組成，數值范圍從100 分（膝關節(jié)功能正常、無痛）到0 分（嚴重的膝關節(jié)疼痛和功能障礙），分數越低表示疼痛或功能障礙越嚴重（Myer et al.，2016）。

1.4 數據處理

所有標志點的三維坐標均采用Butterworth 低通濾波法進行平滑處理，截斷頻率為10 Hz。地面反作用力數據采用50 Hz 低通濾波進行平滑。下肢關節(jié)中心的建立依據前人研究，髖關節(jié)中心位置通過兩側髂前上棘和髂后上棘中點獲得，膝關節(jié)中心位置為股骨內外側髁連線中點。髖、膝關節(jié)三維角度采用歐拉角的方法計算，髖關節(jié)角度定義為大腿坐標系相對于骨盆坐標系之間的歐拉角，膝關節(jié)角度定義為小腿坐標系相對于大腿坐標系之間的歐拉角（Bell et al.，1990； Wu et al.，2002）。關節(jié)凈力矩采用逆動力學的計算方法，并采用受試者體重對其進行標準化（Greenwood，1988）。髖、膝關節(jié)三維角度與力矩正負值含義最終定義為：矢狀面屈曲為正，伸展為負；額狀面內收為正，外展為負；水平面內旋為正，外旋為負。

采用20～500 Hz 帶通濾波對原始EMG 信號進行濾波和全波整流，再使用截斷頻率為20 Hz 的低通濾波進行平滑處理。單腿下蹲測試中肌肉的激活程度均采用MVIC測試中該肌肉的肌電均方根振幅進行標準化。

髕股關節(jié)應力（SPFJ）通過膝關節(jié)屈角（αknee）和膝伸力矩（Mknee）進行推算（楊辰，2018； 楊辰 等，2022b）。SPFJ采用受試者體重進行標準化。計算公式為：

其中，CAPFJ為髕股關節(jié)接觸面積，Lq為膝關節(jié)等效力臂，Fq為股四頭肌伸膝肌力，k為系數，FPFJ為髕股關節(jié)反作用力。

1.5 統(tǒng)計分析

使用Shapiro-Wilk 檢驗對所有數據進行正態(tài)檢驗。采用雙因素重復測量方差分析觀察時間和組別對因變量的影響，若時間與組別對因變量存在交互效應，則使用Bonferroni 調整的事后檢驗進行組間、組內的兩兩比較；若不存在交互效應則分析時間與組別的主效應。采用η2計算效應量，0.01≤η2＜0.06 為小效應量，0.06≤η2＜0.14 為中等效應量，η2≥0.14 為大效應量。測試數據采用平均數±標準差（M±SD）描述，運用SPSS 27.0 統(tǒng)計軟件對數據進行統(tǒng)計分析。

2 結果

2.1 主觀量表評分

如表3 所示，在AKPS 評分方面，時間和組別之間存在交互作用（P=0.004，η2＝0.185）。事后檢驗的結果顯示，EMS 組和MST 組在訓練干預后的AKPS 評分均大于干預前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.004），且EMS 組在干預后的AKPS 評分大于MST 組（P=0.029）。VAS 結果顯示，時間和組別之間不存在交互作用（P=0.754，η2＝0.003）。時間對VAS 評分存在影響，干預后兩組VAS 疼痛評分均低于干預前（P=0.001，η2＝0.868），但干預前后兩組之間無顯著性差異（P=0.822，η2＝0.002）。

表3 主觀量表評分Table 3 AKPS and VAS Values in both Groups

2.2 單腿下蹲支撐階段髖關節(jié)的三維角度與力矩

如表4 所示，在單腿下蹲支撐階段的髖最大內收角度上，時間與組別存在交互作用（P=0.049，η2＝0.093），事后檢驗的結果顯示，EMS 組和MST 組在訓練干預后的髖最大內收角度均小于干預前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.028），且EMS 組在干預后的髖最大內收角度小于MST組（P=0.009）。在單腿下蹲支撐階段的髖最大屈曲角（P=0.924，η2＜0.001）和髖最大內旋角（P=0.671，η2＝0.005）上，時間與組別不存在交互作用。時間對髖最大屈曲角、髖最大內旋角存在影響，兩組在干預后的髖最大屈曲角兩組均大于干預前（P=0.013，η2＝0.157），但干預前后兩組之間無顯著性差異（P=0.827，η2＝0.001）。兩組的髖最大內旋角在干預后均低于干預前（P=0.032，η2＝0.125），但干預前后兩組之間無顯著性差異（P=0.544，η2＝0.011）。

表4 單腿下蹲支撐階段髖關節(jié)的最大三維角度Table 4 Hip Joint Angles during the Single-Leg Squat in both Groups

如表5 所示，在單腿下蹲支撐階段的髖最大外展力矩（P=0.341，η2＝0.024）和外旋力矩（P=0.090，η2＝0.068）上，時間與組別不存在交互作用。時間對髖最大外展力矩以及髖最大外旋力矩存在影響，兩組在干預后的髖最大外展力矩均低于干預前（P=0.030，η2＝0.118）、髖最大外旋力矩均高于干預前（P=0.002，η2＝0.205），但干預前后兩組之間均無顯著性差異（髖關節(jié)外展力矩：P=0.774，η2＝0.002；髖關節(jié)外旋力矩：P=0.404，η2＝0.017）。

表5 單腿下蹲支撐階段髖關節(jié)的三維峰值力矩Table 5 Hip Joint Moments during the Single-Leg Squat in both Groups

2.3 單腿下蹲支撐階段膝關節(jié)的三維角度與力矩

如表6 所示，在單腿下蹲支撐階段的膝最大屈曲角（P=0.021，η2＝0.129）和膝最大外旋角（P=0.034，η2＝0.112）上，時間與組別存在交互作用。事后檢驗的結果顯示，EMS 組在干預后的膝最大屈曲角小于干預前（P＜0.001），且在干預后EMS 組小于MST 組（P=0.016）。EMS組和MST 組在訓練干預后的膝最大外旋角均小于干預前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.032），且EMS 組在干預后小于MST 組（P=0.028）。在單腿下蹲支撐階段的膝最大外展角上，時間與組別不存在交互作用（P=0.430，η2＝0.020）。時間對膝最大外展角存在影響，兩組在干預后均小于干預前（P=0.032，η2＝0.136），但干預前后兩組之間無顯著性差異（P=0.433，η2=0.019）。

表6 單腿下蹲支撐階段膝關節(jié)的三維角度Table 6 Knee Joint Angles during the Single-Leg Squat in both Groups

如表7 所示，在單腿下蹲支撐階段的膝關節(jié)三維峰值力矩上，時間與組別不存在交互作用（膝關節(jié)伸展力矩：P=0.108，η2＝0.067；膝關節(jié)外展力矩：P=0.385，η2＝0.019；膝關節(jié)外旋力矩：P=0.985，η2＜0.001）。時間對膝關節(jié)三維峰值力矩存在影響，兩組在干預后的膝關節(jié)三維峰值力矩均低于干預前（膝關節(jié)伸展力矩：P=0.001，η2＝0.264；膝關節(jié)外展力矩：P=0.030，η2＝0.113；膝關節(jié)外旋力矩：P=0.045，η2＝0.099），但干預前后兩組之間均無顯著性差異（膝關節(jié)伸展力矩：P=0.518，η2＝0.011；膝關節(jié)外展力矩：P=0.982，η2＜0.001；膝關節(jié)外旋力矩：P=0.960，η2＜0.001）。

表7 單腿下蹲支撐階段膝關節(jié)的三維峰值力矩Table 7 Knee Joint Moments during the Single-Leg Squat in both Groups

2.4 單腿下蹲支撐階段臀肌及股四頭肌的表面肌電活動

如表8 所示，在單腿下蹲支撐階段的臀中肌、臀大肌、股內側肌、股外側肌表面肌電活動上，時間與組別不存在交互作用（臀中?。篜=0.874，η2＝0.001；臀大?。篜=0.712，η2＝0.004；股內側肌：P=0.621，η2=0.010；股外側?。篜=0.886，η2＝0.001）。時間對臀肌及股內側肌表面肌電活動均存在影響，兩組在干預后的臀肌及股內側肌表面肌電活動均顯著高于干預前（臀中?。篜=0.005，η2＝0.192；臀大?。篜=0.006，η2＝0.181；股內側?。篜=0.023，η2＝0.183），但干預前后兩組之間均無顯著性差異（臀中?。篜=0.332，η2＝0.025；臀大?。篜=0.155，η2=0.052；股內側?。篜=0.790，η2=0.003）。

表8 單腿下蹲支撐階段臀肌及股四頭肌的表面肌電活動Table 8 Muscle Activation in the Gluteal and Quadriceps during the Single-Leg Squat in both Groups

2.5 單腿下蹲支撐階段髕股關節(jié)的生物力學特征

如表9 所示，在髕股關節(jié)應力峰值上，時間和組別之間存在交互作用（P=0.020，η2＝0.138）。事后檢驗的結果顯示，EMS 組和MST 組在訓練干預后的髕股關節(jié)應力峰值均顯著小于干預前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.033），且EMS 組在干預后的髕股關節(jié)應力峰值顯著小于MST組（P=0.036）。髕股關節(jié)反作用力峰值的結果顯示，時間和組別之間不存在交互作用（P=0.320，η2＝0.024）。時間對髕股關節(jié)反作用力峰值存在影響，兩組在干預后的髕股關節(jié)反作用力峰值均顯著低于干預前（P=0.002，η2＝0.211），但干預前后兩組之間無顯著性差異（P=0.661，η2＝0.005）。

表9 單腿下蹲支撐階段髕股關節(jié)的生物力學特征Table 9 Patellofemoral Joint Stress and Force during the Single-Leg Squat in both Groups

3 討論

研究對比了6 周的EMS 聯(lián)合肌力訓練與傳統(tǒng)的肌力訓練對PFPS 人群下肢生物力學特征的影響。研究發(fā)現，在6 周干預訓練后，兩組在單腿下蹲時的VAS 評分、髖最大內旋角、髖最大外展力矩、膝最大外展角、膝關節(jié)三維峰值力矩、髕股關節(jié)反作用力峰值均顯著降低，髖最大屈曲角、髖最大外旋力矩、臀肌及股內側肌表面肌電活動則顯著提高。與MST 組相比，EMS 組在提高AKPS 評分，降低髖最大內收角、膝最大屈曲角、膝最大外旋角、髕股關節(jié)應力峰值上更具優(yōu)勢。以上結果部分支持了6 周的運動療法有助于改善下肢生物力學特征的研究假設，且與單純肌力訓練相比，EMS 結合肌力訓練的效果更好。因此，在PFPS 人群常規(guī)康復訓練過程中疊加EMS 可能會取得更積極的治療效果。

研究發(fā)現，EMS 結合肌力訓練在改善髖內收角度、膝外旋角度上相較于單純的肌力訓練更具優(yōu)勢。相關研究認為在功能性活動中，膝關節(jié)額狀面投影角（frontal plane knee projection angle，FPKPA）的增加可能會加大罹患PFPS 的風險，這也被認為是識別膝關節(jié)損傷風險的可靠方法（Gwynne et al.，2018）。Holden 等（2017）指出，FPKPA受膝關節(jié)外翻和外旋、髖關節(jié)內收和內旋的影響。Willson 等（2008）發(fā)現PFPS 人群可能在單腿下蹲過程中表現出更大的膝關節(jié)外旋和髖關節(jié)內收，且膝關節(jié)外旋與FPKPA 具有強正相關性。離體實驗結果表明，負重狀態(tài)下膝關節(jié)外旋會增加髕骨后的壓力（Lee et al.，2003）。因此，三維關節(jié)旋轉增大髕股關節(jié)的應力，可能是加重PFPS的發(fā)病機制（Willson et al.，2008），而較大膝關節(jié)外展角度結合較大的外旋角度可能預示著更高的PFPS 風險。在本研究中，EMS 組和MST 組經過干預訓練后的膝關節(jié)外展、外旋角均顯著降低，提示6 周的干預療法可能降低了PFPS 風險。Glaviano 等（2020）通過為期4 周的神經肌肉電刺激訓練后發(fā)現，受試者在訓練后做單腿下蹲及下蹲任務時的髖內收角度下降了6°，這與本研究的結果相似。因此，糾正異常的髖、膝關節(jié)運動學指標可能是減輕PFPS癥狀的一個重要因素。

過去10 年的研究表明，膝關節(jié)損傷的原因可能為近端關節(jié)肌肉功能異常（Powers，2010）。例如，相關研究指出，較強的髖關節(jié)內收肌和外展肌可有效控制膝關節(jié)額狀面的運動，進而避免膝關節(jié)急性或過勞損傷，在膝關節(jié)穩(wěn)定方面具有重要作用（Neumann，2010）。Souza 等（2010）采用動態(tài)MRI成像技術對比了女性PFPS 與健康人群在單腿下蹲時的髕股關節(jié)運動學特征發(fā)現，PFPS 組出現明顯的股骨過度內旋，而這將會增加髕骨后軟骨以及股骨外側髁之間的摩擦力。重復暴露在增加的髕后壓力下會刺激下層的軟骨下骨質，導致髕骨軟骨的磨損，引起炎癥與疼痛，進一步影響髕股關節(jié)的運動學和動力學特征（Powers et al.，2017）。因此，控制股骨異常運動對恢復正常的髕股關節(jié)運動學特征具有重要意義。其中，臀中肌作為深層穩(wěn)定肌，根據肌纖維走向分別維持骨盆以及股骨頭的穩(wěn)定，臀大肌則提供了可以抵抗髖關節(jié)屈曲、內收和內旋運動的三維穩(wěn)定性。除此之外，臀肌還是髖關節(jié)外展、外旋的主要動力來源（楊語盈，2020； Selkowitz et al.，2016）。在本研究中，經過6 周髖膝結合的運動干預后，EMS 組和MST 組均可有效增加單腿下蹲時臀中肌與臀大肌的激活水平，降低VAS 評分、改善AKPS 評分。與此相似的是，Noehren 等（2011）同樣認為，髖外展肌群力量薄弱可能是導致PFPS 人群髖內收異常的原因，并且受試者在經過髖外展肌群的神經肌肉控制訓練后，髖內收角度減小了5°，顯著改善了下肢疼痛和功能。因此，臀部肌肉激活的改善不僅可以改變髖關節(jié)局部的力學機制，還有助于提高膝關節(jié)的功能水平、改善疼痛癥狀。

本研究結果支持了兩種干預方案均能改善髕股關節(jié)生物力學特征的假設，且疊加EMS 訓練相較于單純的肌力訓練在改善髕股關節(jié)應力峰值上更具優(yōu)勢。髕骨運動軌跡異常和肌肉失衡被認為是導致髕股關節(jié)應力增加的主要原因（Powers et al.，2017）。股內側肌和股外側肌通過協(xié)同工作以穩(wěn)定髕骨，兩者在激活程度和時間上的不均衡可能導致髕骨側向偏移和髕股關節(jié)壓力的異常變化，造成膝關節(jié)的不穩(wěn)定，隨后出現疼痛、功能障礙和髕骨軟骨的病理變化（Chester et al.，2008）。相關研究證實，髕股關節(jié)疼痛的人群表現出股內側肌的無力與萎縮（Grelsamer et al.，1994）。EMS 通過激活運動單元能夠較為精準地激活特定肌群肌肉收縮發(fā)力，從而彌補傳統(tǒng)股四頭肌訓練的不足，成為一種對特定肌肉進行激活和強化的補充治療手段（Glaviano et al.，2016a，2016b； Pantovi? et al.，2015）。因此，通過在傳統(tǒng)康復計劃中疊加EMS能夠平衡股內外側肌肌力，減輕髕股關節(jié)應力。然而，Celik 等（2020）在對PFPS 人群進行了為期6 周的康復訓練后發(fā)現，疊加EMS 組與傳統(tǒng)的肌力訓練組在股四頭肌力量和功能評分上都有明顯改善，但疊加EMS 組并未明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的肌力訓練組。這與本研究結果類似。本研究結果顯示，6 周干預后兩組在股內側肌的肌肉激活上沒有顯著差異。此外，本研究還發(fā)現兩組的髕股關節(jié)反作用力在干預后未見顯著差異。這可能與髕股關節(jié)應力以及髕股關節(jié)反作用力的計算方式有關。髕股關節(jié)反作用力是與股四頭肌肌腱和髕腱所形成的合力大小相同、方向相反的力，而髕股關節(jié)應力的計算則是通過單位面積內承受的髕股關節(jié)反作用力計算獲得，其發(fā)生改變可能源于反作用力和（或）接觸面積的改變。在膝關節(jié)的屈伸運動中，髕股關節(jié)反作用力與接觸面積之間的相互影響十分復雜，并且多由伸膝力矩和膝屈角度間接計算獲得，這也導致了在體情況下較難計算髕股關節(jié)應力（楊辰 等，2022b； Bonacci et al.，2014）。本研究通過采用VAS 與AKPS 對PFPS 人群進行自我報告的疼痛以及功能評估發(fā)現，兩組在6 周干預后均有效降低了VAS 評分、改善AKPS 評分，并且疊加EMS 訓練對于改善AKPS 評分的效果更好，這可能與EMS 能夠通過門控理論以及在刺激過程中產生內源性內啡肽有效緩解疼痛有關（Melzack et al.，1965；Sj?lund et al.，1976）。綜上，疊加EMS 相較于單純的肌力訓練對于降低髕股關節(jié)應力、改善膝關節(jié)功能方面具有更積極的訓練效果，但在部分指標上，并不能將EMS 的效果與單純肌力訓練的積極作用區(qū)分開。

然而，本研究也存在一定的局限性。首先，本研究并未進一步比較性別差異及動作策略對下肢生物力學特征的影響。女性與男性在負重活動中會受不同動作策略的影響。如女性在屈膝時，股四頭肌激活占主導，而男性則以股四頭肌與股后肌群共激活為主導（Walsh et al.，2012）。其次，髕股關節(jié)應力的計算依據前人的研究僅考慮到膝關節(jié)矢狀面的運動與負荷，未納入膝關節(jié)額狀面和水平面的相關參數，難以全面了解髕股關節(jié)在3 個方向上的生物力學特征（楊辰 等，2022a）。此外，股內側肌與股外側肌肌力失衡以及股內側肌激活延遲可能是導致髕股運動軌跡異常的主要原因，本研究僅分析了股內側肌與股外側肌的肌肉激活特征，并未分析兩者的激活程度比以及時間差。最后，單腿下蹲雖已被證明與其他日常功能性動作之間存在中高程度相關（Lewis et al.，2015；Whatman et al.，2011），但并不能取代跑、跳等其他功能性測試，后續(xù)也應考慮對其他相關的功能性任務進行研究。

4 結論

EMS 結合肌力訓練有助于更好地糾正單腿下蹲時異常的髖膝運動模式，降低髕股關節(jié)負荷，進而改善PFPS人群疼痛及下肢功能。