運動控制訓練對女大學生髕股關節(jié)痛的影響研究

【摘要】目的"評價運動控制訓練（MCE）對女大學生髕股關節(jié)痛（PFP）的療效。為PFP的治療提供理論依據。方法 將36名受試者隨機分配到MCE組和對照組，各18人。對照組進行假干預。實驗組進行MCE。每周訓練3次，共6周。分別在干預前和干預后記錄單腿深蹲（SLS）時臀中肌和臀大肌肌電均方根（RNS）以及動態(tài)膝外翻角（DKV），評估膝關節(jié)Lysholm量表、視覺模擬評分（VAS）以及Y平衡。結果"干預6周后，對照組各項指標均無顯著性變化（P＞0.05），MCE組各項指標除Y平衡后外側、后內側最大伸展距離無統(tǒng)計學變化，其余各指標均有顯著性改善（ P＜0.05），MCE組除Y平衡外各項指標均優(yōu)于對照組（ P＜0.05）。結論"MCE可以增強PFP女大學生臀部肌肉激活、降低DKV角，改善下肢姿勢控制、減輕疼痛和提高膝關節(jié)功能。

【關鍵詞】運動控制訓練 "髕股關節(jié)痛 "動態(tài)膝外翻 "單腿深蹲

The effect of Motor Control Exercise on patellofemoral pain in female college students

Wang Gang¹""Han Yabing²""Huang Xiongfeng³""Cai Ningning^*3"""Zhao Xiaojuan³""Chen Weiwei³

1.Xi’an Physical Education University， Xi’an，China 710068 "2.Ankang University， Ankang，China 725000

3.Fuzhou Medical College of Nanchang University， Fuzhou，China 344099

【Abstract】Objective"This study aims to evaluate the efficacy of motor control exercise （MCE） in alleviating patellofemoral pain （PFP） among female college students and to provide a theoretical foundation."Methods"Thirty-six participants were randomly assigned to either the MCE group （n=18） or the control group （n=18）."The control group underwent a sham intervention， while"the experimental group engaged in Motor Control Exercises （MCE）. Training sessions were conducted three times per week over a period of six weeks.The root mean square （RMS） of the gluteus medius and gluteus maximus electromyography （EMG） during single-leg squats （SLS）， along with the dynamic knee valgus （DKV） angle， were measured both before and after the intervention."Furthermore， the Lysholm knee scoring scale， Visual Analog Scale （VAS）， and Y-Balance test were assessed. Results"After six weeks of intervention， no significant changes were observed in the control group across any of the indicators （Pgt;0.05）. In contrast， the MCE group demonstrated significant improvements in all outcome measures， except for the posterolateral and posteromedial maximum reach distances on the Y-balance test （Plt; 0.05）. Additionally， all indicators in the MCE group， excluding the Y-balance test， showed significantly better results compared to the control group （Plt;0.05）. Conclusion"MCE"can enhance hip muscle activation， reduce the DKV， improve lower limb postural control， alleviate pain， and enhance knee joint function in female college students with PFP.

【Key words】Motor control exercise "Patellofemoral arthralgia""Dynamic Knee Valgus"single-leg squats

前言

髕股關節(jié)痛（patellofemoral pain，PFP）是一種常見的膝關節(jié)疾病，主要由髕股關節(jié)內的病理改變或異常生物力學引起^[1]。其特征是膝前部疼痛，在上下樓梯、跑步等活動后會加重^[2-3]。流行病學表明，PFP主要影響18至35歲的年輕人，發(fā)病率約為每1000人中22例。隨訪研究顯示，45%最初診斷為PFP的患者持續(xù)經歷疼痛^[4]。Hansen^[5]等人進行了一項隨訪發(fā)現，74%的PFP患者盡管接受了治療，但在體育活動和日常生活中仍有不同程度的限制。這種持續(xù)的癥狀影響了運動員的運動表現、心理健康和整體生活質量。PFP被也廣泛認為是髕股關節(jié)炎發(fā)生的危險因素^[6]。女性患PFP的風險更高^[4]。性別差異可能與女性解剖特征、激素波動和神經肌肉控制有關^[7]。女性股骨前傾角、Q角和膝關節(jié)外翻角較大，易在功能活動中形成異常的運動模式^[8]。此外，女性還表現出神經肌肉控制不足，這與臀部肌肉激活和力量的減少有關^[4]。臀肌力量下降的個體在單腿著陸和單腿下蹲動作時容易發(fā)生動態(tài)膝關節(jié)外翻（Dynamic Knee Valgus， DKV）^[9]。DKV以髖關節(jié)內收、膝關節(jié)外展和脛骨外旋為特征，與前交叉韌帶撕裂和PFP的形成具有相關性^[10]。

運動療法，特別是股四頭肌力量訓練，常用于治療PFP。該方法旨在增強股四頭肌的肌力，從而糾正髕骨的異常運動軌跡，增強髕股關節(jié)的穩(wěn)定性^[11，12]。通常推薦高強度的股四頭肌抗阻訓練，但這種高強度的阻力可能會增加髕股關節(jié)壓力，加劇髕股關節(jié)疼痛^[13]。運動控制訓練（Motor Control Exercise， MCE），也稱神經肌肉控制訓練、動態(tài)肌肉穩(wěn)定訓練，是一個全面的訓練計劃。重點強調特定肌肉激活，促進關節(jié)動態(tài)穩(wěn)定，改善肢體神經肌肉運動控制^[14]。盡管MCE作為一種治療手段的潛在優(yōu)勢已被證實，但使用MCE作為PFP治療的研究有限。此外，目前還缺乏強有力的證據來證實MCE對PFP患者的療效和下肢生物力學影響。本研究旨在探究MCE對女大學生PFP患者的臨床療效和下肢生物力學影響，以期為治療PFP提供證據支持。

1.研究資料與方法

1.1研究對象

本研究選取的受試對象為西安體育學院在校女大學生，共招募52例，篩選后最終納入36名，按招募順序進行編號。利用Excel生成隨機數，并按照升序排列這些隨機數，與受試者編號對應，1-18為MCE組，19-36為對照組。

1.1.1納入標準^[15-16]

符合2016年髕股疼痛國際研討會制定的PFP診斷標準：1）長時間坐、上樓梯、蹲、跑、跪、跳躍時出現膝蓋周圍或后面的疼痛；2）日常生活中或前一周訓練時VAS≥3cm；3）單側受累，病情持續(xù)時間＞3個月；4）無既往治療；5）年齡在18-25歲之間的女性患者。

1.1.2排除標準^[17]

1）接受其他治療；2）有膝關節(jié)手術史、髕骨脫位或踝關節(jié)/髖關節(jié)損傷史；3）有半月板或膝關節(jié)韌帶損傷或膝關節(jié)任何其他損傷；4）骶髂關節(jié)疼痛；5）患有任何神經或心血管疾病。

本研究經西安體育學院倫理委員會審核批準 （No. XAIPE2024024）。所有受試者均自愿參與并簽署知情同意書。

1.2干預措施

本研究在西安體育學院進行，干預時間為2023年12月-2024年1月，實驗組干預方式為MCE；對照組進行假干預。

1.2.1假干預訓練

假干預方案包括上肢和軀干練習，不影響下肢功能，參考Emamvirdi^[18]等人方案。卷腹：仰臥，髖膝屈曲90度，肩抬離地面，每組10次，3組/周。俯臥伸展：俯臥，抬起軀干并緩慢返回，每組10次，3組/周。肱二頭肌訓練：屈肘握住毛巾卷，肘部靠在軀干上進行旋后，每組15次，3組/周。肱三頭肌訓練：伸肘握住毛巾卷進行旋前，每組15次，3組/周。胸肌牽伸：立位，肩部外展，前臂靠墻，身體前傾，每次保持15秒，3次/周。

1.2.2 MCE

MCE組參考Emamvirdi等人的研究^[18-20]。1-2周，深蹲，側向彈力帶行走，立位髖外展，彈力帶阻力深蹲，向前弓步。3-4周，深蹲，側向彈力帶行走，立位髖外展，彈力帶阻力深蹲，向前弓步，BOSU球深蹲，BOSU球單腿平衡訓練。5-6周，BOSU球深蹲，BOSU球單腿平衡訓練，單腿屈曲30度平衡訓練，BOSU球彈力帶深蹲，改良弓箭步，羅馬尼亞單腿硬拉，無跳躍側向運動，髖關節(jié)側向旋轉。以上每個動作12～20次/組，重復2～3組，3次/周，每次40min。通過改變支撐面、變換訓練動作或增加阻力等提高難度。訓練時給予口頭提示，保持膝關節(jié)朝向正前方，不要旋轉。

1.3測量指標

1.3.1表面肌電圖

使用無線遙感表面肌電圖測試儀（NORAXON）收集單腿下蹲（single-leg squat，SLS）期間臀中肌和臀大肌的肌電數據。準備過程：去除毛發(fā)，清潔皮膚以提高導電性。電極放置：臀中肌電極位于髂骨和大轉子中點。臀大肌電極位于骶椎和大轉子中點。測試流程：受試者患腿進行SLS，雙腳與肩同寬，手放臀部。按指令下蹲：“準備”，“1”達到最大髖關節(jié)屈曲，“2”蹲至60度，保持5秒，重復3次。選擇振幅高、噪聲小的2秒范圍內均方根（"Root Mean Square， RMS）值以進行分析。將臀大肌和臀中肌RMS值進行標準化，以臀中肌和臀大肌的最大等長收縮時（Maximal"Voluntary Isometric Contractions，MVIC）的RMS為標準^[21]。臀中肌MVIC：健側臥位，測試裝置固定在外踝上方，最大外展力維持6秒。臀大肌MVIC：俯臥位，膝關節(jié)90度，測試裝置連接大腿后端，最大臀部伸展力維持6s^[22，23]。取6s收縮過程中，中間2s信號值，共測3次，取平均值作為肌電標準化基準。

1.3.2 DKV

使用兩臺攝像機記錄SLS的動作。相機1和相機2分別放置于拍攝對象前方和側方3 m處膝蓋高度。標記物分別放置于患側膝關節(jié)和踝關節(jié)中心、髂前上棘至膝關節(jié)標記點連線中點，由同一測試人員完成，三個點形成的兩條直線的夾角即為DKV角。受試者被要求進行SLS，軀干挺直，保持平衡，5秒內下蹲，膝關節(jié)屈曲60度，受試者下蹲到最低點時，測量受試者膝關節(jié)的DKV角^[24]，重復3次，取平均值。

1.3.3 VAS

VAS是一種測量疼痛的標準化工具。受試者在直尺上標出疼痛程度相應的位置，工作人員記錄數值來量化疼痛水平。

1.3.4"Lysholm量表

Lysholm量表滿分100分，分數越高功能越好。評估內容包括：疼痛、跛行、支持、下蹲、腫脹、上樓、絞索和穩(wěn)定性。

1.3.5 Y平衡

Y平衡裝置包括一個中央平臺和三個定向游標尺，測試之前首先測量患肢長度（髂前上棘到內踝距離），受試者患腿支撐，健腿盡可能向三個方向最大距離伸展：即前側（A）、后內側（PM）和后外側（PL），測3次，取平均值。以下肢長度的百分比表示。測試過程中失去平衡或非負重腳觸地，視為無效^[25]。

1.4統(tǒng)計分析

采用SPSS 27.0進行數據分析。計量資料滿足正態(tài)性分布，組間比較使用獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對樣本t檢驗，以均數±標準差表示，Plt;0.05為顯著性水平。

2.研究結果與分析

2.1受試者一般資料

本研究最終納入36人，兩組的年齡、體重、身高、BMI無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），具有可比性（見表一）。

2.1表面肌電

兩組臀大肌肌電均方根比較：干預前，兩組無顯著性差異，干預6周后，MCE組臀大肌肌電均方根顯著提高（P＜0.001），且MCE組臀大肌肌電均方根顯著高于對照組（P＜0.001），對照組干預后無顯著變化（見表2）。

兩組臀中肌肌電均方根比較：干預前，兩組無顯著性差異，干預6周后，MCE組臀中肌肌電均方根顯著提高（P＜0.001），且MCE組臀中肌肌電均方根顯著高于對照組（P=0.003），對照組干預后無顯著性變化（見表3）。

2.2 DKV

干預前，兩組無顯著性差異，干預6周后，MCE組DKV角顯著降低（P＜0.001），且MCE組DKV角顯著低于對照組（P＜0.001），對照組干預后無顯著性變化。（見表4）

2.3 VAS

干預前，兩組無顯著性差異，干預6周后，MCE組VAS評分顯著降低（P＜0.001），且MCE組VAS評分顯著低于對照組（P＜0.001），對照組干預后無顯著性變化。（見表5）

2.4 Lysholm

干預前，兩組無顯著性差異，干預6周后，MCE組Lysholm評分顯著提高（P＜0.001），且MCE組顯著優(yōu)于對照組（P＜0.001），對照組干預后無顯著性變化。（見表6）

2.5 Y平衡

前方比較：干預前和干預6周后，兩組前方得分無顯著性差異，干預6周后，MCE組的前方得分較干預前顯著提高（P=0.006），對照組干預后無顯著性變化。（見表7）

后內側比較：干預前和干預6周后，兩組無統(tǒng)計學差異，與干預前相比，干預6周后兩組均無顯著性變化。（見表7）

后外側比較：干預前和干預6周后，兩組無統(tǒng)計學差異，與干預前相比，干預6周后兩組均無顯著性變化。（見表7）

3.討論

本研究結果表明，MCE可以增強PFP女大學生臀部肌肉激活、降低DKV角，改善下肢姿勢控制、減輕疼痛和提高膝關節(jié)功能。

肌肉激活反映肌肉剛度變化和運動單位的募集水平。與無PFP者相比，PFP患者表現為臀肌激活時間延遲和縮短，這使髖、膝關節(jié)無法保持中立位置，從而導致髖關節(jié)內收、內旋以及膝關節(jié)外翻^[26]。其他研究也表明，臀肌激活與DKV角之間存在相關性，在SLS時，臀肌激活程度越高，DKV角越低^[27]。本研究與該研究結果一致。6周的MCE增加了PFP受試者臀中肌和臀大肌的激活水平，同時單腿下蹲時的DKV角也顯著降低。在肢體進行運動時，肌肉激活通常先于動作，以對抗由反應引起的失穩(wěn)。這種預先計劃的激活，被稱為前饋控制，由中樞神經系統(tǒng)支配^[28]。在PFP患者中，前饋控制減弱，導致在動態(tài)運動中自發(fā)收縮肌肉的能力降低。因此，難以根據負荷的變化適當、及時地調整肌肉激活強度，導致下肢穩(wěn)定性下降^[29]。Goto等^[26]對PFP受試者單腿著陸肌電圖研究發(fā)現臀中肌和臀大肌的激活普遍降低，提示PFP患者前饋控制較差。Muyor^[30]研究表明，單腿下蹲、向前弓步和側向運動能有效地激活臀肌，單蹲下蹲的激活水平最高。單腿下蹲和向前弓步是本實驗練習的關鍵，訓練最初是在穩(wěn)定的平面上進行，之后借助BOSU球、彈力帶增加訓練難度。這些動作可以有效地激活臀肌，改善前饋控制。因此，我們認為MCE提高了PFP患者前饋控制，增加了肌肉的激活效率，從而降低了DKV角。

Myer等^[31]發(fā)現，如果在著陸階段膝關節(jié)外展力矩超過15.4 N，則髕股疼痛發(fā)展的風險為6.8%，而低于此閾值的風險僅為2.9%。髕股疼痛可影響膝關節(jié)的日常功能，如上下樓梯、下蹲等。在上述討論中，我們提到了臀肌的激活降低了DKV角。DKV角的降低能夠減輕膝關節(jié)外展力矩。因此，本研究中MCE降低疼痛和提高膝關節(jié)Lysholm評分可能是由于增加了臀肌激活水平，降低DKV角，減少髕股關節(jié)的壓力，因為緩解了疼痛，改善了膝關節(jié)功能。這與Emamvirdi

等人^[18]的研究結果一致，他的研究表明以髖部為主的運動控制訓練能夠使PFP患者在功能活動時疼痛水平降低。

Y平衡是評估下肢動態(tài)姿勢控制的一種可靠、有效的工具。Y平衡得分的下降與下肢損傷的發(fā)生有關，并已被用于檢測PFP患者的姿勢控制^[32-34]。神經肌肉效率的下降，可能會影響下肢動態(tài)的控制^[34]。Y平衡的觸及距離反應神經肌肉控制，距離的增加反映了神經肌肉控制改善^[35]。本研究結果顯示，經MCE治療后，PFP受試者的姿勢控制得到改善。具體來說，前方觸及距離顯著增加，而后外側和后內側距離雖有改善，但無統(tǒng)計學差異。Robison^[36]學者表明，測試中膝關節(jié)屈曲角度與前方伸展距離顯著相關。因此，6周干預后前方距離的增加可能源于運動過程中膝關節(jié)屈曲角度的提高。膝關節(jié)屈曲角度與DKV角存在相關性。研究表明在SLS時膝關節(jié)屈曲角度降低將導致DKV角代償性增加，以吸收地面反作用力。相反，在SLS中膝屈曲角增大，則DKV角降低^[37]。Christine^[38]的研究也證實，使用低屈曲著陸模式的女性表現出更大的膝關節(jié)外翻角度，相反，高屈曲著陸的女性表現出更有效的矢狀面控制，和更小的膝外翻角度。也有研究稱臀中肌激活程度和力量與前方伸展距離相關，臀中肌激活水平在前方伸展時最高^[38，39]。在上述討論中，我們提到了MCE可以顯著提高PFP受試者臀肌的激活水平，降低DKV。因此，Y平衡測試中前伸距離的增加可能得益于臀肌激活以及DKV角度的降低。我們的研究證實了Robison^[36]和Christine^[38]等人得出的結論。雖然干預后兩組間的前伸距離差異無統(tǒng)計學意義，但MCE組比對照組均值更大，MCE組為得分為73.90±6.99，對照組得分為69.86±8.16，實驗組增加了9.5%，而對照組相比干預前有下降趨勢。這說明以髖關節(jié)為核心的MCE能有效提高下肢動態(tài)平衡，增加前伸距離。在本研究中，雖然干預6周后實驗組的后內側和后外側方向無統(tǒng)計學意義上的變化，但其變化量已超過后內側和后外側伸展距離的最小可檢測變化值（minimal detectable change ，MDC），另外，后外側最終得分相比干預前增加了5.28%，后內側得分相比干預前增加了5.33%。研究表明，在Y平衡中，髖關節(jié)外展肌和膝關節(jié)屈肌強度與后內側距離呈正相關，髖關節(jié)伸肌和膝關節(jié)屈肌強度與后外側距離呈正相關^[39]。更高水平的肌肉激活被認為會增強肌肉力量。有學者建議，在運動過程中肌肉激活應至少是40%到60%的MVIC，以達到力量的增加^[40]。據研究表明，單腿下蹲時臀中肌激活為48%至82%的MVIC。臀大肌在單腿深蹲中也同樣被最大程度地激活^{[41，42]}。因此推斷以髖關節(jié)為中心的MCE增加了臀肌的激活，促進了髖關節(jié)伸肌和外展肌力量的提高，從而進一步改善了Y平衡中后內側和后外側方向的距離。導致MCE組干預前后在后內側和后外側兩個方向上缺乏統(tǒng)計學變化的原因可能是實驗周期較短。此外，膝關節(jié)屈肌強度也是預測Y平衡中三個方向最大距離的關鍵因素，本實驗旨在增強髖部肌肉激活，對膝關節(jié)屈肌激活和肌力的影響較小。這可能是缺乏統(tǒng)計學意義的另一因素。

本研究利用MCE 對PFP女大學生進行干預，驗證了MCE治療女性PFP的有效性，為臨床治療PFP提供了康復方案和理論依據。本試驗也存在一些不足之處，首先本研究樣本量相對較少，另外本研究周期較短，也缺乏長期的隨訪研究。因此未來還需要進一步擴大研究，完善試驗設計?？偟膩碚f，MCE可有效激活PFP患者臀大肌和臀中肌，降低DKV角，改善疼痛，提高膝關節(jié)功能，增強下肢姿勢控制。

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