時(shí)會(huì)娟 張東霞 任爽 梁子軒 李翰君 黃紅拾, 敖英芳,
北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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(xué)第三醫(yī)院創(chuàng)新轉(zhuǎn)化基金(BYSYZHKC2020106)、北京大學(xué)第三醫(yī)院優(yōu)秀留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金(BYSYLXHG2020007)、北京大學(xué)第三醫(yī)院臨床重點(diǎn)項(xiàng)目(BYSYZD2021012)、北京市自然科學(xué)基金(7202232)和中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(2022QN007)資助
2022–05–20;
2022–07–28
前交叉韌帶重建術(shù)后12個(gè)月大腿肌肉等速肌力特征
時(shí)會(huì)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(xué)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院, 北京 100084; 2.北京大學(xué)第三醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科, 北京大學(xué)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所, 運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)關(guān)節(jié)傷病北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(shù)后 12 個(gè)月患者的大腿肌肉在不同屈膝角度時(shí)的等速肌力特征, 對(duì) 16 名 ACL 重建術(shù)后 12 個(gè)月的患者和 14 名健康對(duì)照者在 60°/s 的角速度下進(jìn)行股四頭肌和腘繩肌的等速向心和離心開鏈肌力測(cè)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(shí)的肌力, 并計(jì)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(yīng)用混合設(shè)計(jì)雙因素方差分析方法, 檢驗(yàn)不同人群和不同側(cè)別對(duì)大腿等速肌力特征的影響。結(jié)果表明, 腘繩肌等速肌力在不同屈膝角度時(shí)的特征相似, ACL 重建側(cè)顯著小于對(duì)側(cè), 與健康對(duì)照者無(wú)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(shí)重建側(cè)的股四頭肌等速向心肌力不僅與對(duì)側(cè)存在差異, 也與健康人群不同, 是更具特異性的評(píng)估肌力特征指標(biāo)。在康復(fù)過程中, 不僅要關(guān)注雙側(cè)對(duì)稱性, 而且要關(guān)注其是否恢復(fù)到健康者的水平, 強(qiáng)調(diào)特定角度下肌肉功能的恢復(fù)。較小屈膝角度下, 雙側(cè)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(shù)后康復(fù)不僅要加強(qiáng)重建側(cè)屈膝動(dòng)作的控制訓(xùn)練, 也要同時(shí)改善對(duì)側(cè)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(fù)
前交叉韌帶(anterior cruciate ligament, ACL)斷裂后無(wú)法自然愈合, 通常需要進(jìn)行 ACL 重建手術(shù)。盡管 ACL 重建手術(shù)通常可以很好地提高膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性, 但研究表明 ACL 重建后總體再傷率高達(dá)15%[1]; 重建術(shù)后 10~15 年, 患者的膝骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生率為 80%[2]。
ACL 重建術(shù)后普遍存在大腿肌力減弱的特征, 即使在患者重返運(yùn)動(dòng)后, 股四頭肌力量不足依然很常見。ACL 重建術(shù)后兩年的患者仍然存在股四頭肌肌力不足的特點(diǎn)[3]。股四頭肌力量下降不僅與 ACL重建術(shù)后運(yùn)動(dòng)模式的改變[4–5]和功能表現(xiàn)[5–7]顯著相關(guān), 而且與潛在的生物力學(xué)危險(xiǎn)因素相關(guān)[8–9]。研究表明, 股四頭肌肌力不足者重返運(yùn)動(dòng)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(shù)后恢復(fù)大腿肌肉力量對(duì)重返運(yùn)動(dòng)以及預(yù)防繼發(fā)性損傷至關(guān)重要[11]。
ACL 重建術(shù)后的肌力特征越來(lái)越受到關(guān)注。目前的研究多以 ACL 重建者對(duì)側(cè)為參照, 分析重建側(cè)與對(duì)側(cè)等速肌力的差異, 并根據(jù)雙側(cè)肌力的對(duì)稱性來(lái)評(píng)價(jià)肌力的恢復(fù)情況[12–15], 常作為患者術(shù)后重返運(yùn)動(dòng)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一[16]。術(shù)后重返運(yùn)動(dòng)時(shí), 股四頭肌力量不對(duì)稱的患者在一年后膝關(guān)節(jié)的功能表現(xiàn)比雙側(cè)肌力對(duì)稱者更差[17], 膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分更高者的重建側(cè)股四頭肌力量更強(qiáng), 雙側(cè)肌力的對(duì)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(píng)估肌力平衡、膝關(guān)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(biāo)[18–19]。但是, 現(xiàn)有的研究無(wú)論是對(duì)于對(duì)稱性的評(píng)估還是屈伸肌力比值的分析, 多基于峰值肌力計(jì)算, 較少關(guān)注不同屈膝角度下的肌力值。不同屈膝角度對(duì)應(yīng)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(cè)ACL 斷裂患者[20–21]和 ACL 重建患者[22]的肌力狀態(tài), 但均以對(duì)側(cè)為對(duì)照, 沒有比較與健康人群的差異。由于 ACL 重建術(shù)后對(duì)側(cè)的功能狀態(tài)也可能受到影響, 僅以對(duì)側(cè)為參照并不能全面揭示其特異性改變, 因此, 我們不僅要關(guān)注重建側(cè)與對(duì)側(cè)之間的對(duì)稱性, 更要關(guān)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(cè) ACL 重建術(shù)后患者重返運(yùn)動(dòng)后的股四頭肌和腘繩肌在不同屈膝角度時(shí)的肌力特征, 為提高 ACL 重建術(shù)后康復(fù)效果提供理論依據(jù)。本研究將驗(yàn)證以下假設(shè): 1)單側(cè) ACL 重建術(shù)后患者, 重建側(cè)股四頭肌肌力與對(duì)側(cè)及健康對(duì)照者之間均存在顯著差異, 且具有角度特異性; 2)重建側(cè)的腘繩肌肌力與對(duì)側(cè)及健康對(duì)照者之間均存在顯著的差異, 且具有角度特異性; 3)重建側(cè)的腘繩肌與股四頭肌肌力比值與對(duì)側(cè)及健康對(duì)照者之間均存在顯著的差異, 且具有角度特異性。
本研究共招募單側(cè) ACL 重建術(shù)后 12 個(gè)月(重建術(shù)后距離測(cè)試時(shí)間為 11.8±1.1 月)的男性患者 16 名(7 名為右側(cè)重建, 9 名為左側(cè)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(cè)自體腘繩肌腱重建, 無(wú)同時(shí)進(jìn)行的其他結(jié)構(gòu)的合并手術(shù), 下肢無(wú)其他外科手術(shù)史。健康受試者無(wú)下肢外傷史及其他影響運(yùn)動(dòng)功能的疾病。所有患者進(jìn)行ACL 重建術(shù)后, 均按照北京大學(xué)第三醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科相應(yīng)的康復(fù)方案進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。測(cè)試前, 研究方案經(jīng)過北京大學(xué)第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)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
應(yīng)用等速肌力測(cè)試系統(tǒng)(Contrex MJ), 對(duì)股四頭肌和腘繩肌分別進(jìn)行 60°/s 向心收縮、60°/s 離心收縮兩種模式下的開鏈肌力測(cè)試, 測(cè)試范圍為屈膝90°~20°。測(cè)試時(shí), 受試者軀干屈曲角為 120°, 測(cè)試前要求受試者盡量放松, 以便進(jìn)行去重力測(cè)試。每種收縮模式下的肌力重復(fù)測(cè)試 5 次, 相鄰收縮模式測(cè)試間隔為 3 分鐘以便休息大腿肌群。患者每次均先測(cè)對(duì)側(cè), 再測(cè)重建側(cè); 健康受試者每次均先測(cè)優(yōu)勢(shì)側(cè), 再測(cè)非優(yōu)勢(shì)側(cè)(將健康人群的踢球腿定義為優(yōu)勢(shì)側(cè), 另一側(cè)定義為非優(yōu)勢(shì)側(cè))。等速肌力測(cè)試裝置如圖 1 所示。
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(shí)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(shí)的 Qe和 He。為了探究能更好地反映肌肉生理特性的指標(biāo), 進(jìn)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(duì)肌力矩進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
應(yīng)用混合設(shè)計(jì)雙因素方差分析(ANONA)方法, 檢驗(yàn)不同人群(ACL 重建者和健康對(duì)照者)和不同側(cè)別(ACL重建者的重建側(cè)和對(duì)側(cè), 健康對(duì)照者的優(yōu)勢(shì)側(cè)和非優(yōu)勢(shì)側(cè))對(duì)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(cè)別兩因素存在交互效應(yīng), 則分別對(duì)人群和側(cè)別兩個(gè)因素進(jìn)行后續(xù)檢驗(yàn): 應(yīng)用配對(duì) t 檢驗(yàn)方法, 分析 ACL 重建者重建側(cè)與對(duì)側(cè)之間、健康者優(yōu)勢(shì)側(cè)與非優(yōu)勢(shì)側(cè)之間的差異; 應(yīng)用獨(dú)立樣本 t 檢驗(yàn)方法, 分析 ACL 重建者重建側(cè)與健康者非優(yōu)勢(shì)側(cè)、ACL 重建者對(duì)側(cè)與健康者優(yōu)勢(shì)側(cè)的差異。共進(jìn)行 4 次后續(xù)檢驗(yàn), 對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行 Bonfer-roni 矯正, 因此后續(xù)檢驗(yàn)中的顯著性水平為 0.05/4=0.0125。本研究中所有統(tǒng)計(jì)分析均采用 SPSS16.0 軟件完成。
如表 2 和圖 2 所示, 不同人群和不同側(cè)別對(duì) Qc的峰值存在顯著交互效應(yīng)(=0.045)。后續(xù)檢驗(yàn)結(jié)果表明, ACL 重建者重建側(cè)的 Qc 峰值顯著小于對(duì)側(cè)(=0.003), 健康者非優(yōu)勢(shì)側(cè)與優(yōu)勢(shì)側(cè)之間的Qc 峰值無(wú)顯著差異(=0.688)。ACL 重建者的重建側(cè) Qc 峰值與健康者的非優(yōu)勢(shì)側(cè)無(wú)顯著差異(= 0.104), ACL 重建者對(duì)側(cè)的 Qc 峰值與健康者的優(yōu)勢(shì)側(cè)也無(wú)顯著差異(=0.589)。
黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)注的目光從來(lái)都沒有離開過這片為中國(guó)革命做出過重要貢獻(xiàn)的紅色圣地。陜甘寧鹽環(huán)定揚(yáng)黃工程于1988年7月開工建設(shè),該工程是國(guó)家“八五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一。然而,工程建設(shè)先天性不足,供水能力達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),“大馬拉小車”問題較為嚴(yán)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(xiàng)工程發(fā)揮應(yīng)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(qiáng)來(lái)寧夏回族自治區(qū)考察,拉開了工程“升級(jí)版”的序幕,拍板實(shí)施鹽環(huán)定揚(yáng)黃工程更新改造項(xiàng)目,成為送給寧夏人民的一個(gè)“大禮包”[1]。
屈膝 30°時(shí), 不同人群和不同側(cè)別的 Qc 存在顯著的交互效應(yīng)(=0.005)(表 2)。后續(xù)檢驗(yàn)結(jié)果表明, 屈膝 30°時(shí), ACL 重建者與健康者雙側(cè)之間的 Qc 均無(wú)顯著差異(=0.015,=0.032), ACL 重建者重建側(cè)的 Qc 顯著小于健康者的非優(yōu)勢(shì)側(cè)(=0.010), 而對(duì)側(cè)與健康者的優(yōu)勢(shì)側(cè)無(wú)顯著差異(=0.749)。
圖1 等速肌力測(cè)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(yīng)和主效應(yīng)顯著; a 表示 ACL 重建者的重建側(cè)與對(duì)側(cè)之間比較; b 表示健康者的非優(yōu)勢(shì)側(cè)與優(yōu)勢(shì)側(cè)之間比較; c 表示 ACL 重建者的重建側(cè)與健康者的非優(yōu)勢(shì)側(cè)之間比較; d 表示ACL 重建者的對(duì)側(cè)與健康者的優(yōu)勢(shì)側(cè)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(shí), 不同人群和不同側(cè)別在的 Qc 存在顯著的交互效應(yīng)(=0.001,=0.003,=0.014)。后續(xù)檢驗(yàn)結(jié)果表明, 屈膝 40°和 50°時(shí), ACL 重建者重建側(cè)的 Qc 均顯著小于對(duì)側(cè)和健康者的非優(yōu)勢(shì)側(cè)(≤0.007)。屈膝 60°時(shí), 重建側(cè)的 Qc 顯著小于對(duì)側(cè)(=0.002), 而與健康者的非優(yōu)勢(shì)側(cè)無(wú)顯著差異(=0.031)。屈膝 40°, 50°和 60°時(shí), 健康者非優(yōu)勢(shì)側(cè)和優(yōu)勢(shì)側(cè)之間的 Qc 均無(wú)顯著差異(=0.070,=0.254,=0.809), ACL重建者對(duì)側(cè)的 Qc 與健康者的優(yōu)勢(shì)側(cè)也均無(wú)顯著差異(=0.449,=0.469,= 0.613)。
屈膝 70°和 80°時(shí), 不同人群和不同側(cè)別的 Qc均不存在交互效應(yīng)(=0.063,=0.430), ACL 重建者與健康者之間的 Qc 均無(wú)顯著差異(=0.582,= 0.749), 但兩組人群不同側(cè)別之間存在顯著差異(= 0.026,=0.047)。
不同人群以及不同側(cè)別對(duì) Hc 的峰值以及屈膝30°, 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時(shí)的Hc均不存在交互效應(yīng)(≥0.057)。ACL 重建者與健康者之間的 Hc 均無(wú)顯著差異(≥0.401), 但兩組人群不同側(cè)別之間存在顯著差異(≤ 0.035)。
如表 3 所示, 在屈膝 30°時(shí), 不同人群和不同側(cè)別的 Qe 存在顯著的交互效應(yīng)(=0.005)。后續(xù)檢驗(yàn)結(jié)果表明, ACL 重建者的重建側(cè) Qe 顯著小于健康者的非優(yōu)勢(shì)側(cè)(=0.002), 對(duì)側(cè)的 Qe 與健康者的優(yōu)勢(shì)側(cè)之間無(wú)顯著差異(=0.460)。ACL 重建者和健康者雙側(cè)之間的 Qe 均無(wú)顯著差異(=0.032,= 0.028)。
不同人群和不同側(cè)別的 Qe 峰值以及屈膝 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時(shí)的 Qe 均不存在交互效應(yīng)(≥ 0.051)。ACL 重建者與健康者之間的上述 Qe 均無(wú)顯著差異(≥0.056)。屈膝 40°和 50°時(shí), 兩組人群不同側(cè)別之間均無(wú)顯著差異(≥0.090), 但對(duì)于 Qe 峰值以及屈膝 60°, 70°和 80°時(shí)的 Qe, 兩組人群不同側(cè)別之間存在顯著差異(≤0.012)。
不同人群和不同側(cè)別的 He 峰值以及屈膝 30°, 40°, 50°, 60°, 70°和80°時(shí)的 He 均不存在交互效應(yīng)(≥0.159)。ACL 重建者與健康者之間的 He 均無(wú)顯著差異(≥0.358), 但兩組人群不同側(cè)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(cè)別對(duì)向心肌力峰值的比值Hc/Qc 以及屈膝 30°, 60°, 70°和 80°時(shí)的 Hc/Qc 均不存在交互效應(yīng)(≥0.057)。兩組人群不同側(cè)別之間的Hc/Qc 均無(wú)顯著差異(≥0.248)。對(duì)于峰值比值 Hc/ Qc 以及屈膝 30°, 70°和 80°時(shí)的 Hc/Qc, ACL 重建者與健康者相似(≥0.061), 但 ACL 重建者屈膝 60°時(shí)的 Hc/Qc 顯著大于健康者(=0.019)。
不同人群以及不同側(cè)別對(duì)離心肌力峰值的比值He/Qe 以及屈膝 30°, 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時(shí)的He/Qe 均不存在交互效應(yīng)(≥0.159)。兩組人群不同側(cè)別之間的 He/Qe 無(wú)顯著差異(≥0.058)。對(duì)于峰值比值 He/Qe 以及屈膝 30°, 60°, 70°和 80°時(shí)的 He/Qe, ACL 重建者與健康者相似(≥0.053), 但在屈膝 40°和 50°時(shí), 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(cè)別對(duì)峰值肌力比值 Hc/Qe 以及屈膝 30°, 40°, 50°, 60°, 70°和 80°時(shí)的 Hc/Qe 均不存在交互效應(yīng)(≥0.248)。在上述情況下, 兩組人群不同側(cè)別之間均無(wú)顯著差異(≥ 0.296)。在屈膝 30°, 40°, 50°和 60°時(shí), ACL 重建者的 Hc/Qe 顯著大于健康者(≤0.049), 但對(duì)于峰值肌力比值 Hc/Qe 以及屈膝 70°和 80°時(shí)的 Hc/Qe, 則不存在顯著的組間差異(≥0.109)。
在屈膝 40°和 50°時(shí), 不同人群和不同側(cè)別的He/Qc 均存在顯著的交互效應(yīng)(=0.013,=0.011)。后續(xù)檢驗(yàn)結(jié)果表明, 屈膝 40°和 50°時(shí), ACL 重建 者和健康者雙側(cè)之間的 He/Qc 均無(wú)顯著差異(≥ 0.048)。屈膝 40°和 50°時(shí), ACL 重建者重建側(cè)的He/Qc 均顯著大于健康者的非優(yōu)勢(shì)側(cè)(=0.005,= 0.003), 而對(duì)側(cè)的 He/Qc 與健康者的優(yōu)勢(shì)側(cè)均無(wú)顯著差異(=0.283,=0.485)。
在屈膝 30°和 60°時(shí), 不同人群和不同側(cè)別的He/Qc 存在交互效應(yīng)(=0.013,=0.034)。后續(xù)檢驗(yàn)結(jié)果表明, ACL 重建者和健康者雙側(cè)下肢之間的He/Qc 均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(≥0.049), ACL 重建者重建側(cè)與對(duì)側(cè)的 He/Qc 與健康者的非優(yōu)勢(shì)側(cè)和優(yōu)勢(shì)側(cè)之間亦無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(≥0.031)。
不同人群和不同側(cè)別對(duì)峰值肌力比值 He/Qc 以及屈膝 70°和 80°時(shí)的 He/Qc 均不存在交互效應(yīng)(≥0.132)。ACL 重建者與健康者之間的 He/Qc 無(wú)顯著差異(≥ 0.497), 兩組人群不同側(cè)別之間也無(wú)顯著差異(≥ 0.339)。
表 5 功能性腘繩肌與股四頭肌力量比值
本文研究結(jié)果支持第一個(gè)假設(shè), 即 ACL 重建側(cè)股四頭肌肌力與對(duì)側(cè)及健康對(duì)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(cè)的股四頭肌等速向心收縮和離心收縮時(shí)的肌力峰值均顯著小于對(duì)側(cè), 僅呈現(xiàn)與對(duì)側(cè)的差異, 而與健康對(duì)照者無(wú)顯著差異, 股四頭肌峰值肌力主要體現(xiàn)為雙側(cè)肌力的不對(duì)稱特征。不同屈膝角度下,肌力不僅呈現(xiàn)與對(duì)側(cè)的差異, 也呈現(xiàn)組間差異。屈膝 30°時(shí), ACL 重建者雙側(cè)股四頭肌的等速肌力雖無(wú)顯著差異, 但重建側(cè)的 Qc 顯著小于健康對(duì)照者; 屈膝 40°和 50°時(shí), ACL 重建者重建側(cè)的 Qc 不僅與健康人群存在差異, 也與對(duì)側(cè)存在差異。研究結(jié)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(shí), 尤其在屈膝 40°和50°時(shí)。這與以往研究結(jié)果相似。Huang 等[20]通過分析單側(cè) ACL 斷裂患者的等速肌力, 發(fā)現(xiàn)在屈膝40°和 50°時(shí), 股四頭肌的等速肌力與對(duì)側(cè)的差異最大。此外, 最近有研究表明, ACL 重建術(shù)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(yīng)該考慮將重建側(cè)與健康者進(jìn)行比較, 以便更科學(xué)地做出重返運(yùn)動(dòng)的決策。本文研究結(jié)果也表明, 在對(duì) ACL 重建術(shù)后患者進(jìn)行肌力評(píng)估的過程中, 不僅要關(guān)注雙側(cè)的對(duì)稱性, 更要注意與健康對(duì)照者進(jìn)行對(duì)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(shí)不同, 只有在屈膝 30°時(shí), ACL 重建者重建側(cè)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(shí)的 Qe 存在不對(duì)稱特征, 即重建側(cè)僅與對(duì)側(cè)存在差異, 而在屈膝 40°和 50°時(shí), 未發(fā)現(xiàn)與健康人群或?qū)?cè)的差異。Arms 等[24]曾報(bào)道, 當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲角度為 0°~45°時(shí), 股四頭肌收縮會(huì)顯著地增加 ACL 應(yīng)力。此外, 屈膝 30°是運(yùn)動(dòng)過程中保持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的重要位置狀態(tài), 并且在等速膝關(guān)節(jié)伸直過程中, ACL 受力峰值也出現(xiàn)在膝關(guān)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(bào)道, ACL 損傷發(fā)生期間膝關(guān)節(jié)的屈曲角度在 36°左右[26]。因此, 屈曲 30°時(shí)的離心肌力對(duì)評(píng)估實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中的肌肉功能有重要意義。綜合上述結(jié)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(guān)注不同屈膝角度時(shí)的特異性改變特征。與離心收縮模式相比, 屈膝 40°和 50°時(shí), 股四頭肌向心肌力更具特異性和靈敏性, 因此在評(píng)估患者的肌肉力量特征時(shí), 可以將其作為關(guān)鍵的評(píng)估指標(biāo)。在康復(fù)過程中, 不僅要重視肌力最大值的提升, 而且更要加強(qiáng)動(dòng)作控制性訓(xùn)練, 強(qiáng)調(diào)特定角度下的肌肉功能恢復(fù)。
本文研究結(jié)果不完全支持第二個(gè)假設(shè), 即 ACL重建側(cè)腘繩肌肌力與對(duì)側(cè)及健康對(duì)照者之間均存在顯著差異, 且具有角度特異性。本文研究結(jié)果表明, 對(duì)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(duì)照者無(wú)顯著差異, 但都存在雙側(cè)不對(duì)稱特征, 即重建側(cè)的 Hc 和 He 顯著小于對(duì)側(cè)。研究結(jié)果表明, 腘繩肌的肌力總體上呈現(xiàn)為重建側(cè)小于對(duì)側(cè), 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(jié)果相一致。Timmins 等[27]曾報(bào)道 ACL 重建術(shù)后重建側(cè)腘繩肌離心收縮肌力顯著小于對(duì)側(cè)。Cristiani 等[28]針對(duì) 4000 多名患者進(jìn)行研究, 發(fā)現(xiàn)僅 47%的患者腘繩肌等速肌力達(dá)到對(duì)稱, 即雙側(cè)肌力對(duì)稱指數(shù)超過 90%。腘繩肌收縮不僅可以使膝關(guān)節(jié)屈曲, 對(duì)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(huì)增加動(dòng)作中的 ACL受力[29]。ACL 重建術(shù)后腘繩肌肌力不足比較常見, 在 ACL 損傷預(yù)防及傷后的康復(fù)過程中, 要同時(shí)增強(qiáng)離心和向心收縮模式下的肌力, 改善腘繩肌的肌肉功能, 對(duì)降低 ACL 損傷有重要意義[30]。
本文研究結(jié)果支持第三個(gè)假設(shè), 即 ACL 重建側(cè)腘繩肌與股四頭肌肌力的比值與對(duì)側(cè)及健康對(duì)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(shí), ACL 重建側(cè)的 Hc/Qc 均顯著大于健康對(duì)照者, 但是與對(duì)側(cè)無(wú)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(jié)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(cè)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(dāng)屈膝角度低于 60°時(shí), 股四頭肌的收縮會(huì)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(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的主要結(jié)構(gòu)[32]。屈伸肌力比值也是臨床上常用的評(píng)估運(yùn)動(dòng)員是否準(zhǔn)備好重返運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)。有研究表明, 屈伸肌力比值可能與落地動(dòng)作中膝關(guān)節(jié)受力以及前交叉韌帶所受負(fù)荷有關(guān)[33]。Kyritsis 等[34]的研究結(jié)果也表明, 術(shù)后重返運(yùn)動(dòng)后, 膝關(guān)節(jié)屈伸力量比值的降低會(huì)顯著增加前交叉韌帶再受傷的風(fēng)險(xiǎn)。重建側(cè)屈伸肌力比值增加可能是 ACL 重建術(shù)后肌肉收縮的代償模式, 可以幫助控制脛骨前移, 維持膝關(guān)節(jié)的動(dòng)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(dòng)作)和 He/Qc (代表伸膝動(dòng)作), 以便更好地描述膝關(guān)節(jié)屈伸時(shí)主動(dòng)肌與拮抗肌之間的關(guān)系。結(jié)果表明, ACL 重建者重建側(cè)和對(duì)側(cè)在 30°, 40°, 50°和 60°時(shí)的 Hc/Qe 均顯著大于健康對(duì)照者, 但 ACL 重建者雙側(cè)下肢之間無(wú)顯著差異。功能性的 Hc/Qe 類似落地時(shí)的屈膝緩沖動(dòng)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(dāng)屈膝角度小于 60°時(shí), ACL 重建者雙側(cè)下肢的緩沖能力可能比健康者更弱, 導(dǎo)致?lián)p傷的風(fēng)險(xiǎn)較高。所以, 在 ACL 重建術(shù)后康復(fù)的過程中, 不僅要加強(qiáng)重建側(cè)較小角度下屈膝動(dòng)作的控制訓(xùn)練, 也要改善對(duì)側(cè)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(cè)在 40°和 50°時(shí)的 He/Qc 均顯著大于健康對(duì)照者, 但與對(duì)側(cè)之間無(wú)顯著差異。功能性的 He/Qc 類似伸膝踢球動(dòng)作, 重建側(cè)的 He/Qc增加, 說明患者的伸膝動(dòng)作強(qiáng)度較低, 且這一特征主要體現(xiàn)為與健康對(duì)照者之間的差異。綜上所述, 對(duì)于功能性屈伸肌力比值, 不僅要進(jìn)行患者的雙側(cè)對(duì)稱性分析, 還應(yīng)該側(cè)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(shù)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(yīng)該同時(shí)采集肌肉的肌電信號(hào), 分析不同角度下肌肉的激活狀態(tài), 進(jìn)一步探究重建術(shù)后肌力不足的機(jī)理, 為康復(fù)策略提供更具體的建議。由于不同術(shù)式也會(huì)對(duì)康復(fù)效果產(chǎn)生影響, 本研究只探究了應(yīng)用腘繩肌重建術(shù)后的等速肌力角度特異性特征, 今后應(yīng)該進(jìn)一步分析應(yīng)用不同術(shù)式患者的肌力特征。此外, 雖然本研究測(cè)得的健康對(duì)照組的股四頭肌與腘繩肌肌力值與以往報(bào)道的健康人的肌力數(shù)值[35–37]相當(dāng), 但本研究的樣本量相對(duì)較小, 未來(lái)的研究中需要進(jìn)一步增加樣本量, 并建立健康人群肌力的數(shù)據(jù)庫(kù), 為評(píng)估患者的肌力恢復(fù)狀態(tài)提供更堅(jiān)實(shí)的參考依據(jù)。
本研究分析了 ACL 重建術(shù)后 12 個(gè)月患者不同屈膝角度時(shí)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(cè)屈膝 40°和 50°時(shí)的股四頭肌等速肌力顯著小于對(duì)側(cè)和健康對(duì)照者。腘繩肌肌力在不同角度下的特征相似, 重建側(cè)僅與對(duì)側(cè)呈現(xiàn)差異, 與健康對(duì)照者無(wú)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(cè)屈膝 40°和 50°時(shí)的 Hc/Qc 和 He/Qc 均顯著大于健康對(duì)照者, 重建側(cè)和對(duì)側(cè)屈膝 30°, 40°, 50°和 60°時(shí)的 Hc/Qe 均顯著大于健康對(duì)照者。研究結(jié)果表明, 康復(fù)過程中, 對(duì)于股四頭肌等速肌力, 不僅要關(guān)注其與對(duì)側(cè)的差異, 也要關(guān)注其是否恢復(fù)到健康者的水平; 而對(duì)于屈伸肌力比值, 主要關(guān)注其是否恢復(fù)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