楊 辰 ，萬(wàn)祥林 ，馮 茹 ，，周志鵬 ，曲 峰 *

髕股關(guān)節(jié)痛（patellofemoral pain，PFP）是常見(jiàn)的下肢過(guò)勞損傷之一，癥狀主要表現(xiàn)為在下蹲、跑步和跳躍等活動(dòng)中出現(xiàn)膝前疼痛（Crossley et al.，2019）。髕股關(guān)節(jié)痛在18～40歲大眾群體中的患病率達(dá)20.7%（Xu et al.，2018），而在體力活動(dòng)較多的群體中更為常見(jiàn)，其中業(yè)余跑者的年發(fā)病率約為4%～21%（Crossley et al.，2019）。髕股關(guān)節(jié)痛會(huì)降低患者的體力活動(dòng)水平和生活質(zhì)量（Coburn et al.，2018），并可能進(jìn)一步導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)炎（Thomas et al.，2010）。臨床上多采用保守方法治療髕股關(guān)節(jié)痛，但其長(zhǎng)期效果并不理想（Crossley et al.，2016）。

膝痛是髕股關(guān)節(jié)痛最主要的癥狀，在損傷進(jìn)程中起到重要作用（Crossley et al.，2016）。一般認(rèn)為，髕股關(guān)節(jié)痛可能來(lái)源于異常的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力刺激軟骨下骨或髕下脂肪墊上的痛覺(jué)神經(jīng)，而軟組織功能缺失、下肢排列不齊或運(yùn)動(dòng)異常均可能造成髕骨與股骨間的接觸力增大、接觸面積減小，進(jìn)而導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力提高（Powers et al.，2017）。膝痛的產(chǎn)生可能對(duì)人體造成很多影響，有研究通過(guò)向無(wú)損傷人群髕下脂肪墊注射高滲生理鹽水來(lái)模擬膝前痛，發(fā)現(xiàn)股四頭肌特性和下肢生物力學(xué)特征會(huì)隨之改變（Henriksen et al.，2010；Park et al.，2017）。疼痛適應(yīng)理論認(rèn)為疼痛會(huì)改變肌肉的力學(xué)行為，從而調(diào)整人體的動(dòng)作模式（Hodges et al.，2011）。雖然實(shí)驗(yàn)性模擬疼痛的方法被認(rèn)為可以產(chǎn)生與臨床相似的膝前痛癥狀，但無(wú)損傷人群與髕股關(guān)節(jié)痛患者對(duì)膝痛的反饋可能不同（Bazett-Jones et al.，2017）。因此，需要研究進(jìn)一步確定膝痛在損傷患者中所起到的作用。

明確膝痛對(duì)髕股關(guān)節(jié)痛患者下肢生物力學(xué)特征的影響，有助于進(jìn)一步了解疼痛的作用機(jī)制。已有病例對(duì)照研究建立了髕股關(guān)節(jié)痛與組織結(jié)構(gòu)、肌肉功能、軀干和下肢生物力學(xué)特征等因素之間的聯(lián)系（Goto et al.，2018），但仍無(wú)法確定膝痛與這些因素間的因果關(guān)系。也有少數(shù)研究發(fā)現(xiàn)了膝痛等級(jí)的改變對(duì)髕股關(guān)節(jié)痛患者肌肉功能和動(dòng)作模式的影響，但由于受到疲勞或干預(yù)等其他額外因素的限制，無(wú)法明確獨(dú)立的疼痛作用機(jī)制（Bazett-Jones et al.，2013，2017）。Greuel等（2019）通過(guò)日常運(yùn)動(dòng)量的改變單獨(dú)誘發(fā)髕股關(guān)節(jié)痛患者的膝痛，并發(fā)現(xiàn)膝痛會(huì)造成關(guān)節(jié)源性肌肉抑制增加、膝關(guān)節(jié)屈肌群和伸肌群激活降低的現(xiàn)象，但膝痛對(duì)功能性活動(dòng)中膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征的影響仍不清楚。同時(shí)，女性比男性更易出現(xiàn)髕股關(guān)節(jié)痛（Crossley et al.，2019），且性別間會(huì)表現(xiàn)出不同的動(dòng)作模式（Almonroeder et al.，2016；Willy et al.，2012），這也可能造成不同性別患者對(duì)膝痛的反饋有所差異，但當(dāng)前少有研究對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行探討。因此，需要更多研究來(lái)明確膝痛對(duì)髕股關(guān)節(jié)痛患者動(dòng)作模式的影響，這也有助于建立更合理的治療策略。

本研究通過(guò)對(duì)比髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在有痛和無(wú)痛2種狀態(tài)下跑步和落地起跳緩沖期的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，確定膝痛對(duì)膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特征的影響，旨在了解疼痛的代償作用機(jī)制。本研究假設(shè)：膝痛會(huì)降低髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在跑步和落地起跳緩沖期的膝關(guān)節(jié)三維角度和力矩，以及髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力和接觸面積。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

樣本量的確定基于預(yù)實(shí)驗(yàn)得到的髕股關(guān)節(jié)痛患者在有痛和無(wú)痛狀態(tài)下跑步緩沖期最大膝外展角度差值為2.3°±2.2°，設(shè)定檢驗(yàn)功效為 0.80，顯著水平為 0.05，最終得到最小樣本量為10。通過(guò)G*Power 3.1.9.2軟件（Franz Faul，University Kiel，Germany）完成樣本量計(jì)算。選取15名男性和15名女性髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者作為受試者，最終25人完成研究（表1）。受試者的篩查根據(jù)Crossley等（2016）、Willy等（2012）的研究，納入標(biāo)準(zhǔn)為：1）習(xí)慣采用足跟著地的跑步方式；2）至少有2年以上的跑步經(jīng)歷，且周跑量不少于10 km；3）在跑步、下蹲、上/下樓梯、久坐、跳躍和抗阻伸膝的過(guò)程中，至少有2個(gè)動(dòng)作出現(xiàn)過(guò)髕骨后方或周圍的疼痛；4）疼痛與直接創(chuàng)傷無(wú)關(guān)，且至少存在3個(gè)月以上；5）疼痛等級(jí)至少達(dá)到10 cm視覺(jué)模擬量表（Visual Analog Scale，VAS）的3分以上（0代表無(wú)痛，10代表最大疼痛）。排除標(biāo)準(zhǔn)為：1）髕骨半脫位或脫位；2）存在膝關(guān)節(jié)炎，或肌腱、韌帶、半月板等其他組織損傷；3）有下肢手術(shù)史。所有受試者的篩查統(tǒng)一由1位有經(jīng)驗(yàn)的康復(fù)治療師完成，受試者在了解詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程后簽署知情同意書(shū)。

表1 受試者基本信息Table 1 Basic Information of Participants M±SD

1.2 實(shí)驗(yàn)流程

髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者分別在有痛和無(wú)痛2種狀態(tài)下進(jìn)行生物力學(xué)測(cè)試。受試者的疼痛狀態(tài)通過(guò)患側(cè)腿單腿下蹲過(guò)程中的VAS得分進(jìn)行評(píng)估（圖1a）：VAS在3以上定義為有痛狀態(tài)，VAS為0定義為無(wú)痛狀態(tài)（Bazett-Jones et al.，2013；Willy et al.，2012）。9名受試者在第1次生物力學(xué)測(cè)試中處于有痛狀態(tài)，有痛測(cè)試后要求其避免進(jìn)行任何運(yùn)動(dòng)直到VAS降為0，再進(jìn)行無(wú)痛測(cè)試。16名受試者在第1次生物力學(xué)測(cè)試中處于無(wú)痛狀態(tài)，無(wú)痛測(cè)試后要求其增大日常跑量至VAS高于3，再進(jìn)行有痛測(cè)試。為避免疲勞因素的影響，要求所有受試者在每次生物力學(xué)測(cè)試前至少24 h不進(jìn)行任何大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。膝痛的誘發(fā)或消除由受試者自主完成，并由研究人員進(jìn)行監(jiān)督和記錄。若受試者在首次生物力學(xué)測(cè)試后的2周內(nèi)未達(dá)到要求的VAS得分或出現(xiàn)其他不適則從研究中排除，本研究最初的30名受試者中有5名女性受試者由于未達(dá)到有痛或無(wú)痛狀態(tài)而退出實(shí)驗(yàn)。最終確定有痛狀態(tài)下男性和女性受試者VAS分別為4.2±1.3和4.4±1.6；無(wú)痛狀態(tài)下所有受試者VAS均為0。本研究人體實(shí)驗(yàn)獲得北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號(hào)：2020021H）。

圖1 單腿下蹲測(cè)試（a）、跑步（b）和落地起跳（c）生物力學(xué)測(cè)試Figure 1. Single-leg Squatting Test（a），Running（b）and Dropjumping（c）Biomechanical Tests

1.3 數(shù)據(jù)采集

生物力學(xué)測(cè)試要求受試者穿著緊身衣褲和統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)鞋。熱身結(jié)束后，參照Helen Hayes貼點(diǎn)方案在受試者第4、5腰椎棘突中點(diǎn)、兩側(cè)髂前上棘，以及患側(cè)腿的股骨外側(cè)髁和內(nèi)側(cè)髁、脛骨粗隆、外踝和內(nèi)踝、足跟和足尖粘貼共10個(gè)反光標(biāo)志點(diǎn)（Sung et al.，2013）。生物力學(xué)測(cè)試要求所有受試者分別完成3次成功的跑步和落地起跳動(dòng)作。跑步動(dòng)作要求受試者從測(cè)力臺(tái)前10～20 m處起跑，跑速為4.0±0.3 m/s，并以患側(cè)腿踏在一塊測(cè)力臺(tái)上，由足跟著地過(guò)渡至足尖離地完成支撐（圖1b）。落地起跳動(dòng)作要求受試者從30 cm高的跳箱垂直下落，雙腳分別踏在2塊測(cè)力臺(tái)上，落地緩沖后盡全力垂直向上雙腳起跳，整個(gè)過(guò)程保持雙手叉腰的姿勢(shì)（圖1c）。

通過(guò)采樣頻率為200 Hz的8鏡頭Motion Analysis Raptor-4紅外運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)（Motion Analysis Corporation，Santa Rosa，USA）采集標(biāo)志點(diǎn)的原始三維坐標(biāo)。通過(guò)采樣頻率為1 000 Hz的Kistler 9281CA三維測(cè)力臺(tái)（Kistler Instrumente AG，Winterthur，Switzerland）采集地面反作用力。通過(guò) Newtest Powertimer 300-series測(cè)速儀（Newtest Oy，Tyrn?v?，F(xiàn)inland）監(jiān)控跑速。通過(guò)Cortex 2.6軟件（Motion Analysis Corporation，Santa Rosa，USA）發(fā)出信號(hào)同步標(biāo)志點(diǎn)坐標(biāo)和地面反作用力信號(hào)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Butterworth低通濾波對(duì)標(biāo)志點(diǎn)的原始三維坐標(biāo)進(jìn)行平滑處理，截?cái)囝l率的計(jì)算利用運(yùn)動(dòng)學(xué)采樣頻率（fs=200 Hz）代入公式fc=0.071fs-0.000 03f2s，最終確定為13 Hz（Yu et al.，1999）。關(guān)節(jié)中心和局部坐標(biāo)系的建立依據(jù)前人研究（Bell et al.，1989；Wu et al.，2002），髖關(guān)節(jié)中心通過(guò)兩側(cè)髂前上棘和第4、5腰椎棘突中點(diǎn)計(jì)算獲得，膝關(guān)節(jié)中心為股骨外側(cè)髁和內(nèi)側(cè)髁中點(diǎn)，踝關(guān)節(jié)中心為外踝和內(nèi)踝的中點(diǎn)。通過(guò)髖關(guān)節(jié)中心（HC）、膝關(guān)節(jié)中心（KC）和股骨外側(cè)髁（KL）的坐標(biāo)建立大腿坐標(biāo)系（Thigh），通過(guò)膝關(guān)節(jié)中心（KC）、踝關(guān)節(jié)中心（AC）和外踝（AL）的坐標(biāo)建立小腿坐標(biāo)系（Shank）（圖2a）。膝關(guān)節(jié)三維角度通過(guò)卡爾丹角方法獲得，即小腿坐標(biāo)系相對(duì)大腿坐標(biāo)系按照屈/伸、內(nèi)收/外展、內(nèi)旋/外旋的順序依次轉(zhuǎn)動(dòng)（Wu et al.，2002）。膝關(guān)節(jié)三維力矩通過(guò)逆動(dòng)力學(xué)的方法獲得（Greenwood，1988），并除以受試者體重和身高的乘積，單位記為BW·BH。最終依據(jù)推薦重新定義膝關(guān)節(jié)角度和力矩的正負(fù)值含義（Wu et al.，2002），正值代表膝屈、內(nèi)收和內(nèi)旋角度，以及膝伸、內(nèi)收和內(nèi)旋力矩（圖2b）。

圖2 大腿、小腿坐標(biāo)系的建立（a）及膝關(guān)節(jié)角度、力矩正負(fù)值的定義（b）（以右側(cè)下肢為例）Figure 2. Definitions of Thigh and Shank Reference Frames（a）as well as Positive and Negative Values of Knee JointAngles and Moments（b），Take the Right Lower Extremity asAn Example

髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（SPFJ）和接觸面積（CAPFJ）通過(guò)生物力學(xué)測(cè)試采集獲得的膝伸力矩（Mknee）和膝屈角度（ɑknee）推算獲得（Bonacci et al.，2014；Nunes et al.，2018），單位分別記為MPa和mm2：

其中，Lq為股四頭肌等效力臂，F(xiàn)q為股四頭肌肌力，k為系數(shù)，F(xiàn)PFJ為髕股關(guān)節(jié)作用力。

最終獲得每名受試者在每次跑步和落地起跳緩沖期的最大膝關(guān)節(jié)三維角度和力矩，以及髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力和接觸面積峰值。緩沖期定義為患側(cè)下肢的足首次接觸測(cè)力臺(tái)時(shí)刻到膝屈最大時(shí)刻。所有數(shù)據(jù)處理通過(guò)Cortex 2.6（Motion Analysis Corporation，Santa Rosa，USA）完成。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用混合設(shè)計(jì)的雙因素方差分析確定疼痛狀態(tài)（有痛狀態(tài)和無(wú)痛狀態(tài)）與性別（男性和女性）對(duì)跑步和落地起跳緩沖期膝關(guān)節(jié)三維角度和力矩、髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力和接觸面積的影響。若疼痛狀態(tài)與性別存在交互作用，后繼采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)確定同一性別下疼痛狀態(tài)對(duì)各因變量的影響，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)確定同一狀態(tài)下性別對(duì)各因變量的影響。統(tǒng)計(jì)顯著性定義為一類誤差概率≤0.05，所有數(shù)據(jù)分析通過(guò)SPSS 19.0（IBM，Armonk，USA）完成。

2 結(jié)果

雙因素方差分析顯示，疼痛狀態(tài)與性別對(duì)跑步（P=0.093）和落地起跳（P=0.082）緩沖期的最大膝外展角度無(wú)交互作用，業(yè)余跑者在有痛狀態(tài)下跑步（P=0.001）和落地起跳（P=0.011）的膝外展角度小于無(wú)痛狀態(tài)，且女性跑步（P=0.005）和落地起跳（P=0.001）的膝外展角度大于男性（表2）。

表2 跑步和落地起跳緩沖期膝關(guān)節(jié)三維角度Table 2 Knee JointAngles in the Landing Phases of Running and Drop-jumping （M±SD，°）

雙因素方差分析也顯示，疼痛狀態(tài)與性別對(duì)跑步緩沖期的最大膝屈（P=0.816）、外旋角度（P=0.764）和落地起跳緩沖期的最大膝屈角度（P=0.235）均無(wú)交互作用，雖然女性跑步的膝屈（P=0.050）、外旋角度（P=0.025）大于男性，落地起跳的膝屈角度小于男性（P=0.001），但疼痛狀態(tài)對(duì)跑步的膝屈（P=0.245）、外旋角度（P=0.097）和落地起跳的膝屈角度（P=0.214）的主效應(yīng)不顯著（表2）。

雙因素方差分析顯示，疼痛狀態(tài)與性別對(duì)落地起跳緩沖期的膝伸力矩峰值無(wú)交互作用（P=0.164），業(yè)余跑者在有痛狀態(tài)下落地起跳的膝伸力矩小于無(wú)痛狀態(tài)（P=0.003），而性別間不存在差異（P=0.069）（表3）。雙因素方差分析也顯示，疼痛狀態(tài)與性別對(duì)跑步緩沖期膝內(nèi)收（P=0.350）和內(nèi)旋力矩峰值（P=0.323）均無(wú)交互作用，雖然女性跑步的膝內(nèi)收力矩大于男性（P=0.016）、膝內(nèi)旋力矩小于男性（P=0.012），但疼痛狀態(tài)對(duì)跑步的膝內(nèi)收（P=0.743）和內(nèi)旋力矩（P=0.358）的主效應(yīng)不顯著（表3）。

表3 跑步和落地起跳緩沖期膝關(guān)節(jié)三維力矩Table 3 Knee Joint Moments in the Landing Phases of Running and Drop-jumping （M±SD，BW·BH）

雙因素方差分析顯示，疼痛狀態(tài)與性別對(duì)落地起跳緩沖期的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力峰值無(wú)交互作用（P=0.158），業(yè)余跑者在有痛狀態(tài)下落地起跳的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力小于無(wú)痛狀態(tài)（P=0.001），且女性小于男性（P=0.001）（表4）。

表4 跑步和落地起跳緩沖期髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力和接觸面積Table 4 Patellofemoral Joint Stress and ContactArea in the Landing Phases of Running and Drop-jumping M±SD

雙因素方差分析也顯示，疼痛狀態(tài)與性別對(duì)跑步緩沖期的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（P=0.270）、接觸面積峰值（P=0.106）和落地起跳緩沖期的髕股關(guān)節(jié)接觸面積峰值（P=0.555）均無(wú)顯著的交互作用，雖然女性跑步的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（P=0.001）和落地起跳的髕股關(guān)節(jié)接觸面積（P=0.002）小于男性，髕股關(guān)節(jié)接觸面積大于男性（P=0.050），但疼痛狀態(tài)對(duì)跑步的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（P=0.314）、接觸面積（P=0.349）和落地起跳的髕股關(guān)節(jié)接觸面積（P=0.444）的主效應(yīng)不顯著（表4）。

3 討論

膝前痛是髕股關(guān)節(jié)痛最主要的癥狀，了解疼痛在該損傷中所起到的作用，有助于明確其代償機(jī)制，并建立更合理的干預(yù)治療策略。本研究對(duì)比了髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在有痛和無(wú)痛2種狀態(tài)下跑步和落地起跳緩沖期的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征，研究發(fā)現(xiàn)，膝痛會(huì)改變受試者在功能性活動(dòng)中的動(dòng)作模式，這種疼痛代償大體上表現(xiàn)出減小髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷的作用。因此，膝痛對(duì)髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者可能屬于一種保護(hù)機(jī)制，避免了損傷的進(jìn)一步發(fā)展。

本研究結(jié)果部分支持了膝痛會(huì)降低髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在跑步和落地起跳緩沖期膝關(guān)節(jié)三維角度的研究假設(shè)。本研究發(fā)現(xiàn)，男性和女性髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在有痛狀態(tài)下跑步和落地起跳緩沖期的最大膝外展角度小于無(wú)痛狀態(tài)。膝外展角度被認(rèn)為與髕股關(guān)節(jié)痛患者的主觀疼痛感相關(guān)（Nakagawa et al.，2013）。膝外展角度增大會(huì)造成髕骨相對(duì)脛骨粗隆和髂前上棘向內(nèi)移動(dòng)，導(dǎo)致Q角增大，股四頭肌肌腱與髕腱對(duì)髕骨形成的向外合力增大，進(jìn)而引起髕骨外移而增大髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（Powers，2003）。離體研究顯示，Q角增大10°會(huì)提高約45%的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（Huberti et al.，1984）。而異常應(yīng)力刺激軟骨下骨或髕下脂肪墊上的痛覺(jué)神經(jīng)被認(rèn)為是髕股關(guān)節(jié)痛患者的疼痛來(lái)源（Powers et al.，2017）。因此，髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在有痛狀態(tài)下可能通過(guò)限制膝外展角度的補(bǔ)償策略來(lái)減小髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷，從而降低功能性活動(dòng)中的主觀疼痛感。前瞻性研究也認(rèn)為，膝外展角度可能是髕股關(guān)節(jié)痛的危險(xiǎn)因素，研究發(fā)現(xiàn)，膝外展幅度超過(guò)10.6°對(duì)預(yù)測(cè)髕股關(guān)節(jié)痛有較高的敏感性和特異性（Holden et al.，2015）。因此，當(dāng)患者處于無(wú)痛狀態(tài)時(shí)，疼痛的補(bǔ)償機(jī)制消除可能導(dǎo)致其增大膝外展角度，而這種反復(fù)的異常動(dòng)作模式可能造成髕股關(guān)節(jié)痛的再次發(fā)生，或進(jìn)一步加快損傷進(jìn)程。

本研究結(jié)果部分支持了膝痛會(huì)降低髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在跑步和落地起跳緩沖期膝關(guān)節(jié)三維力矩的研究假設(shè)。本研究發(fā)現(xiàn)，男性和女性髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在有痛狀態(tài)下落地起跳緩沖期的膝伸力矩峰值小于無(wú)痛狀態(tài)。關(guān)節(jié)力矩可以間接反映關(guān)節(jié)局部負(fù)荷（Stefanyshyn et al.，2006），并與疼痛等級(jí)呈負(fù)相關(guān)（Henriksen et al.，2006）。有研究表明，實(shí)驗(yàn)性模擬膝痛會(huì)造成無(wú)損傷人群膝伸力矩下降，并表現(xiàn)出與某些膝損傷患者相似的動(dòng)作模式（Henriksen et al.，2010）。同時(shí)，Henriksen等（2006）研究表明，通過(guò)藥物注射緩解膝痛會(huì)使患者在功能性活動(dòng)中表現(xiàn)出膝關(guān)節(jié)負(fù)荷的增大。本研究結(jié)果結(jié)合前人研究表明，髕股關(guān)節(jié)痛患者在有痛狀態(tài)下可能采取降低膝伸力矩的補(bǔ)償策略來(lái)避免膝痛。膝痛所造成的膝伸力矩下降可能與股四頭肌抑制有關(guān)，研究表明，膝痛會(huì)引起運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的脊髓反射抑制，進(jìn)而產(chǎn)生股四頭肌抑制反應(yīng)來(lái)減小其所能產(chǎn)生的肌力（Greuel et al.，2019）。但膝痛所造成的股四頭肌抑制也可能只發(fā)生在膝屈角度較大的功能性活動(dòng)中，有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)動(dòng)作需求或外部負(fù)荷增大后，髕股關(guān)節(jié)痛患者將更難以保持正常的下肢生物力學(xué)特征（Willson et al.，2008）。這可能造成了在本研究中膝痛對(duì)膝伸力矩的影響只出現(xiàn)在落地起跳動(dòng)作中，而未出現(xiàn)在跑步動(dòng)作中。

本研究結(jié)果部分支持了膝痛會(huì)降低髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在跑步和落地起跳緩沖期髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力和接觸面積的研究假設(shè)。本研究發(fā)現(xiàn)，男性和女性髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在有痛狀態(tài)下落地起跳緩沖期的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力峰值小于無(wú)痛狀態(tài)。異常的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力被認(rèn)為是造成髕股關(guān)節(jié)痛的主要原因（Powers et al.，2017）。有研究發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)護(hù)具可以通過(guò)增大髕骨與股骨的接觸面積來(lái)降低髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力，并起到緩解疼痛的效果（Powers et al.，2004），這也進(jìn)一步說(shuō)明髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力與膝痛存在聯(lián)系。也有研究認(rèn)為，髕股關(guān)節(jié)痛患者會(huì)通過(guò)降低步頻和膝伸力矩的方式來(lái)減小髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力，使其與無(wú)損傷人群保持在同一水平（Brechter et al.，2002）。本研究結(jié)果結(jié)合先前研究表明，髕股關(guān)節(jié)痛患者在有痛狀態(tài)下可能為了減小主觀疼痛感而采取降低髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力的補(bǔ)償策略。髕骨與股骨之間的接觸力受股四頭肌的影響（Sherman et al.，2014），因此患者在有痛狀態(tài)下髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力減小可能也與股四頭肌抑制有關(guān)。本研究未發(fā)現(xiàn)膝痛會(huì)造成髕股關(guān)節(jié)接觸面積的改變，這與膝屈角度呈現(xiàn)的結(jié)果一致，可能受到計(jì)算方式的影響。當(dāng)前在體情況下的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力與接觸面積多由膝伸力矩和膝屈角度間接計(jì)算獲得（Bonacci et al.，2014），但未考慮膝關(guān)節(jié)非矢狀面的力學(xué)機(jī)制和個(gè)體差異，今后研究應(yīng)考慮通過(guò)MRI等手段直接采集獲得髕股關(guān)節(jié)接觸面積（Nunes et al.，2018）。

本研究雖然還發(fā)現(xiàn)，跑步和落地起跳緩沖期的最大膝屈、外展角度和髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力、接觸面積峰值，以及跑步緩沖期的最大膝外旋角度和膝內(nèi)收、內(nèi)旋力矩峰值均存在性別差異，但疼痛狀態(tài)與性別間未出現(xiàn)交互作用，這表明膝痛對(duì)這些膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特征在性別間的影響趨勢(shì)一致。性別間的差異可能主要由男性和女性在解剖結(jié)構(gòu)和神經(jīng)肌肉控制策略等方面的不同引起（Almonroeder et al.，2016），本研究結(jié)果也表明，不同性別髕股關(guān)節(jié)痛患者對(duì)膝痛的反饋在膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特征上可能不存在差異。但由于本研究5名女性受試者的流失造成其樣本量較少，且性別間樣本量不均衡，產(chǎn)生了一定的研究局限。今后研究應(yīng)增大樣本量，并平衡男性和女性的數(shù)量，進(jìn)一步確定膝痛對(duì)不同性別患者影響的差異性。

綜上，膝痛降低了男性和女性髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在跑步和落地起跳緩沖期的最大膝外展角度，以及落地起跳緩沖期的膝伸力矩和髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力峰值，這些生物力學(xué)特征也被認(rèn)為與髕股關(guān)節(jié)局部所承受的載荷有關(guān)（Powers et al.，2017）。因此，膝痛的代償機(jī)制相應(yīng)降低了髕股關(guān)節(jié)的局部負(fù)荷，與疼痛適應(yīng)理論相一致。疼痛適應(yīng)理論認(rèn)為疼痛可能會(huì)造成肌肉激活和抑制的重新分配，從而改變其力學(xué)行為來(lái)調(diào)整人體動(dòng)作模式，以防止損傷的進(jìn)一步發(fā)展，其本質(zhì)上可能屬于一種保護(hù)機(jī)制（Hodges et al.，2011）。因此，在髕股關(guān)節(jié)痛的治療過(guò)程中如果采用藥物注射等直接消除疼痛的手段可能也會(huì)消除其保護(hù)機(jī)制。本研究表明，髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在無(wú)痛狀態(tài)下表現(xiàn)出髕股關(guān)節(jié)局部負(fù)荷增大的現(xiàn)象，這可能進(jìn)一步造成關(guān)節(jié)軟骨的退行性改變，加快損傷進(jìn)程（Henriksen et al.，2006）。根據(jù)本研究結(jié)果，髕股關(guān)節(jié)痛的最佳治療策略應(yīng)達(dá)到緩解疼痛和降低髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷兩方面的效果。股四頭肌神經(jīng)肌肉控制訓(xùn)練是髕股關(guān)節(jié)痛患者最常采用的干預(yù)手段，有研究發(fā)現(xiàn)，8周的膝關(guān)節(jié)抗阻訓(xùn)練可以有效降低髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力，并改善膝關(guān)節(jié)疼痛和功能（Chiu et al.，2012）。而跑姿再訓(xùn)練作為髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者主要的干預(yù)手段，也被認(rèn)為可以改善膝外展角度，并減輕疼痛（Roper et al.，2016）。今后研究應(yīng)進(jìn)一步確定不同干預(yù)方式對(duì)髕股關(guān)節(jié)痛患者動(dòng)作模式、膝關(guān)節(jié)疼痛和功能的影響，以建立對(duì)該損傷最有效的治療策略。

本研究采用VAS評(píng)估疼痛狀態(tài)，且膝痛的誘發(fā)與消除由受試者在日常生活中改變跑量實(shí)現(xiàn)。雖然多數(shù)研究采用 VAS定量疼痛（Bazett-Jones et al.，2017；Roper et al.，2016），且也有研究通過(guò)調(diào)整運(yùn)動(dòng)量來(lái)改變患者的疼痛狀態(tài)（ Bazett-Jones et al.，2017；Greuel et al.，2019）。但這仍可能引起受試者因主觀感受或疲勞積累而造成的影響，從而產(chǎn)生一定誤差，這是本研究的一個(gè)局限性。今后研究可通過(guò)藥物注射等直接消除疼痛的方式來(lái)改變患者的疼痛狀態(tài)，并結(jié)合更客觀的疼痛評(píng)估方式，來(lái)確定膝痛對(duì)髕股關(guān)節(jié)痛患者下肢生物力學(xué)特征的影響。同時(shí)，本研究選取了在前人研究中比較常見(jiàn)的跑步和落地起跳作為測(cè)試動(dòng)作，這2個(gè)動(dòng)作被認(rèn)為可以產(chǎn)生較大的髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷（Holden et al.，2015；Stefanyshyn et al.，2006）。但跑速和落地高度的改變是否會(huì)影響研究結(jié)果尚不得知，本研究也發(fā)現(xiàn)膝痛對(duì)膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特征的影響可能存在動(dòng)作特異性，今后研究可針對(duì)著地沖擊類的動(dòng)作適當(dāng)提高運(yùn)動(dòng)學(xué)的采樣頻率，并結(jié)合不同人群、動(dòng)作進(jìn)一步確定疼痛的代償作用機(jī)制。

4 結(jié)論與建議

膝痛會(huì)降低男性和女性髕股關(guān)節(jié)痛業(yè)余跑者在跑步和落地起跳緩沖期的最大膝外展角度，以及落地起跳緩沖期的膝伸力矩峰值和髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力峰值。膝痛的代償機(jī)制相應(yīng)降低了髕股關(guān)節(jié)局部負(fù)荷，其本質(zhì)上可能屬于一種保護(hù)機(jī)制。

髕股關(guān)節(jié)痛的最佳治療策略應(yīng)達(dá)到緩解疼痛和降低髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷兩方面的效果，單一消除疼痛的治療方式可能引起髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷增大，而加速損傷進(jìn)程。