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(xué)院 研究生教育學(xué)院，山東 濟(jì)南 250102；2.山東體育學(xué)院 運(yùn)動與健康學(xué)院，山東 濟(jì)南 250102；3.南京體育學(xué)院 運(yùn)動與健康學(xué)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(shí)，髕周出現(xiàn)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(dá)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(zhì)量和體力活動水平有負(fù)面影響（Neal et al.，2019），且可能進(jìn)一步發(fā)展為膝骨關(guān)節(jié)炎（Wyndow et al.，2016）。

明確PFPS 的發(fā)病機(jī)制及致病危險(xiǎn)因素是制定有針對性損傷預(yù)防及康復(fù)方案的前提。目前多數(shù)研究認(rèn)為，下肢力學(xué)的改變導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力增大可能是引起髕股關(guān)節(jié)疼痛的主要原因（Powers et al.，2017）。其中，下肢肌肉無力、錯(cuò)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(guān)節(jié)面應(yīng)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(jié)構(gòu)，其內(nèi)、外側(cè)肌力的相對平衡對于穩(wěn)定髕骨正常運(yùn)動軌跡發(fā)揮著重要作用。相較于股外側(cè)肌，PFPS 人群往往存在股內(nèi)側(cè)肌力量薄弱和激活抑制現(xiàn)象，且薄弱的髖關(guān)節(jié)外展、外旋肌力可能引起股骨在活動中產(chǎn)生過度內(nèi)收、內(nèi)旋等錯(cuò)誤動作模式，從而引起髕骨過度外移和外傾，進(jìn)而增加髕股關(guān)節(jié)軟骨磨損的風(fēng)險(xiǎn)（Cavazzuti et al.，2010； Celik et al.，2020； Fan et al.，2023； Liska et al.，2019）。因此，對于PFPS 的預(yù)防和康復(fù)應(yīng)根據(jù)其發(fā)病機(jī)制及致病危險(xiǎn)因素，施加具有針對性的干預(yù)措施，從而改善異常的下肢運(yùn)動模式和肌肉活動，提高PFPS 人群的康復(fù)效果。

下肢肌力訓(xùn)練常被用于PFPS 的康復(fù)中，但對其治療效果尚無明確定論，這可能與傳統(tǒng)的訓(xùn)練無法有效激活股內(nèi)側(cè)肌有關(guān)（Laprade et al.，1998； Mirzabeigi et al.，1999； Winters et al.，2021）?；诠蓛?nèi)側(cè)肌的解剖結(jié)構(gòu)，相關(guān)研究認(rèn)為通過脛骨主動內(nèi)旋或同時(shí)激活伸膝肌群和髖關(guān)節(jié)內(nèi)收肌群，可能能夠優(yōu)先募集股內(nèi)側(cè)?。℉anten et al.，1990）。然而，Laprade 等（1998）在對比了5 種不同等長訓(xùn)練動作的康復(fù)效果后認(rèn)為，聯(lián)合髖關(guān)節(jié)內(nèi)收或脛骨主動內(nèi)旋等抗阻訓(xùn)練動作并未增加股內(nèi)側(cè)肌的激活水平?？梢姡瑢τ赑FPS 人群康復(fù)訓(xùn)練而言，可能需要新的干預(yù)手段來精準(zhǔn)激活和強(qiáng)化股內(nèi)側(cè)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(jī)體的神經(jīng)肌肉引起肌肉收縮，廣泛應(yīng)用于偏癱及肌肉萎縮患者的肌肉強(qiáng)化和肢體功能恢復(fù)（Nussbaum et al.，2017a； Sheffler et al.，2007）。目前，EMS 由于能夠較為精準(zhǔn)激活特定肌群收縮發(fā)力以及對異常神經(jīng)肌肉功能再教育，是肌力訓(xùn)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(shù)后患者的早期康復(fù)中，力量訓(xùn)練結(jié)合EMS 可有效緩解疼痛、增強(qiáng)肌肉力量、加速膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)（Hauger et al.，2018； Toth et al.，2020）。對于PFPS 人群，通過電刺激股內(nèi)側(cè)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(guān)節(jié)的神經(jīng)肌肉控制以及異常的生物力學(xué)特征仍有待進(jìn)一步研究。

因此，本研究探討為期6 周的EMS 聯(lián)合肌力訓(xùn)練與傳統(tǒng)的肌力訓(xùn)練對PFPS 人群下肢生物力學(xué)特征的影響，為PFPS 人群選擇科學(xué)有效的康復(fù)治療方案提供理論依據(jù)。本研究的假設(shè)為EMS 結(jié)合肌力訓(xùn)練相較于傳統(tǒng)肌力訓(xùn)練在改善PFPS 人群疼痛、膝關(guān)節(jié)功能水平以及單腿下蹲動作中下肢異常生物力學(xué)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(xiàng)對16 名PFPS 受試者進(jìn)行為期4 周神經(jīng)肌肉電刺激訓(xùn)練的研究（Glaviano et al.，2020），參考其主要指標(biāo)疼痛視覺模擬評分表（visual analog scale，VAS）評分［干預(yù)前：（2.20±2.15）分，干預(yù)后：（0.71±0.61）分］，按照80%的統(tǒng)計(jì)效能，I類誤差α設(shè)為0.05，通過G*Power 軟件計(jì)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(jī)分為實(shí)驗(yàn)組（electric muscle stimulation，EMS）和對照組（muscle strength training，MST）（每組各23 名），6 周干預(yù)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(jù)前人的研究制定受試者的篩選標(biāo)準(zhǔn)（楊辰，2018； Glaviano et al.，2016a）。納入標(biāo)準(zhǔn)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(gè)動作上出現(xiàn)過髕后或髕周的疼痛；3）曾經(jīng)的疼痛癥狀至少存在3 個(gè)月以上，且與直接創(chuàng)傷無關(guān)；4）疼痛等級至少達(dá)到VAS 中的3 分以上（0 代表無痛，10 代表最大疼痛）。排除標(biāo)準(zhǔn)為：1）存在其他膝關(guān)節(jié)病變，如類風(fēng)濕、關(guān)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(shù)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(jīng)驗(yàn)的康復(fù)治療師完成。研究已通過山東體育學(xué)院倫理委員會批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號：2022012），所有受試者在了解詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程后簽署知情同意書。

1.2 訓(xùn)練內(nèi)容

兩組受試者均進(jìn)行為期6 周、以髖和膝關(guān)節(jié)為主的雙側(cè)下肢訓(xùn)練，每周3 次，每次訓(xùn)練持續(xù)60 min，訓(xùn)練內(nèi)容主要包括標(biāo)準(zhǔn)熱身、正式肌力訓(xùn)練、常規(guī)拉伸活動（Barton et al.，2019； Hu et al.，2019）。兩次干預(yù)之間的最短休息時(shí)間約為48 h，在訓(xùn)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(xùn)練計(jì)劃見表2。

表2 訓(xùn)練計(jì)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(cè)腿的股內(nèi)側(cè)肌處（陰極置于髕骨上4 cm 及內(nèi)側(cè)3 cm 處，陽極置于髕骨上方10 cm 及大腿中線內(nèi)側(cè)）（Nussbaum et al.，2017a）。在訓(xùn)練過程中，使用恒流電刺激發(fā)放器（Digitimer DS7A，英國）對股內(nèi)側(cè)肌疊加神經(jīng)肌肉電刺激（波形：方波，波寬：400 μs，頻率：50 Hz）。電流強(qiáng)度的設(shè)定應(yīng)保證受試者在無明顯不適的前提下盡可能大地誘導(dǎo)靶肌收縮（Martimbianco et al.，2017； Nussbaum et al.，2017a）。為了適應(yīng)參與者耐受性的逐漸增加，每周對電流強(qiáng)度重新進(jìn)行設(shè)定（Nussbaum et al.，2017a）。

1.3 測試指標(biāo)與方法

1.3.1 生物力學(xué)測試

單腿下蹲動作通常用于評估下肢的運(yùn)動模式以及損傷風(fēng)險(xiǎn)，是診斷功能性運(yùn)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?cè)切等運(yùn)動任務(wù)，還能避免跳躍落地或跑步等對膝關(guān)節(jié)造成的高沖擊性。相關(guān)研究表明，單腿下蹲時(shí)的下肢生物力學(xué)指標(biāo)與跑跳、樓梯行走等日常功能性活動的相關(guān)指標(biāo)存在中高程度相關(guān)（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(yùn)動模式以及各項(xiàng)生物力學(xué)指標(biāo)。

在生物力學(xué)測試過程中，要求受試者穿著緊身衣褲和統(tǒng)一的運(yùn)動鞋。熱身結(jié)束后，參照Helen Hayes 的貼點(diǎn)方案，在受試者兩側(cè)髂前上棘、髂棘最高點(diǎn)、髂后上棘中點(diǎn)，以及兩側(cè)腿的股骨外側(cè)髁和內(nèi)側(cè)髁、外踝和內(nèi)踝、第一/五跖骨頭、足跟和足尖、大小腿等位置貼上33 個(gè)反光標(biāo)志點(diǎn)，并分別在股內(nèi)/外側(cè)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(nèi)完成動作，下蹲過程中保持軀干直立、雙手叉腰，且膝關(guān)節(jié)屈曲角度超過60°。膝關(guān)節(jié)屈曲角度由研究人員目測確定，若膝關(guān)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(jìn)行肌電標(biāo)準(zhǔn)化。具體方法如下：1）臀中?。簜?cè)臥位，阻力施加在踝關(guān)節(jié)外側(cè)，囑受試者髖外展；2）臀大?。焊┡P位，阻力施加在踝關(guān)節(jié)后側(cè)，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(shí)驗(yàn)通過采樣頻率為100 Hz 的12 鏡頭Vicon 紅外運(yùn)動捕捉系統(tǒng)采集標(biāo)志點(diǎn)的原始三維坐標(biāo)。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(biāo)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(biāo)尺上標(biāo)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(guān)節(jié)的疼痛程度與功能水平。AKPS 是一個(gè)自我報(bào)告的問卷評分系統(tǒng)，由跛行、負(fù)重能力、步行、上下樓、下蹲、跑步、跳躍等13 個(gè)項(xiàng)目組成，數(shù)值范圍從100 分（膝關(guān)節(jié)功能正常、無痛）到0 分（嚴(yán)重的膝關(guān)節(jié)疼痛和功能障礙），分?jǐn)?shù)越低表示疼痛或功能障礙越嚴(yán)重（Myer et al.，2016）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)均采用Butterworth 低通濾波法進(jìn)行平滑處理，截?cái)囝l率為10 Hz。地面反作用力數(shù)據(jù)采用50 Hz 低通濾波進(jìn)行平滑。下肢關(guān)節(jié)中心的建立依據(jù)前人研究，髖關(guān)節(jié)中心位置通過兩側(cè)髂前上棘和髂后上棘中點(diǎn)獲得，膝關(guān)節(jié)中心位置為股骨內(nèi)外側(cè)髁連線中點(diǎn)。髖、膝關(guān)節(jié)三維角度采用歐拉角的方法計(jì)算，髖關(guān)節(jié)角度定義為大腿坐標(biāo)系相對于骨盆坐標(biāo)系之間的歐拉角，膝關(guān)節(jié)角度定義為小腿坐標(biāo)系相對于大腿坐標(biāo)系之間的歐拉角（Bell et al.，1990； Wu et al.，2002）。關(guān)節(jié)凈力矩采用逆動力學(xué)的計(jì)算方法，并采用受試者體重對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（Greenwood，1988）。髖、膝關(guān)節(jié)三維角度與力矩正負(fù)值含義最終定義為：矢狀面屈曲為正，伸展為負(fù)；額狀面內(nèi)收為正，外展為負(fù)；水平面內(nèi)旋為正，外旋為負(fù)。

采用20～500 Hz 帶通濾波對原始EMG 信號進(jìn)行濾波和全波整流，再使用截?cái)囝l率為20 Hz 的低通濾波進(jìn)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(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（SPFJ）通過膝關(guān)節(jié)屈角（αknee）和膝伸力矩（Mknee）進(jìn)行推算（楊辰，2018； 楊辰 等，2022b）。SPFJ采用受試者體重進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。計(jì)算公式為：

其中，CAPFJ為髕股關(guān)節(jié)接觸面積，Lq為膝關(guān)節(jié)等效力臂，F(xiàn)q為股四頭肌伸膝肌力，k為系數(shù)，F(xiàn)PFJ為髕股關(guān)節(jié)反作用力。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

使用Shapiro-Wilk 檢驗(yàn)對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)。采用雙因素重復(fù)測量方差分析觀察時(shí)間和組別對因變量的影響，若時(shí)間與組別對因變量存在交互效應(yīng)，則使用Bonferroni 調(diào)整的事后檢驗(yàn)進(jìn)行組間、組內(nèi)的兩兩比較；若不存在交互效應(yīng)則分析時(shí)間與組別的主效應(yīng)。采用η2計(jì)算效應(yīng)量，0.01≤η2＜0.06 為小效應(yīng)量，0.06≤η2＜0.14 為中等效應(yīng)量，η2≥0.14 為大效應(yīng)量。測試數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）描述，運(yùn)用SPSS 27.0 統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 主觀量表評分

如表3 所示，在AKPS 評分方面，時(shí)間和組別之間存在交互作用（P=0.004，η2＝0.185）。事后檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，EMS 組和MST 組在訓(xùn)練干預(yù)后的AKPS 評分均大于干預(yù)前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.004），且EMS 組在干預(yù)后的AKPS 評分大于MST 組（P=0.029）。VAS 結(jié)果顯示，時(shí)間和組別之間不存在交互作用（P=0.754，η2＝0.003）。時(shí)間對VAS 評分存在影響，干預(yù)后兩組VAS 疼痛評分均低于干預(yù)前（P=0.001，η2＝0.868），但干預(yù)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(guān)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(nèi)收角度上，時(shí)間與組別存在交互作用（P=0.049，η2＝0.093），事后檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，EMS 組和MST 組在訓(xùn)練干預(yù)后的髖最大內(nèi)收角度均小于干預(yù)前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.028），且EMS 組在干預(yù)后的髖最大內(nèi)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(nèi)旋角（P=0.671，η2＝0.005）上，時(shí)間與組別不存在交互作用。時(shí)間對髖最大屈曲角、髖最大內(nèi)旋角存在影響，兩組在干預(yù)后的髖最大屈曲角兩組均大于干預(yù)前（P=0.013，η2＝0.157），但干預(yù)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(nèi)旋角在干預(yù)后均低于干預(yù)前（P=0.032，η2＝0.125），但干預(yù)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(guān)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(shí)間與組別不存在交互作用。時(shí)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(yù)后的髖最大外展力矩均低于干預(yù)前（P=0.030，η2＝0.118）、髖最大外旋力矩均高于干預(yù)前（P=0.002，η2＝0.205），但干預(yù)前后兩組之間均無顯著性差異（髖關(guān)節(jié)外展力矩：P=0.774，η2＝0.002；髖關(guān)節(jié)外旋力矩：P=0.404，η2＝0.017）。

表5 單腿下蹲支撐階段髖關(guān)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(guān)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(shí)間與組別存在交互作用。事后檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，EMS 組在干預(yù)后的膝最大屈曲角小于干預(yù)前（P＜0.001），且在干預(yù)后EMS 組小于MST 組（P=0.016）。EMS組和MST 組在訓(xùn)練干預(yù)后的膝最大外旋角均小于干預(yù)前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.032），且EMS 組在干預(yù)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(shí)間與組別不存在交互作用（P=0.430，η2＝0.020）。時(shí)間對膝最大外展角存在影響，兩組在干預(yù)后均小于干預(yù)前（P=0.032，η2＝0.136），但干預(yù)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(guān)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(guān)節(jié)三維峰值力矩上，時(shí)間與組別不存在交互作用（膝關(guān)節(jié)伸展力矩：P=0.108，η2＝0.067；膝關(guān)節(jié)外展力矩：P=0.385，η2＝0.019；膝關(guān)節(jié)外旋力矩：P=0.985，η2＜0.001）。時(shí)間對膝關(guān)節(jié)三維峰值力矩存在影響，兩組在干預(yù)后的膝關(guān)節(jié)三維峰值力矩均低于干預(yù)前（膝關(guān)節(jié)伸展力矩：P=0.001，η2＝0.264；膝關(guān)節(jié)外展力矩：P=0.030，η2＝0.113；膝關(guān)節(jié)外旋力矩：P=0.045，η2＝0.099），但干預(yù)前后兩組之間均無顯著性差異（膝關(guān)節(jié)伸展力矩：P=0.518，η2＝0.011；膝關(guān)節(jié)外展力矩：P=0.982，η2＜0.001；膝關(guān)節(jié)外旋力矩：P=0.960，η2＜0.001）。

表7 單腿下蹲支撐階段膝關(guān)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(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌表面肌電活動上，時(shí)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(nèi)側(cè)?。篜=0.621，η2=0.010；股外側(cè)?。篜=0.886，η2＝0.001）。時(shí)間對臀肌及股內(nèi)側(cè)肌表面肌電活動均存在影響，兩組在干預(yù)后的臀肌及股內(nèi)側(cè)肌表面肌電活動均顯著高于干預(yù)前（臀中?。篜=0.005，η2＝0.192；臀大?。篜=0.006，η2＝0.181；股內(nèi)側(cè)?。篜=0.023，η2＝0.183），但干預(yù)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(nèi)側(cè)?。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(guān)節(jié)的生物力學(xué)特征

如表9 所示，在髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力峰值上，時(shí)間和組別之間存在交互作用（P=0.020，η2＝0.138）。事后檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，EMS 組和MST 組在訓(xùn)練干預(yù)后的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力峰值均顯著小于干預(yù)前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.033），且EMS 組在干預(yù)后的髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力峰值顯著小于MST組（P=0.036）。髕股關(guān)節(jié)反作用力峰值的結(jié)果顯示，時(shí)間和組別之間不存在交互作用（P=0.320，η2＝0.024）。時(shí)間對髕股關(guān)節(jié)反作用力峰值存在影響，兩組在干預(yù)后的髕股關(guān)節(jié)反作用力峰值均顯著低于干預(yù)前（P=0.002，η2＝0.211），但干預(yù)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(guān)節(jié)的生物力學(xué)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(xùn)練與傳統(tǒng)的肌力訓(xùn)練對PFPS 人群下肢生物力學(xué)特征的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在6 周干預(yù)訓(xùn)練后，兩組在單腿下蹲時(shí)的VAS 評分、髖最大內(nèi)旋角、髖最大外展力矩、膝最大外展角、膝關(guān)節(jié)三維峰值力矩、髕股關(guān)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(nèi)側(cè)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(nèi)收角、膝最大屈曲角、膝最大外旋角、髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力峰值上更具優(yōu)勢。以上結(jié)果部分支持了6 周的運(yùn)動療法有助于改善下肢生物力學(xué)特征的研究假設(shè)，且與單純肌力訓(xùn)練相比，EMS 結(jié)合肌力訓(xùn)練的效果更好。因此，在PFPS 人群常規(guī)康復(fù)訓(xùn)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(xiàn)，EMS 結(jié)合肌力訓(xùn)練在改善髖內(nèi)收角度、膝外旋角度上相較于單純的肌力訓(xùn)練更具優(yōu)勢。相關(guān)研究認(rèn)為在功能性活動中，膝關(guān)節(jié)額狀面投影角（frontal plane knee projection angle，F(xiàn)PKPA）的增加可能會加大罹患PFPS 的風(fēng)險(xiǎn)，這也被認(rèn)為是識別膝關(guān)節(jié)損傷風(fēng)險(xiǎn)的可靠方法（Gwynne et al.，2018）。Holden 等（2017）指出，F(xiàn)PKPA受膝關(guān)節(jié)外翻和外旋、髖關(guān)節(jié)內(nèi)收和內(nèi)旋的影響。Willson 等（2008）發(fā)現(xiàn)PFPS 人群可能在單腿下蹲過程中表現(xiàn)出更大的膝關(guān)節(jié)外旋和髖關(guān)節(jié)內(nèi)收，且膝關(guān)節(jié)外旋與FPKPA 具有強(qiáng)正相關(guān)性。離體實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，負(fù)重狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)外旋會增加髕骨后的壓力（Lee et al.，2003）。因此，三維關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)增大髕股關(guān)節(jié)的應(yīng)力，可能是加重PFPS的發(fā)病機(jī)制（Willson et al.，2008），而較大膝關(guān)節(jié)外展角度結(jié)合較大的外旋角度可能預(yù)示著更高的PFPS 風(fēng)險(xiǎn)。在本研究中，EMS 組和MST 組經(jīng)過干預(yù)訓(xùn)練后的膝關(guān)節(jié)外展、外旋角均顯著降低，提示6 周的干預(yù)療法可能降低了PFPS 風(fēng)險(xiǎn)。Glaviano 等（2020）通過為期4 周的神經(jīng)肌肉電刺激訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)，受試者在訓(xùn)練后做單腿下蹲及下蹲任務(wù)時(shí)的髖內(nèi)收角度下降了6°，這與本研究的結(jié)果相似。因此，糾正異常的髖、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)指標(biāo)可能是減輕PFPS癥狀的一個(gè)重要因素。

過去10 年的研究表明，膝關(guān)節(jié)損傷的原因可能為近端關(guān)節(jié)肌肉功能異常（Powers，2010）。例如，相關(guān)研究指出，較強(qiáng)的髖關(guān)節(jié)內(nèi)收肌和外展肌可有效控制膝關(guān)節(jié)額狀面的運(yùn)動，進(jìn)而避免膝關(guān)節(jié)急性或過勞損傷，在膝關(guān)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(shù)對比了女性PFPS 與健康人群在單腿下蹲時(shí)的髕股關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)特征發(fā)現(xiàn)，PFPS 組出現(xiàn)明顯的股骨過度內(nèi)旋，而這將會增加髕骨后軟骨以及股骨外側(cè)髁之間的摩擦力。重復(fù)暴露在增加的髕后壓力下會刺激下層的軟骨下骨質(zhì)，導(dǎo)致髕骨軟骨的磨損，引起炎癥與疼痛，進(jìn)一步影響髕股關(guān)節(jié)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特征（Powers et al.，2017）。因此，控制股骨異常運(yùn)動對恢復(fù)正常的髕股關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)特征具有重要意義。其中，臀中肌作為深層穩(wěn)定肌，根據(jù)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(guān)節(jié)屈曲、內(nèi)收和內(nèi)旋運(yùn)動的三維穩(wěn)定性。除此之外，臀肌還是髖關(guān)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(jīng)過6 周髖膝結(jié)合的運(yùn)動干預(yù)后，EMS 組和MST 組均可有效增加單腿下蹲時(shí)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(rèn)為，髖外展肌群力量薄弱可能是導(dǎo)致PFPS 人群髖內(nèi)收異常的原因，并且受試者在經(jīng)過髖外展肌群的神經(jīng)肌肉控制訓(xùn)練后，髖內(nèi)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(guān)節(jié)局部的力學(xué)機(jī)制，還有助于提高膝關(guān)節(jié)的功能水平、改善疼痛癥狀。

本研究結(jié)果支持了兩種干預(yù)方案均能改善髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)特征的假設(shè)，且疊加EMS 訓(xùn)練相較于單純的肌力訓(xùn)練在改善髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力峰值上更具優(yōu)勢。髕骨運(yùn)動軌跡異常和肌肉失衡被認(rèn)為是導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力增加的主要原因（Powers et al.，2017）。股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌通過協(xié)同工作以穩(wěn)定髕骨，兩者在激活程度和時(shí)間上的不均衡可能導(dǎo)致髕骨側(cè)向偏移和髕股關(guān)節(jié)壓力的異常變化，造成膝關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定，隨后出現(xiàn)疼痛、功能障礙和髕骨軟骨的病理變化（Chester et al.，2008）。相關(guān)研究證實(shí)，髕股關(guān)節(jié)疼痛的人群表現(xiàn)出股內(nèi)側(cè)肌的無力與萎縮（Grelsamer et al.，1994）。EMS 通過激活運(yùn)動單元能夠較為精準(zhǔn)地激活特定肌群肌肉收縮發(fā)力，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)股四頭肌訓(xùn)練的不足，成為一種對特定肌肉進(jìn)行激活和強(qiáng)化的補(bǔ)充治療手段（Glaviano et al.，2016a，2016b； Pantovi? et al.，2015）。因此，通過在傳統(tǒng)康復(fù)計(jì)劃中疊加EMS能夠平衡股內(nèi)外側(cè)肌肌力，減輕髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力。然而，Celik 等（2020）在對PFPS 人群進(jìn)行了為期6 周的康復(fù)訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)，疊加EMS 組與傳統(tǒng)的肌力訓(xùn)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(xùn)練組。這與本研究結(jié)果類似。本研究結(jié)果顯示，6 周干預(yù)后兩組在股內(nèi)側(cè)肌的肌肉激活上沒有顯著差異。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)兩組的髕股關(guān)節(jié)反作用力在干預(yù)后未見顯著差異。這可能與髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力以及髕股關(guān)節(jié)反作用力的計(jì)算方式有關(guān)。髕股關(guān)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(guān)節(jié)應(yīng)力的計(jì)算則是通過單位面積內(nèi)承受的髕股關(guān)節(jié)反作用力計(jì)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(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動中，髕股關(guān)節(jié)反作用力與接觸面積之間的相互影響十分復(fù)雜，并且多由伸膝力矩和膝屈角度間接計(jì)算獲得，這也導(dǎo)致了在體情況下較難計(jì)算髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力（楊辰 等，2022b； Bonacci et al.，2014）。本研究通過采用VAS 與AKPS 對PFPS 人群進(jìn)行自我報(bào)告的疼痛以及功能評估發(fā)現(xiàn)，兩組在6 周干預(yù)后均有效降低了VAS 評分、改善AKPS 評分，并且疊加EMS 訓(xùn)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(chǎn)生內(nèi)源性內(nèi)啡肽有效緩解疼痛有關(guān)（Melzack et al.，1965；Sj?lund et al.，1976）。綜上，疊加EMS 相較于單純的肌力訓(xùn)練對于降低髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力、改善膝關(guān)節(jié)功能方面具有更積極的訓(xùn)練效果，但在部分指標(biāo)上，并不能將EMS 的效果與單純肌力訓(xùn)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(jìn)一步比較性別差異及動作策略對下肢生物力學(xué)特征的影響。女性與男性在負(fù)重活動中會受不同動作策略的影響。如女性在屈膝時(shí)，股四頭肌激活占主導(dǎo)，而男性則以股四頭肌與股后肌群共激活為主導(dǎo)（Walsh et al.，2012）。其次，髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力的計(jì)算依據(jù)前人的研究僅考慮到膝關(guān)節(jié)矢狀面的運(yùn)動與負(fù)荷，未納入膝關(guān)節(jié)額狀面和水平面的相關(guān)參數(shù)，難以全面了解髕股關(guān)節(jié)在3 個(gè)方向上的生物力學(xué)特征（楊辰 等，2022a）。此外，股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌肌力失衡以及股內(nèi)側(cè)肌激活延遲可能是導(dǎo)致髕股運(yùn)動軌跡異常的主要原因，本研究僅分析了股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌的肌肉激活特征，并未分析兩者的激活程度比以及時(shí)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(guān)（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(yīng)考慮對其他相關(guān)的功能性任務(wù)進(jìn)行研究。

4 結(jié)論

EMS 結(jié)合肌力訓(xùn)練有助于更好地糾正單腿下蹲時(shí)異常的髖膝運(yùn)動模式，降低髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷，進(jìn)而改善PFPS人群疼痛及下肢功能。