股四頭肌常用康復(fù)訓(xùn)練動作的表面肌電分析

股四頭肌常用康復(fù)訓(xùn)練動作的表,肌電分析摘要：目的比較目前常用的5種康復(fù)訓(xùn)練動作中股四頭肌肌肉發(fā)力程度、股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌的肌肉發(fā)力平衡情況。方法14名健康受試者分別進(jìn)行靜蹲、股四頭肌靜力收縮、短弧伸膝、直腿抬高以及坐位伸膝等5種方式的膝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練動作，使用Delsys無線表面肌電測試系統(tǒng)采集訓(xùn)練時股內(nèi)側(cè)肌、股直肌與股外側(cè)肌的肌電信號。分析5種康復(fù)動作各肌肉積分肌電與股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌發(fā)力平衡性。結(jié)果5項(xiàng)康復(fù)訓(xùn)練肌肉發(fā)力平衡性中靜蹲訓(xùn)練與短弧伸膝、直腿抬高存在顯著差異(p<0.05,p<0.05),靜力收縮與短弧訓(xùn)練存在顯著差異(p<0.05)。因動作發(fā)力方式不同，將5種動作分為動力性與靜力性進(jìn)行發(fā)力程度對比。3項(xiàng)動力性訓(xùn)練中，直腿抬高訓(xùn)練股直(iEMG值與短弧伸膝、坐位伸膝存在非常顯著差異性(p<0.01,p<0.01),股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌發(fā)力無顯著差異(p>0.05)；兩項(xiàng)靜力性訓(xùn)練中，靜力收縮時股直肌與股外側(cè)肌iEMG值顯著高于靜蹲(p<0.05),股內(nèi)側(cè)肌發(fā)力無顯著差異(p>0.05)。結(jié)論在目前常用的5種康復(fù)訓(xùn)練動作中，靜蹲訓(xùn)練股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌發(fā)力平衡值最高；動力性康復(fù)訓(xùn)練中直腿抬高相比短弧伸膝、坐位伸膝可更有效刺激股直??；靜力性收縮中股四頭肌靜力收縮可以有效刺激股直肌和股外側(cè)肌。康復(fù)訓(xùn)練中應(yīng)根據(jù)患者股四頭肌發(fā)力障礙特點(diǎn)選擇適合的康復(fù)動作。關(guān)鍵詞：股四頭?。豢祻?fù)訓(xùn)練；表面肌電；運(yùn)動醫(yī)學(xué)；身體活動膝關(guān)節(jié)是運(yùn)動損傷的好發(fā)關(guān)節(jié)0膝關(guān)節(jié)損傷后局部出現(xiàn)疼痛、腫脹等癥狀，產(chǎn)生保護(hù)性肌肉抑制，進(jìn)而造成肌肉的廢用性萎縮，肌力下降,膝關(guān)節(jié)功能障礙等,嚴(yán)重影響患者的日常生活!康復(fù)訓(xùn)練是膝關(guān)節(jié)損傷后的常用治療方式之一，可促進(jìn)下肢血液循環(huán)，防止肌肉萎縮,提高患者膝關(guān)節(jié)力量，增加膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性等，在骨關(guān)節(jié)炎、4股關(guān)節(jié)疼痛、半月板損傷的治療或膝關(guān)節(jié)術(shù)后康復(fù)中均取得良好效果：1-3]0股四頭肌是膝關(guān)節(jié)的唯一伸膝肌，對膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用,因此被認(rèn)為是康復(fù)訓(xùn)練的重點(diǎn)0股四頭肌由股內(nèi)側(cè)肌(vastusmedialisobliquus,VMO)、股外側(cè)肌(Vastuslateralis,VL)、股中間肌(vastusinternus,VI)和股直肌(rectusfemoris,RF)4部分組成!當(dāng)膝關(guān)節(jié)發(fā)生不同損傷時，患者在運(yùn)動過程中可能會出現(xiàn)股四頭肌不同部分差異性激活的現(xiàn)象⑷,如有研究發(fā)現(xiàn)4股關(guān)節(jié)疼痛患者相比健康人群在進(jìn)行下樓梯、下蹲等活動時會出現(xiàn)股內(nèi)側(cè)肌激活程度減小，股外側(cè)肌發(fā)力增加的現(xiàn)象；同樣的現(xiàn)象也存在于4腱末端病患者當(dāng)中⑸。同時，股四頭肌差異性激活也可能是引起膝關(guān)節(jié)疼痛的主要原因⑹。因此對不同膝關(guān)節(jié)疾病患者應(yīng)選擇適合的康復(fù)訓(xùn)練動作進(jìn)行針對性干預(yù)表面肌電測試(surfaceelectromyography,sEMG)廣泛應(yīng)用于人體肌肉活動情況的研究中0表面肌電信號是神經(jīng)沖動傳導(dǎo)至肌肉導(dǎo)致肌肉收縮時產(chǎn)生的可傳導(dǎo)至皮膚表面的生物電信號，當(dāng)神經(jīng)肌肉活動導(dǎo)致肌肉收縮時，信號可通過表面肌電測試系統(tǒng)在皮膚表面收集并進(jìn)行分析，可一定程度上反應(yīng)局部肌肉激活水平、疲勞程度與收縮形式等⑻。在目前將表面肌電應(yīng)用于康復(fù)訓(xùn)練動作的研究中，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)閉鏈運(yùn)動比開鏈運(yùn)動能更好地促進(jìn)股四頭肌的平衡發(fā)力回。而國內(nèi)目前尚無針對臨床上常用的康復(fù)訓(xùn)練動作的肌肉發(fā)力情況進(jìn)行綜合對)的研究0因此，本實(shí)驗(yàn)采用表面肌電測試技術(shù)，對目前臨床常用的5種股四頭肌康復(fù)訓(xùn)練動作中肌肉發(fā)力情況進(jìn)行對比分析，旨在為膝關(guān)節(jié)不同損傷類型患者的康復(fù)訓(xùn)練中選擇適合的訓(xùn)練動作提供一定的可參考依據(jù)!1研究對象與方法1-1研究對象2020年5月于石家莊德瑞運(yùn)動康復(fù)醫(yī)療中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn),共招募14名受試者參與本次研究，其中男性8例，女性6例,年齡18至37歲，平均年齡(26.64±6.01)歲0所有受試者均身體健康，實(shí)驗(yàn)前24h內(nèi)，未參加劇烈運(yùn)動,不存在肌肉疲勞狀況0受試者均自愿參與本次實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均完全知情!受試者基本信息見表1。表1受試者基本情況表例數(shù)性別(男/女)年齡(歲) 身高(CL) 體重!kg)14 8/6 26.64±6.01 171.14±8.0870.50±12.571.2研究方法1.2.1測試準(zhǔn)備本研究采用Trigno型無線遙測表面肌電測試系統(tǒng)(Del-sys，美國)對表面肌電信號進(jìn)行采集0選擇受試者優(yōu)勢腿進(jìn)行測試，選取股四頭肌中股內(nèi)側(cè)肌、股外側(cè)肌、股直肌為肌電主要測試肌肉!測試前首先對受試者皮膚進(jìn)行處理，剔除汗毛,使用75%醫(yī)用酒精擦拭皮膚，用棉球擦拭各肌肉電極位點(diǎn)及其周圍的液體!將電極延肌肉方向貼于各肌肉肌腹處!具體電極位置如下叫1)股內(nèi)側(cè)肌：電極片置于從膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間隙到H前上棘距離的20%處,兩電極片連線與股骨長軸成55。夾角。2)股直肌：電極片置于大腿前側(cè)，4骨上緣與骼前上棘連線的中點(diǎn)。3)股外側(cè)肌：電極片置于4骨外上角到骼前上棘距離的1/10的位置，兩電極片連線與股骨長軸成15。夾角。1.2.2測試步驟正式實(shí)驗(yàn)前，由實(shí)驗(yàn)組織者告知測試者實(shí)驗(yàn)?zāi)康募安襟E,對5種康復(fù)運(yùn)動方式進(jìn)行充分的熟悉，能正確完成動作，要求動作連貫自然0受試者在測試前進(jìn)行2min準(zhǔn)備活動。受試者首先進(jìn)行最大自主等長收縮測試(MaximumVol-untaryContraction,MVC)$11]0受試者取坐位,保持屈髓屈膝60。,測試過程中以非彈性綁帶固定骨盆與小腿處,所有受試者進(jìn)行3次全力伸膝，每次維持5s的最大自主等長收縮，確定MVC肌電數(shù)據(jù)。受試者休息30min后進(jìn)行康復(fù)動作測試，康復(fù)動作依據(jù)發(fā)力形式不同可分為動力性動作與靜力性動作，動力性動作包括直腿抬高、短弧伸膝、坐位伸膝；靜力性動作包括股四頭肌靜力收縮和靜蹲$12%。測試動作說明如下：股四頭肌靜力收縮:仰臥位,膝關(guān)節(jié)伸直，進(jìn)行股四頭肌靜力收縮。直腿抬高：仰臥位，膝關(guān)節(jié)伸直，抬離床面至30。,而后緩慢下落!短弧伸膝:仰臥位,在測試腿膝關(guān)節(jié)下方放置訓(xùn)練板,使膝關(guān)節(jié)呈60。，固定大腿不動,緩慢伸膝抬起小腿至膝關(guān)節(jié)完全伸直，而后緩慢下落。坐位伸膝:坐位,將胴窩貼住椅子以固定大腿，膝關(guān)節(jié)呈90。,緩慢抬起小腿至完全伸膝,而后緩慢下落0靜蹲:站立位背靠墻，緩慢下蹲屈膝至膝關(guān)節(jié)呈45。,做半蹲狀。5個動作的先后順序采用抽簽方式生成。為保證肌電測試時間統(tǒng)一，所有動作每次均以5s完成。其中靜力性動作持續(xù)5s,動力性動作采取發(fā)力2s,還原3s的方式進(jìn)行測試。每個動(重復(fù)3次。受試者完成一個動作的測試后，經(jīng)過2min的休息后接著進(jìn)行下一種動作測試。1.2.3表面肌電信號處理獲得的表面肌電數(shù)據(jù)使用EMGserver分析軟件進(jìn)行處理0將原始肌電信號經(jīng)過濾波(20?400Hz)、整流處理后，計算每塊肌肉的積分肌電值(integratedelectromyogram,iEMG),使用MVC測試數(shù)據(jù)對各康復(fù)動作肌電信號進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化(%MVC),使用重復(fù)3次動作的iEMG相對值的平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析$11]01.3數(shù)據(jù)分析采用SPSS24.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，正態(tài)分布數(shù)據(jù)用平均值土標(biāo)準(zhǔn)差(W±SD)表示。由于5種康復(fù)訓(xùn)練方式肌肉收縮形式不同，因此僅將VMO&VL指標(biāo)進(jìn)行所有康復(fù)動作)較，而后分別比較動力性動作與靜力性動作中不同肌肉的發(fā)力程度。VMO：VL值與3種動力性動作采用重復(fù)測量方差分析；2種靜力性動作采用配對樣本T檢驗(yàn)，分析不同康復(fù)動作對受試者股四頭肌肌肉活動的影響。以（＜0.05為顯著性差異,（＜0.01為非常顯著性差異%2結(jié)果2.1康復(fù)訓(xùn)練的發(fā)力平衡表2與圖1顯示5種膝關(guān)節(jié)康復(fù)動作中股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌肌肉發(fā)力程度比值的變化。靜蹲股四頭肌VMO：VL值最高，直腿抬高最低。靜蹲、靜力收縮與坐位伸膝動（VMO：VL值大于1；短弧伸膝與直腿抬高訓(xùn)練VMO：VL值小于1。結(jié)果顯示，Wilks'Lambda=0.268,F（4,10）=6.82,p＜0.01,表明5種康復(fù)動作中的發(fā)力平衡存在非常顯著性差異％事后檢驗(yàn)顯示靜蹲與直腿抬高、短弧伸膝存在顯著性差異（（＜0.05,（＜0.05）；靜力性收縮與短弧訓(xùn)練存在顯著性差異（（＜0.05）,其他動作間無顯著差異（（＞0.05）。表2不同康復(fù)訓(xùn)練的發(fā)力平衡比較靜蹲 靜力收縮短弧伸膝直腿抬高坐位伸膝VMO：VL1.16±0.411.01±0.300.86±0.310.84±0.111.08±0.15靜蹲靜力收縮短弧伸膝直腿抬高坐位伸膝圖1不同康復(fù)訓(xùn)練的發(fā)力平衡圖2.2動力性動作股四頭肌發(fā)力程度表3與圖2顯示不同動力性康復(fù)動作所有測試肌肉的iEMG值的變化。結(jié)果顯示3種動力性動作中股直肌發(fā)力程度存在顯著性差異,F（2,12）=13.23,p＜0.01；而股內(nèi)側(cè)?。海?,12）=1.91,（＞0.05,股外側(cè)肌F（2,12）=6.24,（＞0.05,顯示3種訓(xùn)練中股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌不存在顯著性差異。事后檢驗(yàn)結(jié)果顯示直腿抬高訓(xùn)練股直肌發(fā)力與其他兩動作存在非常顯著差異性（（＜0.01,（＜0.01）。表3動力性康復(fù)訓(xùn)練相對iEMG值股內(nèi)側(cè)肌股直肌股外側(cè)肌短弧伸膝0.19±0.090.17±0.100.25±0.15直腿抬高0.17±0.100.44±0.26**0.23±0.17坐位伸膝0.14±0.090.24±0.140.15±0.12注:**代表（＜0.01,與其他兩組存在非常顯著差異圖2動力性動作股四頭肌發(fā)力程度2.3靜力性動作股四頭肌發(fā)力程度表4顯示兩種靜力性康復(fù)動作所有測試肌肉的iEMG值的變化。本研究結(jié)果顯示，靜力性動作中，股直肌與股外側(cè)肌肌肉發(fā)力情況存在顯著性差異（（＜0.05）,而股內(nèi)側(cè)肌不存在顯著性差異（p＞0.05）o表4靜力性康復(fù)訓(xùn)練相對iEMG值股內(nèi)側(cè)肌股直肌股外側(cè)肌靜蹲0.61±0.290.30±0.200.57±0.34靜力性收縮0.84±0.260.47±0.27*0.92±0.37**注:*代表（＜0.05,存在顯著差異；**代表（＜0.01,存在非常顯著差異靜蹲 靜力性收縮圖3靜力性動作股四頭肌發(fā)力程度3討論膝關(guān)節(jié)是人體下肢的主要負(fù)重關(guān)節(jié)，在運(yùn)動中其穩(wěn)定性有賴于膝關(guān)節(jié)周圍肌肉，股四頭肌作為膝關(guān)節(jié)唯一的伸膝肌,在膝關(guān)節(jié)的動態(tài)穩(wěn)定性方面具有至關(guān)重要的作用。骨骼肌具有快速適應(yīng)外界環(huán)境變化的特點(diǎn)，在較強(qiáng)機(jī)械力的作用下表現(xiàn)為相應(yīng)的肥大，而在制動、固定及失重狀態(tài)下則表現(xiàn)為相應(yīng)的肌肉萎縮，導(dǎo)致肌力、耐力減退等功能性變化［4］。膝關(guān)節(jié)損傷后，由于活動減少，患者股四頭肌存在不同程度的肌力下降%當(dāng)股四頭肌力量下降時,會造成關(guān)節(jié)穩(wěn)定性降低,在運(yùn)動過程中極易出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)新的急性損傷，惡性循環(huán)％不僅如此，因無法維持膝關(guān)節(jié)各組織間的相對穩(wěn)定，組織間長期產(chǎn)生異常摩擦也容易引起一些慢性的勞損,如滑膜炎、4骨軟化、骨性關(guān)節(jié)炎等。因此恢復(fù)膝關(guān)節(jié)損傷患者股四頭肌的力量十分重要%目前常用于臨床的股四頭肌康復(fù)訓(xùn)練中，依據(jù)肌肉收縮形式的不同，可分為動力性訓(xùn)練與靜力性訓(xùn)練％靜力性訓(xùn)練為通過長時間的等長收縮以刺激肌肉，常見訓(xùn)練包括股四頭肌靜力收縮、靜蹲等，多用于康復(fù)初期或膝關(guān)節(jié)屈伸會引起癥狀加重的患者#動力性訓(xùn)練中肌肉通過向心與離心收縮的方式進(jìn)行訓(xùn)練，常見訓(xùn)練包括短弧伸膝、坐位伸膝、直腿抬高等，多用于需要提高膝關(guān)節(jié)主動伸膝能力患者$表面肌電指標(biāo)可分為時域指標(biāo)與頻域指標(biāo)%13&$時域分析指標(biāo)主要觀察肌肉收縮過程中募集的肌電程度的大小，即肌電信號的振幅特征，反映運(yùn)動單位募集數(shù)量的變化%#&$iEMG值是目前常用的時域指標(biāo)之一，指表面肌電圖單位時間內(nèi)整流波的面積，可以反映單位時間內(nèi)骨骼肌放電總量和肌力的變化，在運(yùn)動系統(tǒng)傷病評定過程中有非常重要的價值%5&$本研究通過對股四頭肌，重點(diǎn)對股內(nèi)側(cè)肌、股直肌、股外側(cè)肌在進(jìn)行靜蹲、靜力收縮、短弧伸膝、直腿抬高以及坐位伸膝等5種不同運(yùn)動形式的康復(fù)訓(xùn)練的iEMG信號進(jìn)行采集與分析,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在發(fā)力平衡方面，靜蹲、靜力收縮與坐位伸膝動作發(fā)力平衡值大于1,短弧伸膝與直腿抬高訓(xùn)練發(fā)力平衡值小于1,但5種康復(fù)訓(xùn)練動作中靜蹲訓(xùn)練發(fā)力平衡明顯優(yōu)于短弧伸膝與直腿抬高,靜力性收縮優(yōu)于短弧伸膝,顯示坐位伸膝與兩種靜力性訓(xùn)練對于股四頭肌平衡發(fā)力更好；3種動力性動作中,直腿抬高動作股直肌發(fā)力高于短弧伸膝與坐位伸膝,在刺激股直肌方面效果更好；）種靜力性動作中股四頭肌靜力性收縮股直肌與股外側(cè)肌發(fā)力程度高于45。靜蹲,對肌肉刺激效果更佳$康復(fù)訓(xùn)練的目的是以增加膝關(guān)節(jié)力量為主$不同康復(fù)訓(xùn)練動作對肌肉的刺激作用也存在差異$Irish%11&通過對比靜蹲、坐位伸膝與弓步蹲等3種訓(xùn)練動作，發(fā)現(xiàn)靜蹲訓(xùn)練刺激股內(nèi)側(cè)肌效果優(yōu)于坐位伸膝與弓步蹲，坐位伸膝和靜蹲訓(xùn)練刺激股外側(cè)肌效果優(yōu)于弓步蹲$本研究結(jié)果顯示，短弧收縮、直腿抬高以及坐位伸膝3項(xiàng)動力性動作中，對于股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌的刺激程度基本相同$而直腿抬高對股直肌的激活程度顯著高于其他兩項(xiàng)$不同于股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌，股直肌起自H前下棘和髓臼上方，跨過髓關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié),屬于雙關(guān)節(jié)肌,在伸膝的同時還具有屈髓的功能$而直腿抬高是在股四頭肌發(fā)力維持伸膝的同時進(jìn)行屈髓運(yùn)動，因此對股直肌有更好的刺激作用$在兩項(xiàng)靜力性動作中,結(jié)果顯示在進(jìn)行靜力收縮時股直肌與股外側(cè)肌的肌肉發(fā)力程度高于靜蹲,而股內(nèi)側(cè)肌發(fā)力不存在差異$這是由于在股四頭肌靜力收縮過程中，患者采用全力的方式進(jìn)行股四頭肌收縮，肌纖維得到了更高的動員$而在靜蹲過程中，患者膝關(guān)節(jié)僅需要使用維持身體的姿勢,因此發(fā)力較小$肌纖維的活動依賴于神經(jīng)信息的驅(qū)動，在膝關(guān)節(jié)損傷后,股四頭肌不僅出現(xiàn)肌力下降，肌肉的激活也會發(fā)生障礙，即肌肉不能啟動所有的運(yùn)動單位或從啟動的運(yùn)動單位中不能獲得最大放電率。可能是因膝關(guān)節(jié)損傷后異常的傳入信息改變了！;經(jīng)對肌肉紡錘體的驅(qū)動%14&，影響了脊髓或更高水平中樞對股四頭肌的運(yùn)動;經(jīng)元池的興奮驅(qū)動，引起了肌肉的抑制%15&$就股四頭肌而言，具體表現(xiàn)為VM0與VL的差異性激活$在股四頭肌的肌群中，VM0和VL是相互協(xié)同又互為拮抗的兩塊肌肉，股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌的肌力平衡，對4股關(guān)節(jié)接觸應(yīng)力分布和4骨運(yùn)動軌跡有非常大的影響$股內(nèi)斜肌和股外側(cè)肌在肌力、激發(fā)順序等方面的異常均可能導(dǎo)致兩者的不平衡狀態(tài)，影響4骨活動軌跡，進(jìn)而導(dǎo)致伸膝裝置的功能異常%16]$如Mirzaie等詢通過對比健康人群與4骨關(guān)節(jié)疼痛患者在進(jìn)行功能性動作時的下肢表面肌電情況，結(jié)果表明4股關(guān)節(jié)綜合征患者在運(yùn)動中股內(nèi)側(cè)肌激活程度小于股外側(cè)肌$VM0和VL的iEMG）值（VM0：VL）是衡量股內(nèi)斜肌/股外側(cè)肌之間肌力平衡狀況的重要指標(biāo)%11]$當(dāng)VM0：VL值等于或大于1時有利于4骨關(guān)節(jié)在運(yùn)動過程中的穩(wěn)定口引。因此有學(xué)者提出在康復(fù)訓(xùn)練中應(yīng)重視訓(xùn)練動作肌肉發(fā)力平衡情況，而針對不同損傷后出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)的股四頭肌各部分萎縮與激活差異進(jìn)行針對性訓(xùn)練%6&$繆萍等詢對下肢開鏈運(yùn)動與閉鏈運(yùn)動對股四頭肌中股內(nèi)側(cè)肌與股外側(cè)肌的練習(xí)平衡性的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示坐位伸膝中股外側(cè)肌與股內(nèi)側(cè)肌比值大于雙足下蹲，且大于1,雙足半蹲動作更接近膝關(guān)節(jié)的發(fā)力平衡，認(rèn)為屈膝時的閉鏈運(yùn)動能夠更有選擇性地激發(fā)股內(nèi)側(cè)肌$而在本研究的訓(xùn)練動作中，靜蹲屬于閉鏈訓(xùn)練，其余4種訓(xùn)練動作屬于開鏈訓(xùn)練$5種康復(fù)訓(xùn)練結(jié)果同樣顯示靜蹲訓(xùn)練"VM0：VL）值大于1,發(fā)力平衡比值最高，且與短弧伸膝、直腿抬高等開鏈運(yùn)動存在差異,與其研究結(jié)果一致$而在本研究的開鏈訓(xùn)練中,坐位伸膝與靜力收縮肌肉發(fā)力比值同樣大于1,結(jié)果與