髌骨肌贴对股四头肌肌力及膝关节疼痛的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.25.025

摘要/Abstract

摘要：

背景：在评价髌骨肌贴的疗效时，既往的等速肌力测试较少关注角速度变化对疼痛和肌力的影响。
目的：应用等速肌力测试观察髌骨肌贴干预前后，髌股关节疼痛综合征患者的疼痛和股四头肌肌力变化。
方法：选择34例髌股关节综合征患者，在应用髌骨肌贴前，采用多关节等速力量测试评估训练系统测试角速度60 (°)/s和180 (°)/s下的膝关节等速向心收缩肌力，包括峰力矩值、总作功值及平均峰力矩值，并给予目测类比评分；在应用髌骨肌贴后，再次测试角速度60 (°)/s和180 (°)/s下的膝关节等速向心收缩肌力，并给予目测类比评分。
结果与结论：①目测类比评分：在60 (°)/s角速度下，髌骨肌贴应用后的分值较应用前仅轻微下降(P > 0.05)；在180 (°)/s角速度下，髌骨肌贴应用后的分值较应用前显著下降(P < 0.05)。②等速向心收缩肌力：在60 (°)/s角速度下，髌骨肌贴应用后的峰力矩值、平均峰力矩、总功较应用前稍增加，但差异无显著性意义；在180 (°)/s角速度下，髌骨肌贴应用后的峰力矩值、平均峰力矩、总功较应用前显著增加(P < 0.05)。表明髌骨肌贴可显著改善髌股关节综合征患者低负荷关节运动时的疗效。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

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关键词: 生物材料, 骨生物材料, 髌骨肌贴, 肌贴, 膝关节, 股四头肌肌力, 髌股关节综合征, 膝前痛, 峰力矩值, 目测类比评分, 角速度, 总功值

Abstract:

BACKGROUND: There is little attention focused on the effect of isokinetic testing about the variation of angular velocity on pain and muscle strength in the evaluation of curative effect of McConnell taping.
OBJECTIVE: To evaluate the changes of quadriceps muscle strength and perceived pain levels in patients with patellofemoral pain syndrome before and after corrective McConnell taping in isokinetic testing.
METHODS: A total of 34 patients with patellofemoral pain syndrome were evaluated in isokinetic testing for concentric contraction muscular strength, including the maximum torque, the total work, and the average work in 60 (°)/s and 180 (°)/s angular velocity, before and after the interventions of McConnell taping. The visual analogue scale scores were recorded.
RESULTS AND CONCLUSION: The visual analogue scale scores were slightly decreased in angular velocity of 60 (°)/s after obturation when compared to before obturation (P > 0.05), while the scores were significantly decreased in angular velocity of 180 (°)/s (P < 0.05). The maximum torque, the total work, and the average work were slightly increased after obturation, but showed no significant difference in angular velocity of 60 (°)/s (P > 0.05), while significantly increased in 180 (°)/s angular velocity (P < 0.05). McConnell taping significantly improves the curative effect in patients with patellofemoral pain syndrome under low load joint movement.

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Key words: patellofemoral pain syndrome, patellofemoral joint, pain measurement

中图分类号:

R318

罗盛飞，曲由，陈建，李萍 . 髌骨肌贴对股四头肌肌力及膝关节疼痛的影响[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(25): 4078-4083.

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图/表（结果） 1

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引言

髌股疼痛综合征是骨科和康复科门诊常见的膝关节疾病，物理治疗被认为是首选的方法之一^[1]。大部分髌股疼痛综合征的成因是髌骨在滑车槽的异常运行轨迹所致的^[2]，髌股疼痛综合征患者的疼痛症状常常是逐步隐匿开始的，而且疼痛常局限于膝前的髌腱鞘周围，当膝关节处于功能性负荷状态时疼痛即加剧，典型特征是上下楼时加重，由于慢性疼痛患者常常有意避免增加膝关节负荷有关的活动，因此，股四头肌萎缩和肌力减退几乎总见于髌股疼痛综合征^[3]。调查也发现国内的髌股疼痛综合征与股四头肌肌力减弱显著相关^[4]，因此治疗中针对疼痛和肌力的治疗是关注的重点。

髌骨肌贴作为的一种新的治疗技术，在2008年北京奥运会之后迅速在运动医学和康复医学领域成为基本的治疗手段之一^[5-6]。髌骨肌贴比较突出的是能迅速缓解症状，国内有文献报道髌骨肌贴治疗第3天和第7天的对照观察均显示了髌骨肌贴的即刻效果^[7-8]。另一篇回顾性分析报道了McConnell髌骨肌贴组与手术组的疗效比较，也显示了髌骨肌贴较好的缓解疼痛和改善功能的优势^[9]。国外文献中也有较多关注髌骨肌贴即刻疗效的研究^[10-12]。在观察髌骨肌贴干预后股四头肌肌力的变化，应用较多的评价工具是等速肌力测试和表面肌电图。搜索美国国立医学图书馆的PubMed数据库中近5年的资料，应用等速肌力测试观察髌骨肌贴对髌股疼痛综合征效果的文献共有6篇^[13-17]，大多文献将峰力矩作为观察参数，仅有1篇将总功和峰力矩所需时间作为观察指标。总的来说，在应用主观评价工具的文献中，髌骨肌贴均显示了较好的疗效，而以客观评价工具为主的文献中其效果还存在较大争议。

尽管髌骨肌贴的治疗机制目前还缺乏足够的循证医学支持^[18]，但由于其具有操作简易、价格低廉、非侵入性治疗的特点^[19]，已越来越多地被用于控制疼痛和提高股四头肌肌力。由于等速肌力测试在评价肌肉功能方面能定量化，并能提供一系列肌肉特性的参数例如峰力矩、总功和疲劳指数等的特点，因此髌骨肌贴干预后峰力矩值的改变被认为能够客观反映出肌力的变化^[20]。理论上来说，髌骨肌贴干预后疼痛程度下降，股四头肌的关节源性抑制作用消除，以及髌骨的回位提升了髌骨的运行能力和控制能力，等速肌力测试中峰力矩值应显著提高，但从文献回顾中发现这些研究结果在峰力矩值上明显缺乏一致性，而这些文献在角速度的选择上也缺乏统一性。在Aydar等^[11]的双盲对照研究中选择180 (°)/s和60 (°)/s的角速度，观察髌股疼痛综合征患者股四头肌向心收缩峰力矩值的变化，无论是髌骨肌贴组还是安慰组与治疗前相比，60 (°)/s测试均呈显著差异，而180 (°)/s测试仅髌骨肌贴组有显著差异，该研究并没有设计对关节力线的评价，而且也没有说明测试中疼痛的情况，因此无法排除因关节源性肌肉抑制对实验结果的干扰。另一项双盲研究选择了为90 (°)/s和120 (°)/s的角速度，观察髌骨肌贴对膝骨关节炎患者疼痛和肌力的影响，与安慰组比较结果有明显差异^[13]。仅有1篇文献报道了选择240 (°)/s的角速度，观察健康人群髌骨肌贴干预后股四头肌峰力矩值的变化^[17]。更多的研究将60 (°)/s做为测试角速度^[21-23]。

已知，髌股疼痛综合征患者的疼痛症状与关节负荷有较大的相关性^[23]，负荷较大的运动容易产生疼痛，从而抑制肌肉收缩。等速肌力测试常用的角速度有30，60，90，180 (°)/s，在不同的测试角速度下关节所承受的负荷不一样。日常功能活动中膝关节的角速度是233 (°)/s^[24]，选择负荷较大的角速度并不能精确反映出髌骨肌贴的疗效。在文献回顾中角速度的选择没有明确的定论，假设髌骨肌贴在低负荷的关节活动中效果更显著，那么是否选择 180 (°)/s或者更接近日常活动的角速度评价髌骨肌贴的疗效更有意义呢？

本试验通过比较34例髌股疼痛综合征患者在髌骨肌贴干预对60 (°)/s和180 (°)/s角速度时伸膝肌肌力及疼痛的影响，观察髌骨肌贴在快速和慢速角速度时的峰力矩值、总功值、平均峰力矩值和疼痛值的变化，旨在探讨髌骨肌贴在低负荷关节运动中的疗效是否优于高负荷的关节运动。

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材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods

设计：前瞻性研究。

时间及地点：于2011年2月至2012年8月期间在天津市第五中心医院康复医学科完成。

对象：选择34例髌股疼痛综合征患者，其中男22例，女15例；年龄18-69岁，平均(38.7±12.8)岁；体质量(69.4±12.6) kg，身高(169.5±8.3) cm，病程(2.32±0.14)年，所有患者均为单侧患病，右侧8例，左侧26例。

纳入标准：参照2007年骨关节炎诊治指南修订的骨性关节炎分类诊断标准^[25]。临床标准：①近1个月内反复膝关节疼痛。②疼痛特点是行走时间过长，上下楼梯及下蹲时出现。③疼痛程度目测类比评分在1-4分之间，是因为考虑到疼痛分值大于4的患者不能耐受等速肌力测试。④McConnell试验阳性^[26]。该试验是判断受试者在伸膝过程中给予一定阻力，在某一角度发生疼痛时，徒手将髌骨向内侧复位并固定，再重复伸膝抗阻试验，如在同一角度疼痛消失为阳性，主要用于甄别其他因素所致疼痛。⑤静力位膝关节屈曲30°髌骨轴位X射线检查有髌骨倾斜偏移 (<1 mm)^[27]。⑥对试验及治疗方案知情同意且得到医院伦理委员会批准者。

排除标准：不能坚持本治疗方案或在接受其他治疗方法者；不宜进行本方法治疗者；既往有髌骨脱位、下肢骨折、膝韧带和半月板损伤及下腰背痛患者；膝关节有显著畸形改变(伸膝<-5°)。

所有纳入病例随机编号进入试验程序，每位受试者一次完成所有测试过程。所有满足纳入和排除标准均签署知情同意书。

材料：布采用中国南京斯瑞奇医疗用品有限公司的通用型产品，产品注册号为苏宁食药监械(准)字2011第1640043号。产品为弹性超薄透气胶带，布基是全棉弹力布，黏胶呈水波纹状不完全覆盖在布基上，黏胶种类为医用丙烯酸，不含乳胶及药性。

方法：

髌骨肌贴使用方法：选择5 cm宽的Y形肌贴，第1步，膝关节伸直位，肌贴起于股四头肌肌腹，以自然拉力沿肌肉走向肌腱处，使膝关节最大屈曲，肌贴的两尾端沿着髌骨两侧向下交汇于胫骨转子，外侧的肌贴给予最大张力；第2步，膝关节取最大屈曲位，取Y形肌贴，起于胫骨转子，两尾端沿髌骨两侧向上交汇于髌骨上缘髌腱，外侧的肌贴给予最大张力。

肌力检测：①测试程序：所有力量测试均选择美国生产的BIODEX Ⅳ Pro型多关节等速力量测试评估训练系统(Biodex Corporation ,Shirly NY, USA )，操作软件为3.1 版本。测试角速度选择了由华山医院康复医学科推荐的膝关节测试角速度60 (°)/s和180 (°)/s^[5]。所有被测试者在正式测试前必须熟悉程序和测试仪器。所有受试者坐在85°角的座椅中，双手紧握椅子两侧的把手，保护带固定躯干和受试侧大腿。动力仪的旋转轴与受试侧股骨外髁相一致，连接动力仪的阻力垫固定在受试侧内踝上3 cm处，关节活动范围设为0°-90°；记录小腿质量，用于校准后续数据；每次测试前，解释目的、步骤、发力技巧。②测试顺序：在等速测试时，先60 (°)/s测试，后180 (°)/s测试，间隔 2 min。③测试模式：等速运动，向心收缩模式；60 (°)/s，5次；180 (°)/s，15次；在每次正式测试前，进行5次60 (°)/s和180 (°)/s预测试。为保证获得受试者真实、客观的数据结果，试验测试中需要调整显示器的位置，以便受试者获得良好视觉反馈；并予口令“加油”来鼓励受试者。被测试者随机安排顺序，重复伸屈的最后一次给予目测类比评分，评分标准：根据患者自觉疼痛程度在0-10分之间打分，0分为正常，没有疼痛；1-3分表现为轻度疼痛，可以忍受不影响日常活动；4-6分表现为中度疼痛，疼痛影响睡眠，尚能忍受；7-10分表现为重度疼痛，难以忍受。疼痛评估后立刻记录。接下来的程序即2 min的恢复性休息后，进行180 (°)/s的测试，同样在重复屈伸的最后一次给予目测类比评分评估记录；再经过5 min的休息后给于髌骨肌贴后再重复上述测试和疼痛评估。

主要观察指标：患者股四头肌向心收缩时角速度 60 (°)/s和180 (°)/s下的峰力矩值、平均峰力矩值及总功值，以及目测类比评分。

统计学分析：应用SPSS 13.0统计软件进行统计学处理，所有资料均为计量资料，以x(_)±s描述，采用t 检验，以P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

从发生学和形态学的特点来看，髌股关节具有外向不稳定的倾向。髌骨和股骨滑车外侧关节面的成熟早于内侧关节面，并且在成长过程中由于顺应股四头肌机械力学的原因，外侧关节面获得更多的发育优势^[28]。股内侧肌是股四头肌组中发生学上最晚发生的肌肉，也是种系发生最弱的肌肉^[29]，在受到创伤、制动或手术等因素影响后, 首先发生失用性萎缩。从解剖学角度，限制髌骨外移位的力量远小于限制髌骨内移位的力量，因此髌骨易于发生外移位^[30]，尤其在屈曲20°时为甚^[31]。在髌股关节的外侧结构中，骼胫束和股四头肌腱形成的张力可使髌骨有向外侧移位的趋势^[32-33]。而且Q角也是髌骨不稳定的解剖学因素，由于股四头肌和髌腱形成Q角的外侧向量，在完全伸膝位时因为胫骨结节受到向外的牵拉力而外旋，造成了髌骨轻度外偏。临床上膝关节前区疼痛患者中很大部分是由髌股关节病变引起，而髌股关节病变多数是髌骨运动轨迹异常所致，由髌骨排列和运动轨迹异常及由此形成的应力分布失衡而造成的关节软骨损伤是被广泛认可的发病机制^[34-36]。
髌骨肌贴被认为能使髌骨重新回到滑槽里，纠正异常的运行轨迹，均衡关节表面的压力，减轻局部负荷，降低疼痛^[37]。而且，Derasari等^[38]学者从影像学的角度同样证明了在髌骨肌贴作用下髌骨位置的改变，他们在磁共振下观察6个自由度下的髌股动力学变化，发现髌骨肌贴干预后髌骨发生了向下移动，从而使髌骨在滑车内与股骨的接触面积增加，这种接触面的增加显著减少了关节表面的局部压强，尤其是损伤软骨的局部负荷。

任何导致髌骨位置或运动轨迹改变的因素都能影响股四头肌力臂的长度，进而影响到膝伸肌的运动。Herrington等^[39]认为髌骨肌贴改变了负荷的作用点，尤其是降低了损伤部位的载荷，从而缓解疼痛，增强肌力。从本试验结果来看并不完全相同，在180 (°)/s角速度测试时，髌骨肌贴前后目测类比评分分值差异显著，说明在低负荷运动测试中，髌骨肌贴改变了髌骨的位置，减轻或消除了损伤软骨部位的压力^[39]，使疼痛缓解。而在 60 (°)/s角速度测试时，髌骨肌贴治疗前后的目测类比评分分值差异无显著性意义。有文献报到了疼痛与等速测试时角速度呈反比关系，角速度越慢关节负荷越大^[23]，慢速等速测试时易产生疼痛，而且在高负荷运动中，髌骨肌贴对髌骨的矫正有限，因此干预前后的疼痛改善不明显。由于日常运动中膝关节的角速度在233 (°)/s左右^[24]，这可以解释在一些以日常功能活动为主的研究中髌骨肌贴有显著改善疼痛的效果，同样也说明在不同关节负荷下髌骨肌贴的影响是有差异的。

峰力矩被视为等速肌力测试中的黄金指标和参照，具有较高的重复性和准确性。本文选择了60 (°)/s和 180 (°)/s的测试角速度，观察髌骨肌贴治疗前后股四头肌的峰力矩变化。从结果看，在60 (°)/s的测试角速度下，治疗后股四头肌的峰力矩值没有呈现出显著性差异，分析原因除了上文提到的强负荷关节运动所导致的疼痛源性肌肉抑制作用外，另一原因可能为肌肉收缩强度增加干扰了髌骨肌贴对皮下感受器的刺激，使中枢神经不能释放更多的信号^[40]，募集更多数量的运动单元^[41]。相反，在180 (°)/s的角速度测试时，峰力矩值较髌骨肌贴干预前明显增加，快速的角速度测试是针对肌耐力的评估，主要反映运动后肌肉的疲劳程度，本试验显示峰力矩值增高的同时也证明了髌股疼痛综合征患者普遍存在较好的肌耐力一说^[42]。同时，髌骨肌贴治疗后峰力矩值的增加说明髌骨肌贴对股四头肌肌力的影响很大程度是基于：①低负荷的关节运动利于髌骨肌贴矫正移位的髌骨，使股四头肌的动力臂效应最大化。②髌骨复位减少了疼痛源性的肌肉抑制作用^[43]。③肌肉激活作用降低是由于异常感觉的上行传入(感觉信息)，使反射弧中处于脊髓后角的alpha运动神经元兴奋性降低，髌骨肌贴可能改变了脊髓后角的感觉输入信息，降低了施加于alpha运动神经元兴奋性上的抑制作用^[44]。④髌骨肌贴纠正了股外侧肌-股内侧肌的激活比值，均衡了股四头肌的收缩力量，从而影响髌股关节运动轨迹及关节面的压力分布^[45]。

总功和平均峰力矩在整个膝关节的功能评价方面优于峰力矩^[46]。总作功是表示肌肉收缩中的最大一次作功量。平均峰力矩是一组重复测试中每次最大峰力矩和的平均值。正常状态下肌肉收缩总作功量与峰力矩值具有一致性。从研究结果来看，在60 (°)/s的角速度测试中，肌贴干预前后没有显著差异；180 (°)/s的角速度下测试结果差异显著。由于峰力矩表现的是整个关节活动范围中某一点的输出值，而评价关节全部屈伸范围输出最密切相关的是总功和平均峰力矩。尤其是在损伤退化阶段，总功能够更好地反映出整个屈伸范围中肌肉张力的变化^[47]。Aytar等^[11]认为髌骨一定程度上复位产生的杠杆作用最大化了股四头肌作为伸膝装置中动力臂的功效，即相对少的力量产生同样的力矩(因此降低了髌股关节内的压力)，发挥最大功效作用。在低负荷关节运动中，髌骨肌贴对髌骨的矫正作用对提高膝关节的作功效率更显著。

尽管髌骨肌贴对髌骨位置的改变已得到了影像学和一些测量学的支持^[48-53]，但由于髌股疼痛综合征的疼痛和肌力减退原因是多因素的，限于目前的评价手段，髌骨肌贴的治疗机制还不完全明确，未来的研究需增加样本数量，根据可能的疼痛和肌力下降原因进行分组，也许能更精确、更细致地分析出髌骨肌贴的治疗机制。另外，在今后应用等速肌力测试观察髌骨肌贴的疗效时，应选择更接近功能活动的角速度(如常速行走、跳跃、慢跑等)，有利于针对性的选择治疗对象。总之，从本试验结果来看，髌骨肌贴对髌股疼痛综合征患者肌力和疼痛的影响在低负荷关节运动中更显著；在等速肌力测试中，180 (°)/s的角速度更适合于髌骨肌贴的疗效评价。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程
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