髌股疼痛综合征患者股外侧肌及股内斜肌表面肌电特征的研究

摘要

研究背景与目的： 髌股疼痛综合征(Patellofemoral pain syndrome，PFPS)是一种由于多种原因造成髌股关节生理或生物力学上的改变引起的髌后或髌周的疼痛，上下楼梯、下蹲、屈膝久坐可诱发疼痛。它具有发病率高、病因复杂、诊断及评估手段有限、分类及命名不统一等特点。股四头肌尤其是股内斜肌(Vastus medialis oblique，VMO)肌力下降或与股外侧肌(vastus lateralis，VL)之间的失衡被认为是PFPS发病最重要的生物力学机制。准确客观的评定VL、VMO的肌肉功能状态将有助于进一步了解PFPS的病机、指导其康复治疗及疗效评价。 表面肌电图(Surface Electromyography，sEMG)是一种将电极置于体表皮肤以记录神经肌肉系统活动时生物电信号的检测技术。sEMG信号可以在一定程度上反映肌肉活动水平和功能状态的变化，并且具有无创性、敏感性、客观性等优点，操作简单，病人易接受，有着广泛的应用前景。 近年来sEMG已被用于PFPS的康复评定及治疗中，国内外虽有一些这方面的报道，但是相关的文献不多，且各研究结果存在相当大的争议。对于PFPS患者VL、VMO功能受损情况、sEMG各种时域、频域指标变化特征以及针对性的VMO强化训练有待进一步的研究。本研究利用sEMG技术对PFPS患者在不同动作状态下VL、VMO的功能情况进行评定，并将之与正常人进行对比，总结PFPS患者VL、VMO在屈伸膝过程中表面肌电各种时域及频域指标的变化特点、VL与VMO的平衡关系、不同动作对VMO选择性强化的作用、Q角与VL/VMO肌电比值的相关关系等。 材料与方法： 经病史、体查、必要的辅助检查确诊PFPS患者30例作为病例组，并选取性别、年龄、身高、体重均与病例组相匹配的健康对照者30例作为正常对照组。两组受试者分别进行双足半蹲、双足半蹲伴髋内收、坐位完全伸膝、坐位完全伸膝伴髋内收共4个动作，同时采用sEMG仪记录并获取双侧VL及VMO的表面肌电信号。采用MegaWin软件对收集到的表面肌电信号进行处理分析，提取时域指标：平均肌电值(AEMG)、均方根振幅(RMS)、积分肌电值(TEMG)、零线相交率(ZCR)、频谱面积(SPA)；频域指标：中位频率(MF)、平均功率频率(MPF)。对所有受试者都进行Q角的测量。对各组数据进行配对t检验、两独立样本t检验、卡方检验、相关分析等统计分析处理，P<0.05时认为差异有统计学意义。 结果： 1.双足半蹲动作时正常对照组VL、VMO各时域指标及频域指标也无明显差异；左、右侧比较无明显差异。 2.双足半蹲动作时，病例组痛侧膝VL、VMO时域指标ZCR、RMS、IEMG差异有统计学意义，且VL较VMO高；对侧膝VL、VMO的时域指标ZCR差异有统计学意义，且VL较VMO高。痛侧与对侧的VL各时域和频域指标均无明显差异；而VMO时域指标SPA、RMS、IEMG差异有统计学意义，且对侧较痛侧高。 3.双足半蹲动作时，病例组与对照组表面肌电信号各指标VL/VMO比值进行统计分析，结果表明ZCR、RMS、IEMG比值有统计学差异，且病例组VL/VMO比值高于对照组。 4.坐位单侧完全伸膝动作时，采用各指标VL/VMO比值对病例组与对照组进行比较分析未发现统计学差异。但采用各指标原始数值进行统计分析结果表明两组VMO的频域指标MF、MPF、时域指标ZCR差异有统计学意义，且对照组较病例组高。 5.对病例组双足半蹲伴或不伴髋内收动作时各指标进行统计分析，结果表明VMO的时域指标ZCR、SPA、RMS、IEMG有统计学差异，伴髋内收时较不伴髋内收时高。 6.病例组双足半蹲动作与坐位单侧完全伸膝动作时各肌电指标的VL/VMO比值比较表明除SPA外其余的时域、频域指标均有统计学差异，在坐位单侧完全伸膝动作时VL/VMO肌电比值大于双足半蹲动作，且大于1。 7.病例组与正常对照组之问Q角大小无统计学差异。病例组痛侧与对侧的Q角大小无统计学差异。男性与女性Q角大小有统计学差异。痛侧膝Q角与VL/VMO肌电比值之间进行线性相关分析，Pearson相关系数为0.149，P>0.05，无统计学意义，即Q角与PFPS患者VL/VMO肌电比值不存在线性相关关系。 结论： 1.PFPS患者VL与VMO存在不平衡的情况，在sEMG的时域、频域指标上均显示VL较VMO高，可认为VL运动单位募集数量、活化程度要高于VMO，而且耐疲劳程度也高于VMO。正常对照组VL与VMO的sEMG时域、频域指标无明显差异，表明正常人VL与VMO收缩力及易疲劳程度大致相同。 2.PFPS患者VL、VMO之间的不平衡及功能下降不仅表现在痛侧膝，对侧膝也同样存在，且痛侧膝VMO时域指标值较对侧膝小，说明痛侧膝的VMO肌纤维募集活化程度较对侧差，推测PFPS受累膝病情的严重程度与VMO功能的受损情况密切相关。 3.采用各时域、频域指标的VL/VMO比值虽然能够比较直观的体现失衡问题，但是若VL、VMO等幅变化时，可能错失掉部分原始信息，因此在进行比较时推荐同时参照原始指标数值来综合判断。 4.无论是双足半蹲动作或坐位单侧完全伸膝动作，伴髋内收时，VL、VMO的肌电活动均高于不伴髋内收时，而且VMO的增幅高于VL，可认为伴髋内收的动作可以优先强化VMO，使VL、VMO之间达到更好的平衡状态。 5.VL、VMO表面肌电指标在双足半蹲动作时较坐位单侧完全伸膝动作时更接近平衡，提示适当屈膝时的闭链运动能够更有选择性地激发VMO，这为PFPS的康复治疗的动作选择提供参考。 6.Q角大小与性别相关；与VL/VMO肌电比值无明显相关。Q角与PFPS的关系有待进一步的研究并且有必要提高Q角测量的精确性。 7.预测sEMG检测技术在PFPS病因分析、进展预测、病情及疗效评估、治疗方法选择等方面将有重要的应用价值。

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