籃球運動員髕股關節疼痛綜合征的原因及股四頭肌等長收縮訓練的作用

萬盛成　姜南春　姜曉幸　施德源

(復旦大學附屬中山醫院骨科， 上海　200032)

·論著·

籃球運動員髕股關節疼痛綜合征的原因及股四頭肌等長收縮訓練的作用

萬盛成姜南春姜曉幸施德源

(復旦大學附屬中山醫院骨科， 上海200032)

摘要目的：分析籃球運動員髕股關節疼痛綜合征的原因，以及股四頭肌等長收縮訓練的作用。方法： 選擇上海市體育局有髕股關節疼痛綜合征的籃球運動員20名為研究組，無髕股關節疼痛綜合征的健康運動員28名為對照組，分析2組Q角及髕骨運動軌跡的差異。研究組采用股四頭肌等張收縮+等長收縮的訓練方式；對照組采用股四頭肌等張收縮的訓練方式，比較訓練過程中2組髕股關節疼痛的發生率及2種訓練方式對股四頭肌的訓練作用。結果： 2組Q角差異無統計學意義，但研究組髕骨運動軌跡異常的發生率高于對照組(P<0.05)。訓練過程中2組髕股關節疼痛的發生率差異無統計學意義。研究組訓練前后股四頭肌肌力改變與對照組比較差異無統計學意義，但肌肉耐力改變較對照組下降(P<0.01)。結論： 籃球運動員髕股關節疼痛綜合征的發生與Q角沒有明顯的關系，但與髕骨運動軌跡異常有關。與等張收縮訓練方式相比，等張收縮+等長收縮的訓練方式對股四頭肌肌力改變的作用相同，但在提升肌肉耐力方面有所不足。

關鍵詞髕股關節疼痛綜合征；等長收縮；等張收縮；肌肉訓練

中圖分類號R 684

文獻標識碼A

The Etiology of Patellofemoral Pain Syndrome in Basketball Players and the Effect of Isometric Exercise of Quadriceps FemorisWANShengchengJIANGNanchunJIANGXiaoxingSHIDeyuan

DepartmentofOrthopedics,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China

AbstractObjective： To analyze the etiology of patellofemoral pain syndrome (PFPS) in basketball players and the effect of isometric exercise of the quadriceps femoris. Methods： A total of 20 basketball players from Shanghai sports bureau with PFPS were selected as research group, and 28 healthy player without PFPS were chosen as control group.The differences regarding the Q-angle and the moving track of patella between the 2 groups were analyzed.The training method in the research group consisted of quadriceps femoris isometric and isotonic contraction while that in the control group was isotonic contraction.The incidence rate of patellofemoral pain during the training, as well as the effect of two kinds of training on the quadriceps femoris, was analyzed. Results： There was no significant difference regarding Q-angle between the 2 groups.The incidence rate of patella maltracking in the research group was higher than that in the control group(P<0.05).There was no significant difference regarding the incidence rate of patellofemoral pain during the training between the two groups. There was no significant difference regarding the force change of quadriceps femoris after training between the two groups, however, the muscular endurance change in the research group was lower than that in the control group(P<0.01). Conclusions： The occurrence of PFPS in basketball player was not significantly related to Q-angle, however, it was related to patella maltracking.Comparing to the isotonic exercise, the training method consisting of isometric and isotonic contraction can achieve a similar effort regarding muscle force, but muscular endurance.

Key WordsPatellofemoral pain syndrome；Isometric contraction；Isotonic contraction；Muscle training

髕股關節疼痛綜合征(patellofemoral pain syndrome， PFPS)是一種常見于膝關節過度使用后發生的髕骨關節周圍的疼痛，多發生于運動員和女性。髕骨活動軌跡的異常、過度使用、外傷被認為是引起PFPS的主要原因。與傳統的等張收縮肌肉訓練相比，等長收縮肌肉訓練常被用于外傷或術后患者的康復治療，而其對籃球運動員下肢肌肉力量訓練的作用尚未見相關研究。本研究擬分析籃球運動員PFPS發生的原因，以及評價等張收縮+等長收縮肌肉訓練的作用。

1資料與方法

1.1研究對象選擇上海市體育局籃球隊有PFPS的運動員為研究對象。入選標準：(1)雙側膝關節前方疼痛反復發作(2次或2次以上)，視覺模擬評分(visual analogue scale，VAS)>4分；(2)經過休息，或服用止痛藥物后能徹底緩解；(3)無膝關節骨折、半月板損傷、韌帶損傷病史；(4)無膝關節手術史；(5)排除感染、滑膜炎、滑囊炎、肌腱炎、腫瘤等疾病。最終入選20名籃球運動員作為研究組，其中女性15人，男性5人，年齡16～23歲。另選擇28名無PFPS的健康運動員作為對照組，其中女性18人，男性10人，年齡16～25歲。

1.2Q角的測量所有研究對象均拍攝站立位下肢全長測量位片。測量髂前上棘至髕骨中點連線，和髕韌帶連線的夾角，即Q角。

1.3髕骨活動軌跡的測量所有研究對象均行膝關節CT平掃。根據Dupuy等[1]的方法，將髕股關節分為：(1)正常；(2)半脫位；(3)外側傾斜；(4)外側間隙壓力綜合征。除正常外，其余均定性為髕骨活動軌跡異常。首先觀察膝關節屈曲30°時髕骨的活動軌跡。如正常，再進行屈曲15°。

1.4肌肉力量訓練對照組運動員采用傳統后蹲杠鈴動作，膝關節角度控制在90°～160°，每周3次，每次3組負荷(以最大力量的70%、75%、80%為訓練負荷，分別做6、5、4次)，每組負荷各重復2次，每次間隔時間為3 min。訓練持續6周。

研究組運動員采用后蹲杠鈴動作，并加以等長收縮肌肉訓練。具體操作為：后蹲杠鈴動作每周3次，每次3組(以最大力量的50%、55%、60%為訓練負荷，分別做10次)，每組負荷僅做1次。杠鈴訓練后加以等長收縮肌肉訓練：取坐姿，屈髖60°，屈膝45°。由訓練師加以一定的重量于運動員小腿，運動員以伸膝肌力對抗，但不引起膝關節角度變化，每次3組(以體質量的40%、45%、50%為負荷，分別做10次)，每次對抗10 s，間隔10 s。

所有運動員訓練期間如出現髕股關節疼痛(VAS>4分)，則適當減輕訓練強度，以運動員能適應的最大負荷與頻度維持至訓練結束。

平峰期(5-6月）：中央空調會開4～5臺風冷熱泵機組，配合一次泵開啟3臺，二次泵開啟4臺，投入運行的空調箱4～5臺，同時根據1號候車區溫度的高低適當增減投入運行的臺數。

1.5測試指標比較2組運動員訓練過程中髕股關節疼痛的發生率。采用Biodex system 3多關節等速肌力測試系統，分別測試研究組和對照組訓練前后，(1)股四頭肌肌力：測量膝關節慢速伸直(60°/s)時的峰值力矩(N/M)；(2)股四頭肌耐力指數：采用240°/s等速肌力測試過程中后1/3做功量同前1/3做功量的比值。比值越接近1說明肌肉耐力越好，反之則說明越差。

1.6統計學處理采用SPSS 15.0軟件進行統計學分析，計量資料比較采用t檢驗，計數資料比較采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1Q角研究組Q角為(14.85±1.98)°，對照組為(13.71±2.33)°，差異無統計學意義(P>0.05)。

2.2髕骨活動軌跡研究組中7名(35.0%)運動員出現髕骨活動軌跡異常，對照組中2名(7.1%)出現髕骨活動軌跡異常，差異有統計學意義(P<0.05)。

2.3髕股關節疼痛訓練過程中，研究組有1名運動員出現一過性髕股關節疼痛，降低杠鈴訓練的負荷后緩解。對照組有4名運動員出現髕股關節疼痛，其中3名在適當休息和減輕負荷后緩解；1名疼痛持續時間較長，服用非甾體類抗炎藥并休息4 d后緩解。2組髕股關節疼痛的發生率差異無統計學意義(P>0.05)。

2.4股四頭肌肌力及耐力2組運動員訓練前后均有股四頭肌肌力的增大， 但前后比較都無統計學差異(P>0.05)；2組之間股四頭肌肌力變化值的比較差異無統計學意義(P>0.05)。對照組訓練前后股四頭肌耐力沒有明顯變化(P>0.05)；而研究組訓練前后股四頭肌耐力有所下降(P<0.01)，且2組的變化值比較差異有統計學意義(P<0.01)。見表1。

注：與本組訓練前比較，##P<0.01；與對照組比較，**P<0.013討論

各種因素引起的髕骨周圍軟組織勞損或髕股關節間的壓力增加，或二者同時發生，均可導致膝關節前方的疼痛。這些因素包括：(1)外傷，可引起局部組織的直接損傷，包括髕骨、股骨髁、關節表面軟骨和周圍結構。(2)膝關節的超負荷運動，膝關節的運動量與引發PFPS有密切關系。膝關節運動負荷越大，PFPS發生率越高，例如舉重運動員及跳躍項目的運動員。(3)雙下肢不良的生物力學，尤其是髕骨活動軌跡異常。髕骨的活動軌跡依靠髕骨與股骨滑車的匹配，以及周圍支持組織的平衡來維持。從解剖角度來講，限制髕骨外移的力量遠小于限制髕骨內移的力量。因為膝關節外側有強大的髂脛束，再加上外側支持帶，所以當膝關節屈曲時，若外側軟組織過緊，將髕骨過分地向外側牽拉，造成髕骨與股骨外側髁間的壓力增大、髕骨外移、甚至半脫位。這種改變會引起髕股關節的疼痛，并最終導致關節面軟骨，乃至軟骨下骨的退變和破壞。

PFPS發生的另一個因素，即髕骨運動軌跡的異常，目前已得到一致的認可。當屈膝15°～30°時，髕骨才與股骨滑車相接觸，此時，髕股關節排列紊亂最易顯現；小于該范圍時，髕骨尚未進入滑車，髕骨關節排列的變異較大；而大于此范圍時，髕骨受滑車束縛較大，CT檢查的陽性率降低。所以在15°～30°范圍內動態CT觀察髕股關節的排列情況是必要的[5]。

等長收縮(也稱靜力收縮)的特點就是當肌肉收縮時，不引起關節的活動，所以常被用作骨折或關節外傷，以及骨科手術后患者康復的訓練手段[6]。對于已經出現PFPS的運動員來說，如何在不引起疼痛，使癥狀緩解的前提下鍛煉肌肉，是一個很實際的問題。PFPS與膝關節的過度活動有著密切的關系。以髕股關節外側間隙壓力綜合征為例，當外側間隙壓力增高，即關節面之間的壓力增高，并同時發生膝關節角度變化，即關節面之間的相互活動。此時，關節面之間產生的摩擦可以損傷軟骨，出現疼痛，久而久之，軟骨面破壞，產生髕股關節炎。等長收縮訓練理論上來講，可以避免這種情況的出現。因為關節面之間不存在活動，所以即使關節間隙的壓力升高，但沒有摩擦，繼而避免軟骨的磨損，保護髕股關節。本研究中研究組僅有1名運動員訓練過程中出現髕股關節疼痛，而對照組有4名運動員出現髕股關節疼痛，高強度高負荷的下肢力量訓練，容易導致膝關節勞損，出現疼痛。本研究中2組髕股關節疼痛的發生率差異無統計學意義，可能是因為樣本量較小的原因。

等長收縮訓練一直被認為對肌肉力量訓練的效果較差，只是用于有關節疾患或術后康復患者的次一級的肌肉訓練，而對專業運動員采用等長收縮訓練的研究較少。長期需要進行彈跳運動的籃球運動員，其膝關節的勞損相對較多，尤其在那些本身就存在髕骨運動軌跡異常的球員，PFPS的發生率更高。如何讓這些運動員既達到訓練效果，又能減輕其疼痛的發生，是運動醫學中急切需要解決的問題，這不僅關系到運動員的職業生涯，而且也影響到運動員退役后的生活質量。

等長收縮對肌力的訓練效果，目前幾乎沒有相關的文獻報道。本研究結果發現，等長收縮+等張收縮的訓練方式對股四頭肌肌力的訓練效果，與傳統的等張收縮訓練相同。研究[7]表明，當肌肉克服相當于最大肌肉力量20%～80%的阻力負荷時，肌肉力量的增加主要靠神經系統不斷募集動員更多的運動單位來完成。當阻力超過80%時，肌肉力量的增加主要依靠提高神經中樞發放沖動的頻率和有關肌肉中樞同步興奮程度來實現。不管是等長收縮，還是等張收縮訓練，都能刺激肌肉的本體感受器，激活大量的肌梭傳入纖維，募集潛在的運動單位參與活動。

通過提高肌肉能量儲備，提高肌肉、韌帶、關節運動器官對長時間持續工作的能力，是發展肌肉耐力的基本途徑。因此低強度重復次數多的練習可提高肌肉的耐力。這種方法具有持續刺激機體的作用，有利于改善大腦皮質神經過程的均衡性，提高心血管系統和呼吸系統的功能，能較經濟地利用體內儲備的能量，有利于發展肌肉的一般耐力。本研究對照組肌肉耐力也有輕度下降，但差異無統計學意義。而研究組肌肉耐力下降較為明顯，且與對照組比較差異有統計學意義。這可能與研究組運動員等長收縮訓練的力量小，且持續時間短有關。結果提示運動員在實際比賽訓練過程中，可嘗試延長等長收縮訓練的時間，以達到良好地增加肌肉耐力的效果。

綜上所述，籃球運動員PFPS的發生與Q角的大小沒有明顯關系，而與髕骨活動軌跡異常明顯相關。通過等長收縮+等張收縮訓練方式，可以達到傳統等張收縮訓練對肌肉力量的效果，但對于肌肉耐力來講，效果較差。

參考文獻

[1]Dupuy DE, Hangen DH, Zachazewski JE, et al. Kinematic CT of the patellofemoral joint[J]. AJR Am J Roentgenol, 1997,169(1):211-215.

[2]繆萍，王楚懷，潘翠環，等, 髕股疼痛綜合征患者股四頭肌失衡程度評估及其與Q角的相關分析[J]. 實用醫學雜志, 2012,128(24):4091-4093.

[3]陳世益,白玉龍，許勝安，等. Q角對髕股關節接觸力學的影響[J]. 中國運動醫學雜志, 1996，15(4):242-246.

[4]Lankhorst NE, Bierma-Zeinstra SM, van Middelkoop M. Risk factors for patellofemoral pain syndrome: a systematic review[J]. J Orthop Sports Phys Ther, 2012,42(2):81-94.

[5]肖國偉,韓楚源. 髕骨運動軌跡異常的CT診斷[J]. 河北醫藥, 2011,33(19):2941-2942.

[6]黃嵐峰,趙勁松，張延哲，等. 等長性肌肉收縮股四頭肌功能練習治療膝關節骨性關節炎[J]. 中華臨床醫師雜志(電子版), 2012，6(17):5030-5033.

[7]梁成軍. 肌肉力量訓練神經適應機制研究綜述[J]. 吉林體育學院學報, 2013，29(3):14-17.

·論著·

通訊作者萬盛成，E-mail：wan.shengcheng@zs-hospital.sh.cn 楊勤萍, E-mail:dxq93216@medmail.com.cn

基金項目：上海市體育局科研課題(編號：11JT019) 上海市科學技術委員會醫學重點項目(12411951500)