等速肌力测试与训练技术在肌肉功能评定中的研究进展

黄婷婷 ，范利华 ，高 东 ，夏 晴 ，张 敏

（1.华东政法大学研究生教育学院，上海 200042；2.司法部司法鉴定科学技术研究所 上海市法医学重点实验室，上海 200063；3.南通大学附属医院，江苏 南通 226001）

肌力检查有助于诊断肌肉、骨骼和神经系统疾病或损伤恢复情况，尤其对评定周围神经疾病或损伤所致的肌力下降十分重要，在神经科、骨科、运动医学及康复医学和法医学鉴定等领域运用广泛。目前常用的肌力检查法有徒手肌力检查法、等长收缩测试法及等张收缩测试法，但这些测定方法均有不足之处，为此，不少学者一直致力于寻求一种既客观又简便的方法来解决肌力的量化评定问题。等速肌力测试与训练技术（简称“等速技术”）是目前国际上较为先进的肌力测试、训练方法，是指肢体进行等速运动时，通过测定反映肌肉负荷的系列参数，来评定肌肉功能状态。该方法不仅准确、简单易行，且安全可靠。在国际康复医学领域已有相当广泛的运用，并日益受到重视。

1 基本概念

1.1 肌力与常用肌力检查方法

肌力是反映人体运动功能的一个重要指标。肌力检查是用来评价肌肉功能状态，当受试者主动运动时，通过相关肌肉或肌群的收缩力量来测定。传统的肌力检查方法主要是通过徒手肌力检查法，即以肌力变化为标准的Lovett 6级法。徒手肌力检查法操作简便，对硬件性能要求较低，但对检查者的经验以及被检查者的配合程度要求却很高。不同的检查者和同一检查者在不同时间检查很有可能造成评定结果的差异性，检查结果的可重复性不高，对不配合的被检查者更难客观、准确地反映其肌力水平。

等张收缩测试是指在整个测试过程中先设定恒定的阻力，肌肉的张力维持不变而使肌肉缩短或加长，产生关节活动，可分为向心收缩和离心收缩。

等长收缩测试是指在测试中肌肉外部没有明显的运动速度，肌肉的收缩和舒张不改变其位置，肌肉仅在其他力量传递链（肌腱、胶原等）变形范围内进行收缩。所测出的力仅仅体现出支配此肌肉的神经活动。在日常生活中此种模式常用于维持特定姿势或体位。

1.2 等速技术及其常用评价指标

等速技术[1]是指在测试过程中肢体运动的速度是预先设定且恒定不变的，而外加阻力是可变的，它会随受试者用力的大小调节阻力，使肌肉张力增高，力矩输出增加，但不产生加速度的一种测试和训练技术。等速技术有别于等张和等长收缩测试[2]，但兼有等张收缩和等长收缩的优点，从而弥补了上述两种收缩测试方法的不足。

目前等速技术的常用评价指标主要包括以下几项。 （1）峰力矩（peak torque，PT）：在肌肉收缩过程中的最大力矩输出，与角速度成反比；（2）峰力矩体重比（peak torque/body weight，PT/BW）：又称相对峰力矩，可用于不同体质量人群之间的肌力比较；（3）峰力矩角度（peak torque angle，PTA）：在整个肌肉收缩过程中达到肌肉最大负荷量时所对应的关节角度；（4）屈伸肌峰力矩比值：目前临床研究最多的是膝关节屈伸肌峰力矩比值，双侧肢体屈伸肌峰力矩比值能反映出双侧肢体肌力平衡状况，弱肌力一侧较容易导致韧带和肌肉的损伤；（5）平均关节活动范围（average range of motion，AROM）：等速肌力测试过程中肢体关节运动范围，其意义在于评价肌力下降时是由于运动范围的缩小导致肢体未达峰力矩角度，还是肌肉本身做功量的下降所致；（6）平均功率（average power，AP）：反映肌肉的做功效率，单位时间内的肌肉做功量。在所有的评价指标中，峰力矩是各参数中稳定性最好、可信度最高的，被称为等速肌力测试的黄金指标[3]。

2 等速技术发展简史

美国学者Hislop等[1]在1967年最先提出了等速运动的概念，被认为是肌肉功能测试和肌力训练技术的一项革命；1976年，等速运动概念通过计算机技术和等速装置得以实现[4]。20世纪70年代初，美国Cybex制造出第一台等速测试仪器[5]。我国于80年代初开始引进等速技术，最初应用于体育运动领域中，对提高竞技运动水平起到一定的作用。以后随着等速技术应用范围的扩大，逐渐应用于多学科的临床应用和科研工作中。

3 等速技术的影响因素

3.1 测试速度

等速技术最主要的是设定测试中的运动速度（又称角速度，单位为°/s）。峰力矩值与角速度成反比。等速肌力测试仪在对测试者进行测试时预先设定的速度为控制速度，在普通运动模式中，只要运动速度低于设定的速度，其大小与所施的力矩（力）将成比例变化。但当测试者想要以高于预定速度运动时，测试仪则产生相反的力，从而保证不会超过设定的速度。在30～60°/s的慢等速肌力测试中仪器加载于肢体的阻力较大，不管受试者以多大的力量运动都不会产生加速度，只能使肌肉张力增高，力矩输出增大。因此，在慢等速肌力测试下可以对肢体肌肉功能进行检查和评定，而快速肌力测试主要是针对肌肉功率和耐力进行的。临床上已有相关研究，如复旦大学附属华山医院康复医学科提出常用关节肌群的推荐测试速度，较适用于临床患者的肌肉测试[2]。

3.2 测试次数

测试速度设定后，再进行测试次数的设定。在测试时为了便于判断最大肌力和分析力矩曲线的形态，在慢速或中速运动（90°/s或 120°/s）时，常设定 3～5次重复运动[2]。而如果为观察肌肉的疲劳程度和衰竭曲线，快速测试的重复次数一般为20～30次[5]。研究[6]表明，要想产生稳定的等速肌力测试数据，4次是最低的重复次数要求，一般以4～6次为宜。并且在每次测试之间至少间歇1～1.5 min，以使肌肉收缩后有短暂的休息。

3.3 关节角度

关节屈伸过程中伸肌与屈肌都会产生峰力矩，不同关节屈伸肌在不同速度下达到的峰力矩角度是有差异的，以膝关节为例[7]，男女性在60°/s时左侧屈肌达到峰力矩角度小于右侧屈肌，同时左侧伸肌小于右侧伸肌，在 120°/s、240°/s时也存在着差异。了解不同速度下不同关节屈伸肌达到峰力矩角度的变化规律，可以很好地帮助运动员在训练中找到关节肌肉最佳用力角度，以提高运动员的运动水平。

3.4 测试体位

对于膝关节、肘关节、腕关节的等速技术测试中一般采用坐位，而对于髋关节、踝关节等可以采用仰卧位，肩关节采用站立位，其中膝关节和踝关节也有采用俯卧位姿势进行测试。有研究[8]报道，测试体位对等速肌力测试结果是有影响的，所以在测试时应根据不同关节部位选择合适的体位以排除姿势的不同给测试结果带来的差异。Langrana等[9]也在躯干肌等速肌力测试中发现，坐位测试更易耐受且安全性高，因此推荐采用坐位测试。但Cohen等[10]的研究结果表明，腰背肌力的测试，坐位与站立位两组的测试指标和数据差异无统计学意义。

3.5 检查者和受试者的因素

对于检查者来说，首先应当熟悉等速技术的概念和检查程序，然后熟练掌握测试方法，并能够在测试中给予受试者易于理解的指导。检查者在测试过程中还应当保证受试者的安全，避免一切可能出现的危险。由于等速技术是一种复杂的主观运动测试技术，对于受试者的智力水平和配合程度要求很高，应尽量指导受试者配合测试，听从检查者的指令。

4 等速技术在多学科中的应用

4.1 在康复医学中的应用

4.1.1 在康复评定中的应用

康复评定在康复医学中可以用来评价和指导康复治疗措施的实施与选择，是康复治疗的重要环节之一。在国内临床康复医学中，应用等速技术对患者肢体功能与健康人群相比较的变化进行评价，以指导患者选择最佳康复方案，并在康复过程中实时监控，及时调整康复计划。

国内学者徐宏光等[11]运用等速肌力测试仪对19例骨性关节炎并行全膝关节置换术的患者进行测试。测试时机为选定手术前，测试内容是对患者分别进行慢速 60°/s、中速 90°/s及快速 180°/s的等速肌力测试。测试结果表明对于骨性关节炎患者应选择中慢速运动，可以有效地评价肌肉功能，同时通过测试提供的客观数据可以明确术后重点康复肌群，改善肌肉功能不平衡状态，提高全膝关节置换术的术后康复效果。

国外学者St Clair Gibson等[12]通过测试18例慢性前交叉韧带损伤者的等速技术发现，患肢股四头肌和腘绳肌峰力矩值较健侧明显下降，而患侧屈伸肌峰力矩比值较健侧偏高，表明损伤后股四头肌和腘绳肌的肌肉协调作用发生改变，以维持正常的肢体活动。Kobayashi等[13]通过等速技术的测试发现，腘绳肌在术后大约6个月即可恢复至健侧肌力的90%，但股四头肌却要经过术后2年时间才可恢复至健侧肌力的90%。因此，在前交叉韧带术后更应当注重股四头肌肌肉功能的锻炼，并及时调整康复计划，纠正肌力不平衡或将肌力不平衡降到最低程度，以利于膝关节功能的康复。

对于3级以下肌力患者在临床主要通过徒手肌力检查法，往往无法明确定量。国内有报道[14]通过等速肌力测试仪中的持续被动活动程序对神经系统疾病中2级和3级肌力的患者进行下肢肌力定量测试。证实此种方法有较好的灵敏性和可重复性，为临床评价3级以下肌力提供了一种客观且精确的方法。

4.1.2 在康复治疗中的应用

等速技术系统常用于运动系统伤病康复治疗的早中期，以训练肌力为主，是使肢体在可活动范围内做动力性持续运动，并且测试仪提供的顺应性阻力使整个肌肉都能得到全面的训练，有效避免肌肉功能恢复不平衡状况的出现。对于弱肌力还可以利用等速技术系统的持续被动程序进行训练，有利于肌肉的早期康复。

此外，还有很多以等速技术应用于其他疾病的治疗，例如以等速技术用于治疗脊髓灰质炎患者[15]以及脑卒中后下肢功能的恢复[16]，等速技术还可促进骨骼肌组织运动单位的恢复以及提高冲动发放的频率，防止患肢废用性改变等。因此，等速技术对促进神经系统损害后的肌力恢复、防治肌萎缩、维持肌肉收缩功能，以及改善疾病或颅脑外伤所致的功能衰退、避免肢体功能障碍、改善生活质量等方面都具有重要意义。

4.2 在运动医学和体育运动训练领域的应用

等速技术作为一项新技术已广泛应用于运动医学和体育运动训练领域。它与运动相结合，为正确制订训练计划和运动员选拔等方面起到重要作用；肌力测试与相关运动医疗方法相结合，使得运动康复领域的医生能够及时准确掌握运动员的病情，调整治疗和运动康复方案，这样既可以帮助运动员适当的运动和康复，又达到了减少运动中风险的目的。

国内外学者对不同项目运动员的肌力特征做了大量研究。例如，王海群等[17]对不同项目运动员躯体肌力测试结果表明，不同项目的运动员躯干肌肉的生物力学特征是不同的；Siqueira等[18]对跳高、长跑的运动员与非运动员膝关节屈伸肌肌肉功能的各项参数进行比较，结果发现在所有测试者中，跳高运动员的肌肉功能参数最高，长跑运动员其次，非运动员的参数最低；Girold等[19]利用等速技术对游泳训练中的阻抗及辅助训练后肌肉功能的变化进行比较，发现这两种训练技术对游泳成绩的变化有影响；吴升光等[20]对男子网球选手股四头肌等速向心和离心肌力进行了对比研究，结果发现，两脚的离心与向心肌力比值并无差异，当测试速度增加，此比值显著增加，在同一测试速度下，离心肌力皆大于向心肌力；张跃[21]运用Cybex-6000肌力测试系统，对田径、举重、赛艇运动员膝关节伸屈肌等动力量的测试，就3种不同的测试速度下的输出功率、力量水平、力量比例进行了等速测试的对比研究，结果表明，不同运动项目对身体各部位肌肉力量及其特征要求不同，主要表现在同一肌群在相同运动速度下相对峰力矩的差异。

4.3 在法医学领域中的应用前景

目前法医临床检查所采用的徒手肌力检查法简单方便，但无法对肌肉功能精确定量，较难克服测试者在检查中的主观性。因此，寻求一种客观、准确的肌力测试方法显得十分迫切和必要。等速技术有较好的可重复性，测试数据相对可靠，是目前临床医学和体育科学领域较为科学、成熟的肌肉功能评定技术。但目前关于此技术在法医学领域应用的报道和实验并不多见，尚缺乏数据库及测试方法的建立，这将成为该技术在法医学领域中应用的难题。

笔者认为，在法医学实践中，肌肉功能评定存在自身的特殊性，今后还需加强等速技术在法医学领域的研究探索，对可能影响其可靠性的因素以及适用于法医学实践的等速肌力测试程序、方法、指标、评价标准以及评定被检测者是否存在伪装等方面进行研究，使其成为法医学领域较为客观、量化地评价肌肉功能的检测方法，该技术在法医学领域中必将有良好的应用前景。

[1]Hislop HJ，Perrine JJ.The isokinetic concept of exercise[J].Phys Ther，1967，47（2）：114-117.

[2]吴毅.等速肌肉功能测试和训练技术的基本原理和方法[J].中国康复医学杂志，1999，14（1）：44-47.

[3]Sleivert GG，Wenger HA.Reliability of measuring isometric and isokinetic peak torque，rate of torque development， integrated electromyography， and tibial nerve conduction velocity[J].Arch Phys Med Rehabil，1994，75（12）：1315-1321.

[4]纪树荣，杨今姝.等速肌力测试训练仪[J].引进国外医药技术与设备，1997，3（2）：97-103.

[5]黄志平，尹彦，刘敏，等.等速肌力测试与训练技术的研究进展[J].体育科技，2011，32（4）：52-58.

[6]徐军，黄美光，徐民.应用Kin-Com等速装置进行髋关节内旋测试的可靠性[J].中国运动医学杂志，1995，14（4）:220-222，227.

[7]禹洋，陈玉娟，李立.青年男女膝关节屈伸肌群达到峰值力矩时关节角度变化规律的等速肌力测试[J].中国组织工程研究与临床康复，2009，13（33）：6492-6495.

[8]徐军，黄美光.等速测试程度[J].中国康复医学杂志，1998，13（5）：237-239.

[9]Langrana NA，Lee CK.Isokinetic evaluation of trunk muscles[J].Spine，1984，9（2）：171-175.

[10]Cohen P，Chantraine A，Gobelet C，et al.Influence oftesting position on lumbarisokinetic measurements[J].Ann Readapt Med Phys，2002，45（1）：12-18.

[11]徐宏光，王以朋，邱贵兴.全膝关节置换术前等速肌力测试的意义[J].中国医学科学院学报，2001，23（5）：438.

[12]St Clair Gibson A， Lambert MI， Durandt JJ， et al.Quadriceps and hamstrings peak torque ratio changes in persons with chronic anterior cruciate ligament deficiency[J].J Orthop Sports Phys Ther，2000，30（7）：418-427.

[13]Kobayashi A，Higuchi H，Terauchi M，et al.Muscle performance after anterior cruciate ligament reconstruction[J].Int Orthop，2004，28（1）：48-51.

[14]胡永善，吴毅，白玉龙，等.Cybex等速器CPM系统测试Ⅱ、Ⅲ级肌力的初探[J].中国康复，1997，12（1）：10-11.

[15]陈小虎，吴珂慧，张嘉默，等.等速肌力训练用于脊髓灰质炎后遗症患者康复的体会[J].中国康复理论与实践，2008，14（6）：599-600.

[16]侯立皓，许光旭，张桂林.等速肌力训练用于老年脑卒中后下肢功能恢复[J].实用老年医学，2009，23（4）：299-300.

[17]王海群，张跃.对不同项目运动员躯体肌力的等动测试研究[J].体育与科学，1997，18（4）：29-30.

[18]Siqueira CM，Pelegrini FR，Fontana MF，et al.Isokinetic dynamometry of knee flexors and extensors：comparative study among non-athletes，jumper athletes and runner athletes[J].Rev Hosp Clin Fac Med Sao Paulo，2002，57（1）：19-24.

[19]Girold S， Calmels P，Maurin D，et al.Assisted and resisted sprint training in swimming[J].J Strength Cond Res，2006，20（3）：547-554.

[20]吴升光，陈九州，陈俊忠.男性网球选手股四头肌等速向心及离心肌力分析[J].中国运动医学杂志，1994，（1）：39-43.

[21]张跃.测力台上SJ和CMJ测试用于肌肉生物力学性能研究[J].体育与科学，1998，19（5）：102-106.