篮球运动员髌股关节疼痛综合征的原因及股四头肌等长收缩训练的作用

万盛成　姜南春　姜晓幸　施德源

(复旦大学附属中山医院骨科， 上海　200032)

·论著·

篮球运动员髌股关节疼痛综合征的原因及股四头肌等长收缩训练的作用

万盛成姜南春姜晓幸施德源

(复旦大学附属中山医院骨科， 上海200032)

摘要目的：分析篮球运动员髌股关节疼痛综合征的原因，以及股四头肌等长收缩训练的作用。方法： 选择上海市体育局有髌股关节疼痛综合征的篮球运动员20名为研究组，无髌股关节疼痛综合征的健康运动员28名为对照组，分析2组Q角及髌骨运动轨迹的差异。研究组采用股四头肌等张收缩+等长收缩的训练方式；对照组采用股四头肌等张收缩的训练方式，比较训练过程中2组髌股关节疼痛的发生率及2种训练方式对股四头肌的训练作用。结果： 2组Q角差异无统计学意义，但研究组髌骨运动轨迹异常的发生率高于对照组(P<0.05)。训练过程中2组髌股关节疼痛的发生率差异无统计学意义。研究组训练前后股四头肌肌力改变与对照组比较差异无统计学意义，但肌肉耐力改变较对照组下降(P<0.01)。结论： 篮球运动员髌股关节疼痛综合征的发生与Q角没有明显的关系，但与髌骨运动轨迹异常有关。与等张收缩训练方式相比，等张收缩+等长收缩的训练方式对股四头肌肌力改变的作用相同，但在提升肌肉耐力方面有所不足。

关键词髌股关节疼痛综合征；等长收缩；等张收缩；肌肉训练

中图分类号R 684

文献标识码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

髌股关节疼痛综合征(patellofemoral pain syndrome， PFPS)是一种常见于膝关节过度使用后发生的髌骨关节周围的疼痛，多发生于运动员和女性。髌骨活动轨迹的异常、过度使用、外伤被认为是引起PFPS的主要原因。与传统的等张收缩肌肉训练相比，等长收缩肌肉训练常被用于外伤或术后患者的康复治疗，而其对篮球运动员下肢肌肉力量训练的作用尚未见相关研究。本研究拟分析篮球运动员PFPS发生的原因，以及评价等张收缩+等长收缩肌肉训练的作用。

1资料与方法

1.1研究对象选择上海市体育局篮球队有PFPS的运动员为研究对象。入选标准：(1)双侧膝关节前方疼痛反复发作(2次或2次以上)，视觉模拟评分(visual analogue scale，VAS)>4分；(2)经过休息，或服用止痛药物后能彻底缓解；(3)无膝关节骨折、半月板损伤、韧带损伤病史；(4)无膝关节手术史；(5)排除感染、滑膜炎、滑囊炎、肌腱炎、肿瘤等疾病。最终入选20名篮球运动员作为研究组，其中女性15人，男性5人，年龄16～23岁。另选择28名无PFPS的健康运动员作为对照组，其中女性18人，男性10人，年龄16～25岁。

1.2Q角的测量所有研究对象均拍摄站立位下肢全长测量位片。测量髂前上棘至髌骨中点连线，和髌韧带连线的夹角，即Q角。

1.3髌骨活动轨迹的测量所有研究对象均行膝关节CT平扫。根据Dupuy等[1]的方法，将髌股关节分为：(1)正常；(2)半脱位；(3)外侧倾斜；(4)外侧间隙压力综合征。除正常外，其余均定性为髌骨活动轨迹异常。首先观察膝关节屈曲30°时髌骨的活动轨迹。如正常，再进行屈曲15°。

1.4肌肉力量训练对照组运动员采用传统后蹲杠铃动作，膝关节角度控制在90°～160°，每周3次，每次3组负荷(以最大力量的70%、75%、80%为训练负荷，分别做6、5、4次)，每组负荷各重复2次，每次间隔时间为3 min。训练持续6周。

研究组运动员采用后蹲杠铃动作，并加以等长收缩肌肉训练。具体操作为：后蹲杠铃动作每周3次，每次3组(以最大力量的50%、55%、60%为训练负荷，分别做10次)，每组负荷仅做1次。杠铃训练后加以等长收缩肌肉训练：取坐姿，屈髋60°，屈膝45°。由训练师加以一定的重量于运动员小腿，运动员以伸膝肌力对抗，但不引起膝关节角度变化，每次3组(以体质量的40%、45%、50%为负荷，分别做10次)，每次对抗10 s，间隔10 s。

所有运动员训练期间如出现髌股关节疼痛(VAS>4分)，则适当减轻训练强度，以运动员能适应的最大负荷与频度维持至训练结束。

平峰期(5-6月）：中央空调会开4～5台风冷热泵机组，配合一次泵开启3台，二次泵开启4台，投入运行的空调箱4～5台，同时根据1号候车区温度的高低适当增减投入运行的台数。

1.5测试指标比较2组运动员训练过程中髌股关节疼痛的发生率。采用Biodex system 3多关节等速肌力测试系统，分别测试研究组和对照组训练前后，(1)股四头肌肌力：测量膝关节慢速伸直(60°/s)时的峰值力矩(N/M)；(2)股四头肌耐力指数：采用240°/s等速肌力测试过程中后1/3做功量同前1/3做功量的比值。比值越接近1说明肌肉耐力越好，反之则说明越差。

1.6统计学处理采用SPSS 15.0软件进行统计学分析，计量资料比较采用t检验，计数资料比较采用χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1Q角研究组Q角为(14.85±1.98)°，对照组为(13.71±2.33)°，差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2髌骨活动轨迹研究组中7名(35.0%)运动员出现髌骨活动轨迹异常，对照组中2名(7.1%)出现髌骨活动轨迹异常，差异有统计学意义(P<0.05)。

2.3髌股关节疼痛训练过程中，研究组有1名运动员出现一过性髌股关节疼痛，降低杠铃训练的负荷后缓解。对照组有4名运动员出现髌股关节疼痛，其中3名在适当休息和减轻负荷后缓解；1名疼痛持续时间较长，服用非甾体类抗炎药并休息4 d后缓解。2组髌股关节疼痛的发生率差异无统计学意义(P>0.05)。

2.4股四头肌肌力及耐力2组运动员训练前后均有股四头肌肌力的增大， 但前后比较都无统计学差异(P>0.05)；2组之间股四头肌肌力变化值的比较差异无统计学意义(P>0.05)。对照组训练前后股四头肌耐力没有明显变化(P>0.05)；而研究组训练前后股四头肌耐力有所下降(P<0.01)，且2组的变化值比较差异有统计学意义(P<0.01)。见表1。

注：与本组训练前比较，##P<0.01；与对照组比较，**P<0.013讨论

各种因素引起的髌骨周围软组织劳损或髌股关节间的压力增加，或二者同时发生，均可导致膝关节前方的疼痛。这些因素包括：(1)外伤，可引起局部组织的直接损伤，包括髌骨、股骨髁、关节表面软骨和周围结构。(2)膝关节的超负荷运动，膝关节的运动量与引发PFPS有密切关系。膝关节运动负荷越大，PFPS发生率越高，例如举重运动员及跳跃项目的运动员。(3)双下肢不良的生物力学，尤其是髌骨活动轨迹异常。髌骨的活动轨迹依靠髌骨与股骨滑车的匹配，以及周围支持组织的平衡来维持。从解剖角度来讲，限制髌骨外移的力量远小于限制髌骨内移的力量。因为膝关节外侧有强大的髂胫束，再加上外侧支持带，所以当膝关节屈曲时，若外侧软组织过紧，将髌骨过分地向外侧牵拉，造成髌骨与股骨外侧髁间的压力增大、髌骨外移、甚至半脱位。这种改变会引起髌股关节的疼痛，并最终导致关节面软骨，乃至软骨下骨的退变和破坏。

PFPS发生的另一个因素，即髌骨运动轨迹的异常，目前已得到一致的认可。当屈膝15°～30°时，髌骨才与股骨滑车相接触，此时，髌股关节排列紊乱最易显现；小于该范围时，髌骨尚未进入滑车，髌骨关节排列的变异较大；而大于此范围时，髌骨受滑车束缚较大，CT检查的阳性率降低。所以在15°～30°范围内动态CT观察髌股关节的排列情况是必要的[5]。

等长收缩(也称静力收缩)的特点就是当肌肉收缩时，不引起关节的活动，所以常被用作骨折或关节外伤，以及骨科手术后患者康复的训练手段[6]。对于已经出现PFPS的运动员来说，如何在不引起疼痛，使症状缓解的前提下锻炼肌肉，是一个很实际的问题。PFPS与膝关节的过度活动有着密切的关系。以髌股关节外侧间隙压力综合征为例，当外侧间隙压力增高，即关节面之间的压力增高，并同时发生膝关节角度变化，即关节面之间的相互活动。此时，关节面之间产生的摩擦可以损伤软骨，出现疼痛，久而久之，软骨面破坏，产生髌股关节炎。等长收缩训练理论上来讲，可以避免这种情况的出现。因为关节面之间不存在活动，所以即使关节间隙的压力升高，但没有摩擦，继而避免软骨的磨损，保护髌股关节。本研究中研究组仅有1名运动员训练过程中出现髌股关节疼痛，而对照组有4名运动员出现髌股关节疼痛，高强度高负荷的下肢力量训练，容易导致膝关节劳损，出现疼痛。本研究中2组髌股关节疼痛的发生率差异无统计学意义，可能是因为样本量较小的原因。

等长收缩训练一直被认为对肌肉力量训练的效果较差，只是用于有关节疾患或术后康复患者的次一级的肌肉训练，而对专业运动员采用等长收缩训练的研究较少。长期需要进行弹跳运动的篮球运动员，其膝关节的劳损相对较多，尤其在那些本身就存在髌骨运动轨迹异常的球员，PFPS的发生率更高。如何让这些运动员既达到训练效果，又能减轻其疼痛的发生，是运动医学中急切需要解决的问题，这不仅关系到运动员的职业生涯，而且也影响到运动员退役后的生活质量。

等长收缩对肌力的训练效果，目前几乎没有相关的文献报道。本研究结果发现，等长收缩+等张收缩的训练方式对股四头肌肌力的训练效果，与传统的等张收缩训练相同。研究[7]表明，当肌肉克服相当于最大肌肉力量20%～80%的阻力负荷时，肌肉力量的增加主要靠神经系统不断募集动员更多的运动单位来完成。当阻力超过80%时，肌肉力量的增加主要依靠提高神经中枢发放冲动的频率和有关肌肉中枢同步兴奋程度来实现。不管是等长收缩，还是等张收缩训练，都能刺激肌肉的本体感受器，激活大量的肌梭传入纤维，募集潜在的运动单位参与活动。

通过提高肌肉能量储备，提高肌肉、韧带、关节运动器官对长时间持续工作的能力，是发展肌肉耐力的基本途径。因此低强度重复次数多的练习可提高肌肉的耐力。这种方法具有持续刺激机体的作用，有利于改善大脑皮质神经过程的均衡性，提高心血管系统和呼吸系统的功能，能较经济地利用体内储备的能量，有利于发展肌肉的一般耐力。本研究对照组肌肉耐力也有轻度下降，但差异无统计学意义。而研究组肌肉耐力下降较为明显，且与对照组比较差异有统计学意义。这可能与研究组运动员等长收缩训练的力量小，且持续时间短有关。结果提示运动员在实际比赛训练过程中，可尝试延长等长收缩训练的时间，以达到良好地增加肌肉耐力的效果。

综上所述，篮球运动员PFPS的发生与Q角的大小没有明显关系，而与髌骨活动轨迹异常明显相关。通过等长收缩+等张收缩训练方式，可以达到传统等张收缩训练对肌肉力量的效果，但对于肌肉耐力来讲，效果较差。

参考文献

[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]缪萍，王楚怀，潘翠环，等, 髌股疼痛综合征患者股四头肌失衡程度评估及其与Q角的相关分析[J]. 实用医学杂志, 2012,128(24):4091-4093.

[3]陈世益,白玉龙，许胜安，等. Q角对髌股关节接触力学的影响[J]. 中国运动医学杂志, 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]肖国伟,韩楚源. 髌骨运动轨迹异常的CT诊断[J]. 河北医药, 2011,33(19):2941-2942.

[6]黄岚峰,赵劲松，张延哲，等. 等长性肌肉收缩股四头肌功能练习治疗膝关节骨性关节炎[J]. 中华临床医师杂志(电子版), 2012，6(17):5030-5033.

[7]梁成军. 肌肉力量训练神经适应机制研究综述[J]. 吉林体育学院学报, 2013，29(3):14-17.

·论著·

通讯作者万盛成，E-mail：wan.shengcheng@zs-hospital.sh.cn 杨勤萍, E-mail:dxq93216@medmail.com.cn

基金项目：上海市体育局科研课题(编号：11JT019) 上海市科学技术委员会医学重点项目(12411951500)