肌肉电刺激结合肌力训练对髌股疼痛综合征人群单腿下蹲动作生物力学特征的影响

杨晓巍，姚英策，吴 菁，薛博士，赵建斌，杨 辰，栾天峰，周志鹏*

（1.山东体育学院 研究生教育学院，山东 济南 250102；2.山东体育学院 运动与健康学院，山东 济南 250102；3.南京体育学院 运动与健康学院，江苏 南京 210014）

髌股疼痛综合征（patellofemoral pain syndrome，PFPS）是指在做下蹲、上下楼梯、跑步等膝屈活动时，髌周出现的弥漫性疼痛（Gaitonde et al.，2019； Glaviano et al.，2022a）。PFPS 在普通人群中的发病率高达22.7%，且多见于青少年和成年人等群体。研究表明，PFPS 对患者的生活质量和体力活动水平有负面影响（Neal et al.，2019），且可能进一步发展为膝骨关节炎（Wyndow et al.，2016）。

明确PFPS 的发病机制及致病危险因素是制定有针对性损伤预防及康复方案的前提。目前多数研究认为，下肢力学的改变导致髌股关节应力增大可能是引起髌股关节疼痛的主要原因（Powers et al.，2017）。其中，下肢肌肉无力、错误的肌肉激活模式以及不良的动作模式可能是造成髌股关节面应力增大的主要原因（Celik et al.，2020；Ferreira et al.，2021； Glaviano et al.，2020，2022b）。股四头肌作为髌骨唯一的动态稳定结构，其内、外侧肌力的相对平衡对于稳定髌骨正常运动轨迹发挥着重要作用。相较于股外侧肌，PFPS 人群往往存在股内侧肌力量薄弱和激活抑制现象，且薄弱的髋关节外展、外旋肌力可能引起股骨在活动中产生过度内收、内旋等错误动作模式，从而引起髌骨过度外移和外倾，进而增加髌股关节软骨磨损的风险（Cavazzuti et al.，2010； Celik et al.，2020； Fan et al.，2023； Liska et al.，2019）。因此，对于PFPS 的预防和康复应根据其发病机制及致病危险因素，施加具有针对性的干预措施，从而改善异常的下肢运动模式和肌肉活动，提高PFPS 人群的康复效果。

下肢肌力训练常被用于PFPS 的康复中，但对其治疗效果尚无明确定论，这可能与传统的训练无法有效激活股内侧肌有关（Laprade et al.，1998； Mirzabeigi et al.，1999； Winters et al.，2021）。基于股内侧肌的解剖结构，相关研究认为通过胫骨主动内旋或同时激活伸膝肌群和髋关节内收肌群，可能能够优先募集股内侧肌（Hanten et al.，1990）。然而，Laprade 等（1998）在对比了5 种不同等长训练动作的康复效果后认为，联合髋关节内收或胫骨主动内旋等抗阻训练动作并未增加股内侧肌的激活水平。可见，对于PFPS 人群康复训练而言，可能需要新的干预手段来精准激活和强化股内侧肌。

肌肉电刺激（electric muscle stimulation，EMS）能够通过不同频率脉冲电流刺激机体的神经肌肉引起肌肉收缩，广泛应用于偏瘫及肌肉萎缩患者的肌肉强化和肢体功能恢复（Nussbaum et al.，2017a； Sheffler et al.，2007）。目前，EMS 由于能够较为精准激活特定肌群收缩发力以及对异常神经肌肉功能再教育，是肌力训练的辅助手段和缓解疼痛常用的理疗手段（Bily et al.，2008； Pantović et al.，2015）。在前交叉韧带重建术后患者的早期康复中，力量训练结合EMS 可有效缓解疼痛、增强肌肉力量、加速膝关节功能恢复（Hauger et al.，2018； Toth et al.，2020）。对于PFPS 人群，通过电刺激股内侧肌有助于减缓疼痛、提高下肢整体功能（Glaviano et al.，2016a，2016b），但对其能否改善功能性活动中下肢关节的神经肌肉控制以及异常的生物力学特征仍有待进一步研究。

因此，本研究探讨为期6 周的EMS 联合肌力训练与传统的肌力训练对PFPS 人群下肢生物力学特征的影响，为PFPS 人群选择科学有效的康复治疗方案提供理论依据。本研究的假设为EMS 结合肌力训练相较于传统肌力训练在改善PFPS 人群疼痛、膝关节功能水平以及单腿下蹲动作中下肢异常生物力学特征和肌肉活动上具有更积极的效果。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

基于一项对16 名PFPS 受试者进行为期4 周神经肌肉电刺激训练的研究（Glaviano et al.，2020），参考其主要指标疼痛视觉模拟评分表（visual analog scale，VAS）评分［干预前：（2.20±2.15）分，干预后：（0.71±0.61）分］，按照80%的统计效能，I类误差α设为0.05，通过G*Power 软件计算出每组最小样本量为16 名受试者。考虑到受试者可能流失，最终纳入46 名受试者，将其随机分为实验组（electric muscle stimulation，EMS）和对照组（muscle strength training，MST）（每组各23 名），6 周干预后对照组脱落3 例。受试者的基本信息如表1 所示。

表1 受试者的基本信息Table 1 Subject Information

根据前人的研究制定受试者的筛选标准（杨辰，2018； Glaviano et al.，2016a）。纳入标准为：1）年龄18～40 周岁；2）在跑步、跳跃、久坐、上/下楼梯、抗阻伸膝和单腿下蹲等动作中，受试者至少在两个动作上出现过髌后或髌周的疼痛；3）曾经的疼痛症状至少存在3 个月以上，且与直接创伤无关；4）疼痛等级至少达到VAS 中的3 分以上（0 代表无痛，10 代表最大疼痛）。排除标准为：1）存在其他膝关节病变，如类风湿、关节炎，以及髌腱、股四头肌肌腱、半月板或韧带的损伤；2）存在髌骨半脱位或脱位的情况；3）存在下肢手术史；4）有低频电治疗禁忌证者、电刺激不能耐受者。所有受试者的筛查统一由1 位有经验的康复治疗师完成。研究已通过山东体育学院伦理委员会批准（批准号：2022012），所有受试者在了解详细的实验流程后签署知情同意书。

1.2 训练内容

两组受试者均进行为期6 周、以髋和膝关节为主的双侧下肢训练，每周3 次，每次训练持续60 min，训练内容主要包括标准热身、正式肌力训练、常规拉伸活动（Barton et al.，2019； Hu et al.，2019）。两次干预之间的最短休息时间约为48 h，在训练过程中通过口头命令和视觉反馈纠正身体动作（Hu et al.，2019）。具体训练计划见表2。

表2 训练计划Table 2 Training Program

将40 mm×40 mm 自粘性电极片沿肌纤维走向贴放于EMS 组患侧腿的股内侧肌处（阴极置于髌骨上4 cm 及内侧3 cm 处，阳极置于髌骨上方10 cm 及大腿中线内侧）（Nussbaum et al.，2017a）。在训练过程中，使用恒流电刺激发放器（Digitimer DS7A，英国）对股内侧肌叠加神经肌肉电刺激（波形：方波，波宽：400 μs，频率：50 Hz）。电流强度的设定应保证受试者在无明显不适的前提下尽可能大地诱导靶肌收缩（Martimbianco et al.，2017； Nussbaum et al.，2017a）。为了适应参与者耐受性的逐渐增加，每周对电流强度重新进行设定（Nussbaum et al.，2017a）。

1.3 测试指标与方法

1.3.1 生物力学测试

单腿下蹲动作通常用于评估下肢的运动模式以及损伤风险，是诊断功能性运动障碍的有效方法。而且单腿下蹲不仅能够模拟上下楼梯等日常活动以及侧切等运动任务，还能避免跳跃落地或跑步等对膝关节造成的高冲击性。相关研究表明，单腿下蹲时的下肢生物力学指标与跑跳、楼梯行走等日常功能性活动的相关指标存在中高程度相关（Bellizzi et al.，2022； Lewis et al.，2015；Whatman et al.，2011，2013）。因此，研究选用单腿下蹲评估PFPS 人群下肢的运动模式以及各项生物力学指标。

在生物力学测试过程中，要求受试者穿着紧身衣裤和统一的运动鞋。热身结束后，参照Helen Hayes 的贴点方案，在受试者两侧髂前上棘、髂棘最高点、髂后上棘中点，以及两侧腿的股骨外侧髁和内侧髁、外踝和内踝、第一/五跖骨头、足跟和足尖、大小腿等位置贴上33 个反光标志点，并分别在股内/外侧肌、臀大/中肌上安放采集电极（Davis et al.，1991； Kadaba et al.，1990）。所有受试者需分别完成3 次成功的单腿下蹲动作。要求受试者在6 s 内完成动作，下蹲过程中保持躯干直立、双手叉腰，且膝关节屈曲角度超过60°。膝关节屈曲角度由研究人员目测确定，若膝关节屈曲未超过60°，研究人员则会口头提示受试者（Glaviano et al.，2020）。采用肌肉最大等长收缩（maximum voluntary isometric contraction，MVIC）进行肌电标准化。具体方法如下：1）臀中肌：侧卧位，阻力施加在踝关节外侧，嘱受试者髋外展；2）臀大肌：俯卧位，阻力施加在踝关节后侧，嘱受试者直膝伸髋；3）股四头肌：坐位，阻力施加在小腿背面，屈膝90°，嘱受试者伸膝（Meldrum et al.，2007）。

本实验通过采样频率为100 Hz 的12 镜头Vicon 红外运动捕捉系统采集标志点的原始三维坐标。通过采样频率为1 000 Hz 的AMTI三维测力台采集地面反作用力。通过采样频率为2 000 Hz 的NORAXON 表面肌电图测试仪器同步采集受试者的肌肉表面肌电信号。

1.3.2 疼痛视觉模拟评分表

在完成下蹲动作后，受试者通过VAS 评估主观疼痛感受。VAS 是长度为10 cm 的直线标尺，其中最左端“0”为“无疼痛”，最右端“10”为“最大疼痛”，受试者在标尺上标记自己疼痛的程度（Wewers et al.，1990）。

1.3.3 膝前痛量表

通过膝前痛量表（anterior knee pain scale，AKPS）评估膝关节的疼痛程度与功能水平。AKPS 是一个自我报告的问卷评分系统，由跛行、负重能力、步行、上下楼、下蹲、跑步、跳跃等13 个项目组成，数值范围从100 分（膝关节功能正常、无痛）到0 分（严重的膝关节疼痛和功能障碍），分数越低表示疼痛或功能障碍越严重（Myer et al.，2016）。

1.4 数据处理

所有标志点的三维坐标均采用Butterworth 低通滤波法进行平滑处理，截断频率为10 Hz。地面反作用力数据采用50 Hz 低通滤波进行平滑。下肢关节中心的建立依据前人研究，髋关节中心位置通过两侧髂前上棘和髂后上棘中点获得，膝关节中心位置为股骨内外侧髁连线中点。髋、膝关节三维角度采用欧拉角的方法计算，髋关节角度定义为大腿坐标系相对于骨盆坐标系之间的欧拉角，膝关节角度定义为小腿坐标系相对于大腿坐标系之间的欧拉角（Bell et al.，1990； Wu et al.，2002）。关节净力矩采用逆动力学的计算方法，并采用受试者体重对其进行标准化（Greenwood，1988）。髋、膝关节三维角度与力矩正负值含义最终定义为：矢状面屈曲为正，伸展为负；额状面内收为正，外展为负；水平面内旋为正，外旋为负。

采用20～500 Hz 带通滤波对原始EMG 信号进行滤波和全波整流，再使用截断频率为20 Hz 的低通滤波进行平滑处理。单腿下蹲测试中肌肉的激活程度均采用MVIC测试中该肌肉的肌电均方根振幅进行标准化。

髌股关节应力（SPFJ）通过膝关节屈角（αknee）和膝伸力矩（Mknee）进行推算（杨辰，2018； 杨辰 等，2022b）。SPFJ采用受试者体重进行标准化。计算公式为：

其中，CAPFJ为髌股关节接触面积，Lq为膝关节等效力臂，Fq为股四头肌伸膝肌力，k为系数，FPFJ为髌股关节反作用力。

1.5 统计分析

使用Shapiro-Wilk 检验对所有数据进行正态检验。采用双因素重复测量方差分析观察时间和组别对因变量的影响，若时间与组别对因变量存在交互效应，则使用Bonferroni 调整的事后检验进行组间、组内的两两比较；若不存在交互效应则分析时间与组别的主效应。采用η2计算效应量，0.01≤η2＜0.06 为小效应量，0.06≤η2＜0.14 为中等效应量，η2≥0.14 为大效应量。测试数据采用平均数±标准差（M±SD）描述，运用SPSS 27.0 统计软件对数据进行统计分析。

2 结果

2.1 主观量表评分

如表3 所示，在AKPS 评分方面，时间和组别之间存在交互作用（P=0.004，η2＝0.185）。事后检验的结果显示，EMS 组和MST 组在训练干预后的AKPS 评分均大于干预前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.004），且EMS 组在干预后的AKPS 评分大于MST 组（P=0.029）。VAS 结果显示，时间和组别之间不存在交互作用（P=0.754，η2＝0.003）。时间对VAS 评分存在影响，干预后两组VAS 疼痛评分均低于干预前（P=0.001，η2＝0.868），但干预前后两组之间无显著性差异（P=0.822，η2＝0.002）。

表3 主观量表评分Table 3 AKPS and VAS Values in both Groups

2.2 单腿下蹲支撑阶段髋关节的三维角度与力矩

如表4 所示，在单腿下蹲支撑阶段的髋最大内收角度上，时间与组别存在交互作用（P=0.049，η2＝0.093），事后检验的结果显示，EMS 组和MST 组在训练干预后的髋最大内收角度均小于干预前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.028），且EMS 组在干预后的髋最大内收角度小于MST组（P=0.009）。在单腿下蹲支撑阶段的髋最大屈曲角（P=0.924，η2＜0.001）和髋最大内旋角（P=0.671，η2＝0.005）上，时间与组别不存在交互作用。时间对髋最大屈曲角、髋最大内旋角存在影响，两组在干预后的髋最大屈曲角两组均大于干预前（P=0.013，η2＝0.157），但干预前后两组之间无显著性差异（P=0.827，η2＝0.001）。两组的髋最大内旋角在干预后均低于干预前（P=0.032，η2＝0.125），但干预前后两组之间无显著性差异（P=0.544，η2＝0.011）。

表4 单腿下蹲支撑阶段髋关节的最大三维角度Table 4 Hip Joint Angles during the Single-Leg Squat in both Groups

如表5 所示，在单腿下蹲支撑阶段的髋最大外展力矩（P=0.341，η2＝0.024）和外旋力矩（P=0.090，η2＝0.068）上，时间与组别不存在交互作用。时间对髋最大外展力矩以及髋最大外旋力矩存在影响，两组在干预后的髋最大外展力矩均低于干预前（P=0.030，η2＝0.118）、髋最大外旋力矩均高于干预前（P=0.002，η2＝0.205），但干预前后两组之间均无显著性差异（髋关节外展力矩：P=0.774，η2＝0.002；髋关节外旋力矩：P=0.404，η2＝0.017）。

表5 单腿下蹲支撑阶段髋关节的三维峰值力矩Table 5 Hip Joint Moments during the Single-Leg Squat in both Groups

2.3 单腿下蹲支撑阶段膝关节的三维角度与力矩

如表6 所示，在单腿下蹲支撑阶段的膝最大屈曲角（P=0.021，η2＝0.129）和膝最大外旋角（P=0.034，η2＝0.112）上，时间与组别存在交互作用。事后检验的结果显示，EMS 组在干预后的膝最大屈曲角小于干预前（P＜0.001），且在干预后EMS 组小于MST 组（P=0.016）。EMS组和MST 组在训练干预后的膝最大外旋角均小于干预前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.032），且EMS 组在干预后小于MST 组（P=0.028）。在单腿下蹲支撑阶段的膝最大外展角上，时间与组别不存在交互作用（P=0.430，η2＝0.020）。时间对膝最大外展角存在影响，两组在干预后均小于干预前（P=0.032，η2＝0.136），但干预前后两组之间无显著性差异（P=0.433，η2=0.019）。

表6 单腿下蹲支撑阶段膝关节的三维角度Table 6 Knee Joint Angles during the Single-Leg Squat in both Groups

如表7 所示，在单腿下蹲支撑阶段的膝关节三维峰值力矩上，时间与组别不存在交互作用（膝关节伸展力矩：P=0.108，η2＝0.067；膝关节外展力矩：P=0.385，η2＝0.019；膝关节外旋力矩：P=0.985，η2＜0.001）。时间对膝关节三维峰值力矩存在影响，两组在干预后的膝关节三维峰值力矩均低于干预前（膝关节伸展力矩：P=0.001，η2＝0.264；膝关节外展力矩：P=0.030，η2＝0.113；膝关节外旋力矩：P=0.045，η2＝0.099），但干预前后两组之间均无显著性差异（膝关节伸展力矩：P=0.518，η2＝0.011；膝关节外展力矩：P=0.982，η2＜0.001；膝关节外旋力矩：P=0.960，η2＜0.001）。

表7 单腿下蹲支撑阶段膝关节的三维峰值力矩Table 7 Knee Joint Moments during the Single-Leg Squat in both Groups

2.4 单腿下蹲支撑阶段臀肌及股四头肌的表面肌电活动

如表8 所示，在单腿下蹲支撑阶段的臀中肌、臀大肌、股内侧肌、股外侧肌表面肌电活动上，时间与组别不存在交互作用（臀中肌：P=0.874，η2＝0.001；臀大肌：P=0.712，η2＝0.004；股内侧肌：P=0.621，η2=0.010；股外侧肌：P=0.886，η2＝0.001）。时间对臀肌及股内侧肌表面肌电活动均存在影响，两组在干预后的臀肌及股内侧肌表面肌电活动均显著高于干预前（臀中肌：P=0.005，η2＝0.192；臀大肌：P=0.006，η2＝0.181；股内侧肌：P=0.023，η2＝0.183），但干预前后两组之间均无显著性差异（臀中肌：P=0.332，η2＝0.025；臀大肌：P=0.155，η2=0.052；股内侧肌：P=0.790，η2=0.003）。

表8 单腿下蹲支撑阶段臀肌及股四头肌的表面肌电活动Table 8 Muscle Activation in the Gluteal and Quadriceps during the Single-Leg Squat in both Groups

2.5 单腿下蹲支撑阶段髌股关节的生物力学特征

如表9 所示，在髌股关节应力峰值上，时间和组别之间存在交互作用（P=0.020，η2＝0.138）。事后检验的结果显示，EMS 组和MST 组在训练干预后的髌股关节应力峰值均显著小于干预前（EMS：P＜0.001，MST：P=0.033），且EMS 组在干预后的髌股关节应力峰值显著小于MST组（P=0.036）。髌股关节反作用力峰值的结果显示，时间和组别之间不存在交互作用（P=0.320，η2＝0.024）。时间对髌股关节反作用力峰值存在影响，两组在干预后的髌股关节反作用力峰值均显著低于干预前（P=0.002，η2＝0.211），但干预前后两组之间无显著性差异（P=0.661，η2＝0.005）。

表9 单腿下蹲支撑阶段髌股关节的生物力学特征Table 9 Patellofemoral Joint Stress and Force during the Single-Leg Squat in both Groups

3 讨论

研究对比了6 周的EMS 联合肌力训练与传统的肌力训练对PFPS 人群下肢生物力学特征的影响。研究发现，在6 周干预训练后，两组在单腿下蹲时的VAS 评分、髋最大内旋角、髋最大外展力矩、膝最大外展角、膝关节三维峰值力矩、髌股关节反作用力峰值均显著降低，髋最大屈曲角、髋最大外旋力矩、臀肌及股内侧肌表面肌电活动则显著提高。与MST 组相比，EMS 组在提高AKPS 评分，降低髋最大内收角、膝最大屈曲角、膝最大外旋角、髌股关节应力峰值上更具优势。以上结果部分支持了6 周的运动疗法有助于改善下肢生物力学特征的研究假设，且与单纯肌力训练相比，EMS 结合肌力训练的效果更好。因此，在PFPS 人群常规康复训练过程中叠加EMS 可能会取得更积极的治疗效果。

研究发现，EMS 结合肌力训练在改善髋内收角度、膝外旋角度上相较于单纯的肌力训练更具优势。相关研究认为在功能性活动中，膝关节额状面投影角（frontal plane knee projection angle，FPKPA）的增加可能会加大罹患PFPS 的风险，这也被认为是识别膝关节损伤风险的可靠方法（Gwynne et al.，2018）。Holden 等（2017）指出，FPKPA受膝关节外翻和外旋、髋关节内收和内旋的影响。Willson 等（2008）发现PFPS 人群可能在单腿下蹲过程中表现出更大的膝关节外旋和髋关节内收，且膝关节外旋与FPKPA 具有强正相关性。离体实验结果表明，负重状态下膝关节外旋会增加髌骨后的压力（Lee et al.，2003）。因此，三维关节旋转增大髌股关节的应力，可能是加重PFPS的发病机制（Willson et al.，2008），而较大膝关节外展角度结合较大的外旋角度可能预示着更高的PFPS 风险。在本研究中，EMS 组和MST 组经过干预训练后的膝关节外展、外旋角均显著降低，提示6 周的干预疗法可能降低了PFPS 风险。Glaviano 等（2020）通过为期4 周的神经肌肉电刺激训练后发现，受试者在训练后做单腿下蹲及下蹲任务时的髋内收角度下降了6°，这与本研究的结果相似。因此，纠正异常的髋、膝关节运动学指标可能是减轻PFPS症状的一个重要因素。

过去10 年的研究表明，膝关节损伤的原因可能为近端关节肌肉功能异常（Powers，2010）。例如，相关研究指出，较强的髋关节内收肌和外展肌可有效控制膝关节额状面的运动，进而避免膝关节急性或过劳损伤，在膝关节稳定方面具有重要作用（Neumann，2010）。Souza 等（2010）采用动态MRI成像技术对比了女性PFPS 与健康人群在单腿下蹲时的髌股关节运动学特征发现，PFPS 组出现明显的股骨过度内旋，而这将会增加髌骨后软骨以及股骨外侧髁之间的摩擦力。重复暴露在增加的髌后压力下会刺激下层的软骨下骨质，导致髌骨软骨的磨损，引起炎症与疼痛，进一步影响髌股关节的运动学和动力学特征（Powers et al.，2017）。因此，控制股骨异常运动对恢复正常的髌股关节运动学特征具有重要意义。其中，臀中肌作为深层稳定肌，根据肌纤维走向分别维持骨盆以及股骨头的稳定，臀大肌则提供了可以抵抗髋关节屈曲、内收和内旋运动的三维稳定性。除此之外，臀肌还是髋关节外展、外旋的主要动力来源（杨语盈，2020； Selkowitz et al.，2016）。在本研究中，经过6 周髋膝结合的运动干预后，EMS 组和MST 组均可有效增加单腿下蹲时臀中肌与臀大肌的激活水平，降低VAS 评分、改善AKPS 评分。与此相似的是，Noehren 等（2011）同样认为，髋外展肌群力量薄弱可能是导致PFPS 人群髋内收异常的原因，并且受试者在经过髋外展肌群的神经肌肉控制训练后，髋内收角度减小了5°，显著改善了下肢疼痛和功能。因此，臀部肌肉激活的改善不仅可以改变髋关节局部的力学机制，还有助于提高膝关节的功能水平、改善疼痛症状。

本研究结果支持了两种干预方案均能改善髌股关节生物力学特征的假设，且叠加EMS 训练相较于单纯的肌力训练在改善髌股关节应力峰值上更具优势。髌骨运动轨迹异常和肌肉失衡被认为是导致髌股关节应力增加的主要原因（Powers et al.，2017）。股内侧肌和股外侧肌通过协同工作以稳定髌骨，两者在激活程度和时间上的不均衡可能导致髌骨侧向偏移和髌股关节压力的异常变化，造成膝关节的不稳定，随后出现疼痛、功能障碍和髌骨软骨的病理变化（Chester et al.，2008）。相关研究证实，髌股关节疼痛的人群表现出股内侧肌的无力与萎缩（Grelsamer et al.，1994）。EMS 通过激活运动单元能够较为精准地激活特定肌群肌肉收缩发力，从而弥补传统股四头肌训练的不足，成为一种对特定肌肉进行激活和强化的补充治疗手段（Glaviano et al.，2016a，2016b； Pantović et al.，2015）。因此，通过在传统康复计划中叠加EMS能够平衡股内外侧肌肌力，减轻髌股关节应力。然而，Celik 等（2020）在对PFPS 人群进行了为期6 周的康复训练后发现，叠加EMS 组与传统的肌力训练组在股四头肌力量和功能评分上都有明显改善，但叠加EMS 组并未明显优于传统的肌力训练组。这与本研究结果类似。本研究结果显示，6 周干预后两组在股内侧肌的肌肉激活上没有显著差异。此外，本研究还发现两组的髌股关节反作用力在干预后未见显著差异。这可能与髌股关节应力以及髌股关节反作用力的计算方式有关。髌股关节反作用力是与股四头肌肌腱和髌腱所形成的合力大小相同、方向相反的力，而髌股关节应力的计算则是通过单位面积内承受的髌股关节反作用力计算获得，其发生改变可能源于反作用力和（或）接触面积的改变。在膝关节的屈伸运动中，髌股关节反作用力与接触面积之间的相互影响十分复杂，并且多由伸膝力矩和膝屈角度间接计算获得，这也导致了在体情况下较难计算髌股关节应力（杨辰 等，2022b； Bonacci et al.，2014）。本研究通过采用VAS 与AKPS 对PFPS 人群进行自我报告的疼痛以及功能评估发现，两组在6 周干预后均有效降低了VAS 评分、改善AKPS 评分，并且叠加EMS 训练对于改善AKPS 评分的效果更好，这可能与EMS 能够通过门控理论以及在刺激过程中产生内源性内啡肽有效缓解疼痛有关（Melzack et al.，1965；Sjölund et al.，1976）。综上，叠加EMS 相较于单纯的肌力训练对于降低髌股关节应力、改善膝关节功能方面具有更积极的训练效果，但在部分指标上，并不能将EMS 的效果与单纯肌力训练的积极作用区分开。

然而，本研究也存在一定的局限性。首先，本研究并未进一步比较性别差异及动作策略对下肢生物力学特征的影响。女性与男性在负重活动中会受不同动作策略的影响。如女性在屈膝时，股四头肌激活占主导，而男性则以股四头肌与股后肌群共激活为主导（Walsh et al.，2012）。其次，髌股关节应力的计算依据前人的研究仅考虑到膝关节矢状面的运动与负荷，未纳入膝关节额状面和水平面的相关参数，难以全面了解髌股关节在3 个方向上的生物力学特征（杨辰 等，2022a）。此外，股内侧肌与股外侧肌肌力失衡以及股内侧肌激活延迟可能是导致髌股运动轨迹异常的主要原因，本研究仅分析了股内侧肌与股外侧肌的肌肉激活特征，并未分析两者的激活程度比以及时间差。最后，单腿下蹲虽已被证明与其他日常功能性动作之间存在中高程度相关（Lewis et al.，2015；Whatman et al.，2011），但并不能取代跑、跳等其他功能性测试，后续也应考虑对其他相关的功能性任务进行研究。

4 结论

EMS 结合肌力训练有助于更好地纠正单腿下蹲时异常的髋膝运动模式，降低髌股关节负荷，进而改善PFPS人群疼痛及下肢功能。