日常活动中的髌股关节反作用力

导言

膝关节屈曲时，股四头肌牵拉髌骨，使髌骨紧贴股骨的关节面，从而产生髌股关节反作用力。这些力随着股四头肌力量的增加和膝关节屈曲角度的增大而增加。这样，某些活动会对髌股关节造成比其他活动更大的负荷。有鉴于此，研究髌股关节是如何受力的，对于指导运动处方和康复治疗非常有帮助。因此，本综述旨在研究不同日常活动中的髌股关节反作用力，并将健康受试者与髌股关节疼痛患者进行比较。人们通常认为，髌骨股骨疼痛先于髌骨股骨骨关节炎，因此也将这种情况与健康受试者进行了比较。

方法

为了检索到尽可能多的文章以纳入本系统性综述，我们采用了一种全面的检索策略，以纳入有关日常活动或治疗性运动中髌股关节反作用力的横断面或干预性研究。髌骨股关节反作用力定义为 "在任何给定的膝关节屈曲角度下，由于股四头肌和髌腱对髌骨的作用，髌骨和股骨之间的净反作用力大小"。这些力以体重（BW）表示，以便对不同的研究进行比较。

成果

有 71 项研究被纳入系统综述： 63 项主题内研究、1 项研究性临床试验和 7 项横断面研究。行走时的髌股关节反作用力峰值汇集了 9 项针对健康受试者的研究、3 项针对髌股关节疼痛受试者的研究和 1 项针对髌股关节软骨缺损受试者的髌股关节反作用力研究。在健康受试者（步行速度介于 1.33-1.50 米/秒之间）和髌骨股骨痛患者（步行速度介于 1.32-1.36 米/秒之间）中，这些集合峰值力分别为 0.9 ± 0.4 BW 和 0.8 ± 0.2（步行速度介于 1.32-1.36 米/秒之间）。一项针对髌股关节软骨缺损受试者的研究显示，在步行速度为 1.55 米/秒的情况下，髌股关节负荷为 1.3 ± 0.5 BW。

在爬楼梯时，健康受试者的髌股关节反作用力为 3.2 ± 0.7 BW，受试者为 2.5 ± 0.5 BW。在下楼梯时，健康受试者的髌股关节反作用力为 2.8 ± 0.5 BW，而髌股关节疼痛受试者的髌股关节反作用力为 2.6 ± 0.8 BW。在一项针对髌骨 OA 患者的研究中，这些力量在上楼梯时为 1.6 ± 0.4 BW，下楼梯时为 1.0 ± 0.5 BW。

在观察跑步过程中的力量时，汇总数据显示，健康受试者的髌骨股骨痛分别为 5.2 ± 1.2 BW 和 4.1 ± 0.9 BW。前者的跑步速度为 2.33-4.47 米/秒，后者为 2.77-4.00 米/秒。

遗憾的是，在其他日常活动、治疗性锻炼和物理干预过程中，无法实现共用水池。健康人与髌股关节疼痛/OA 患者之间的髌股关节反作用力比较也是如此。一般来说，在对两者进行比较时，髌股关节疼痛患者的髌股关节反作用力似乎较低。

根据个别研究，治疗性运动的髌股关节反作用力峰值约为 1 至 18 倍体重。深蹲时，峰值力量在 1 到 18 倍体重之间。腿部运动的髌股关节反作用力峰值为体重的 3 到 6 倍。据报告，单车重量在 1 到 7 倍体重之间。跳跃造成的髌股关节反作用力在 9 到 11 倍体重之间。一些治疗性运动使髌股关节承受的髌股关节反作用力高于其他运动。例如，据报告，有跨步的深蹲比无跨步的深蹲时髌股关节反作用力峰值更高，膝盖超过脚趾的深蹲比膝盖在脚趾后面的深蹲时髌股关节反作用力峰值更高。

问题与思考

您是否预料到有髌股关节不适的受试者的髌股关节反作用力会更大？有时，临床医生会开出加强股四头肌锻炼的处方，因为他们希望减轻髌股关节的负担。然而，股四头肌和髌骨肌腱的张力会驱动髌骨顶住髌股关节，从而产生反作用力。因此，加强四头肌只是增加了关节的压力。但是，对于髌骨股骨不适的患者，不应试图减轻关节的负担。相反，应尽量提高髌股关节的耐负荷能力。膝关节屈曲角度增大也会增加髌股关节反作用力，但随着膝关节屈曲，髌骨与股骨的接触面积增大，反作用力的分布也会更加均匀。因此，确定髌骨在股骨凹槽中的轨迹是否正确将非常有意义。因此，应解决可矫正的对齐问题，因为错误的对齐可能会使关节的某些不习惯承受更大负荷的部位容易受伤。当这些特征无法纠正时，唯一的解决办法就是增强髌股关节的负荷耐受性，因此，在整个康复训练过程中，应逐渐增加负荷。本综述介绍了有助于逐步增加负荷的可能活动。

跟我说说书呆子的事

本综述排除了非英文论文，并纳入了所有外部有效性偏倚风险较高的研究。本研究的另一个局限性在于，许多研究都使用尸体数据来计算关节反作用力，如膝周围股四头肌的有效力矩臂。然而，由于尸体研究可能无法完全反映真实的运动学，因此预先规定排除尸体研究，但有必要使用从尸体调查中收集的数据。此外，几乎所有研究都使用二维模型来报告三维运动。

遗憾的是，对于治疗性练习，不可能汇集数据，而且个别研究报告的结果显示，峰值力存在很大差异。虽然这并不是因为本研究的方法存在缺陷，但应考虑到所纳入的研究在测量方法和运动执行方面存在很大差异。通过将关节力标准化为体重，作者试图使不同研究的结果更具可比性。另一个值得注意的重要方面是，汇总数据并未直接将健康参与者与患有髌骨股骨痛的受试者进行比较，但这是单独分析的结果，然后再进行相互比较。
由于步态变量对步行速度变化的敏感性不同，不同研究中的步行速度也不尽相同，这可能会对观察到的差异产生影响。然而，这也可能是相反的情况，因为行走速度可以由髌股关节疼痛决定。

带回家的信息

与健康受试者相比，髌股关节疼痛受试者的髌股关节反作用力通常较低或相似。与其他关节一样，髌股关节也需要负荷才能保持健康。因此，必须优化运动学、运动范围和力量，以确保健康的关节功能。优化股四头肌力量，改善膝关节整个运动范围内的肌肉协调和运动模式。这种审查可能有助于找到在整个康复过程中逐步调整负荷的活动。