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背景:膝关节骨性关节炎(Knee Osteoarthritis,KOA)是临床上常见的骨关节退行性疾病,发病率为8.1%,好发于50岁以上。大量的研究使用表面肌电图(surface Electromyogrphy,sEMG)技术来探究原发性KOA患者的异常神经肌肉运动模式,并通过改善异常运动模式来促进症状改善。目前对股四头肌(Quadriceps Femoris,QF)sEMG的研究大多是KOA患者和健康人群的对比,较少探究患者两侧下肢的差异。除疼痛外,骨关节炎患者最常见的症状之一是疲劳,却最易被忽略,约40%的65岁及以上的患者报告有临床意义的疲劳情况。疲劳会改变神经肌肉功能,增加损伤风险。但是关于KOA患者肌肉疲劳的研究多集中在关于肌力大小、耐力、肌电信号频率分布,较少有研究探究疲劳对于KOA患者股四头肌内不同肌肉间协调运动模式的影响。研究目的:对比KOA患者在上下台阶时,健侧和患侧股四头肌sEMG特征的差异。探究疲劳状态对股四头肌内不同肌肉间的相对激活时间、股内侧肌/股外侧肌激活比率的影响,以及对比健、患侧在疲劳前后各指标变化量的差异。方法:纳入KOA患者26名(男性13名,平均年龄为53.20±4.54岁;女性13名,平均年龄为55.46±6.00)。受试者完成上、下台阶动作的同时,记录两侧的股内侧肌(Medial Vastus muscle,VM)、股外侧肌(Musculus Vastus Lateralis,VL)和股直肌(Rectus Femoris)的sEMG。在两侧足跟外侧放置加速度计,与sEMG同步记录运动加速度情况。之后进行股四头肌的抗阻训练,使之达到疲劳状态:双腿交替进行抗阻伸膝动作,受试者无法再一次伸膝到终点位置或伸膝时膝关节无法保持稳定而发生抖动时定为达到疲劳状态。最后再进行第二次,即疲劳状态下的上、下台阶的sEMG测试。计算指标1.股内侧肌相对于股外侧和股直肌的相对激活时间(VM-VL、VM-RF)(相对激活时间=股内侧肌激活时间-股外侧肌/股直肌激活时间。若差值为正,则表示股内侧肌先于股外侧肌/股直肌肌激活;若差值为负,则表示股内侧肌延后于股外侧肌/股直肌肌激活);以及疲劳前后相对激活时间的变化量△VM-VL、△VM-RF;2.计算足接触台阶时刻(加速度计Z轴初始峰值时)前150ms内,股内侧肌和股外侧肌的活动程度比值,即VM/VL激活比率,以及疲劳前后激活比率的变化量△VM/VL。激活比率理想值应当接近于1,代表股内侧肌和股外侧肌的协调运动。结果:(1)正常状态下:上台阶时,患侧腿股内侧肌相对于股外侧肌的激活时间为负值,表示在股外侧肌之后激活,而健侧腿股内侧肌早于股外侧肌激活,两侧有着显著差异(T=-2.165,P=0.035);两侧股内侧肌都晚于股直肌激活,但两侧间没有显著差异(T=-0.410,P=0.684);下台阶时,健、患侧间VM-VL、VM-RF相对激活时间均没有显著差异(VM-VL:T=1.364,P=0.179;VM-RF:T=1.257,P=0.215)。疲劳状态时:上台阶时,患侧腿的VM-VL相对激活时间更晚(T=2.305,P=0.030),而健侧腿则没有明显变化(T=-0.493,P=0.626);两侧的VM-RF相对激活时间均显著提前(患侧T=-19.200,P=0.000,健侧T=-25.197,P=0.000),但是两侧之间没有显著差异。患侧腿的△VM-VL显著下降,与健侧腿有着明显差异(T=-2.223,P=0.031),而健、患侧间的△VM-RF没有明显差异(T=0.235,P=0.815)。下台阶时,两侧VM-VL相对激活时间相对于疲劳前都没有明显改变(患侧T=1.649,P=0.112,健侧T=0.225,P=0.824);两侧VM-RF相对激活时间相对于疲劳前都显著提前(患侧T=-16.570,P=0.000,健侧T=-12.767,P=0.000),即疲劳状态下股内侧肌提前在股直肌之前激活。而健、患侧间的△VM-VL、△VM-RF没有显著差异(△VM-VL:T=-1.397,P=0.169,△VM-RF:T=-0.392,P=0.697)。(2)正常状态下:上台阶时,患侧腿VM/VL激活比率显著小于健侧腿(T=-3.577,P=0.000),患侧腿股内侧肌激活程度小于股外侧肌,而健侧腿股内侧肌激活程度大于股外侧肌。下台阶时,健、患侧间VM/VL激活比率没有明显差异(T=-0.382,P=0.703),均是股内侧肌激活程度大于股外侧肌。疲劳状态时,上台阶时,患侧腿的VM/VL激活比率显著下降(T=3.088,P=0.004),股内侧肌和股外侧肌激活程度差异更大;健侧腿VM/VL激活比率显著下降(T=2.554,P=0.017),股内侧肌和股外侧肌激活程度差异减小。健、患侧间激活比率的变化量△VM/VL没有明显差别(T=0.036,P=0.971)。下台阶时,两侧VM/VL激活比率都都没有显著变化(患侧T=-0.150,P=0.882,健侧T=1.963,P=0.061);健、患侧间激活比率的变化量△VM/VL没有明显差别(T=-0.962,P=0.340)。结论:KOA患者的患侧腿与健侧腿相比,在上台阶时,患侧腿股内侧肌的激活时间晚于股外侧肌,股内侧肌的激活程度也小于股外侧肌。在上下台阶时,疲劳会加剧KOA患者股四头肌运动的不协调程度。做为最易被忽略的症状,疲劳对膝关节运动模式产生的异常影响不容忽视。