单脚斜面下蹲功能动作在运动员髌腱病靶向诊断中的应用研究

摘要 "目的：探讨单脚25度斜面下蹲功能动作在运动员髌腱病靶向诊断中的应用研究。

方法：确诊为髌腱病的运动员52名为髌腱病组，匹配非髌腱病的运动员52名为非髌腱病组。测试者A使用组织特征超声成像（utrasound Tissue Characterization，UTC）技术扫描并量化两组运动员髌韧带的组织结构。测试者B测试两组运动员在单腿25度斜面下蹲时膝关节的角度（SLDS-KROM）。以上均测试两次，取平均值。分别比较两组运动员髌韧带纤维类型回声分别占总纤维回声的比例、SLDS-KROM的差异；分别比较两组中I型%+II型%、III型%、IV型%与SLDS-KROM的相关关系。结果：1. 髌腱病组运动员髌韧带纤维类型回声比例较非髌腱病组运动员髌韧带纤维类型回声比例：I型%+II型%下降非常显著，而III型%和IV型%上升分别非常显著。髌腱病组较非髌腱病组SLDS-KROM下降显著。2. 髌腱病组SLDS-KROM围绕在35度-75度之间波动，非髌腱病组SLDS-KROM围绕在74度-110度之间波动。3. 髌腱病组和非髌腱病组中，I型%+II型%分别与SLDS-KROM成非常显著正相关；而III型%和IV型%分别与SLDS-KROM成非常显著负相关。结论：运动员单脚25度斜面下蹲能力受到髌韧带组织结构的影响。SLDS-KROM随着髌韧带中I型%+II型%的上升与III型%和IV型%的下降时而增大。SLDS-KROM大于75度时髌韧带组织结构处于正常状态，SLDS-KROM小于75度时髌韧带组织结构处于异常状态。

关键词 "单脚斜面下蹲；功能动作；髌腱病；靶向诊断；UTC；

A applied study of the functional movement of the single-leg decline squat in targeted diagnosing the athlete patellar tendinopathy

Ping Luo 1，Hong sheng Lin2，Wen Zhang3

1.GuangDong Vocational Institute Of Sports，GuangDong Guangzhou，510663;

2. PLA Southern Theater Command General Hospital，GuangDong Guangzhou，510010;

3.Guangdong Yue-Gang Sports Rehabilitation Center， GuangDong Guangzhou， 510105;

Abstract：

Objective： The aim of this paper studied the applied research of the single-leg squat standing on a 25 °decline board in targeted diagnosing the athlete patellar tendinopathy.

Method： There were one hundred and four athletes were grouped into two groups （fifty-two subjects for each group） that group I were patellar tendinopathy athletes and group II were matched healthy athletes. Tester A quantified the integrity of patellar tendon by Ultrasound Tissue Characterization from two group athletes. Then tester B assessed the knee ROM when all athletes performed eccentric training standing on a 25 ̊ decline board （SLDS-KROM）. Tested two twice and used the mean. Results were compared the difference of I%+II%、III%、IV% and SLDS-KROM，and the pearson correlation between two groups separately.

Result：1. Compared with group II， it was decreased I%+II% remarkably，increased obviously III% and IV% of patellar tendon and SLDS-KROM decreased in group I，respectively . 2. SLDS-KROM was from 35 ̊ to 75 ̊ in group I and from74 ̊ to 110 ̊ in group II. 3. I%+II% of patellar tendon from two groups separately were positively associated with SLDS-KROM，while III% and IV% of patellar tendon in group I and II were negatively correlated with SLDS-KROM，obviously.

Conclusion： The ability that athlete performed standing on a 25 ̊ decline board was influenced by the integrity of patellar tendon. SLDS-KROM increased as I%+II% of patellar tendon increased and III% and IV% of patellar tendon decreased. The integrity of patellar tendon was nomal when SLDS-KROM was greater than 75 ̊ and that was abnormal as SLDS-KROM was fewer than 75 ̊.

Keywords： the single-leg squat；the functional movement；the patellar tendinopathy；the targeted diagnosing；UTC；

肌腱病是一种在运动和代谢性疾病中常见的和主要的医学问题，表现为局部敏感、疼痛和肿胀，导致肌腱局部和肌腱所在功能链的功能下降[1，2]。髌腱病又称为跳跃膝，是最常见的肌腱病之一，在精英运动员中发生率高达40%[3-6]。虽然髌腱病发生率非常高，但其确切的发病机理和有效的治疗方法目前没有统一定论。跳跃的频率、训练量和竞技水平等是髌腱病常见的致病因素[7，8]。有学者认为[9-11]：如果髌腱病发生疼痛时不伴有髌韧带组织结构的异常，治疗时则无需对髌韧带组织结构进行重建；如果伴有髌韧带组织结构异常的髌腱病患者，髌韧带撕裂的风险增加，功能下降更明显，治疗时则需要重建髌韧带组织结构，恢复时间延长。是否伴有髌韧带组织结构的异常，是髌腱病精准治疗的关键。但髌腱病精准治疗是建立在其靶向诊断的基础上。目前判断髌腱病中是否伴有髌韧带组织结构的异常，超声是金标准。近年来组织特征超声成像（ultrasonographic Tissue Characterization，UTC）技术成为评估和量化肌腱组织结构的一种可靠和有效的手段[12，13]。它能够通过量化三维稳定的肌腱纤维组织结构超声回声，对正常肌腱和病变肌腱的组织结构进行分辨[14]并可量化，成为国际运动医学界关注的评估肌腱组织结构技术的热点之一，在肌腱病的临床诊治和科学研究中凸显出独特的应用价值。使用UTC技术对髌韧带组织结构进行评估时，需要昂贵的UTC仪和评估场地，同时还需配套具有运动医学背景的超声评估者，这不是每一个体育训练中心或体育健康俱乐部所具备的。因此，寻找一种简单易行、容易推广的髌腱病靶向诊断方法，迫在眉睫。近年来，国际上常用于临床诊断髌腱病的功能性动作之一是单脚25度斜面下蹲（single-leg decline squat，SLDS）[15-17]，但这种方法在诊断髌腱病过程中，目前的研究无法判断髌韧带是否兼有组织结构的异常。本研究通过UTC仪测试髌韧带的组织结构，同时测试单脚25度斜面下蹲时膝关节的角度（knee range of motion，KROM），研究髌韧带组织结构与SLDS-KROM二者之间的关系，探讨单脚25度斜面下蹲时膝关节的角度在运动员髌腱病靶向诊断中的应用，从而寻找一种易推广、简单的临床诊断运动员髌腱病中是否兼有髌韧带组织结构异常的靶向诊断方法。

1 " 研究对象和方法

1.1 "研究对象

确诊为髌腱病的运动员52名为髌腱病组（男性24名，女性28名，均为单侧髌腱病），从运动项目、性别、年龄、体重、身高、训练年限进行匹配髌韧带正常的运动员52名为非髌腱病组（男性22名，女性30名）。其中两组中篮球项目运动员各16名，排球项目运动员各13名，羽毛球项目运动员各10名，径塞项目运动员各13名。独立样本T检验所得：髌腱病组和非髌腱病组在年龄、体重、身高、训练年限分别都没有差异性（表1），表明两组在以上4个指标中不存在性别差异。髌腱病诊断标准为膝前痛，特点为疼痛局限在髌骨下端，跳跃和落地时疼痛尤为明显。髌骨下端沿着髌韧带走行的部位有压痛。排除所测试下肢其它的伤病。所有受试者踝和髋屈伸角度在正常范围。所有受试者均已签署知情同意书。

1.2 "研究方法

在运动员签署知情同意书后，医师对其进行髌韧带的评估，确定为髌腱病的运动员为髌腱病组，匹配的髌韧带正常的运动员为非髌腱病组。测试者A对髌腱病组的髌腱病下肢和非髌腱病组匹配下肢的髌韧带进行扫描和评估，测试两次，取平均值。测试者B对髌腱病组和非髌腱病组接受了UTC扫描的运动员的下肢进行SLDS-KROM测试，测试两次，取平均值。其中测试者A和测试者B分别不知运动员的具体信息。测试方法如下：

1.2.1 "组织特征超声成像（UTC）技术扫描和髌韧带纤维类型比例计算

组织特征成像（UTC）技术扫描和髌韧带纤维类型比例计算如下：[13，18，19] 运动员脱去鞋子，仰卧在测试床上；测试者A协助运动员双膝屈曲至90°，并令其在扫描过程中双下肢放松；测试者A将UTC仪（UM002-imaging， 2014， The Netherlands）超声探头（Smartprobe 10L5， Terason 2000， Teratech， USA）垂直置于运动员测试下肢（髌腱病组为髌腱病下肢，非髌腱病组为匹配的正常髌韧带下肢）的髌骨位，由近端向远端扫描整条髌韧带，运动员全程不应有身体活动或说话；两次扫描完成后测试者A将残留于受试者膝关节及周围的多余超声啫喱清洁干净，运动员便可起床，紧接着接受由测试者B提供的SLDS-KROM测试；取两次测试（连续测试）结果的平均值，计算运动员髌韧带纤维类型回声分别占总纤维回声的比例：I型%+II型%、III型%、IV型%。

1.2.2 "SLDS-KROM测试

SLDS-KROM测试方法如下：[20，21] 运动员单脚（髌腱病组为髌腱病下肢，非髌腱病组为匹配的正常髌韧带下肢）站立于25°向下倾斜的木板上，双手环抱胸前，保持身体中立位，开始下蹲，髌腱病组直到诱发膝前痛出现时的膝关节屈曲角度，非髌腱病组直到下蹲到不能下蹲为止的膝关节屈曲角度，两组保持这个角度；测试者B用电子角度量角器测量运动员此时体位下的SLDS-KROM。注意：两组在下蹲过程中运动员必须一直保持身体中立位；测试间隔时间为3分钟，取测试两次结果的平均值。

1.3 评价指标

评价两组运动员的指标包括以下两部分：髌韧带I型和II型纤维类型回声占总纤维回声的比例表示为I型%+II型%、髌韧带III型纤维类型回声占总纤维回声的比例表示为III型%、髌韧带IV型纤维类型回声占总纤维回声的比例表示为IV型%；单脚25度斜面下蹲时膝关节屈曲的角度表示为SLDS-KROM o。

1.4 统计分析

比较髌腱病组和非髌腱病组运动员髌韧带纤维类型回声分别占总纤维回声的比例：I型%+II型%、III型%、IV型%的差异性；比较两组SLDS-KROMo的差异性和波动范围；分别比较两组I型%+II型%、III型%、IV型%与SLDS-KROMo的相关关系；使用SPSS 23.0分别进行独立样本 t 检验和相关分析，以均数±标准差（ ）和相关系数（r）来表示。

2 "结果

髌腱病组运动员髌韧带的I型%+II型%较非髌腱病组的低，两组差异非常显著；而III型%和IV型%分别较非髌腱病组的高，两组差异非常显著。髌腱病组的SLDS-KROMo较非髌腱病组的小，两组差异显著。详见表2。髌腱病组的SLDS-KROMo围绕在35-75度之间波动；非髌腱病组的SLDS-KROMo围绕在74-110度之间波动。详见图1。

髌腱病组和非髌腱病组中，I型%+II型%分别与SLDS-KROM°成线性正相关关系，非常显著，即SLDS-KROM随着I型%+II型%含量增加时而变大；而III型%和IV型%分别与SLDS-KROM成线性负相关关系，非常显著，即SLDS-KROM随着III型%和IV型%含量下降时而变大。详见表3、图2、图3、图4、图5、图6和图7。

3 "讨论

髌腱病是一种常见的运动伤病，尤其多见于跑跳类项目的运动员。可靠和有效诊断髌腱病的方法一直备受关注，但没有统一的标准。一般具有以下的症状和体征就被诊断为髌腱病：疼痛局限在髌骨下端，跳跃和落地时疼痛尤为明显；髌骨下端沿着髌韧带走行的部位有压痛。诊断是治疗和康复的前提。随着研究的深入，以上的一般诊断不足以支撑髌腱病的精准治疗和康复，需要寻找髌腱病的靶向诊断。近年来，单脚25度斜面下蹲功能动作不仅可作为治疗髌腱病的方法，同时被认为是临床评估髌腱病的有效方法之一 [17，21，22]。但此方法无法评估髌腱病患者的髌韧带组织结构是否存在异常。而是否伴有髌韧带组织结构的异常，是髌腱病精准治疗和康复的关键。这可通过量化髌韧带组织结构金标准的UTC技术进行解决。本研究通过髌腱病一般诊断结合单脚25度斜面下蹲功能动作，同时使用UTC技术量化髌韧带组织结构，来探讨髌韧带组织结构与SLDS-KROM二者之间的关系，从而寻找一种简单、易推广的临床诊断运动员髌腱病中是否兼有髌韧带组织结构异常的靶向诊断方法，为治疗和康复髌腱病提供精准的诊断。因此运动员髌腱病的靶向诊断包括一般诊断和功能性诊断：疼痛局限在髌骨下端，跳跃和落地时疼痛尤为明显；髌骨下端沿着髌韧带走行的部位有压痛；SLDS-KROM。

UTC技术[13，14]是使用传统的B型超声技术，通过收集到的稳定的连续的髌韧带横截面超声影像还原成三维图像，然后将立体三维的组织结构连续信号分出四种不同的类型：I型高稳定型、II型中稳定型、III型高变化型和IV型。通过计算这四种回声的比例分别占总回声比例的百分比来量化评价髌韧带组织结构的状态，反映髌韧带的正常结构和（或）病理状态。研究发现[14，23-26]：病变髌韧带组织结构中I型+II型结构（规则排列的正常纤维结构）百分比（I型%+II型%）较正常组织结构下降，而III型和IV型结构（不规则排列的受损纤维结构）百分比（III型%和IV型%）分别较正常组织结构上升。即病变髌韧带组织结构中I型%+II型%较正常髌韧带组织结构的下降，而III型%和IV型%分别较正常髌韧带组织结构的上升。在本研究中，髌腱病组运动员的髌韧带纤维类型回声中I型%+II型%较非髌腱病组运动员的下降非常显著，而III型%和IV型%分别上升非常显著，与学者们的研究结论一致。学者们认为[23，24，26]：运动负荷使髌韧带组织纤维I型可转变为II型；III型髌韧带组织纤维比例的升高可与运动技术、踝关节活动度下降、髋关节的力量下降、股四头肌紧张以及内分泌紊乱等有关；IV型髌韧带组织纤维比例的升高与髌韧带组织结构本身的问题有关。运动员在正常训练周期过程中，髌韧带组织结构的类型处于动态变化过程中。通过调整运动负荷，髌韧带组织纤维II型可向I型转化；通过矫正运动技术和／或动力弱链以及调整软组织紧张度等，髌韧带组织纤维III型可向II型转化。一般情况下：I型%+II型%大于95%，III型%+IV型%小于5%[24，25]。在髌腱病组中，I型%+II型%为78%左右，远低于95%，III型%+IV型%为大于20%，远超过5%，且髌骨下端有疼痛；在治疗和康复时，通过调整运动负荷、矫正运动技术和／或动力弱链或者调整软组织紧张度等，不足以在动态变化过程中快速改变髌韧带组织结构类型状态，存在IV型%增加的趋势。而在非髌腱病组中，I型%+II型%为89%左右，III型%+IV型%为10%，且髌骨下端没有疼痛；在治疗和康复时可通过调整运动负荷、矫正运动技术和／或动力弱链或者调整软组织紧张度等，较髌腱病组更容易接近I型%+II型%大于95%，III型%+IV型%小于5%。

髌腱病组较非髌腱病组中，I型%+II型%和SLDS-KROM分别下降，而III型%和IV型%分别上升。髌腱病组和非髌腱病组中，I型%+II型%与SLDS-KROM成非常显著线性正相关，而III型%和IV型%分别与SLDS-KROM成非常显著线性负相关。即SLDS-KROM随着髌韧带组织结构中I型%+II型%增加而III型%和IV型%含量下降时变大。这表明运动员单脚25度斜面下蹲能力受到髌韧带组织结构的影响。运动员髌韧带组织结构中规则排列的纤维结构含量（I型%+II型%）越高，不规则排列的受损纤维结构含量（III型%、IV型%）越低，单脚25度斜面下蹲能力就越强。Zwerver等研究发现[27]：通过单脚在不同斜面下蹲的能力比较中发现，当斜面角度大于15度时，对髌韧带最大负荷将增加40%。随着斜面角度的增加，单脚斜面下蹲时髌股关节面的压力也逐步增加。当斜面角度大于60度时，髌股关节面压力的增加将超过了对髌韧带负荷的增加。因此，选用单脚斜面下蹲功能动作测试髌韧带状态时，为了减少髌股关节面压力，斜面角度不能过大。近年来，国际运动医学界推荐选用单脚25度斜面下蹲功能动作，通过更大程度地增加髌韧带负荷而诱发出膝前痛来评价髌腱病。髌腱病组运动员较非髌腱病组运动员的SLDS-KROM下降。髌腱病组运动员SLDS-KROM围绕在35度-75度之间波动，非髌腱病组运动员SLDS-KROM围绕在74度-110度之间波动。髌韧带通过传递股四头肌收缩力而产生膝关节的屈伸运动和保持身体直立姿势。Gaida等学者研究发现[28]：髌腱病患者的髌韧带所能承受的负荷下降，股四头肌离心式力量下降；单脚25度斜面下蹲过程中，当对髌韧带的负荷超过其耐受范围时，通过髌韧带处发生疼痛而停止膝关节运动。髌腱病组运动员I型%+II型%为78%左右，远低于95%，III型%+IV型%为大于20%，远超过5%，髌韧带所能承受的负荷降低，股四头肌的离心式收缩也下降；在25度斜面单脚下蹲过程中，当SLDS-KROM围绕在35度-75度之间时，股四头肌离心式收缩已达到最大化，髌韧带承担的负荷超过其耐受程度，从而诱发髌韧带组织结构受损部位发生疼痛而停止下蹲。非髌腱病组运动员I型%+II型%为89%左右，III型%+IV型%为10%，髌韧带所能承受的负荷以及股四头肌的离心式收缩的力量较髌腱病组运动员强，在25度斜面单脚下蹲过程中，SLDS-KROM围绕在74度-110度之间，较髌腱病组运动员的强；同时并没有诱发出膝前痛，是25度斜面单脚下蹲能力的体现。

4 结论与建议

4.1 结论

运动员单脚25度斜面下蹲能力受到髌韧带组织结构的影响。SLDS-KROM随着髌韧带中I型%+II型%的上升与III型%和IV型%的下降时而增大。SLDS-KROM大于75度时髌韧带组织结构处于正常状态，SLDS-KROM小于75度时髌韧带组织结构处于异常状态。 单脚25度斜面下蹲功能动作是一种简单、易推广的临床诊断运动员髌腱病中是否兼有髌韧带组织结构异常的靶向诊断方法。单脚25度斜面下蹲过程中，髌韧带所承受的负荷增加，能更好地诱发出髌韧带组织结构存在的问题。当SLDS-KROM大于75度时，考虑髌韧带组织结构处于正常状态，无需对髌韧带组织结构进行重建，可通过调整运动负荷、矫正运动技术和／或动力弱链或者调整软组织紧张度等达到髌韧带组织结构类型的最优化。当SLDS-KROM小于75度时，考虑髌韧带组织结构处于异常状态，髌韧带撕裂的风险增加，功能下降更明显，则需重建髌韧带组织结构，恢复时间延长。在治疗和康复过程中，时时监控单脚25度斜面下蹲能力，从而间接评价髌韧带组织结构情况。

4.2 建议

在各体育训练中心或体育健康俱乐部，通过给每一个运动队伍配备足够量的25度斜面，指导运动员每天训练后养成在25度斜面的规范化单脚下蹲功能测试的习惯。通过对SLDS-KROM的跟踪检测，可时时发现髌韧带组织结构的动态变化。髌腱病高发生率，病程长，治疗困难。通过运动员每天单脚25度斜面下蹲功能动作的自我检测，将在运动员髌腱病的预防、治疗和康复中发挥重要作用。单脚25度斜面下蹲功能动作的能力除受到髌韧带组织结构的影响外，同时受到踝关节、膝关节、髋关节和肩关节的活动度和控制能力，核心控制能力以及整体协调性等动力链的影响，因此在单脚25度斜面下蹲过程中，髌韧带组织结构存在的问题会因下蹲过程中动力链上相关代偿而掩盖或者激发出来，所以在单脚25度斜面下蹲过程中，考虑运动员髌韧带组织结构状态时，需进一步评估相关动力链存在的问题，从整体观念出发指导髌腱病的诊断。本研究只涉及到单脚25度斜面下蹲与髌韧带组织结构的研究，而对于整体动力链在下蹲过程中对髌韧带组织结构的影响研究是缺乏的，这可作为下一步从整体观出发研究髌腱病诊断、治疗和康复等方面的焦点。

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