《Journal of Orthopaedic Science》：Rectus femoris deformations on M-mode ultrasonography as a reliable indicator of muscle strength in individuals with knee osteoarthritis: A cross-sectional study
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实时超声监测膝关节骨关节炎患者股四头肌厚度变化及激活速度，评估其预测肌肉力量的有效性。研究表明激活速度与肌力呈显著正相关，且能优于厚度参数提升预测精度，为临床提供无创评估手段。
作者：叶思婷|林芳贞|傅伟|王静|张晓辉|陈淑东|林定坤
广州中医药大学第二临床学院，中国广东省广州市510120
摘要
背景
实时超声监测动态收缩过程中肌肉结构的变化正逐渐成为神经肌肉功能评估的实用工具。
目的
本研究旨在评估股直肌（RF）的肌肉厚度（MT）和变形速度，以预测肌肉力量能力，并评估其预测有效性和临床可行性。
方法
共23名患有膝关节骨关节炎（KOA）的老年人参与了研究。使用M模式超声测量了肌肉在静息状态（MTrest）和最大自主等长收缩状态（MTcontraction）的厚度，以及从静息状态到最大收缩状态的速度（Velocityactivation）和从最大收缩状态到静息状态的速度（Velocityrelaxation）。使用等速测力计测量了最大屈曲和伸展力量，这是金标准的评估方法。
结果
MTrest和MTcontraction与伸展力量显著相关，也与屈曲力量相关。Velocityactivation与两种力量均显著相关（伸展：r = 0.742；屈曲：r = 0.707）。在多元回归模型中，Velocityactivation（而非MT）仍然是伸展和屈曲力量的统计学显著预测因子（伸展：调整后的R2 = 0.381；屈曲：调整后的R2 = 0.314）。
结论
通过M模式超声测量的股直肌变形提供了一种可视化方法，用于评估伸展和屈曲力量。Velocityactivation与伸展和屈曲力量显著相关。此外，它比单独使用肌肉厚度（MT）更能准确预测大腿肌肉力量。通过M模式超声评估股直肌的变形可能有助于检测膝关节骨关节炎（KOA）患者疾病过程中的肌肉力量和功能变化。
引言
膝关节骨关节炎（KOA）患者表现出膝关节伸肌无力，这被认为是KOA恶化的风险因素，尤其是在女性中[[1], [2], [3]]。大腿肌肉力量对膝关节稳定性、疼痛和整体功能起着关键作用，并与关节退化速度和关节置换风险密切相关[[4], [5], [6]]。幸运的是，当前研究表明，增加大腿锻炼（包括抗阻训练和步行）可以有效增强膝关节周围的肌肉力量，从而改善膝关节功能[7,8]。这些研究表明了在整个疾病过程中监测肌肉力量变化的必要性和潜力。
从临床角度来看，评估KOA患者的膝关节伸肌力量具有挑战性，因为膝关节伸展动作常常会引起明显疼痛。尽管等速肌肉力量测试是金标准，但其高昂的成本和操作复杂性限制了其广泛应用[9]。因此，提出了更简单的方法，如测量横截面积（CSA）或肌肉厚度（MT），作为估计膝关节伸肌力量的实用替代方案，并被广泛用作肌肉力量指标[10,11]。肌肉力量不仅取决于其大小，还取决于招募的活跃运动单位（MUs）的数量及其放电率[12]。超声已被证明能有效评估肌肉在静态和动态条件下的形态变化[13]。因此，这些形态变化可以作为肌肉活动的替代指标。可以从超声中提取不同的肌肉形态参数，包括MT和CSA，以评估肌肉功能和活动。通常，较大的CSA或更大的厚度表示更强的肌肉力量[14]。由于肌肉力量的表现是一个动态过程，连续观察肌肉形态变化可能提供更多信息[15]。静息时的肌肉图像可以反映其功能储备，而肌肉的激活率可以提供关于招募效率的见解。因此，连续的动态观察可能提供更多关于肌肉力量的信息。
肌肉骨骼超声越来越多地用于肌肉功能评估，包括肌肉活动评估[16]。M模式超声具有可访问性和无创性，可以清晰地显示感兴趣区域的解剖形态，并捕捉肌肉在各种动态条件下的实时结构变化，从而能够同时评估活动中的肌肉功能[17]。此外，M模式超声可以作为运动控制的生物反馈，指导临床决策，并提高我们对运动过程中肌肉和结缔组织适应性的理解[18]。然而，在KOA中，从静息状态到最大收缩状态的大腿肌肉变形参数与肌肉力量之间的关系尚未明确。
我们假设通过M模式超声获得的股直肌变形参数可以反映KOA患者的肌肉力量。由于大腿肌肉力量对膝关节功能很重要，本研究的最终目标是提供支持这一关系的证据。
部分摘要
受试者
2023年11月至2024年3月期间，从社区招募了23名年龄在68至78岁之间的老年人（平均年龄73.00 ± 2.56岁），作为一项关于KOA的更大研究的一部分。这些人在过去三个月内曾在一家医疗机构接受过大腿肌肉力量测量。所有参与者均根据美国风湿病学会的KOA诊断标准进行了诊断。在研究开始前，向他们口头解释了研究程序和目的。
结果
参与者的描述性统计数据总结在表1中。参与者的标准化等速伸展力量（Nm/kg）的平均值±标准差为1.15 ± 0.27，标准化等速屈曲力量（Nm/kg）的平均值±标准差为0.79 ± 0.19。研究中包括了每个个体双下肢的数据，总计46条腿的数据。没有缺失数据。M模式超声下股直肌的变形参数总结在表2中。
超声参数的性别差异总结在
讨论
我们展示了使用M模式超声追踪动态收缩过程中股直肌变形的方法。我们的研究发现，股直肌的Velocityactivation与KOA患者的伸展力量和屈曲力量显著相关。MT也有类似的相关性。Velocityactivation的测量结果比仅使用MT在静息或收缩状态下的测量结果更能准确预测肌肉力量。这些结果支持了肌肉形态变化（尤其是股直肌的Velocityactivation）与肌肉力量相关的假设。
结论
通过M模式超声测量的股直肌变形提供了一种可视化方法，用于评估伸展和屈曲力量。与仅使用MT测量相比，Velocityactivation可能具有优势。通过M模式超声评估股直肌的变形有助于在疾病早期阶段检测肌肉力量和功能的下降，从而实现早期诊断和及时干预。
作者贡献
DL和FL构思并设计了这项研究。SY、WF和XZ负责临床数据收集和初稿的撰写。SC对稿件进行了重要的学术内容修订。所有作者都阅读了稿件并批准了最终版本。
伦理批准和参与同意
所有患者在入组前签署了书面知情同意书。本研究已获得作者所属机构的批准。在本研究中，所有方法均基于相关指南和规定（赫尔辛基宣言）。
资金支持
本研究得到了广东省中医药局科学研究项目（20261148,20242030）、中医药领军人才项目（岐黄学者，中国中医药教育部门编号[2022]6）、岭南骨科学校传承工作室建设项目（编号E43607）、中国博士后科学基金会（编号2025M773955）、广东省中医院科学技术研究项目（YN2022GK04）等的支持。
