等速肌力相關知識.docx

等速肌力測試訓練儀肌力（muscle strength）即肌肉收縮力量，是反映人體運動功能的一個重要指標。肌力評定具有十分重要的臨床意義，目前常用的肌力檢查法有徒手肌力測定法、等張收縮測定法及等長收縮測定法，但這些測定方法均有不足之處。等速肌力測定是在肢體被動地進行等速運動時，通過測定反映肌肉負荷的系列參數(shù)，來評定肌肉的功能狀態(tài)。該法既客觀準確，又簡便易行，且安全可靠。人體本身無法產(chǎn)生等速運動，須將肢體固定于儀器的杠桿，當其自主運動時，儀器的限速裝置則會根據(jù)肢體力量的大小，隨時調(diào)節(jié)杠桿對肢體的阻力，以保持肢體的運動速度維持在一定恒定值。因此，肢體力量越大，杠桿的阻力就越大，則肌肉的負荷越強；反之亦然。此時，如測定反映肌肉負荷的系列參數(shù)，則可評定肌肉的功能狀態(tài)。70年代出現(xiàn)的等速肌力測試訓練儀就是根據(jù)上述原理設計的，目前，新型的等速肌力測試訓練功能更加豐富，形成了一個全面的肌肉功能測試和訓練系統(tǒng)。它由電腦、機械限速裝置、打印機、座椅及附件組成；可測試力矩、最佳用力角度、肌肉做功量等多種參數(shù)，能全面反映肌力、肌肉爆發(fā)力、耐力以及關節(jié)活動度、靈活性、穩(wěn)定性等多方面的情況。此方法準確可靠，并能提供等速向心、離心、被動等各種運動模式，是一種高效的運動功能評定和訓練裝置?？蓮V泛適用于神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、骨科、運動醫(yī)學科及康復醫(yī)學科等。我國80年代中期開始引進等速肌力測試訓練儀，目前某些大醫(yī)院和康復機構，以及體委已配置。最多應用的儀器型號有Cybex、BIODEX、KINCOM及LIDO，經(jīng)營公司為香港科體健康及運動器材有限公司和香港啟康國際醫(yī)學儀器有限公司。1基本概念1.1肌力檢查及意義肌力（muscle strength）即肌肉收縮力量，是反映人體運動功能的一個重要指標，但它是肌肉生理活動的一個機能指標，難以量化。肌肉檢查（muscle strength test）是在受試者主支運動時，通過測定相關肌肉或肌群的收縮力量，來評定肌肉的功能狀態(tài)。肌力檢查的主要目的是：判斷有無肌力下降及肌力低下的程度與范圍；發(fā)現(xiàn)導致肌力下降的原因；為制訂治療、訓練計劃提供依據(jù)；定期檢查神經(jīng)肌肉病損的恢復程度和速度，以檢驗治療、訓練的效果。因此，肌力檢查有助于診斷肌肉、骨骼和神經(jīng)系統(tǒng)的病損，尤其對評定周圍神經(jīng)病損所致的肌力低下十分重要，在神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、骨科、運動醫(yī)學科及康復醫(yī)學科等都很常用。但是目前常用的肌力檢查法均不能完全解決肌力的量化評定（quantification of muscle strength）問題，人們一直希望找到一種既客觀又簡便的方法。七十年代，等速肌力測試訓練儀的面世，宣告了一種理想的肌力檢查方法等速肌力測試(isokinetic muscle strength test) 的發(fā)現(xiàn)1-2。目前，新型的等速肌力測試訓練儀功能更加豐富，形成了一個全面的肌肉功能測試和訓練系統(tǒng)10。1.2等張收縮、等長收縮與等速運動肌力檢查時，肌肉的運動有著不同的收縮方式，即等張收縮和等長收縮。等張收縮(isotonic contraction)是指肌肉收縮時，張力不變，肌肉長度改變并產(chǎn)生肢體關節(jié)活動的收縮方式；而等長收縮（Isometric contraction）是指肌肉收縮時肌肉長度不變，張力增加，不產(chǎn)生肢體關節(jié)活動的收縮方式。等速運動（isokinetics）的概念是1967年美國的工程師Perrine和Hislop首先提出的3，它是指某一肢體在其關節(jié)固定的情況下，環(huán)繞關節(jié)運動，而整個運動過程中肢體速度保持不變的去運動方式，又叫“恒定速度運動”（constant velocity training）4。實際上，等速運動時，其肌肉收縮是一種等長收縮和等張收縮相混合的方式。1.3等速運動測試肌力的基本原則等速肌力測試是在肢體進行等速運動時，測定肌肉的肌力等參數(shù)，來判斷相關的肌肉、關節(jié)等的運動功能的方法。機體自身不能產(chǎn)生等速運動，必須依靠專門的儀器，其中常用的就是等速肌力測試訓練儀。等速運動的實施需要將肢體固定在儀器的杠桿上，讓肢體帶動杠桿做全關節(jié)活動范圍的往復運動。在此過程中，儀器對肢體的阻力隨肌力的變化而變化，二者成正比改變，使肢體的運動始終保持在某一相同的速度上，故又有人將等速運動稱為：“可調(diào)節(jié)抗阻運動”（accommodating resistance training）6。當肢體主動運動時，欲保持其速度不變，則肌力強時，杠桿的阻力大，從而，肌肉負荷大，肌張力高，力矩（肢體繞關節(jié)轉動時，肢體的力量與用力點到關節(jié)垂直距離的乘積）輸出增加；反之，當肌力弱時，杠桿的阻力隨之減小，肌肉負荷亦降低，肌張力低，力矩輸出減少。因此，當肢體被限制在不同的速度下進行等速運動時，測定力矩等參數(shù)，可判定肢體肌肉的功能狀況。由于儀器對肢體產(chǎn)生的阻力，即肌肉負荷，是根據(jù)受試者的肌力隨時調(diào)節(jié)的，肌力和阻力呈作用力與反作用力的關系，因此無論怎樣也不會超過肌肉本身的負荷極限，這樣，一方面保證了肌肉在關節(jié)活動的各個角度都可以達到最大收縮程度5，另一方面又不至于造成過度損傷。例如，在疲勞、疼痛、損傷等情況下，由于肌力降低，肌肉負荷量會隨之減少，所以不會造成或加重肌肉的損傷。1.4常用肌力檢查法與等速肌力測試目前常用的肌力檢查法主要有行手肌力檢查法、等長肌力檢查法、等張肌力檢查法等。臨床上最常用的是徒手肌力檢查法（manual muscle test, MMT），它是Lovett和Martin于1916年提出的，在以后的實踐中有所修改，至今仍廣泛使用。MMT是根據(jù)肌肉收縮時能產(chǎn)生的可見收縮、關節(jié)活動、抵抗重力及抵抗外加阻力的不同情況，將肌肉力量由弱到強分為6極，即05級。肌肉無收縮能力為最低級（0級），肌肉收縮可抵抗為高級（5級）。MMT簡便易行，不需要任何輔助工具，因此很受臨床醫(yī)生的歡迎。但是MMT分級只有六級，量化程度不夠理想，并且判定標準由檢查者主觀認定，檢查結果易受多種主、客觀因素的影響，準確性較差，往往不能滿足臨床和科研的較高要求。等長肌力檢查法是在肌肉收縮保持其長度不變時，將所能負擔的最大負荷，作為它的等長肌力，可用握力計，捏力計、拉力計等進行測定。但是等長收縮局限于關節(jié)活動的某一角度，只是一種靜態(tài)的形式。等張肌力檢查法是根據(jù)肌肉等張收縮時產(chǎn)生關節(jié)運動的特點，在被測肢體上施中可度量的重是做為阻力，肌肉收縮時所能帶動的最大重量即為該肌肉的等張肌力。肌力測定利用沙袋、砝碼、滑輪等進行。等張收縮的最大負荷量只能達到關節(jié)活動范圍內(nèi)最弱點的最大值，不能反映其他各點的肌力情況，等長肌力檢查法和等張肌力檢查法雖可獲得準確的肌力數(shù)值，但均有其局限性，且安全性不易保證。相比之下，用等速運動的方法進行的等速肌力測試，由于它是一種全關節(jié)的連續(xù)動態(tài)測試，并且測試過程中肌肉的負荷量是隨著肌肉的功能狀態(tài)可以調(diào)節(jié)的，因此，不僅可以獲得準確的肌力量化數(shù)值，又可以反映關節(jié)活動范圍內(nèi)各點的肌力情況，而且不易造成過度損傷。三種量化的肌力測試方法的主要區(qū)別點見下表7,8。綜上所述，等速肌力測試的特點為：能在全關節(jié)活動范圍內(nèi)進行；肌肉收縮力在關節(jié)運動的各個角度均可達到最大值；運動過程中阻力隨肌力大小改變，可以調(diào)節(jié)；運動速度可控制等。因此，等速肌力測試具有其他任何肌力檢查法無法比擬的優(yōu)越性。2.等速肌力測試訓練儀的發(fā)展簡史早期的等速裝置，如Orthotron，是根據(jù)流體力學的原理設計的，一套液壓傳動裝置對肢體的運動速度進行控制，主要用于膝關節(jié)的訓練9。1969年Cybex型告等速肌力測試訓練儀問世，它是一臺帶有雙頻道電子描記系統(tǒng)的儀器，在肢體進行等速運動時，能同時描記出一個關節(jié)兩組拮抗肌群的力矩及相應關節(jié)活動的角度。其基本構造為：動力儀、速度控制器、雙頻記錄儀、電腦、座椅及附件幾個部分，利用不同的附件可進行四肢各大關節(jié)，如：肩肘、腕、髖、膝、踝的各種關節(jié)活動的肌力測試和訓練。近十來年，等速肌力測試訓練儀的種類不斷增加，各種類型的更新?lián)Q代非?？欤瑑x器的功能也突破了單純的肌力測試和訓練，而擴展到肌肉功能的多方面測評，如有的儀器帶有同步肌電圖描記系統(tǒng)、有的有生物反饋裝置、有的甚至可以進行酶學和耗氧量的測試，為臨床和科研帶來極大方便。為適應不同的需要，新型的等速肌力測試訓練儀還增加了離心、被動、等長、等張等多種運動模式，使這種儀器的功能更加豐富，形成了一個全面的肌肉功能測試和訓練系統(tǒng)10。3.等速肌力測試訓練儀的構造及使用新型的等速肌力測試訓練儀（如圖）一般包括：電腦、機械限速裝置、打印機及座椅和附件四個基本部分。儀器的運行控制和數(shù)據(jù)分析處理均由電腦管理，測試結果既可以通過電腦屏幕顯示，也可以打印輸出。附件為配合不同關節(jié)、肌肉的測試和訓練所設。等速肌力測試訓練集錦操作十分簡便。測試和訓練時，首先選擇合適的附件，連接在限速裝置上；然后開機，調(diào)用所需程序，進行設定；最后，固定肢體于起始位，受試者做好準備即可開始。原則上，訓練時運動強度應由弱到強，不宜一開始就做最大量的訓練。另外，訓練必須與測試相結合，隨時進行調(diào)整。4.等速肌力測試儀的功能測試和訓練并舉是等速肌力測試訓練儀的最大特點。4.1測試功能等速肌力測試訓練儀可測試的參數(shù)較多，主要的有1,24：（1）力矩（torque）：即作用力與力臂的乘積。它是反映肌肉收縮力量的數(shù)值，包括峰力矩和平均力矩。峰力矩即肌肉收縮力量的最大值，是目前肌力測定中最常用的一個指標。平均力矩是指多次重復收縮活動的峰力矩的平均值，它可以更好地反映峰力矩的情況。在一次關節(jié)的屈、伸活動中，可以同時測出屈肌和伸?。ㄒ唤M拮抗肌群）的力矩。（2）最佳用力角度：產(chǎn)生峰力矩時的關節(jié)角度，是關節(jié)功能正常的一個特異性指標。（3）肌肉做功量：為力與運動距離的乘積，是反映關節(jié)活動能力的一個指標，包括總功和功率兩個參數(shù)?？偣κ羌∪馐湛s所做的全部的功，即力矩曲線下的總面積，是肌肉功能障礙的敏感指標。平均功率是指單位時間所做的功，為一個運動速度的指標，反映肌肉實際做功的能力。（4）到達峰力矩時間：指肌肉開始收縮至到達峰力矩所用的時間，可作為肌肉爆發(fā)力的客觀指標。（5）耐力比和疲勞指數(shù)：受試者反復屈伸活動20次，前4次的做功量與末4次之比即為耐力比；肌肉連續(xù)收縮后，在連續(xù)的力矩曲線上峰力矩值下降，其下降的速度即疲勞的快慢，是反映肌肉耐力的指標。（6）拮抗肌力矩比（F/E）：屈肌（如動?。┡c伸屈（拮抗肌）的力矩之比，反映拮抗肌之間的平衡情況，以及關節(jié)穩(wěn)定性。（7）峰力矩與體重比：又叫相對峰力矩或重力效應矩，是指最大力矩占體重的百分率，因此更能反映個體情況。（8）關節(jié)活動范圍（range of motion，ROM）：即關節(jié)一次屈、伸所經(jīng)過的角度。此外還有兩條重要的曲線：為矩曲線和相應的關節(jié)活動曲線，可以直觀地反映力矩和關節(jié)活動的連續(xù)變化。目前較新型號的儀器還可以根據(jù)需要給出多種曲線和直方圖，十分方便。4.2訓練功能等速測試訓練儀可選擇的訓練方式較多，應根據(jù)不同情況靈活使用。（1） 多重速度肌力強化訓練即用多種速度進行肢體運動的訓練來增強肌力。等速肌力測試訓練儀的速度譜（velocity spectrum）一般在0600/s（弧度）之間，每隔30/s一檔，連續(xù)可調(diào)。060/s為慢速，60180/s為中速，180600/s為快速。慢速運動有助于肌肉力量的提高和爆發(fā)力訓練，快速運動有利于增強肌肉耐力。研究表明，快速收縮時，關節(jié)內(nèi)壓力明顯減低，因此適用于關節(jié)損傷或手術后的早期訓練11。（2） 限弧訓練限弧訓練（short arc training）為控制關節(jié)活動范圍的肌力訓練。因為等速肌力測試儀可以明確指出關節(jié)運動中疼痛和損傷的部位，所以可利用限定動作弧度的方式，避開這些角度，亦適用于特別針對某一角度的肌力訓練。（3） 被動運動訓練被動運動訓練（continuous passive motion，CPM）是由機器設定程序帶動肢體運動，這使弱肌力患者的測試和訓練成為可能，因為主動的等速運動要求肌力在3級（MMT）以上，即起碼要有克服肢重活動的肌力。而被動的等速運動可以不受肌力低的限制。持續(xù)的被動牽位可以提高痛閾，適用于關節(jié)冷疾病或手術后防止粘連、擴大關節(jié)活動度、促進肌力恢復的訓練。（4） 等長收縮訓練利用儀器的等長收縮模式，在保持肌肉長度不變時，逐漸增加肌肉的負荷，有利于刺激肌纖維的生長和肌力的提高。（5） 等張收縮訓練利用儀器的等張收縮模式，逐漸增加肢體帶動的負荷，有助于提高肌肉耐力。5.等速肌力訓練測試儀的優(yōu)點綜上所述，我們可以看出等速測試訓練儀具有以下幾個突出優(yōu)點：（1）先進：全套系統(tǒng)實行計算機控制，操作程序化、數(shù)據(jù)分析自動化，大大縮短了測試時間，減輕人為勞動，方便、實用、效率高。（2）安全：等速運動本身不易造成肌肉關節(jié)的損傷，新型儀器在增加其他功能的同時，亦增加了相應的保護裝置，因此可以放心使用。（3）準確：等速測試的可靠性已被許多研究反復證明25-31。（4）多功能：可以提供多種運動模式（等速向心、等速離心、被動運動、等張、等長等運動）、多重速度選擇、多項測試參數(shù)、可用于多個關節(jié)（肩肘、腕、髖、膝、踝及腰背?。?.等速肌力測試訓練儀的應用范圍等速肌力測試訓練儀的功能是進行關節(jié)、肌肉運動功能的評定和訓練，因此可用于各種原因所致的運動系統(tǒng)損傷的輔助診斷、康復治療、療效評價和預防。6.1骨科疾病尤其是膝關節(jié)病變最為常用，因為膝關節(jié)疾病的發(fā)生率相當高11。Kannus曾指出，等速測試的出現(xiàn)，無疑對評定各種膝關節(jié)疾患及治療效果具有很大的實用價值12。許多疾病，如：前十字韌帶損傷、髕骨半脫位、髕骨軟化、滑膜皺襞綜合癥、膝關節(jié)疼痛綜合癥等，在等速測試的力矩曲線上均有明顯表現(xiàn)13-15。此外，等速測試還可為膝關節(jié)手術前后的運動功能恢復情況提供客觀指標，也用于膝關節(jié)穩(wěn)定性研究16、運動損傷的預測等方面17。其他關節(jié)的應用，如：肩關節(jié)（肩關節(jié)脫位、肩痛給定癥等）、肘關節(jié)（肱骨內(nèi)上髁炎等），髖關節(jié)（全髖形成形術）、腰間盤病變，以及利用等速測試作遠期隨試方等均有報道10-18。6.2神經(jīng)內(nèi)、外科疾病神經(jīng)系統(tǒng)病變，如：運動神經(jīng)元病、周圍神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腦血管病、脊髓損傷等，常常累及運動系統(tǒng)，造成肌肉癱瘓、萎縮、痙攣等病變，對于運動系統(tǒng)的功能評價，有助于了解原發(fā)病的程度、輔助診斷10,19。通過運動訓練可以促進原發(fā)病的好轉，改善病人生活質(zhì)量20。6.3運動醫(yī)學和體育訓練利用等速測試的方法可以建立正常人運動模型21，進行運動損傷的預測和研究17，亦可作為選拔運動員的一種測試手段，以及運動員的肌肉強化訓練22。6.4其他為截肢或肢體畸形患者裝配假肢、矯形器（支具）提供指導性數(shù)據(jù)23；作為某些特殊職業(yè)的篩選測試等。7.使用等速肌力測試訓練儀的注意事項等速肌力測試訓練儀是一種新興的儀器，尤其在國內(nèi)，使用經(jīng)驗尚不十分豐富，我們認為以下幾點值得注意：（1） 專人操作和必要的技術培訓：這樣有利于儀器的順利使用和養(yǎng)護。（2） 測試前應讓受試者做準備活動：尤其是第一次測試的患者，如果對整個過程不熟悉，就無法很好的配合。另外，必要的準備活動有利于取得最佳測試效果32。（3） 測試順序：按照先健側后患側，先輕側后重側的順序，另外，還應做雙側對比。（4） 采取正確體位，固定要牢固，操作按規(guī)定進行，以減少系統(tǒng)誤差。（5）