膝骨关节炎患者的扭矩发展率和自主股四头肌激活：单次徒手物理治疗前后的定量分析

通过参与这项研究，它不会改变在患者物理治疗康复过程中提供的护理标准。 在最初的物理治疗评估期间，研究小组的一名成员将确定患者是否愿意参加该研究，如果他们选择这样做，他们将获得同意。 根据临床表现，标准评估将确定膝关节和周围软组织结构的主要局限性，并概述认为合适的手动物理治疗干预的最佳过程。

如果患者选择参加，他们将在物理治疗诊所的膝关节伸展机上完成预测试最大等长收缩；这是一种常用于各种类型下肢病变患者加强股四头肌的锻炼器械。 根据物理治疗服务标准操作程序，在此筛选预测试期间，将监测患者疼痛的任何变化；那些在数字疼痛评定量表上疼痛比基线增加超过 3/10 分的人将被排除在本研究之外，并将被计为筛选失败；所有其他人都将被纳入研究。 然后将为患者提供预约单，以便在陆军医疗部中心和学校的陆军贝勒康复研究生物力学实验室与研究团队会面，该研究的所有正式测试都将在这里进行。 将收集双侧下肢的所有实验室数据。

当受试者向实验室报告时，将发生以下顺序。 他们将获得一份摄入表，用于收集所有基线数据、西安大略大学和麦克马斯特大学骨关节炎指数以及数字疼痛评分。 根据 PT 服务疼痛评估标准操作程序，将在整个测试过程中得出疼痛评分，以确保患者安全和舒适。 将使用手持式海藻计获得疼痛压力阈值作为数字疼痛等级量表的附件，以更好地量化他们的疼痛水平。 将在胫骨结节外侧约 2.5cm 和下侧 5cm 的胫骨前肌腹部两侧收集疼痛压力阈值测量值。 然后，将使用患者腰部和双侧脚背上佩戴的加速度计进行 Timed up and Go 测试，以量化他们在不同阶段（坐/站、行走、转身）完成测试的速度). 随后将进行第一次等距测试，以确定股四头肌的基线自主激活和扭矩发展速度。

受试者将使用自愿和诱发收缩的组合来评估神经肌肉功能。 所有测试程序将首先在未受影响的肢体上进行，然后是受影响的肢体。 将首先测试电诱发的收缩特性，然后是意志力、自主激活，然后是扭矩发展速度。

受试者将坐在 HUMAC NORM 测试和康复系统的椅子上，臀部和膝盖分别弯曲到 85 度和 60 度。 测力计的胫骨附件将固定在受试者的小腿周围，使垫的远端在前部靠近胫骨远端约 5 厘米。

两英寸乘四英寸的自粘式肌肉刺激电极将应用于股内侧肌远端和股外侧肌近端的肌肉腹部。 然后，受试者将在静坐时使用恒流肌肉和神经刺激器（Digitimer Ltd.，型号 DS7R，英国赫特福德郡）在 50mA（400 V，1000 微秒脉冲宽度）下开始诱发抽搐收缩。 这个过程将持续到诱发扭矩达到稳定状态，此时它将终止。 此测试的目的是确定为每个受试者唤起最大股四头肌扭矩所需的最低电流强度。 达到峰值诱发抽搐扭矩所需的电流量将用于所有未来的诱发收缩。 此后，将使用 3 次最大抽搐，然后是 100 Hz 的 3 次最大双抽动来评估肌肉速度特性，所有抽搐彼此间隔 10 秒。 这将对总共 6 次诱发的收缩进行。 这样做的目的是获得与肌肉的周边速度特性相关的信息（例如，扭矩的上升和松弛率）。

接下来将评估最大意志等长收缩测试。 力量测试将首先让受试者进行 3 次次最大（50%、75%、90% 最大努力）等距膝关节伸展收缩以熟悉自己。 熟悉后，受试者将进行至少 2 次股四头肌的最大自主等长收缩，以确定每个受试者可以产生的峰值自主膝伸肌力。 为了可靠性，研究人员将需要产生相似扭矩值的两次收缩（定义为试验之间的差异不超过 5%）。 在可靠地确定峰值扭矩后，将使用插值双峰技术 (IDT) 测试股四头肌激活。 [30] 该测试包括至少两次五秒的最大自主等长收缩，在此期间，当受试者产生的扭矩达到最大自主等长收缩测试期间确定的阈值时，将在第一步中确定的刺激强度下引入双峰。 在每次试验后受试者恢复休息​​后不久，将提供相同强度的第二个刺激，以评估肌肉处于增强状态。 每次试验之间将提供两分钟的休息时间。 为了产生类似于力量测试的试验间可靠性，研究人员将需要两次收缩产生相似的自愿激活值（定义为试验之间自愿激活的差异不超过 5%）。

在完成最大自愿等长收缩试验后，将测量扭矩发展率。 总共将完成五次有效重复，每次收缩持续约一秒钟。 为了算作有效试验，在这些短暂收缩期间获得的扭矩大小必须超过最大自愿等长收缩的 75%。 宫缩之间有 30 秒的休息时间，以便充分休息。 每次收缩都会提供热情而响亮的口头提示。 将使用“尽可能快和尽可能用力踢”的说明，因为据报道口头提示会影响患者进行的运动类型。 将使用视觉反馈和大声的口头鼓励来引起尽可能多的肌肉激活。

治疗将在 Army-Baylor 康复研究中心完成第一次等距试验后十分钟内开始。 研究人员将利用为每个受试者定制的实用的手动物理治疗方法。 这种方法将针对膝关节和软组织使用有针对性的徒手治疗技术，并辅以补充性治疗练习，以增强已识别的运动障碍。 所有治疗都将由经过董事会认证的物理治疗师进行，并接受过高级手动物理治疗奖学金培训。 提供的治疗将以证据为基础，并且是经过手动物理治疗培训的提供者的标准护理。 治疗时间与物理治疗诊所通常观察到的时间一致，持续时间约为 30 分钟。

对照组将与物理治疗师进行相同数量的面对面交流。 干预将包括一个 30 分钟的膝关节骨性关节炎教育课程，涵盖各种主题，包括对病理生理学、诊断、预后以及除康复之外可用的不同治疗方案的简要描述。 研究人员将提供有关一般锻炼和关节保护活动的讲义，并以问答环节结束简报。

对于治疗后数据收集，每个受试者将以与上述相同的方式进行最大自主等长收缩、自主激活和扭矩发展速率的测试。 对于自愿激活测试，将使用在预处理数据收集期间确定的相同刺激强度。 此外，受试者不需要对其股四头肌群的收缩特性进行治疗后评估。 不重复此评估的原因是因为电诱发的收缩特性仅量化肌肉的外周生理特性，而本研究的目的是测量归因于中央驱动的变化（即。 运动皮层和/或脊髓内的变化）。

在 30 分钟的治疗后，受试者将立即重复计时并通过数字疼痛等级量表测试和评估他们的疼痛。 紧随其后，受试者将以先前描述的相同方式进行最大自主等长收缩测试、自主激活和扭矩发展速度测试。 预测试期间使用的相同刺激器设置将用于后测试。 在数据收集结束时，研究人员将确保患者在布鲁克陆军医疗中心物理治疗诊所进行后续预约，以开始他们的正式康复，从而确保所有受试者的膝盖都得到标准的护理疼痛。 由于所有数据将在一天的一次会话中收集，因此在完成实验室测试时不需要电子邮件或电话。