摘要

膝關(guān)節(jié)電位圖（EAG）是一種新的測(cè)量膝關(guān)節(jié)在負(fù)荷過(guò)程中出現(xiàn)的電位的技術(shù)，它反映了軟骨質(zhì)量和關(guān)節(jié)接觸力。我們的目的是研究 EAG 信號(hào)在連續(xù)加載周期中的演變。這項(xiàng)研究是在20個(gè)站立的受試者身上進(jìn)行的，他們通過(guò)改變自己的體重來(lái)達(dá)到膝蓋的負(fù)荷。它們的EAG信號(hào)是在連續(xù)的10個(gè)負(fù)重周期中記錄下來(lái)的，并在隨后的10個(gè)周期中，在15分鐘的運(yùn)動(dòng)周期后記錄下來(lái)。多個(gè)線(xiàn)性回歸模型通過(guò)考慮軟骨在單腳站立時(shí)產(chǎn)生的力和壓力位移中心，估計(jì)了解釋軟骨產(chǎn)生一定潛力的機(jī)電比率(EMR）。結(jié)果表明，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，EMR值逐漸下降: 在序列初始階段，EMR值與序列數(shù)的相關(guān)系數(shù)在4個(gè)電極位點(diǎn)中的3個(gè)位點(diǎn)(po0.05)達(dá)到顯著水平，而在運(yùn)動(dòng)后序列中，EMR值仍然下降，明顯低于序列初始位點(diǎn)(po0.001)。肌肉活動(dòng)和牽張反射的習(xí)慣化，以及軟骨機(jī)電特性的時(shí)間依賴(lài)性，都可能導(dǎo)致肌電參數(shù)的下降。因此，在測(cè)量前避免進(jìn)行體力活動(dòng)對(duì)于提高測(cè)量重復(fù)性是很重要的，因?yàn)檫@樣會(huì)降低肌電信號(hào)強(qiáng)度。電機(jī)模型證實(shí)觸角電位是膝關(guān)節(jié)接觸力變化的天然感應(yīng)器，亦可提高觸角電位測(cè)量的準(zhǔn)確度。

1.簡(jiǎn)介

關(guān)節(jié)電位圖(EAG)是一種測(cè)量膝關(guān)節(jié)表面負(fù)荷誘導(dǎo)流電位的新技術(shù)。電解質(zhì)離子在液相中的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的流動(dòng)電位與動(dòng)態(tài)壓縮下固定在軟骨細(xì)胞外基質(zhì)上的電荷群有關(guān)(Paolo and Netti, 2007).。體外研究表明，較低的流動(dòng)電位表明軟骨退化n (Frank, et al. 1987; Légaré et al., 2002).。我們以前在模擬、動(dòng)物研究和臨床研究中證明，負(fù)荷誘導(dǎo)的電位也可以在膝關(guān)節(jié)表面檢測(cè)到，并且有可能用于骨關(guān)節(jié)炎的非侵入性評(píng)估(Préville et al., 2013; Han et al., 2014; Changoor et al., 2014)

雖然一項(xiàng)測(cè)試重測(cè)方案表明臨床EAG測(cè)量是可重復(fù)的(Preville等人，2013年)，但在個(gè)體內(nèi)部仍然可以觀(guān)察到一些EAG變異性，這可能會(huì)阻礙其在軟骨質(zhì)量評(píng)估中的臨床應(yīng)用。 在臨床EAG測(cè)量中，關(guān)節(jié)負(fù)荷是通過(guò)讓受試者慢慢地將他們的體重從雙足姿勢(shì)轉(zhuǎn)移到單足姿勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 體重轉(zhuǎn)移過(guò)程中平衡的調(diào)節(jié)涉及肌肉活動(dòng)，膝關(guān)節(jié)接觸力也可以受到影響(Adouni等人，2012年)。 事實(shí)上，在體內(nèi)測(cè)量的膝關(guān)節(jié)接觸力是單足姿勢(shì)時(shí)體重的兩到三倍(Kutzner等人，2010年)。 通過(guò)在EAG測(cè)量過(guò)程中監(jiān)測(cè)膝關(guān)節(jié)屈肌和伸肌的肌電圖(EMG)，我們還觀(guān)察到膝關(guān)節(jié)屈肌和伸肌在體重移動(dòng)過(guò)程中被激活以保持平衡（朱等人，2016年）。因此，與身體搖擺相關(guān)的肌肉活動(dòng)可能有助于EAG的變異性。 為了提高我們對(duì)EAG信號(hào)的理解，并有助于開(kāi)發(fā)可靠的EAG技術(shù)來(lái)評(píng)估軟骨質(zhì)量，這是一種很好的選擇。

2.方法

該方案得到了**有限公司的研究倫理學(xué)委員會(huì)的批準(zhǔn)。每個(gè)受試者初都被告知了該研究的情況，然后簽署了一份知情同意書(shū)。本研究包括20名受試者（10名男性，10名女性），年齡為28.57+/-10.7y.，身高172.77+/-11.4厘米，體重67.57+/-14.4kg。沒(méi)有一個(gè)參與者報(bào)告過(guò)膝傷或有癥狀的異常。

采用自粘型一次性電極(red dotTM，3 m)測(cè)定觸角電位(eag)信號(hào)。電極放置在支配腿的膝關(guān)節(jié)線(xiàn)上。通過(guò)觸診確定了關(guān)節(jié)線(xiàn)。四個(gè)電極分布在內(nèi)側(cè)和外側(cè)。參比電極位于前脛骨的中間，接地電極位于其下。在放置電極前，在所有電極位置用研磨膏(nuprep)進(jìn)行皮膚制備，以使表皮阻抗小化。如果有必要可剃除毛發(fā)。

實(shí)驗(yàn)前，受試者被告知不要做任何劇烈的體育鍛煉。 受試者赤腳站立，雙腳肩寬分開(kāi)，保持雙腿伸直。 為了機(jī)械地加載軟骨，受試者緩慢擺動(dòng)，將體重轉(zhuǎn)移到測(cè)量的腿上3-4s，然后回到初的位置。 一個(gè)平衡板(WBB)被放置在測(cè)量的膝蓋腳下，以記錄四個(gè)垂直力量在板的角落。 WBB越來(lái)越多地被用作評(píng)估姿勢(shì)控制的力板，因?yàn)樗阋?、便攜、可靠和準(zhǔn)確(Bartlett等人。 2014)。 另一只腳下放置一個(gè)木板，以保持正常的平衡。 每個(gè)受試者在EAG捕獲（3-5個(gè)周期)之前都練習(xí)了重量轉(zhuǎn)移過(guò)程）。 記錄10個(gè)連續(xù)加載序列。 在此之后，為了確定結(jié)果是否可以復(fù)制，并研究先前體育活動(dòng)的可能作用，受試者繼續(xù)進(jìn)行體重轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)約15分鐘。 一旦這項(xiàng)工作完成，再記錄10個(gè)連續(xù)的加載序列。

3.數(shù)據(jù)采集和分析

4.結(jié)論

我們的結(jié)果表明，隨著連續(xù)的加載周期，EAG電位顯著降低。 運(yùn)動(dòng)期后，EMR值明顯低于初始序列，且下降較慢，提示EMR值趨于平穩(wěn)。 EAG振幅涉及關(guān)節(jié)軟骨的機(jī)電特性，也涉及到關(guān)節(jié)軟骨上的壓縮力。 先前的一項(xiàng)研究表明，增加膝關(guān)節(jié)接觸力的特定腿部肌肉的收縮也會(huì)產(chǎn)生EAG信號(hào)（朱等人，2016年）。 拉伸反射的習(xí)慣性(Jackson等人，2009年；Laudani等人，2009年)可以在連續(xù)的加載周期中降低膝關(guān)節(jié)接觸力，并解釋EMR的下降。 然而，這種減少也可能涉及軟骨的電學(xué)和力學(xué)性能。

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