《The Journal of Emergency Medicine》：Characteristics of lower limb skeletal muscle activity during walking in patients with knee osteoarthritis and knee extensor weakness: Comprehensive assessment using positron emission tomography
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膝关节骨关节炎患者行走时全身肌肉葡萄糖代谢对比研究，发现膝伸肌无力组（B组）前胫肌葡萄糖代谢显著升高（P=0.04），且股外展肌和膝伸肌等 isotonic收缩强度与葡萄糖代谢呈负相关。
作者名单：关口隆也（Takuya Sengoku）、大岛武（Takeshi Oshima）、高田康（Yasushi Takata）、泷仁一（Junichi Taki）、柳谷雄介（Yusuke Yanatori）、樱井五郎（Goro Sakurai）、木村清吾（Seigo Kinuya）、出村悟（Satoru Demura）、中瀬淳介（Junsuke Nakase）
摘要
目的
本研究旨在利用18F-氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描（FDG-PET）技术，比较膝关节骨关节炎（KOA）患者在不同情况下（是否存在膝关节伸肌无力）行走时全身肌肉的葡萄糖代谢情况。
方法
参与者根据行走适应所需的膝关节伸肌力量（0.45 Nm/kg）被分为A组（7人）和B组（15人）。在完成跑步机行走任务后，进行FDG-PET计算机断层扫描，并计算标准化葡萄糖代谢值。使用手持式测力计测量髋外展肌和膝关节伸肌的力量，同时分析两组之间的差异以及葡萄糖代谢与肌肉力量（髋外展肌和膝关节伸肌）之间的相关性。
结果
总体葡萄糖代谢方面未见显著差异；然而，在调整性别因素后，B组的前胫骨肌葡萄糖代谢水平较高（P = 0.04）。此外，股直肌的葡萄糖代谢与髋外展肌和膝关节伸肌的等长收缩肌肉力量呈负相关。
结论
膝关节骨关节炎患者中，膝关节伸肌力量减弱的患者前胫骨肌的葡萄糖代谢增加。
引言
膝关节骨关节炎（KOA）是一种典型的进行性膝关节疾病，会导致膝关节疼痛、步态异常和下肢肌肉无力（King等人，2018年；Wang等人，2023年）。由于目前尚无根治方法，对症治疗成为主要手段。因此，康复训练在缓解症状和维持膝关节功能方面发挥着重要作用（Berteau，2022年；Kü?ükdeveci，2023年；Tanaka等人，2016年）。
行走是日常生活的重要组成部分，对生活质量有显著影响。多项研究显示，KOA患者的下肢肌肉力量下降，尤其是髋外展肌、膝关节伸肌和屈肌（Alnahdi等人，2012年；Sattler等人，2012年）。膝关节伸肌力量减弱可能导致多种后果，如行走时摆动阶段缩短、行走速度减慢（Spinoso等人，2018年）以及膝关节疼痛加剧（Hall等人，2018年；Reid等人，2015年）。目前有多种方法用于测量KOA患者的膝关节伸肌力量，但尚无统一标准。这可能与需要考虑年龄、种族和骨骼结构等因素有关，因此不同国家的研究结果可能更具针对性和实用性。在日本，0.45 Nm/kg的承重指数被广泛认为是行走适应所需的膝关节伸肌力量（Yamamoto和Muranaga，2002年）。然而，KOA导致的膝关节伸肌力量减弱如何影响整个步态周期中的其他肌肉活动仍不明确。
表面肌电图是评估行走时肌肉活动的常用工具（Lohnes等人，2023年；Robbins等人，2019年）。研究发现，KOA患者的股直肌、内侧股阔肌和外侧股阔肌在行走时的肌肉活动峰值比健康个体高1.5–2.0倍（Wang等人，2024a；Wang等人，2024b）。然而，表面肌电图的局限性在于它主要评估浅层肌肉，而步态运动涉及多种肌肉，需要全面评估深层肌肉。因此，我们采用了18F-氟脱氧葡萄糖（FDG）正电子发射断层扫描（PET）技术，通过向体内注射FDG并观察肌肉葡萄糖代谢来评估肌肉活动（Kanayama等人，2022年；Takata等人，2021年）。
运动过程中骨骼肌的葡萄糖代谢受肌肉产生的机械功率和肌肉募集程度的影响。随着运动强度的增加，组织对循环葡萄糖的摄取也会增加（Heinonen等人，2012年；Richter等人，2025年）。基于这些特点，Fujimoto等人（Fujimoto等人，1996年）利用FDG-PET证明了不同肌肉群在运动中的葡萄糖利用情况存在差异。已有大量研究证实FDG-PET测得的骨骼肌葡萄糖代谢与肌肉活动之间存在相关性（Gondoh等人，2009年；Kanayama等人，2022年；Nishikawa等人，2025年；Takata等人，2021年）。该技术能够捕捉KOA患者行走后的全身骨骼肌代谢情况。
明确有无行走所需膝关节伸肌力量的个体在下肢肌肉活动上的差异，有助于确定KOA物理治疗的目标肌肉，从而提高保守治疗的效果。FDG-PET是评估运动时肌肉活动的合适方法。因此，本研究旨在利用FDG-PET比较KOA患者（无论是否存在膝关节伸肌无力）行走时的全身肌肉代谢情况。鉴于KOA患者常伴有髋部和膝关节肌肉无力，我们重点关注了对行走运动有显著影响的关节周围肌肉。我们假设膝关节伸肌力量减弱的KOA患者行走时的整体肌肉代谢会降低。
方法
本研究获得了医院临床试验伦理审查委员会（2021–007）和先进医疗中心（6137）的批准。同时，研究遵循了《赫尔辛基宣言》，并在充分解释研究目的、方法和潜在风险后获得了参与者的书面知情同意。
研究于2022年1月至2023年4月期间进行，对象为22名Kellgren–Laurence（KL）II级KOA患者（11名男性和11名女性）。
结果
两组在身高和体重等基本特征方面无显著差异（表1）。B组的膝关节疼痛视觉模拟评分（VAS）高于A组（P = 0.06，效应量 = 0.51 [Cliff’s delta]，表1）。受影响肢体的髋外展肌等长力量显著较低（P = 0.01，效应量 = 1.18 [Hedge’s g]），受影响肢体的承重指数（WBI）也显著较低（P = 0.053，效应量 = 0.91 [Hedge’s g]）。此外，膝关节伸肌的等长力量也显著较低。
讨论
本研究利用FDG-PET技术探讨了KOA患者行走时膝关节伸肌力量与全身肌肉代谢之间的关系。结果否定了我们的假设，即在膝关节伸肌力量较弱的情况下，仅前胫骨肌的肌肉代谢增加。此外，髋外展肌力量和膝关节伸肌力量与葡萄糖代谢存在相关性。
结论
膝关节伸肌力量减弱的KOA患者前胫骨肌的葡萄糖代谢增加；然而，其他肌肉的葡萄糖代谢在两组间无显著差异。相反，髋外展肌和膝关节伸肌力量减弱可能促进行走时股直肌的肌肉活动。
伦理批准
本研究获得了金泽大学医院临床试验伦理审查委员会（2021–007）和金泽先进医疗中心（6137）的批准。
<未引用参考文献>
<作者贡献声明>
关口隆也（Takuya Sengoku）： 写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据整理、概念构建。
大岛武（Takeshi Oshima）： 监督、资源提供、项目管理、方法设计、资金获取、数据分析。
高田康（Yasushi Takata）： 数据验证、监督、软件使用、项目管理、方法设计。
泷仁一（Junichi Taki）： 数据可视化、软件使用、方法设计、数据整理。
柳谷雄介（Yusuke Yanatori）： 写作 – 审稿与编辑、数据验证、资源提供、项目管理。
