《Scientific Reports》：Effect of knee and hip joint positions on passive stiffness of the rectus femoris and vastus lateralis in healthy individuals
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被动肌肉刚度是肌肉骨骼功能的关键决定因素，并受到肌联蛋白（titin）、结缔组织和筋膜等结构成分的影响。然而，关节位置、肌肉深度和性别对股四头肌被动刚度的影响仍不清楚。本研究旨在使用剪切波弹性成像（SWE）调查不同关节配置、肌肉深度和性别下股直肌（RF）和股外
被动肌肉刚度是肌肉骨骼功能的关键决定因素，并受到肌联蛋白（titin）、结缔组织和筋膜等结构成分的影响。然而，关节位置、肌肉深度和性别对股四头肌被动刚度的影响仍不清楚。本研究旨在使用剪切波弹性成像（SWE）调查不同关节配置、肌肉深度和性别下股直肌（RF）和股外侧肌（VL）的被动刚度。36名健康年轻人（18名男性和18名女性）参与了这项随机交叉研究。在四种膝关节屈曲位置评估被动刚度：仰卧60°（SUP60）、仰卧20°（SUP20）、坐姿60°（SIT60）和坐姿20°（SIT20）。SWE测量值（m/s）从每块肌肉的30个感兴趣区域（ROI）获取，并分为浅层、中层和深层。数据使用广义估计方程（GEE）进行分析。观察到位姿的显著效应，在SUP60条件下，RF和VL的刚度值均更高（p<0.001）。在所有位置中，浅层区域相较于中层和深层区域持续表现出更高的刚度（p<0.001）。此外，男性的刚度值显著高于女性（p<0.001）。发现位置与肌肉之间以及位置与深度之间存在显著的交互作用。股四头肌被动刚度受关节位置、肌肉深度和性别的影响。SUP60位置引发最高刚度，而浅层肌肉区域持续更硬。这些发现强调了股四头肌的非均匀力学行为，并可能对临床评估、康复和运动处方产生影响。临床试验注册：本研究于2023年6月6日在Clinicaltrials.gov注册。注册号NCT05905406。访问链接：https://clinicaltrials.gov/study/NCT05905406。
本研究旨在探讨膝关节与髋关节位置、肌肉深度以及性别对健康个体股四头肌被动刚度的影响。被动肌肉刚度是肌肉骨骼功能的重要决定因素，受肌联蛋白（titin）、结缔组织、筋膜等结构成分调节，但关节位置和肌肉深度等因素对其影响尚不明确。已有研究多聚焦于主动收缩状态，被动条件下尤其缺乏对股四头肌不同组成部分的系统评估。基于此，研究人员设计了一项随机交叉试验，招募36名健康年轻成人（18男18女），利用剪切波弹性成像（SWE）测量股直肌（RF）和股外侧肌（VL）在四种关节配置下的被动刚度，并比较不同深度和性别差异。研究结果表明，股四头肌被动刚度呈现空间异质性，且与关节位置、深度和性别密切相关。该研究发表于《Scientific Reports》。
研究采用的主要关键技术方法包括：使用等速测力计固定受试者于四种位置（仰卧/坐姿结合膝屈60°/20°），利用SWE获取剪切波速度（m/s）作为刚度指标；每块肌肉在30个感兴趣区域（ROI）采集，按浅、中、深三层划分；通过表面肌电（EMG）确认受试者处于放松状态；采用广义估计方程（GEE）分析位置、深度、肌肉和性别的影响，并计算组内相关系数（ICC）评估重复测量可靠性。样本来自巴西利亚大学实验室，纳入标准为无神经肌肉疾病、未进行系统下肢力量训练的健康年轻人。
研究结果部分包含以下内容：
**SWE的可靠性**
通过组内相关系数（ICC）分析，RF的剪切波速度（Ms）在不同位置中显示良好可靠性（ICC=0.80–0.88），VL在SUP60和SUP20条件下显示优秀可靠性（ICC=0.91），其余位置为良好可靠性（ICC=0.81–0.82）。这保证了后续测量数据的稳定性。
**位置×肌肉交互作用**
GEE分析显示位置与肌肉之间存在显著交互作用（p<0.001）。对于RF，SUP60条件下的剪切波速度（1.98 [1.91–2.05] m/s）显著高于SUP20（1.60）、SIT60（1.63）和SIT20（1.49）。VL同样在SUP60下数值最高（1.75），其次为SIT60（1.67）、SUP20（1.53）和SIT20（1.44）。说明仰卧60°屈膝能引发最大的被动刚度。
**位置×深度交互作用**
位置与深度（浅、中、深）的交互作用同样显著（p<0.001）。在所有四种位置中，浅层区域的剪切波速度均显著高于中层和深层区域。例如，SUP60下浅层为1.99 m/s，中层1.81，深层1.79；SUP20下浅层1.73，中层1.53，深层1.45；SIT60下浅层1.76，中层1.61，深层1.58；SIT20下浅层1.56，中层1.43，深层1.42。表明肌肉浅层结构（如筋膜和致密结缔组织）使得该区域刚度更高。
**性别差异**
将性别作为因素纳入模型后，发现性别主效应显著（p<0.001），男性剪切波速度（1.70 [1.64–1.75] m/s）显著高于女性（1.56 [1.52–1.61] m/s）。这一结果支持既往文献中男性被动肌肉刚度更高的观点。
讨论部分指出，SUP60位置下股四头肌处于更长的肌肉长度，非收缩性结构（如titin和细胞外基质）承担更大机械负荷，从而解释刚度升高。浅层区域刚度增加可能与筋膜和结缔组织分布密集有关。性别差异可能与肌肉横截面积、纤维类型组成及激素水平影响胶原代谢有关。研究结果强调了股四头肌在力学上并非均匀结构，临床评估和康复处方应综合考虑关节位置、深度和性别的影响。
结论部分可翻译为：本研究结果表明，股四头肌在不同关节位置、肌肉深度和性别间表现出非均匀刚度。对于RF和VL，SUP60位置均引发最高刚度，浅层区域始终比深层区域更硬。此外，男性比女性表现出更高的刚度值。临床医生在推荐股四头肌运动时，应考虑关节位置、肌肉深度及性别差异，因为这些因素影响肌肉刚度的分布与调节。本研究结果仅针对年轻健康个体，应用于临床人群时应谨慎解读。尽管这些发现可能为运动处方和康复策略（如前交叉韧带损伤、膝关节置换、髌股关节疼痛和肌腱病变）提供初步参考，但这些启示仍属于推测性质，需在临床人群中进一步验证。
