《Frontiers in Sports and Active Living》：Altered weight-bearing compensatory neuromuscular control strategies in early-stage hip-related pain
编辑推荐：
摘要：
引言：早期髋部相关疼痛个体即使在整体运动表现基本保留的情况下，也可能表现出细微的代偿性神经肌肉改变，因此难以通过常规观察进行识别。改变负重任务中的站距是否能够诱发并揭示这类潜在控制差异，目前仍不明确。
方法：早期髋部相关疼痛参与者与无症状对照
摘要：
引言：早期髋部相关疼痛个体即使在整体运动表现基本保留的情况下，也可能表现出细微的代偿性神经肌肉改变，因此难以通过常规观察进行识别。改变负重任务中的站距是否能够诱发并揭示这类潜在控制差异，目前仍不明确。
方法：早期髋部相关疼痛参与者与无症状对照者在3种站距条件下完成标准化深蹲。任务执行过程中记录双侧下肢表面肌电图（sEMG）信号。采用时变肌电图分析和肌肉协同（muscle synergy）分析比较两组间神经肌肉控制特征。
结果：两组在各条件下均表现出3种稳定的肌肉协同模式。然而，髋痛组在协同权重及激活时序方面出现特异性适应，组间差异主要见于深蹲最低位保持阶段以及向上升起的转换阶段。随着站距增大，这些差异更加明显。此外，髋痛组表现出最大随意收缩（MVC）力量下降，而肌电频域特征相对稳定。
讨论：早期髋部相关疼痛的特征更可能是任务依赖性的代偿性重组，而非显性的功能缺损。调节站距能够有效诱发异常运动模式；若结合肌电图监测，可作为识别潜在神经肌肉控制差异的有用研究工具。
该文发表于《Frontiers in Sports and Active Living》，围绕早期髋部相关疼痛的神经肌肉控制异常展开研究，重点考察在外观运动模式尚未明显受损时，是否已经存在隐匿性的代偿性控制重组，以及站距调节能否作为一种任务约束手段，将这类差异从功能任务中“放大”出来。髋部相关疼痛是运动医学与骨科临床中的常见问题，其病因复杂、临床异质性高，且在疾病早期，影像学异常、症状严重度与功能表现之间常不完全一致。既往研究已提示，这类患者虽然能够完成日常负重活动，但可能伴随肌力下降、肌萎缩和运动控制策略改变。如果这些早期代偿未被及时识别，就可能导致无症状区域长期超负荷、关节周围组织机械应力重新分配，并促进症状迁延或继发损伤。因此，在显著临床体征出现前，从协调策略层面识别早期髋痛患者的神经肌肉特征，对于早期评估和精准康复具有重要意义。
研究人员选择双侧深蹲这一具有明确临床意义的闭链负重任务作为观察窗口。深蹲要求较大的髋屈曲角度、下肢多关节协同控制及姿势稳定维持，既需要力量输出，也需要精细的肌间协调。由于患者在粗略运动学表现上往往与健康人相近，单纯视觉观察难以发现潜在异常，因此有必要借助表面肌电图（sEMG，surface electromyography）和肌肉协同分析，从时变激活和模块化控制结构两个层面识别细微代偿。本文的核心问题是：在不同站距的深蹲条件下，早期或未接受手术的慢性髋痛个体是否会表现出不同于无症状人群的神经肌肉控制模式；这些差异会否随着任务稳定性需求提高而加剧；差异究竟体现为整体控制维度丧失，还是体现为协同权重和时序的选择性重组。
方法概括：研究纳入社区来源的慢性髋痛者21例和年龄相近无症状成人10例。髋痛组均经临床检查与影像学评估确诊为股骨髋臼撞击综合征，伴cam或pincer形态。研究在40、60、80 cm三种站距下实施标准化深蹲，双侧采集16通道下肢sEMG，覆盖臀大肌、臀中肌、股直肌、股内侧肌、股外侧肌、阔筋膜张肌、半腱肌和股二头肌。信号经滤波、整流及均方根（RMS）处理，并以最大随意等长收缩（MVIC，maximum voluntary isometric contraction）归一化。随后开展时序肌电波形分析、峰值肌电、积分肌电（iEMG）、RMS、统计参数映射（SnPM）以及非负矩阵分解（NNMF）肌肉协同分析，并通过方差解释率（VAF）和交叉重建评估协同结构相似性。
研究结果显示，髋痛组首先在最大自主力量层面表现出较广泛下降。研究人员在正式测试前对各目标肌实施MVIC测试，结果显示，相比对照组，髋痛组多数肌肉的MVIC较低，提示其髋膝相关肌群的神经肌肉输出能力下降。这一发现说明，即使患者在日常任务中仍能完成深蹲，其潜在肌力储备已受影响，可能反映关节源性肌抑制或早期废用改变。
在“EMG characteristics in the amplitude and frequency domains during squatting”部分，研究人员进一步发现，髋痛组在深蹲中的相对激活水平并未下降，反而常高于对照组。将深蹲过程中的肌电幅值归一化为%MVC后可见，股四头肌相关肌肉的组间差异最为明显，而臀肌和部分腘绳肌差异相对较少。iEMG结果表明，髋痛组多数肌肉在整个动作周期中的累积激活水平更高，提示患者为维持任务完成，需付出更高的神经肌肉“成本”。随着站距由40 cm增至80 cm，多数肌肉iEMG呈上升趋势，但股内侧肌（VM）则表现出相反趋势，说明站距改变会对局部稳定需求与肌肉招募分配产生特异性影响。相比之下，频域特征整体保持相对稳定，提示观察到的差异更可能反映协调策略和能力约束，而非疲劳主导效应。
在时变EMG波形分析中，深蹲周期被标准化为0%–100%，其中0%–22%为下蹲期，22%–78%为最低位保持期，78%–100%为上升期。两组总体激活时序形状相近：下蹲期激活较低，保持期显著升高，上升期再次降低。也就是说，早期髋痛患者并未从根本上改变深蹲动作的基本时间组织结构，而是在相同框架内提高了部分肌群的激活强度。组间差异主要集中于保持期，且随着站距增宽而增强，这提示在稳定性要求更高的条件下，潜在的控制异常更容易暴露。
在“Muscle synergy organization and activation timing during squatting”部分，研究人员应用NNMF提取肌肉协同模式。结果表明，无论40、60还是80 cm站距，两组都可由3个协同模块稳定重建，且VAF均超过90%。这一结果非常关键，说明早期髋部相关疼痛并未导致神经肌肉控制维度的整体性塌缩，也没有表现出协同数量减少等较严重病理状态常见的“模块简化”现象。换言之，基本的控制框架仍然保留。
然而，在保留3模块总体结构的同时，髋痛组在模块的肌肉权重（W）和激活时程（H）上出现选择性重组。40 cm站距下，Module 1在两组中均以VM主导，时序差异不显著；但Module 2和Module 3已显示组间分化。对照组中，Module 2主要由VL主导，并伴随ST、阔筋膜张肌（TFL）、臀中肌（Gmed）和臀大肌（Gmax）参与；髋痛组则表现出更高RF权重、更低VL权重，以及髋周肌持续参与。Module 3在对照组中体现RF与BF共同贡献，而髋痛组则转变为以BF为主，并伴随ST和臀肌贡献增强。时序上，差异主要出现在保持期和晚期上升期，说明患者并非普遍失调，而是在特定阶段调用不同的协调方案。
当站距扩大至60 cm时，组间协同对应关系进一步减弱，仅Module 1仍可见较清晰的跨组对应。髋痛组的Module 2转为以BF/ST为主，并增加髋肌参与，Module 3则主要由VL和RF构成。SnPM结果显示，Module 1在保持期出现显著差异，Module 2和Module 3在下蹲期、保持期及部分上升期均出现更广泛差异。这说明随着任务约束增强，髋痛患者越来越难以依赖灵活的运动冗余掩盖控制异常，协同层面的重组开始更加广泛和清晰地显现。
在80 cm宽站距下，这一趋势更加明显。虽然两组仍保持3个模块，但除Module 1外，其余模块的跨组相关性已较低。对照组中，Module 1仍以VM为主并有BF、VL参与，Module 2主要由VL主导并伴随ST、TFL、Gmed和Gmax，Module 3则以RF为主。髋痛组则表现为：Module 1虽仍以VM为主，但RF和TFL参与增加；Module 2转为明显的ST主导；Module 3则由VL和RF主导，并带有更多后链与髋周肌成分。时序统计结果显示，Module 1在晚期保持至早期上升出现差异，Module 2在上升期出现相位特异性差异，Module 3则在较大范围的下蹲和上升过程中均存在显著差异。由此可见，宽站距不仅增加差异肌群数量，也扩大了差异出现的时间范围。
交叉重建分析进一步支持上述结论。虽然总VAF变化在组间通常无显著差异，提示整体模块重建能力仍近似保留，但在特定肌肉上可见显著的ΔVAF差异，如40 cm条件下的RF、Gmed，60 cm条件下的ST与TFL等。这表明髋痛组与对照组的不同主要是局部、选择性的模块成分重排，而非全局性结构破坏。
综合全文，研究人员得出一个重要结论：早期或未手术慢性髋部相关疼痛的核心特征，并不是明显的动作失败或协同数量减少，而是任务依赖、阶段依赖的神经肌肉代偿性重组。患者在最大力量下降的前提下，为维持深蹲等负重任务表现，需要提高相对激活水平，并在保持期及由保持转入上升的关键阶段重配协同策略，尤其更多动员腘绳肌、髋外展/稳定肌及相关多关节协同模块。站距越宽，稳定性和协调要求越高，这些差异越容易被显现，因此站距操作可视为一种有效的任务约束与“放大器”。
讨论部分强调，临床上“能够完成动作”并不等同于“神经肌肉功能正常”。在低任务需求下，代偿策略可能被掩盖；一旦稳定性要求增加，早期病理改变便会通过更高的神经驱动、更持续的激活和更复杂的协同重组表现出来。这对于功能评估和康复设计具有直接启示：评估不应仅看动作是否完成，更应关注动作是如何完成的。对于具有设备条件的临床或研究场景，结合sEMG的站距调节深蹲可作为识别早期潜在神经肌肉异常的标准化任务；在康复训练中，站距渐进调整还可作为协调效率和运动经济性训练的一部分。
研究也明确指出若干局限，包括未直接测量关节接触力、共收缩指数和肌骨模型参数，未进行干预前后重复测量，髋内外旋角度未严格控制，样本量相对较小，以及SnPM结果可能受信号平滑性不均一影响等。因此，关于负荷转移和组织应力的解释仍应谨慎，未来需要更大样本、多模态生物力学整合以及纵向研究予以验证。
研究结论部分可译为：对于早期或未接受手术的慢性髋部相关疼痛个体，疼痛诱发的肌肉僵硬和力量缺损会导致其在维持运动时更依赖持续性肌肉激活，并调整肌肉协同策略。最大力量下降要求机体以更高的相对激活进行代偿，尤其是在深蹲等任务中，髋痛组在多块肌肉上表现出较低的最大随意收缩，提示神经肌肉能力减弱。为适应这种下降，髋痛个体会重组其肌肉协同策略。肌肉协同分析显示，虽然总体上仍保留3个模块并具有较好的重建性能，但在较宽站距条件下，可见选择性的权重重分配及相位特异性的时序调整，尤以保持期和向上升起转换期最为明显。这些调整反映了在更具挑战性的条件下满足稳定性与协调需求的需要。时变EMG差异主要集中在保持期和向上升起的转换期，且宽站距会使更多肌肉卷入其中。频域分析指标相对稳定，说明观察到的差异主要与协调策略和能力约束有关，而非疲劳所致。总体而言，最大力量下降迫使髋痛个体采用更持续的激活并调整肌肉协调方式；站距可作为揭示这些改变并指导康复的有效工具，是早期髋痛评估与康复进阶中的一个实用参数。
