由下肢生物力學探討髕骨疼痛症候群之運動治療

高雄長庚醫院 黃文虹物理治療師

一、髕骨疼痛症候群( Patellofemoral pain syndrome, PFPS) ^{[6][7] [9]}

髕骨疼痛症候群( Patellofemoral pain syndrome, PFPS)是一個常見的疾病，尤其是在運動員及女性。雖然病因尚未明確，但和髕骨的排列不正常有相當大的關係，例如Q angle的增加、髕骨高位、足部過多的旋前及脛骨過多的外轉等。而以往相關研究結果的最重要的因素是股內斜肌與股外側肌之間的失衡，導致股內斜肌(Vastus medialis obliquus, VMO)無法抵抗股外側肌(Vastuslateralis, VL)和髂脛束(Iliotibial band, ITB)的力量，使得髕骨排列不正確，進而影響股四頭肌之間的徵召。

1. 病因：造成PFPS的病因還未明確，有兩個可能的說法－(1)髕骨偏離股骨滑車溝(trochlear groove)，使髕骨不在正常的軌跡上，造成膝前側的疼痛(anterior knee pain)。(2)髕骨周圍的滑液囊(synovium)有豐富的神經支配可能會受到化學或壓力刺激，一旦發炎，在活動時將會引起症狀產生。
  2. 症狀：
(1) 病人在久坐、蹲、跪或上下階梯時會有疼痛產生。
(2) 一些個案中，膝關節在彎曲伸直時會有捻髮音(crepitus)。
(3) 病人可能因髕骨軌跡不正確而導致對軟組織之不當壓力，進而影響其本體感覺。
二、以下肢生物力學探討髕骨疼痛症候群( Patellofemoral pain syndrome,   PFPS)之成因

以往髕骨股骨疼痛症候群病人皆歸因於VMO失能情形，經常多認為其VMO可能因為萎縮或發育不良，無法產生足夠的力量以抵抗VL及ITB將髕骨外移而產生疼痛。然而近年來，下肢生物力學與髕骨股骨疼痛症候群( Patellofemoral pain syndrome, PFPS)之相關性已漸漸發展成為臨床治療介入的主要方式。

2003年 Lee et al ^[5]對於其疼痛產生原因解釋為－疼痛機制為髕骨向外側位移(lateral glide)和傾斜(lateral tilt)，使得髕骨與股骨接觸面積減少(contact area decrease)，因此當人體做負重活動時接觸面積減少，PatellofemoralJoint仍需承受同樣的力(force)，使關節間壓力增加而產生疼痛。同年2003年Powers et al ^[8] 與2008年Bolgla LA ^[6] 提出當下肢執行承重活動(weight-bearing activities)時，髕骨股骨疼痛症候群(PFPS)的個案經常產生過多的股骨內轉（femoral internal rotation），導致髕骨相對的向外側位移與傾斜。然而髕骨股骨疼痛症候群(PFPS)患者主訴經常是在下肢承重的情形下才有疼痛情況，因此2003年Robinson et al ^[10] 研究其結果－影響承重情況下膝關節控制性的重要因素是髖關節週邊肌群，並明確的提出女性髕骨股骨疼痛症候群患者的髖外展肌群(hip abductors)與髖外轉肌群(hip lateral rotators)皆有顯著肌肉無力型態。近年來諸多研究者已經認知到不正常的髖關節活動將導致股骨在額面(frontal plane)與水平面(transverse plane)上有過多的動作，且由於人體動力鏈(Body kinetics)關係，易造成動態膝關節過多的外翻(dynamicexcessive valgus)。不正常髖關節活動導因為何，在2008年Bolgla LA ^[6]與2009年Prins和Wurff ^[9]針對髕骨股骨疼痛症候群患者髖關節肌力測試並做出結論，髖關節外展肌( hip abductors)、外旋肌( hip external rotators)、和伸直肌(hip extensors)有明顯的肌力缺損，但許多學者研究仍以髖關節外展肌( hipabductors)和外旋肌( hip external rotators)在動態活動與靜態活動上有顯著的肌力缺失認定為主要原因。

確認明顯肌力缺損後，2008年Nakagawa et al ^[7]在實驗組進行腹橫肌（transverse abdominals）、髖外展肌群（hip abductors）及髖外旋肌群（hip lateral rotators）肌力訓練與功能性訓練，經由1星期訓練5次，其中1次由治療師監督運動方式可否正確另4次在家自行訓練，訓練持續6週；在疼痛改善、膝伸直力矩(knee extension torque)、臀中肌的EMG活動上都有改善，作者提及雖然腹橫肌（transverse abdominals）的肌力訓練能改善功能性活動，但支持的論點仍尚未明確，作者建議未來能再更進一步追蹤。2010年Fukuda et al ^[11] 更針對運動治療方式做出比較，實驗組髕骨股骨疼痛症候群患者同時肌力訓練髖關節與膝關節肌群，控制組僅以傳統訓練髕骨股骨疼痛症候群患者膝關節肌群及對髕骨做關節鬆動術為主，經過每星期3次且為期連續4星期運動治療；在實驗組與控制組相較之下，實驗組患者疼痛與日常生活功能性活動都有顯著改善。

   因此要重建正常下肢動力學( kinematics of lower extremities)才可將髕骨股骨疼痛症候群(PFPS)治癒並期待不再次發生。

三、運動治療計畫( 2008 Nakagawa et al^[7], 2010 Kirsty Mckenzie et al ^[4], 2010 Eduardo Magalhães et al ^[2] )

1.                    維持髖關節、膝關節與髕骨股骨關節正常活動度：

--髖外展與髖外轉角度：可藉由牽拉運動(stretch exercise)－髖內收肌群(hip adductors)及髖內轉肌群(hip internal rotators)

--膝伸直角度：可藉由牽拉運動(stretch exercise)膕旁肌(hamstring）與腓長肌群(cuff muscles)

--牽拉或放鬆髂脛束(Iliotibial band, ITB)

--關節鬆動術(joint mobilization)髕骨股骨關節：內側滑動( medial glide)與牽開術(distraction) （圖一）

   2. 重建適當肌力：

      --髖外展肌群與髖外轉肌群(圖二)

      --膝伸直肌的向心與離心收縮(圖三)

   3. 動作控制訓練藉由日常生活活動進行

( Motor control training )：

      --側向上下階梯(Side-stepping)   (圖四)

      --側向上下階梯伴隨彈力帶予以阻力(Side-stepping with elastic band)

--上下20公分高階梯，骨盆下降運動(Pelvis dropexercise)

      --單腳站立下，對側上肢拉彈性繩阻力運動 (圖五)

      --單腳站立下，對側上肢拉彈性繩阻力運動伴隨軀幹旋轉

      --以彈性繩給予阻力並執行前後弓箭步

(需著重患側髖外展與外旋活動) (圖六)

      --在不穩定平面下單腳站立活動 (圖七)

以下為參考運動治療計畫(表一)

四、結論

   了解髕骨疼痛症候群( Patellofemoral pain syndrome, PFPS)患者的病因後，不僅只是給予相關儀器治療而可以更進一步給予運動治療，藉由運動治療可逐漸改善疼痛且重建正確下肢動態運動學，避免再次發生相同問題。

五、參考文獻

1. Carolyn Kisner,Lynn Allen Colby. Therapeutic Exercise: Foundations and Techniques 2007 5^thEdition

2.  Eduardo Magalhães, Thiago Yukio Fukuda, SylvioNoronha Sacramento, AndreaForgas. A Comparison of Hip Strength Between Sedentary Females Withand Without Patellofemoral Pain Syndrome. J Orthop Sports Phys Ther 2010;40(10):641-647

3. Hertling Kessler.Management of Common Musculoskeletal Disorders: Physical Therapy PrinciplesMethods. 2006 4^th  Edition

4. Kirsty Mckenzie, Victoria Galea, Jean Wessel, Michael Pierrynowski. Lower extremity kinematics offemales with patellofemoral pain syndrome while stair stepping. J Orthop SportsPhys Ther 2010;40(10): 625-632

5. Lee TQ, Morris G,Csintalan RP. The influence of tibial and femoral rotation on patellofemoralcontact area and pressure. J Ortho Sports Phys Ther. 2003;33:686-693

6. Lori A. Bolgla, Terry R. Malone, Brian R. Umberger, Timothy L. Uhl. Hip Strength andHip and Knee Kinematics During Stair Descent in Females With and WithoutPatellofemoral Pain Syndrome. J Orthop Sports Phys Ther. 2008;38(1):12-18

7. Nakagawa TH, Muniz TB, Baldon Rde M, Dias Maciel C, de Menezes Reiff RB,Serro FV. The effect of additionalstrengthening of hip abductor and lateral rotator muscles in patellofemoralpain syndrome: a randomized controlled pilot study. Clin Rehabil.2008;22:1051-1060

8. Power CM. Theinfluence of abnormal hip mechanics on knee injury: a biomechanicalperspective. J Orthop Sports PhysTher 2010;40(2):42-51.

9. Prins MR, Wurffvan der P (2009) Females with patellofemoral pain syndrome have weak hipmuscles: a system review. Australian Journal of Physical therapy 55: 9-15

10.Robinson RL, NeeRJ. Analysis of hip strength in females seeking physical therapy treatment forunilateral patellofemoral pain syndrome. J Orthop Sports Phys Ther. 2007;37:232-238

11.Thiago YukioFukuda,FlavioMarcondes Rossetto, EduardoMagalhães,FlavioFernandes Bryk, PauloRoberto Garcia Lucareli, Nilza deAlmeida Aparecida Carvalho. Short-Term Effectsof Hip Abductors and Lateral Rotators Strengthening in Females WithPatellofemoral Pain Syndrome: A Randomized Controlled Clinical Trial.J Orthop Sports Phys Ther2010;40(11):736-742.