摘要

膝關節電位圖（EAG）是一種新的測量膝關節在負荷過程中出現的電位的技術，它反映了軟骨質量和關節接觸力。我們的目的是研究 EAG 信號在連續加載周期中的演變。這項研究是在20個站立的受試者身上進行的，他們通過改變自己的體重來達到膝蓋的負荷。它們的EAG信號是在連續的10個負重周期中記錄下來的，并在隨后的10個周期中，在15分鐘的運動周期后記錄下來。多個線性回歸模型通過考慮軟骨在單腳站立時產生的力和壓力位移中心，估計了解釋軟骨產生一定潛力的機電比率(EMR）。結果表明，隨著循環次數的增加，EMR值逐漸下降: 在序列初始階段，EMR值與序列數的相關系數在4個電極位點中的3個位點(po0.05)達到顯著水平，而在運動后序列中，EMR值仍然下降，明顯低于序列初始位點(po0.001)。肌肉活動和牽張反射的習慣化，以及軟骨機電特性的時間依賴性，都可能導致肌電參數的下降。因此，在測量前避免進行體力活動對于提高測量重復性是很重要的，因為這樣會降低肌電信號強度。電機模型證實觸角電位是膝關節接觸力變化的天然感應器，亦可提高觸角電位測量的準確度。

1.簡介

關節電位圖(EAG)是一種測量膝關節表面負荷誘導流電位的新技術。電解質離子在液相中的運動產生的流動電位與動態壓縮下固定在軟骨細胞外基質上的電荷群有關(Paolo and Netti, 2007).。體外研究表明，較低的流動電位表明軟骨退化n (Frank, et al. 1987; Légaré et al., 2002).。我們以前在模擬、動物研究和臨床研究中證明，負荷誘導的電位也可以在膝關節表面檢測到，并且有可能用于骨關節炎的非侵入性評估(Préville et al., 2013; Han et al., 2014; Changoor et al., 2014)

雖然一項測試重測方案表明臨床EAG測量是可重復的(Preville等人，2013年)，但在個體內部仍然可以觀察到一些EAG變異性，這可能會阻礙其在軟骨質量評估中的臨床應用。 在臨床EAG測量中，關節負荷是通過讓受試者慢慢地將他們的體重從雙足姿勢轉移到單足姿勢來實現的。 體重轉移過程中平衡的調節涉及肌肉活動，膝關節接觸力也可以受到影響(Adouni等人，2012年)。 事實上，在體內測量的膝關節接觸力是單足姿勢時體重的兩到三倍(Kutzner等人，2010年)。 通過在EAG測量過程中監測膝關節屈肌和伸肌的肌電圖(EMG)，我們還觀察到膝關節屈肌和伸肌在體重移動過程中被激活以保持平衡（朱等人，2016年）。因此，與身體搖擺相關的肌肉活動可能有助于EAG的變異性。 為了提高我們對EAG信號的理解，并有助于開發可靠的EAG技術來評估軟骨質量，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委員會的批準。每個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。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。沒有一個參與者報告過膝傷或有癥狀的異常。

采用自粘型一次性電極(red dotTM，3 m)測定觸角電位(eag)信號。電極放置在支配腿的膝關節線上。通過觸診確定了關節線。四個電極分布在內側和外側。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)進行皮膚制備，以使表皮阻抗小化。如果有必要可剃除毛發。

實驗前，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，保持雙腿伸直。 為了機械地加載軟骨，受試者緩慢擺動，將體重轉移到測量的腿上3-4s，然后回到初的位置。 一個平衡板(WBB)被放置在測量的膝蓋腳下，以記錄四個垂直力量在板的角落。 WBB越來越多地被用作評估姿勢控制的力板，因為它便宜、便攜、可靠和準確(Bartlett等人。 2014)。 另一只腳下放置一個木板，以保持正常的平衡。 每個受試者在EAG捕獲（3-5個周期)之前都練習了重量轉移過程）。 記錄10個連續加載序列。 在此之后，為了確定結果是否可以復制，并研究先前體育活動的可能作用，受試者繼續進行體重轉移運動約15分鐘。 一旦這項工作完成，再記錄10個連續的加載序列。

3.數據采集和分析

4.結論

我們的結果表明，隨著連續的加載周期，EAG電位顯著降低。 運動期后，EMR值明顯低于初始序列，且下降較慢，提示EMR值趨于平穩。 EAG振幅涉及關節軟骨的機電特性，也涉及到關節軟骨上的壓縮力。 先前的一項研究表明，增加膝關節接觸力的特定腿部肌肉的收縮也會產生EAG信號（朱等人，2016年）。 拉伸反射的習慣性(Jackson等人，2009年；Laudani等人，2009年)可以在連續的加載周期中降低膝關節接觸力，并解釋EMR的下降。 然而，這種減少也可能涉及軟骨的電學和力學性能。

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