开链、闭链测试对屈伸膝肌等速力矩的影响
作者：成鹏 徐伟 郎海涛 陈夷 杨红
单位：第二军医大学附属长海医院理疗科，上海市长海路174号，,200433
关键词：等速测试；力矩；开链；闭链
中国康复医学杂志990602 摘要 目的：观察开链、闭链测试对屈伸膝肌等速力矩的影响，为闭链等速测试在临床上进一步应用提供理论依据。方法：利用Biodex多关节等速测试和康复系统及其提供的闭合链附件，对比观察开链、闭链测试对健康男性屈伸膝肌力矩的影响，比较了峰力矩、相对峰力矩、0.2s时的力矩、屈肌/伸肌比值。结果：屈膝肌无论是慢速收缩还是快速收缩，闭链测试结果明显小于开链，而伸肌的这种差异不明显。结论：闭链等速测试对屈膝肌的力负荷较开链等速测试时小，是一种安全、可靠的康复方法。
Comparison of torque of hamstrings and quadriceps during open-kinetic-chain and closed-kinetic-chain test
, http://www.100md.com
CHENG Peng, XU Wei, LANG Haitao,et al
Chinese Journal of Rehabilitation Medicine,1999,14(6):244～246
Abstract Objective:To compare the torque of hamstrings and quadriceps during open-kinetic-chain and closed-kinetic-chain test.Method:20 normal males were tested by Biodex isokinetic test and rehabilitation system and its closed chain attachment.Result:It was found that peak torque、peak torque to body weight、peak torque at 0.2s are less when closed chain test compare to open chain on hamstrings. There was still significant influence on Flexor/Extensor value of torque.Conclusion:Closed chain isokinetic test and exercise are safe and useful in rehabilitation.
, 百拇医药
Author′s address The 1st Affiliated Hospital of the 2nd Army Medical University,200433
Key words Isokinetic test;Torque;Open-kinetic-chain;Closed-kinetic-chain
等速测试和训练已成为运动医学和康复医学中极为重要的评估和治疗方法，在临床应用中发挥越来越明显的作用〔1〕。等速测试可分为开链等速测试(open-kinetic-chain，OKC)和闭链等速测试(closed-kinetic-chain，CKC)，由于仪器本身的限制，研究多以开链为主〔2、3〕，为了观察这两种方法对屈伸膝肌力矩的影响，并为闭链在临床上进一步应用提供理论依据，我们利用Biodex多关节等速测试和康复系统及其提供的闭合链附件，对比观察了两种测试方法对健康男性屈伸膝肌力矩的影响，现报告如下：
, 百拇医药
1 资料和方法
1.1 一般资料
受试者为第二军医大学四年级健康男性学员，20例，年龄21～23岁, 平均年龄21.54±0.43岁，体重54～67kg, 平均59.01±1.83kg；身高165～181cm, 平均174±4.37cm；测试时均无下肢肌肉和关节损伤或疼痛性疾患。全部测试均在上午8点至10点完成。
1.2 仪器
测试仪器使用美国产Biodex IIAP型多关节等速测试及康复系统 (Biodex Corporation, Shirly NY), 及其提供的闭合链附件(型号820-520),操作软件为3.1版本。
1.3 测试方法
测试方法按照标准程序进行，测试前进行仪器系统校准，受试者进行常规亚极量运动热身10min，测试时被测试者取坐位，坐椅及动力仪旋转均为0°, 控制敏感度C；准备体位为膝关节完全伸展位。测定方案：等速向心收缩60°/s×5; 180°/s×15，即慢速运动时重复5次，快速运动时重复15次，间隔1min。
, 百拇医药
测定时首先进行屈伸膝肌的开链等速测试，左右侧随机进行，间隔2min；休息10min后进行屈伸膝肌的闭链等速测试，左右顺序同前，同样间隔2min。
1.4 统计学处理
全部测试结果存储于计算机，并将同侧屈伸膝肌开链测试时的结果同闭链测试时的结果配对，进行t检验〔4〕。
2 结果
本研究测试了开链和闭链时屈膝肌、伸膝肌的峰力矩(PT)、相对峰力矩(PT/BW)、0.2s时的力矩(PT@0.2s)、屈肌/伸肌比值(F/E)，其结果见表1～4。
表1 屈、伸膝肌开、闭链等速向心收缩峰力矩测试结果 (
±s, n=40)
, 百拇医药
开链
闭链
P
屈膝肌
60°/s
101.7±21.23
35.2±17.59
<0.001
180°/s
72.7±13.82
28.39±17.63
<0.001
, 百拇医药
伸膝肌
60°/s
195.5±28.73
132.7±26.03
<0.001
180°/s
118.2±15.95
116.7±27.80
8>0.05
表2 屈、伸膝肌开、闭链等速向心收缩相对峰力矩测试结果 (±s, n=40)
, http://www.100md.com
开链
闭链
P
屈膝肌
60°/s
156.3±33.37
48.1±13.55
<0.001
180°/s
111.4±19.84
38.5±13.82
<0.001
, http://www.100md.com
伸膝肌
60°/s
205.5±100.48
198.9±34.39
>0.05
180°/s
181.0±21.13
174.6±38.98
>0.05
表3 屈、伸膝肌开、闭链等速向心收缩0.2s时力矩测试结果 (±s, n=40)
, 百拇医药
开链
闭链
P
屈膝肌
60°/s
64.7±23.58
20.1±15.33
<0.001
180°/s
68.4±13.85
21.5±14.63
<0.001
, http://www.100md.com 伸膝肌
60°/s
122.8±34.23
41.9±31.75
<0.001
180°/s
104.4±24.69
51.9±27.99
<0.001
表4 开、闭链等速向心收缩屈肌/伸肌比值测试结果 (±s, n=20) 测试速度
, 百拇医药
开链
闭链
P
60°/s
52.1±8.66
27.1±14.76
<0.001
180°/s
61.7±10.05
24.3±12.94
<0.001
3 讨论 等速运动是60年代由美国生物力学家Hislop和 Perrine提出的一种新的运动模式〔5〕，目前已经在运动医学和康复医学中成为相当重要的一种评估和训练方法，逐渐受到人们的重视。
, 百拇医药
传统的等速测试以开链测试为主，随着仪器的改进，配合闭链的等速测试和训练也越来越受到重视，由于闭链实际上是将开链的旋转运动转换成线性运动，因此运动时不增加关节的切力，可以增加保护作用，更接近于功能性康复，对于某些疾患，如前十字韧带的重建或松弛的关节，更可以提供早期、安全、有效的康复手段〔6、7〕。本研究的目的在于研究开链、闭链测试时对屈伸膝肌力矩的影响，并为进一步在临床应用闭链测试和训练提供依据。峰力矩和相对峰力矩是等速测试中力的指标，被认为是等速测试中的黄金指标和参照值〔8〕。本研究结果提示：对于屈肌来说，无论是慢速收缩还是快速收缩，闭链测试结果明显小于开链，而伸肌的这种差异不明显。闭链的收缩同开链比较而言，由于运动方式不同，故其肌肉的募集情况和关节的活动均是不同的，对闭链而言，要完成膝关节的屈伸动作，需同时收缩屈肌和伸肌，即闭链的一个特征就是同时收缩的存在〔9〕。其结果均使得主缩肌受到其拮抗肌的阻力影响，造成了力矩的下降。从本结果推测，这种影响对屈肌的力矩变化是显著的。可能是由于屈膝肌肌力明显小于伸膝肌肌力〔10～12〕，因此屈膝肌作为拮抗肌对伸膝肌力矩的影响不显著，而作为主缩肌受到伸膝肌的影响就明显了。
, 百拇医药
0.2s时的力矩是指屈、伸膝肌从收缩开始到0.2s时的力矩，其值的大小反映肌肉爆发力的指标，由于闭链收缩时取决于主缩肌和拮抗肌的同时协调收缩，使得闭链时到达峰力矩的时间明显长于开链时，即闭链时0.2s时的力矩明显小于开链时，也提示肌肉爆发力的训练应首选开链练习。
屈肌/伸肌比值是收缩时屈伸膝肌力矩的比值，反映下肢肌力的平衡指标，该值受收缩速度的影响不明显,但闭链时明显小于开链时，这同闭链的同时收缩也有密切关系。
综上所述，闭链的等速向心收缩，由于同时收缩的存在，加上是线性运动代替了旋转运动，使得其屈、伸膝肌, 尤其是屈膝肌的力负荷较开链时减少，也即对膝关节前十字韧带的切力减少，因此使用闭链用于前十字韧带的损伤或重建后的康复，是一种安全、可靠的康复方法。
参考文献
1 成鹏. 等速运动在康复医学的应用. 中国康复理论与实践，1997,3(1):32.
, 百拇医药
2 Child RB， Saxton JM，Donnelly AE. Comparison of eccentric knee extensor muscle actions at two lengths on indices of damage and angle-specific force production in humans. J Sports Sci,1998,16(4):301.
3 谢光柏, 姚文均, 陶新民, 等. 膝关节损伤后膝屈伸肌等速肌力测试随访研究. 中国康复医学杂志, 1998,13(1):6.
4 倪宗瓒主编. 医学统计学. 第1版. 北京：人民卫生出版社. 1990，95-98.
5 Hislop HJ, Perrine JJ. The isokinetic concept of exercise. Phys Ther, 1967,47:114.
, 百拇医药
6 Augustsson J, Esko A, Thomee R, et al. Weight training of the thigh muscles using closed vs. Open kinetic chain exercise: a comparison of performance enhancement. J Orthop Sports Phys Ther, 1998, 27(1): 3.
7 Stiene HA, Brosky T, Reinking MF, et al. A comparison of closed kinetic chain and isokinetic joint isolation exercise in patients with patellofrmoral dysfunction. J Orthop Sports Phys Ther, 1996,24(3):136.
8 吴毅. 等速肌肉功能测试和训练技术的基本原理和方法. 中国康复医学杂志，1999,14(1):44.
, 百拇医药
9 Lutz GE, Palmitier RA, An KN, et al. Comparison of tibiofemoral joint forces during open-kinetic-chain and closed-kinetic-chain exercises. J Bone Joint Surg Am, 1993, 75(5): 732.
10 成鹏. 正常男性膝关节等速向心收缩力矩的研究. 中华理疗杂志, 1996,19(1):27.
11 成鹏. 青年男性膝关节等速向心收缩正常值研究. 中国运动医学杂志, 1996,15(1):50.
12 郑光新, 邹毅, 周贤丽. 屈、伸膝肌向心性等速肌力测试的正常值研究. 中国康复医学杂志, 1998,13(5): 201.
收稿日期：1999-03-02, 百拇医药
单位：第二军医大学附属长海医院理疗科，上海市长海路174号，,200433
关键词：等速测试；力矩；开链；闭链
中国康复医学杂志990602 摘要 目的：观察开链、闭链测试对屈伸膝肌等速力矩的影响，为闭链等速测试在临床上进一步应用提供理论依据。方法：利用Biodex多关节等速测试和康复系统及其提供的闭合链附件，对比观察开链、闭链测试对健康男性屈伸膝肌力矩的影响，比较了峰力矩、相对峰力矩、0.2s时的力矩、屈肌/伸肌比值。结果：屈膝肌无论是慢速收缩还是快速收缩，闭链测试结果明显小于开链，而伸肌的这种差异不明显。结论：闭链等速测试对屈膝肌的力负荷较开链等速测试时小，是一种安全、可靠的康复方法。
Comparison of torque of hamstrings and quadriceps during open-kinetic-chain and closed-kinetic-chain test
, http://www.100md.com
CHENG Peng, XU Wei, LANG Haitao,et al
Chinese Journal of Rehabilitation Medicine,1999,14(6):244～246
Abstract Objective:To compare the torque of hamstrings and quadriceps during open-kinetic-chain and closed-kinetic-chain test.Method:20 normal males were tested by Biodex isokinetic test and rehabilitation system and its closed chain attachment.Result:It was found that peak torque、peak torque to body weight、peak torque at 0.2s are less when closed chain test compare to open chain on hamstrings. There was still significant influence on Flexor/Extensor value of torque.Conclusion:Closed chain isokinetic test and exercise are safe and useful in rehabilitation.
, 百拇医药
Author′s address The 1st Affiliated Hospital of the 2nd Army Medical University,200433
Key words Isokinetic test;Torque;Open-kinetic-chain;Closed-kinetic-chain
等速测试和训练已成为运动医学和康复医学中极为重要的评估和治疗方法，在临床应用中发挥越来越明显的作用〔1〕。等速测试可分为开链等速测试(open-kinetic-chain，OKC)和闭链等速测试(closed-kinetic-chain，CKC)，由于仪器本身的限制，研究多以开链为主〔2、3〕，为了观察这两种方法对屈伸膝肌力矩的影响，并为闭链在临床上进一步应用提供理论依据，我们利用Biodex多关节等速测试和康复系统及其提供的闭合链附件，对比观察了两种测试方法对健康男性屈伸膝肌力矩的影响，现报告如下：
, 百拇医药
1 资料和方法
1.1 一般资料
受试者为第二军医大学四年级健康男性学员，20例，年龄21～23岁, 平均年龄21.54±0.43岁，体重54～67kg, 平均59.01±1.83kg；身高165～181cm, 平均174±4.37cm；测试时均无下肢肌肉和关节损伤或疼痛性疾患。全部测试均在上午8点至10点完成。
1.2 仪器
测试仪器使用美国产Biodex IIAP型多关节等速测试及康复系统 (Biodex Corporation, Shirly NY), 及其提供的闭合链附件(型号820-520),操作软件为3.1版本。
1.3 测试方法
测试方法按照标准程序进行，测试前进行仪器系统校准，受试者进行常规亚极量运动热身10min，测试时被测试者取坐位，坐椅及动力仪旋转均为0°, 控制敏感度C；准备体位为膝关节完全伸展位。测定方案：等速向心收缩60°/s×5; 180°/s×15，即慢速运动时重复5次，快速运动时重复15次，间隔1min。
, 百拇医药
测定时首先进行屈伸膝肌的开链等速测试，左右侧随机进行，间隔2min；休息10min后进行屈伸膝肌的闭链等速测试，左右顺序同前，同样间隔2min。
1.4 统计学处理
全部测试结果存储于计算机，并将同侧屈伸膝肌开链测试时的结果同闭链测试时的结果配对，进行t检验〔4〕。
2 结果
本研究测试了开链和闭链时屈膝肌、伸膝肌的峰力矩(PT)、相对峰力矩(PT/BW)、0.2s时的力矩(PT@0.2s)、屈肌/伸肌比值(F/E)，其结果见表1～4。
表1 屈、伸膝肌开、闭链等速向心收缩峰力矩测试结果 (
±s, n=40), 百拇医药
开链
闭链
P
屈膝肌
60°/s
101.7±21.23
35.2±17.59
<0.001
180°/s
72.7±13.82
28.39±17.63
<0.001
, 百拇医药
伸膝肌
60°/s
195.5±28.73
132.7±26.03
<0.001
180°/s
118.2±15.95
116.7±27.80
8>0.05
表2 屈、伸膝肌开、闭链等速向心收缩相对峰力矩测试结果 (
±s, n=40), http://www.100md.com
开链
闭链
P
屈膝肌
60°/s
156.3±33.37
48.1±13.55
<0.001
180°/s
111.4±19.84
38.5±13.82
<0.001
, http://www.100md.com
伸膝肌
60°/s
205.5±100.48
198.9±34.39
>0.05
180°/s
181.0±21.13
174.6±38.98
>0.05
表3 屈、伸膝肌开、闭链等速向心收缩0.2s时力矩测试结果 (
±s, n=40), 百拇医药
开链
闭链
P
屈膝肌
60°/s
64.7±23.58
20.1±15.33
<0.001
180°/s
68.4±13.85
21.5±14.63
<0.001
, http://www.100md.com 伸膝肌
60°/s
122.8±34.23
41.9±31.75
<0.001
180°/s
104.4±24.69
51.9±27.99
<0.001
表4 开、闭链等速向心收缩屈肌/伸肌比值测试结果 (
±s, n=20) 测试速度, 百拇医药
开链
闭链
P
60°/s
52.1±8.66
27.1±14.76
<0.001
180°/s
61.7±10.05
24.3±12.94
<0.001
3 讨论 等速运动是60年代由美国生物力学家Hislop和 Perrine提出的一种新的运动模式〔5〕，目前已经在运动医学和康复医学中成为相当重要的一种评估和训练方法，逐渐受到人们的重视。
, 百拇医药
传统的等速测试以开链测试为主，随着仪器的改进，配合闭链的等速测试和训练也越来越受到重视，由于闭链实际上是将开链的旋转运动转换成线性运动，因此运动时不增加关节的切力，可以增加保护作用，更接近于功能性康复，对于某些疾患，如前十字韧带的重建或松弛的关节，更可以提供早期、安全、有效的康复手段〔6、7〕。本研究的目的在于研究开链、闭链测试时对屈伸膝肌力矩的影响，并为进一步在临床应用闭链测试和训练提供依据。峰力矩和相对峰力矩是等速测试中力的指标，被认为是等速测试中的黄金指标和参照值〔8〕。本研究结果提示：对于屈肌来说，无论是慢速收缩还是快速收缩，闭链测试结果明显小于开链，而伸肌的这种差异不明显。闭链的收缩同开链比较而言，由于运动方式不同，故其肌肉的募集情况和关节的活动均是不同的，对闭链而言，要完成膝关节的屈伸动作，需同时收缩屈肌和伸肌，即闭链的一个特征就是同时收缩的存在〔9〕。其结果均使得主缩肌受到其拮抗肌的阻力影响，造成了力矩的下降。从本结果推测，这种影响对屈肌的力矩变化是显著的。可能是由于屈膝肌肌力明显小于伸膝肌肌力〔10～12〕，因此屈膝肌作为拮抗肌对伸膝肌力矩的影响不显著，而作为主缩肌受到伸膝肌的影响就明显了。
, 百拇医药
0.2s时的力矩是指屈、伸膝肌从收缩开始到0.2s时的力矩，其值的大小反映肌肉爆发力的指标，由于闭链收缩时取决于主缩肌和拮抗肌的同时协调收缩，使得闭链时到达峰力矩的时间明显长于开链时，即闭链时0.2s时的力矩明显小于开链时，也提示肌肉爆发力的训练应首选开链练习。
屈肌/伸肌比值是收缩时屈伸膝肌力矩的比值，反映下肢肌力的平衡指标，该值受收缩速度的影响不明显,但闭链时明显小于开链时，这同闭链的同时收缩也有密切关系。
综上所述，闭链的等速向心收缩，由于同时收缩的存在，加上是线性运动代替了旋转运动，使得其屈、伸膝肌, 尤其是屈膝肌的力负荷较开链时减少，也即对膝关节前十字韧带的切力减少，因此使用闭链用于前十字韧带的损伤或重建后的康复，是一种安全、可靠的康复方法。
参考文献
1 成鹏. 等速运动在康复医学的应用. 中国康复理论与实践，1997,3(1):32.
, 百拇医药
2 Child RB， Saxton JM，Donnelly AE. Comparison of eccentric knee extensor muscle actions at two lengths on indices of damage and angle-specific force production in humans. J Sports Sci,1998,16(4):301.
3 谢光柏, 姚文均, 陶新民, 等. 膝关节损伤后膝屈伸肌等速肌力测试随访研究. 中国康复医学杂志, 1998,13(1):6.
4 倪宗瓒主编. 医学统计学. 第1版. 北京：人民卫生出版社. 1990，95-98.
5 Hislop HJ, Perrine JJ. The isokinetic concept of exercise. Phys Ther, 1967,47:114.
, 百拇医药
6 Augustsson J, Esko A, Thomee R, et al. Weight training of the thigh muscles using closed vs. Open kinetic chain exercise: a comparison of performance enhancement. J Orthop Sports Phys Ther, 1998, 27(1): 3.
7 Stiene HA, Brosky T, Reinking MF, et al. A comparison of closed kinetic chain and isokinetic joint isolation exercise in patients with patellofrmoral dysfunction. J Orthop Sports Phys Ther, 1996,24(3):136.
8 吴毅. 等速肌肉功能测试和训练技术的基本原理和方法. 中国康复医学杂志，1999,14(1):44.
, 百拇医药
9 Lutz GE, Palmitier RA, An KN, et al. Comparison of tibiofemoral joint forces during open-kinetic-chain and closed-kinetic-chain exercises. J Bone Joint Surg Am, 1993, 75(5): 732.
10 成鹏. 正常男性膝关节等速向心收缩力矩的研究. 中华理疗杂志, 1996,19(1):27.
11 成鹏. 青年男性膝关节等速向心收缩正常值研究. 中国运动医学杂志, 1996,15(1):50.
12 郑光新, 邹毅, 周贤丽. 屈、伸膝肌向心性等速肌力测试的正常值研究. 中国康复医学杂志, 1998,13(5): 201.
收稿日期：1999-03-02, 百拇医药