膝前痛，是运动医学门诊和康复科里最常见、也最难"说清楚"的问题之一。患者抱怨上下楼疼、久坐疼、蹲起疼；医生靠查体、量表和影像做判断。
过去面对膝前痛，临床和科研多依靠量表（整体症状与功能）与影像（骨与软骨结构）来评估——对单块肌肉的力学状态，尤其是肌群内部是否存在力学失衡，长期缺少快速、无创、客观、可重复的量化手段。一个看似简单却很难回答的问题是：肌群内部是否存在失衡？失衡到底有多严重？
近日，北京大学第三医院运动医学科联合北京体育大学运动医学与康复学院团队，在国际同行评审期刊 BMC Musculoskeletal Disorders 发表原创研究：
Pain-related function, muscle stiffness, and muscle activation in adults with patellofemoral pain
DOI:[10.1186/s12891-026-09710-3](https://doi.org/10.1186/s12891-026-09710-3)
研究使用曦健科技便携式超声力学成像设备，在静息、拉伸、收缩三种状态下系统量化股四头肌的局部力学特征，并同步采集表面肌电与功能量表数据。
研究结果表明：髌股疼痛背后的关键线索，不一定是某一块肌肉变硬或变弱，也可能是 股内侧斜肌（VMO）与股外侧肌（VL）之间的力学平衡被打破——而这种失衡，有望被无创、客观地量化。
BMC Musculoskeletal Disorders 是 Springer Nature 旗下 BMC 系列出版的开放获取、同行评审期刊，专注肌肉骨骼疾病的预防、诊断与管理，覆盖临床骨科、生物力学、康复设备、运动治疗与医学影像等方向。
· 2024 Journal Impact Factor：2.4
· 2025 Downloads：10.1M
髌股疼痛（PFP）在普通人群中的患病率约 22.7%，在青少年中高达 28.9%，是负重、跑跳、蹲起场景中的高发问题。
它的复杂之处在于：髌股关节负荷、下肢力线、髋膝运动控制、股四头肌状态、心理因素都可能参与其中——任何单一指标都很难说明全部问题。
而更具体的"评估缺口"在于：现有方法多覆盖整体功能与骨/软骨结构，对肌群内部的力学平衡关注不足。
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MRI 与传统超声看结构，但难以反映静态/动态下的肌肉力学；
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PFP 评估真正缺的，是一个能在不同功能状态下、客观量化局部肌肉力学的工具——尤其是能回答"肌群内部是否失衡，失衡有多严重"。
Study Design & Measurement
研究共纳入 18 例单侧髌股疼痛患者（39.8 ± 11.9 岁）与 20 例健康对照（30.3 ± 8.2 岁）。
重点观察股四头肌中的三块肌肉——股内侧斜肌（VMO）、股外侧肌（VL）、股直肌（RF），在三种状态下分别测量：
· 静息位——放松状态下的基础模量
· 拉伸位——膝屈 90° 自然下垂，反映被动应力
· 收缩位——膝屈 15° 单腿负重伸膝，反映主动应力。
每一种状态下同步采集两类信号：
辅以 AKPS 与 KOOS-PF 量表，评估疼痛相关功能。通过这些数据，研究试图回答一个更接近临床的问题：局部肌肉的力学失衡，能否与患者的症状和功能联系起来？
发现一｜静息位难以看到差异，功能状态下才显现
静息位下，VMO、VL、RF 在两组之间并无显著差异。真正有价值的信号，藏在拉伸和收缩状态中：
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拉伸位，PFP 患侧，VL 等效模量显著升高（p = 0.008 vs 对照；p = 0.019 vs 健侧）；
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拉伸位，PFP 患侧 ，VMO 等效模量显著降低（p = 0.032 vs 对照）；
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收缩位，PFP 患侧 ，VMO 等效模量低于健侧（p = 0.039）。
提示：评估 PFP 不能只看放松状态——肌肉真正的力学差异，要在被牵拉、被使用时才看得出来。
发现二｜PFP 患者普遍存在 VMO 与 VL 之间的力学平衡被打破
PFP 患侧的 VMO/VL 等效模量比值在三种状态下均显著降低。
VMO 与 VL 共同影响髌骨轨迹与膝前力学环境，一旦力学比例失衡，髌股关节的受力分布与运动控制都会受影响。
相比"哪块肌肉僵硬"，"两块肌肉的相对平衡"才是更具临床意义的指标——这也是局部力学定量区别于传统主观评估的核心价值。
发现三｜肌电不能单独解释 PFP
PFP 患侧 VMO 激活和 VMO/VL 激活比值高于健侧，但各组比值仍 < 1。这说明 PFP 的肌肉问题并不能简单归结为"某块肌肉激活不足"。
肌电反映神经肌肉激活，力学定量反映组织机械属性——两者是互补维度，而非替代关系。"力学定量 + 肌电 + 量表"的联合框架，比任何单一指标都更接近真实。
发现四｜联合多状态指标，识别能力显著提升
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拉伸位 VMO/VL 等效模量比值：AUC = 0.762
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收缩位 VMO/VL 等效模量比值：AUC = 0.766
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二者联合：AUC = 0.832，特异性 80%，敏感性 66.67%
此外，拉伸位 VL 等效模量与 AKPS 评分呈显著负相关（r = -0.642，p = 0.004）——也就是说，VL 等效模量越高，患者疼痛相关功能表现越差。
这意味着多状态下的局部肌肉力学参数，有望成为髌股疼痛识别与功能评估的新型客观指标。需要说明的是：这是评估维度的拓展，距离临床诊断还有一定距离。
Significance & Translation
这项研究的潜在应用价值值得关注，它把过去依赖经验和量表的局部肌肉评估，变成了一组可量化、可解释、可追踪的力学参数——直接连接到患者的真实症状与功能体验。
由此，临床随访还有深入研究空间：VL 拉伸位等效模量是否下降？VMO/VL 比值是否改善？患侧与健侧的力学差距是否缩小？
随着研究深入，我们相信力学成像将带来更广阔的应用空间：
临床端——康复科与运动医学科，在量表、查体、影像之外，多一个能够客观追踪干预效果的力学维度。
科研端——高校与体育院校，可以复用本研究的范式："便携力学定量 + 多状态任务 + 同步肌电 + 功能量表"，可拓展至肌肉疲劳、术后康复、重返运动评估等方向。
训练端——运动队与训练机构，有望把"是否恢复""左右是否对称""局部是否异常"这些日常问题，从经验判断推向客观数据。
从髌股疼痛出发，到更广泛的软组织评估——从而让肌肉状态看得见、量得出、可追踪，是曦健对肌骨力学成像技术路径的长期期待。
1. Zhu G, Jia Y, Hao Y, Miao X, Zhang E. *Pain-related function, muscle stiffness, and muscle activation in adults with patellofemoral pain.* BMC Musculoskeletal Disorders. 2026;27:299. https://doi.org/10.1186/s12891-026-09710-3
2. Springer Nature Link – BMC Musculoskeletal Disorders aims and scope: https://link.springer.com/journal/12891/aims-and-scope
3. NLM Catalog – BMC Musculoskeletal Disorders: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nlmcatalog/100968565
北京曦健科技有限公司立足于清华大学生物材料和软材料力学实验室在人体软组织力学表征领域的十余年研究基础，致力于推进人体生物力学成像平台型技术的产业化，聚焦运动健康、皮肤医美、重大疾病诊疗等临床蓝海刚需市场。
