前交叉韧带重建术后运动员等速肌力训练的研究

张明宇，张亮，郑江，张宪，杨镇

(西安交通大学医学院附属红会医院运动医学科，陕西 西安 710054)

前交叉韧带重建术后运动员等速肌力训练的研究

张明宇，张亮，郑江*，张宪，杨镇

(西安交通大学医学院附属红会医院运动医学科，陕西 西安 710054)

目的 采用等速肌力锻炼系统对膝关节前交叉韧带重建术后运动员进行康复训练，通过测量肌肉力量评估等速肌力训练对运动员术后恢复的作用。方法 选择2014年3月至2015年12月膝关节前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)断裂、需行重建手术的30 例运动员患者纳入研究，其中男26 例，女4 例，年龄16～23岁，受伤至手术时间1～6.5个月。随机分成训练组15 例(等速训练患侧肌力)和对照组15 例(常规康复训练)并分别进行功能训练，在术后第12、24周进行肌力测试。结果 术后12周、24周训练组在60°/s、120°/s测试屈肌及伸肌峰力矩值都有明显高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。结论 等速康复力量训练对运动员ACL重建术后肌肉功能恢复有较好的促进作用，值得进一步推广。

运动员；等速训练；前交叉韧带重建；康复

Key words：athlete；isokinetic exercise；anterior cruciate ligament reconstruction；rehabilitation

膝关节前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)断裂在运动员中发生率很高，多见于足球、篮球、武术、体操、滑雪等项目[1-2]。ACL断裂后通常需要手术治疗，术后出现患膝肌肉功能降低、肌力下降、膝关节稳定功能降低，严重影响膝关节运动功能。如何合理有效地提高术后运动员膝关节肌肉力量一直是教练员和运动员最关心的问题。等速运动的概念于20世纪60年代后期，由Hislop和Penine首先提出[3]。20世纪70年代初美国Cybex公司制造出第一台等速肌力训练仪器，此后世界上许多国家开始了等速技术的应用和研究，并被认为是肌力测试和训练的一次重大创新。目前越来越多的人把等速训练作为运动员肌力训练和肢体损伤后肌肉康复的一个重要手段。我科自2014年3月至2015年12月对陕西省运动员ACL重建术后患者使用德国ISOMed2000等速训练系统进行了训练，并与未使用等速训练系统运动员患者进行屈伸肌指标等数据对比，报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 陕西省集训队及体育学院运动员中ACL断裂患者30 例，由我科高年资副主任医师3人通过查体、MRI确诊患者均为ACL断裂、膝关节无其他损伤，需行重建手术。其中男26 例，女4 例，年龄16～23岁，受伤至手术时间1～6.5个月。

1.2 治疗

1.2.1 分组 所有患者随机分为训练组和对照组2组。训练组(15例)：ACL重建手术及等速肌力锻炼；对照组(15例)：ACL重建手术及常规康复锻炼。

1.2.2 训练组

1.2.2.1 手术方式 患者全身麻醉，患肢取腘绳肌腱行单束ACL重建。

1.2.2.2 术后处理 冰敷、抬高患肢以减轻肿胀及缓解疼痛。

1.2.2.3 常规康复锻炼 a)术后1～7 d：患肢弹力绷带包扎3 d后，改用可调节支具固定于完全伸膝位；进行踝泵，股四头肌等长收缩，直腿抬高等训练；3 d后膝关节被动活动度0°～90°。b)术后2～3周：继续上述训练，髋关节外展、内收、后伸训练。c)术后4～5周：逐步开始负重，支具限制活动范围为0°～30°；直腿抬高、腘绳肌抗阻收缩、提踵训练；膝后肌、髋周肌、踝周肌牵张训练，膝关节活动度0°～120°。d)术后6～8周：进行闭链肌力练习，腘绳肌、股四头肌抗阻训练，本体感觉训练，膝关节活动度与健侧相同。e)术后第9～12周：强化各项肌力练习：坐位抗阻屈伸膝；上下台阶练习；静蹲练习。f)术后3～6个月：逐渐恢复日常生活活动，开始游泳、跳绳、慢跑，并进行运动员专项训练。

1.2.2.4 等速肌力训练 第一阶段(3～4周)：选择被动训练模式，即患肢随测试仪做等速运动，运动时的负荷由l Nm逐渐递增直到略感到疼痛为止。运动时的速度：30°/s、60°/s、90°/s、60°/s、30°/s，每次训练时间为15 min，每天训练2次，隔日进行，连续2周。第二阶段(5～12周)：改用等速向心训练模式，60°/s、90°/s、120°/s，每次训练时间为30min，每天训练2次，隔日进行，连续8周。第三阶段(13～24周)：改用等速向心训练与等速离心训练模式相结合，运动速度先低速(60°/s)，后改为中速(120°/s)，最后改为高速(180°/s)每次训练时间为30min，每天训练2次，隔日进行，连续12周。

1.2.3 对照组 a)手术方式：同训练组；b)术后处理：同训练组；c)常规康复锻炼：同训练组；d)不进行等速肌力训练。

1.3 训练效果测试

1.3.1 测试方法 在训练12周及24周后在相同条件下对训练组和对照组应用IsoMed2000测定患者双膝关节伸屈力量。测试前登记受试者的姓名、性别、年龄、身高、体重，并编号，将预定好的实验参数设置输入到计算机中。受试者做全身性准备活动以提高其心肺功能，有慢跑、拉伸等活动，并尽量活动膝部。受试者取座位，上身与大腿成90°位，胸、腰、大腿均用皮带固定住，使MERAC动力仪的旋转轴与受试者的膝关节解剖旋转轴对齐，并将配件杠杆臂固定在踝部近侧；测定膝关节内收外展肌的各项数值，在正式测试前，要求测试对象进行两、三次热身练习，以掌握动作要领。

1.3.2 测试内容 受试者膝关节屈、伸肌群等速向心收缩。测试速度为慢速60°/s和快速120°/s两种，依次进行测试，固定好后让受试者在60°/s速度下试做几次，然后依次进行60°/s×6次和快速120°/s×6次的测试，组间隙为3 min。

1.3.3 测试指标 峰值力矩(peak torque，PT)，是指肌肉收缩产生的最大力矩输出，代表肌肉收缩产生的最大肌力；拮抗肌比例，屈肌峰值力矩/伸肌峰值力矩(hamstring-to-quadriccps，H/Q)，它反映了膝部拮抗肌之间的平衡情况，单位常用百分比表示(%)。

1.4 统计方法 应用SPSS 19.0统计软件，对所得的不同时期(12周、24周)两组患者患肢峰力矩PT值、膝关节屈肌与伸肌峰力矩比值即H/Q值进行两样本t检验。

2 结 果

2.1 研究对象术前情况比较 训练组及康复组患者一般情况(年龄、身高、体重)比较，P>0.05，两组患者一般情况没有差别(见表1)。

表1 训练组与对照组一般情况比较

2.2 等速训练对患者伸屈肌力影响

2.2.1 峰值力矩(PT) 在术后第12、24周采用患侧峰力矩/健侧峰力矩的比值，分别对两组患者进行等速肌力评定来评定患肢肌力的恢复程度。术后第12、24周股四头肌峰力矩的比较，训练组股四头肌肌力明显高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)；术后第12、24周腘绳肌峰力矩比较，训练组腘绳肌患侧峰力矩/健侧峰力矩比值明显高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

2.2.2 屈肌峰值力矩/伸肌峰值力矩(H/Q) 比较两组患者患侧膝关节屈肌峰力矩与伸肌峰力矩的比值变化，在术后12周、24周时(P<0.05)，差异有统计学意义，见表3。

表2 术后不同角速度患侧与健侧峰力矩比值，%)

表3 术后不同角速度屈肌与伸肌峰力矩比值，%)

3 讨 论

膝关节损伤或术后常会出现患膝屈伸肌群的肌肉功能降低，关节动力稳定结构功能降低，影响关节运动功能，膝关节肌肉力量对于运动员尤其重要。ACL重建术后早期会出现膝关节肌肉萎缩、肌力下降现象，一项来自NBA的研究发现，在27名接受ACL重建手术的篮球运动员当中，22%的人无法重返NBA赛场[4]。因此，在ACL重建术后的康复治疗中，充分恢复动力稳定结构的功能，对恢复关节功能、重建关节稳定性及预防再损伤和关节退行性损害都具有重要意义。我国于20世纪80年代初开始购进等速仪器，主要应用于运动员的肌肉功能评价和运动创伤后的肌力训练[5]。近几年来国内一些综合性医院也购进等速仪器，应用于各种运动创伤的运动员和患者肌肉功能评定和康复治疗，积累了一定的临床经验，使等速技术在我国，尤其在运动医学和康复医学领域中得到发展和应用[6]。本研究应用等速测试系统训练并评定运动员膝关节ACL断裂患者术后伸屈膝肌群功能，了解等速训练对肌力康复效果的影响，为膝关节ACL重建术后患者的康复提供可靠的理论依据。

峰力矩是膝关节屈伸运动过程中最大力矩的输出值，代表着肌肉的最大肌力，被视为等速测试中的黄金指标和参照值。在本研究中经过24周的等速力量训练，受试者在60°/s和120°/s测试时的各项力量指标都有不同程度的增长。从PT值来看，无论是屈肌群还是伸肌群均有不同程度的增长，伸肌比屈肌增长幅度要大。膝屈肌和伸肌峰力矩比值代表腘绳肌与股四头肌力量的比值，是评价膝关节屈伸肌力平衡的重要指标，对判断膝关节稳定性有重要意义。对不同人群的膝关节进行慢速等速肌力测试时，H/Q比值一般在50%～60%范围内变动。受伤后伸肌群力量下降幅度大于屈肌群，导致H/Q比值升高。伸肌力量下降幅度大的原因不完全清楚，有些研究认为由于损伤后患者经常会有不同程度的关节内黏连，部分伸膝装置位于关节内，而屈肌肌群的肌腱位于关节外，受黏连的影响较小[7]。即使是正常膝关节，也因伤膝的影响而减少运动量或停止运动，导致伸肌群力量下降而使H/Q值升高。因而康复训练恢复伸肌功能后可以有效地改变H/Q。谢光柏等[8]对34名正常青壮年膝屈伸肌进行等速肌力测试评定，结论在相同测试速度下，不同性别之间相同侧膝同名肌峰力矩值比较有显著性差异(P<0.01)。认为正常青壮年左右膝屈伸肌等速肌力测试结果之间的正常相差15%左右。

Ali等[9]认为人体两侧同名肌的峰值力矩差异应在10%以内，这样才能保证肌力平衡。而有的国内学者认为伸肌差异超过20%，屈肌差异超过30%时，才说明存在肌力不平衡。但不论差异在多大以上才有意义，减小差异使肌力平衡的观点是公认的。因此对膝关节损伤者的患侧进行康复力量训练，使患侧达到或超过健侧的80%，对恢复运动能力和避免再次损伤都是有意义的。本研究中经过等速康复锻炼运动员ALC重建患者患侧肢体在伸直及屈曲方面比较可见：训练组较对照组各项指标均有明显提高，表明患侧肢体肌肉力量得到了有效地改善；股四头肌和腘绳肌的肌力恢复至健侧的90%左右，恢复效果较为理想。提示等速肌力训练对运动员膝关节ACL重建术后后肌肉功能的恢复有较好的促进作用。

[1]岳贤锋.篮球运动员前交叉韧带损伤的原因及预防[J].南京体育学院学报(自然科学版)，2013，12(6)：20-23.

[2]敖英芳，田得祥，崔国庆，等.运动员前交叉韧带损伤的流行病学研究[J].体育科学，2000，20(4)：47-48.

[3]Hislop HJ，Perrine JJ.The isokinetic concept of exercise[J].Phys Ther，1967，47(2)：114-117.

[4]Busfield BT，Kharrazi FD，Starkey C，etal.Performance outcomes of anterior cruciate ligament reconstmction in the national basketball association[J].Arthroscopy，2009，25(8)：825-830.

[5]吴毅，占飞.等速肌力测试和训练技术在运动医学中的应用[J].中国运动医学杂志，2002，21(1)：81-84.

[6]张岩，李芷，翟凤呜，等.肩、髋、膝3关节屈伸肌力的等速测试：短跑青少年与无训练者的比较[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12(28)：5432-5435.

[7]Gibson A，Lambert M，Durandt J，etal.Quadriceps and ham strings peak torque ratio changes in persons with chronic anterior cruciate ligament deficiency[J].J Orthop Sports Phys Ther，2000，30(7)：418-427.

[8]谢光柏，毕霞，曹曼琳，等.膝关节外伤后的等速肌力测试研究[J].中国康复医学杂志，1996，11(5)：207-209.

[9]Ali A，Williams C.Isokinetic and isometric muscle function of the knee extensors and flexors during simulated soccer activity：Effect ofexercise and dehydration[J].J Sports Sci，2013，31(8)：907-916.

Study of Rehabnitation Program on the Isokinetic Muscle Power of Athletes after Anterior Cruciate Ligament Reconstruction

Zhang Mingyu，Zhang Liang，Zheng Jiang，etal

(Department of Sports Medicine，Honghui Hospital of Medical College of Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710054，China)

To evaluate the influence of rehabilitation program on the muscle power of athletes with anterior cruciate ligament rupture after the reconstruction，and measure the muscle strength after training by isokinetic muscle strength system.Methods Subjects were assigned randomly to either exercise group(n=15，isokinetic exercises) or control group(n=15，commonly exercises).Both groups received rehabilitation training after ACL reconstruction.Subjects were assessed with isokinetic measurement after 12 and 24 weeks postoperation.Results After operation 12 and 24 weeks of constant speed strength training，the exercise group in 60°/s，120°/s test flex and extent peak torque has a different degree of growth，were significantly higher than that in control group (P<0.05).Conclusion Isokinetic strength training of rehabilitation for recovery of muscle function after ACL reconstruction has good promoting effect，worthy of further promotion.

1008-5572(2016)12-1080-03

2014年陕西省体育科研常规课题(2014047)；*本文通讯作者：郑江

R873

B

2016-03-15

张明宇(1976- )，男，副主任医师，西安交通大学医学院附属红会医院运动医学科，710054。