膝骨关节炎的物理治疗进展

邓程远 周桂娟 王甜甜 廖瑛

(南华大学附属第一医院 1康复医学科，湖南 衡阳 421001；2康复医学实验室；3湖南中医药高等专科学校)

膝骨关节炎(KOA)是一种慢性的退行性关节疾病，患病率高、花费高，是导致世界残疾的第四大原因〔1〕。年龄、性别、遗传、过度运动、职业，体重等各种因素被认为可以诱发或加重KOA的进展〔2〕。KOA病理特点多样，包括关节软骨变性破坏、软骨下骨硬化或囊性变、滑膜病变、韧带松弛、肌肉萎缩等。临床上KOA的治疗方法多样，如药物、传统中医、手术治疗等，但尚无有效的逆转或治愈方法。物理治疗作为一种无创伤、无痛苦的治疗方式，在治疗KOA上发挥重要作用。它可促进软骨细胞分化、增殖、合成与修复，抑制软骨细胞凋亡及凋亡调控基因与蛋白的表达，延缓软骨退变与破坏等，这为KOA物理治疗的临床应用提供了理论依据〔3〕。物理治疗主要包括物理因子治疗、运动治疗与辅助应用。本文对KOA的物理治疗进行梳理总结，以期为临床治疗提供帮助及借鉴。

1 物理因子治疗

1.1水疗 水疗是指利用水的理化性质作用于人体以调节身心功能障碍的各种治疗方法，包括温度刺激、机械刺激、化学刺激等〔4〕，可缓解疼痛、提高舒适度、缓解疲劳等。对于许多患有KOA的老年人来说，水疗能够持续改善患者的疼痛及身体功能〔5〕。而且接受水疗的患者膝关节屈肌和伸肌力、耐力的表现更好，同时疼痛得到更好的缓解〔6〕。此外，水疗在减轻行走前后的疼痛方面比传统的陆上治疗更优越〔7〕。然而水疗费用相对较高，且并非所有的KOA患者都适合水疗，KOA患者若合并感染或者传染病者则不适用水疗。

1.2超短波 超短波作为一种电磁场治疗方法，可产生一个频率在27.12 MHz范围内的震荡电磁场，国外称为短波。它主要是通过热效应与非热效应发生作用。重复的超短波治疗能够促进关节软骨损伤的修复〔8〕；显著降低KOA患者滑膜囊厚度和膝关节疼痛〔9〕。但部分学者认为超短波对于KOA患者并没有良好的疗效。在围绝经期/绝经后妇女的KOA运动计划中，增加超短波治疗并没有额外的疗效〔10〕。由于超短波治疗骨关节炎的基础研究相对较少，其疗效并不明确，在临床研究方面也缺少大数据样本的支持，无强有力的循证医学证据。

1.3脉冲电磁场(PEMF) PEMF作为一项安全、无创、简便的治疗方法，可以改善KOA患者的疼痛、临床评分和功能〔11〕。它能通过促进Wnt /β-连环蛋白信号转导通路和骨保护素(OPG)/细胞核因子-κB受体活化因子(RANK)配体(RANKL)/RANK信号激活来保持KOA大鼠软骨下骨的结构完整性〔12〕。但在治疗时间与频率的参数选择上，不同学者有不同的看法。在治疗时间上，PEMF持续治疗30 min内即可获得有利疗效〔13〕。在治疗频率的选择中，有学者认为75 Hz PEMF、37 Hz PEMF、5 Hz PEMF都能延缓豚鼠KOA进展，其中5 Hz PEMF刺激相对更好。其他学者认为PEMF 0.1 Hz频率，1.95 μT的PEMF对软骨细胞活力、细胞外基质(ECM)和增殖产生最有利的反应〔14〕。因此参数没有统一的标准，阻碍了PEMF的应用及推广。

1.4低强度脉冲超声(LI-PUS) LI-PUS是一种频率超过人耳听阈(20 kHz)以上，强度为1～100 mW/cm2〔15〕。它主要是通过热学与非热学效应，作用于关节、关节软骨及周围软组织，减轻炎症反应、水肿，改善疼痛等。LI-PUS通过整合素/黏着斑激酶(FAK)/丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径保护软骨、促进关节软管的修复，减轻KOA患者的疼痛〔16,17〕。但是LI-PUS在治疗KOA时，并不能明显改善步行能力〔18〕，可能与样本量不足等因素有关，未来需要更多的证据，来明确LI-PUS能否改善步行能力。

1.5经皮神经电刺激(TENS) TENS是一种通过用电流刺激皮肤而缓解疼痛的物理治疗方法，根据频率的不同，分为高频经皮神经电刺激(>50 Hz)及低频经皮神经电刺激(<10 Hz)。荟萃分析认为高频经皮神经电刺激能有效改善KOA患者疼痛，而低频经皮神经电刺激并没有很好的疗效〔19〕。但是也有学者〔20〕认为无论是2 Hz(低频)，100 Hz(高频)或2/100 Hz(交流电)经皮神经电刺激重复应用2 w，都可以改善KOA患者疼痛，且三者之间没有明显差异。TENS确实能有效改善KOA患者的疼痛，但治疗参数的设置有待于进一步明确。

1.6低能量激光(LLLT) LLLT是一种利用低强度的光照射生物组织产生相应疗效，而不会造成不可逆损伤的物理治疗方法。有学者认为无论是808 nm、810 nm、904 nm、905 nm的LLLT，都能对KOA患者产生不错的疗效〔21〕。它可能通过降低白细胞介素(IL)-1β、IL-6、胱天蛋白酶(caspase)-3和基质金属蛋白酶(MMP)-13的表达，有效预防软骨退变和调节KOA引起的炎症过程〔22,23〕。LLLT能有效改善KOA患者的疼痛，同时降低他们对于镇痛药的需求〔24,25〕。此外LLLT联合其他方法治疗KOA，能有效推迟关节置换时间〔26〕。但是LLLT并不能有效改善KOA患者的肌肉质量〔27〕。而且，LLLT治疗KOA患者的波长、能量密度、治疗持续时间、治疗天数的选择尚没有得到统一的标准。

2 运动治疗

运动治疗作为KOA非药物治疗中的一种成熟治疗方式，无论在国内还是国外，都有众多医学指南的推荐〔28,29〕。具体的治疗方法多样，包括手法治疗、力线矫正、核心稳定性的训练等。这些运动疗法能不同程度的有效缓解KOA患者疼痛、改善行走时间、行走速度和行走距离，同时还能减轻体重，进而改善KOA，这种收益会随着肥胖、KOA严重程度的增加而增大。

2.1周围肌肉力量训练 膝关节周围肌肉的萎缩、无力，是KOA发生、发展的重要原因之一，随着KOA病程进展，疼痛加重，又会导致膝关节周围的肌肉失用性萎缩，两者之间形成恶性循环。即使在膝关节手术后，膝关节周围肌力下降仍是最主要的并发症之一。有学者认为〔30〕KOA病程严重程度与周围肌肉肌力呈负相关，即周围肌肉肌力越高，KOA病情越轻。所以膝关节周围肌肉力量的训练受到国内外学者的推荐与认可。它能通过抑制炎症因子对关节软管的破坏、促进血液、淋巴循环，增加关节活动度及稳定性，有效缓解疼痛，延缓KOA病程进展。目前对于膝关节周围肌肉力量的训练，主要是针对代表伸肌的股四头肌的力量训练，包括等长、等张、等速训练等。荟萃分析〔31〕认为股四头肌训练结合髋关节功能锻炼能有效改善KOA患者疼痛及功能。此外等长股四头肌方法导致髌上囊更大的扩张，这将导致更准确的关节内注射〔32〕。但是较好的股四头肌肌力并不是任何情况下都能起到保护膝关节的作用，当膝关节稳定性变差时，股四头肌肌力的增加将加快胫骨关节炎的发展〔33〕。除了股四头肌训练之外，还有针对腘绳肌、股内收肌等的肌力训练，但研究不如前者常见。

2.2核心稳定性训练 核心稳定性是指在动力链中，最适宜地对力量和运动进行传递与整合至四肢末端。近年来，随着对神经肌肉理论、筋膜链理论、呼吸训练理论的逐步认识与完善，核心稳定性理论在增强肌肉力量、纠正步态、改善疼痛及预防损伤方面，受到越来越多的关注与认可。过去核心稳定性主要强调的是神经系统、肌肉动力系统、骨骼韧带支持三大子系统的相互依存和协同来发挥作用。现在，由于呼吸训练能够极大地增强运动功能，改善生活质量。所以在三大子系统的基础上，增加了呼吸调节系统，来构成核心稳定性的系统结构。

2.2.1神经系统 神经系统是机体对生理功能活动调节起主导作用的系统，主要由神经组织组成，分为中枢神经系统与周围神经系统。在核心稳定性方面，神经系统负责接受其他三大系统的传入信息，通过感受肌肉张力的变化，进行分析综合，发出指令指导其他三大系统做出反应。其他三大子系统的活动也可反过来影响神经系统。过去由于对神经系统缺乏足够的理论认识，认为神经系统是不可改造的。随着神经可塑性理论的发展，及各种高科技康复设备的应用，神经系统的训练才发展起来。

KOA患者往往表现出一种慢性疼痛，止痛效果欠佳，进而产生情绪、感觉、认知的改变，导致大脑结构与功能的改变。利用神经可塑性理论对神经系统进行训练，使神经-肌肉反馈重建，可激活局部处于休眠状态的稳定肌肉，进而持久改善肌肉骨骼疾病。有研究〔34〕证实神经肌肉激活技术可改善KOA患者的疼痛，且相对于单纯的股四头肌肌力训练，能够更有效地提高患者的功能水平。但是仍有部分学者表示质疑，神经系统的训练到底能发挥多大的作用，它的基础作用机制又是什么？这需要对神经系统与骨关节炎进行更加深入的研究，才能提出更确切的答案。

2.2.2肌肉动力系统 肌肉动力系统，主要依靠的是核心肌群。核心定义为腰椎-骨盆-髋关节部位，具体是指肩关节以下、髋关节以上的区域。核心肌群是指肌肉起止点(或起点、或止点)在核心区域范围内的肌肉，一共有55对+1块肌肉群，根据复合转移经过腰椎时的控制功能，又可分为局部稳定肌、整体稳定肌、整体运动肌。

KOA患者存在不同程度的患侧肌肉力量下降、肌肉萎缩、重心改变，随着病程的进展，健侧下肢长时间代偿以及健侧肌肉的过度使用，都将导致健侧下肢的疼痛，增加健侧患KOA的风险。常规的肌力训练偏重于膝关节周围肌群的力量训练，忽略了相邻关节、肌肉的影响及躯干对肢体的影响。而且在人体行走过程中，躯干肌肉会比下肢优先收缩，腹横肌又是躯干肌肉中最早收缩的，说明核心肌群在保护机制中起着重要作用。因此可以推断出，有效的核心肌群训练可以有效预防损伤，极有可能降低创伤性KOA的患病率。核心肌群的力量训练不但锻炼局部肌群，同时还可锻炼腰腹部的核心肌群及一些深层小肌群，能够更好地通过闭合链，对下肢进行更有效的力量传递。它可以减少患侧肌群的做功，降低健侧肌群的代偿，更有效的减轻疼痛及改善肢体协调与平衡能力。核心肌群的训练手段包括不稳定表面稳定肌训练、稳定表面主动肌训练、抗旋转练习等。有学者指出〔35〕在常规膝周力量及超短波治疗基础上，加上核心肌群训练，有助于降低患者疼痛，改善膝关节功能。但选择什么程度、什么方式的核心力量训练，还没有制定统一的标准。

2.2.3呼吸系统 呼吸训练是一种呼吸模式的训练方法，主要是为了使患者能正确的使用呼吸模式进行日常生活。异常的呼吸模式会导致异常的运动模式，长此以往会导致人体产生不良姿态，造成肌肉的异常收缩及损伤，导致人体的不对称/肌肉的不对称，破坏核心稳定性。人体的呼吸肌主要包括膈肌、肋间内肌、肋间外肌、腹壁肌肉等，根据性质又可分为吸气肌与呼气肌。呼吸系统具有呼吸作用，主要是指与外界进行气体交换。KOA患者在日常活动，如行走、肌肉力量训练时所产生的肌肉疲劳，可能与呼吸系统不能提供足够的氧气来支持当前肌肉的代谢需求有关。其次呼吸系统还有非呼吸作用，包括稳定脊柱、保持核心稳定性及控制姿。呼吸训练可以通过增加腹内压，激活核心小肌群，进而增强核心稳定性，减少摔倒或失去平衡的风险。此外呼吸训练能缓解疼痛与焦虑，尤其是节奏缓慢深呼吸(SDB)在国外已被常规应用于疼痛患者〔36〕。因此呼吸训练能有效改善KOA患者的疼痛与焦虑，提高患者生活质量。但国内对于这一块的基础、临床研究相对薄弱。

综上，无论是神经系统、肌肉动力系统还是呼吸系统的训练，本质上都是为了增强核心稳定性。核心稳定性的增强，能够最大程度地保证能量传递，减少膝关节、肌肉的负荷，减轻患者疼痛。同时它能增强本体感受性功能及稳定脊柱和骨盆，来保持正确的身体姿势和重心，改善身体协调平衡，降低损伤的可能性，减少KOA的患病率。

2.3手法治疗 手法治疗是借助治疗者的徒手力量或者通过某些器械来作用于患者身体局部来发挥作用，包括中医传统手法治疗、关节松动疗法、正骨疗法、整脊技术等。除了单一的手法治疗外，往往还会使用手法治疗配合其他治疗方法，如带针运动、正骨配合智能脉冲枪治疗。其本质是借助生物力学原理，将力学信号转变成机械刺激信号。由于机体存在大量的机械敏感细胞，手法治疗作为力学信号，转变成机械刺激信号后可激活这些细胞的钙离子通道，作用于局部关节、肌肉、骨骼等，修复已损伤的细胞。由于既往评价的手段有效，手法治疗对KOA的治疗效果只能从患者感受来评估。随着现代技术的进步，我们可以通过X线、CT、磁共振成像(MRI)等影像学手段评估其疗效。有学者通过MRI评估，发现手法治疗能有效增加关节软骨厚度、明显增加软骨体积、减少股骨髁部骨髓水肿区、减轻KOA患者疼痛〔37〕。但目前手法治疗的推广及应用尚存在一定的问题：①手法治疗目前的具体作用机制仍不清晰；②手法治疗对于治疗者的操作和(或)力量要求比较高，要求治疗者对人体解剖学与生物有充分的认识，才能精准定位膝关节周围紧张的筋膜、肌肉,并对其进行有效的松解；③不熟练的治疗者很可能会给患者带来不必要的损伤；④手法治疗的时间要求比较长，患者往往很难坚持下来；⑤国家尚没有制定统一的标准。

3 辅 具

相邻关节假说认为人体是一个整体，虽然人体由不许多不同的骨骼和肌肉所组成，但从上到下观察人体的骨骼系统，会发现人体由一层又一层的关节组成。人体关节通常具有稳定性、活动性功能，且相邻关节之间相互影响，任一关节的结构或者功能受到影响，都会影响到相邻关节，最终影响到整体。如KOA患者本身病变在膝关节，随着病程进展，会逐渐影响到踝关节、髋关节功能、结构，对其造成损害，进而对整个下肢生物力学、力线造成影响。而且力学因素是KOA发病的主要因素之一，随着X线、CT、生物力学检测技术的应用，受到越来越多的重视。辅具是近年得到发展的新应用，包括矫形鞋垫、膝关节矫形器、矫形鞋等。它能有效改善KOA患者活动时的关节力学情况，降低膝关节所承担的负荷，纠正下肢力线，从而减轻疼痛，改善行动能力。有学者认为外侧楔形鞋垫能有效降低早期KOA患者视觉模拟评分(VAS)，提高生活质量(QOL)〔38〕，降低跌倒风险。但是矫形鞋垫的角度、材质、外形尚没有规划。有许多患者因佩戴过程中的踝关节不适感，而放弃该治疗。此外膝关节矫形器能明显降低膝关节内收力矩(KAM),显著改善生物力学，有效缓解疼痛〔39〕，但是它的外观难以让患者接受。矫形鞋能通过减少KAM峰值，矫正下肢力线，显著减少中重度KOA患者疼痛。不过矫形鞋相对前两者，价格比较昂贵。虽然辅具能够有效改善KOA患者生物力学，提高生活质量，但是尚没有长期佩戴辅具的随访研究，缺失大样本数据的支持。

综上所述，对于 KOA患者来说，由于药物治疗可能导致的胃肠道、心血管等不良反应及手术治疗的高额费用等问题，物理治疗已然成为KOA患者安全、经济且不可缺少的治疗方式。但物理治疗方式也不能治愈或者逆转KOA，单一的治疗方式作用往往局限，联合治疗往往能发挥更好的作用。同时具体选择什么样的治疗方式，还要考虑患者疾病程度、经济条件、自我康复期许等。