等速肌力联合电磁场对军事训练伤后前交叉韧带重建术快速康复研究进展

商慧娟 张佳艺 吴相波 孙亚超 曾佳豪 谢晓文 张晓臣 王 昊 张 倩 费英俊 高俊峰* 张 斌*

（1.战略支援部队兴城特勤疗养中心康复六科，辽宁 葫芦岛， 125100；2.空军军医大学西京医院康复医学科，陕西 西安，710032）

军事训练是提升部队战斗力的基本途径。随着训练强度增加、内容丰富、达标要求提高，军事训练伤的发病率居高不下，运动系统发病率在军事训练伤中一直名列前茅[1]。膝关节韧带损伤是军事训练过程中的常见病和多发病，其中前交叉韧带损伤最为常见。日本骨科协会（JOA）指南推荐对前交叉韧带损伤的成年患者行韧带重建手术[2]。前交叉韧带重建术后膝关节常出现关节肿胀、疼痛、活动度受限，甚至韧带再断裂等严重并发症，功能恢复需要一段时间[3]。前交叉韧带重建术后快速康复一直是国内外运动医学和康复医学的研究热点和难点。

前交叉韧带重建术后的长时间康复不但给官兵日常工作及生活带来显著影响，也影响了部队战斗力的恢复。系统研究安全、有效、快速的综合康复手段，对于加速前交叉韧带修复术后官兵的损伤恢复、促进其早日回归工作岗位具有重要价值。本文就等速肌力、电磁场对前交叉韧带重建术后患者的康复相关研究进展进行简要阐述。提出对部队官兵进行常规肌肉参数等速测试，并据此给出个性化康复方案，是预防军事训练损伤的有效方法。探索和制订特定参数等速肌力训练联合电磁场的精准康复方案，是未来加速前交叉韧带重建术后官兵康复的重要措施和研究方向。

1 膝关节前交叉韧带损伤是我军军事训练伤的常见病

军事训练伤指军事训练直接导致参训人员的组织器官功能障碍或病理改变。按照《军事训练伤诊断标准及防治原则》的标准，军事训练伤分为骨关节损伤、器官损伤、软组织损伤等，骨关节损伤在军事训练伤中的占比最大：2013年为65.1%，膝关节韧带损伤占13.1%；2014年为65.6%，膝关节韧带损伤占14.7%[4]。2013年～2018年武警某部4 960例军事训练伤中骨关节损伤2 974例，占60%[5]。前交叉韧带是限制胫骨前移和内旋的重要软组织结构，对维持膝关节稳定具有重要作用，而前交叉韧带损伤通常发生在有方向快速变化和急停动作的运动过程中。随着近年来部队官兵军事训练内容不断丰富，如跳马、变速跑、蛇形跑、越野跑等训练，且军事训练强度不断增加，达标要求也不断提高，这导致了膝关节前交叉韧带损伤是军事训练伤的常见病和高发病，因此加速膝关节前交叉韧带损伤后官兵的康复，对恢复部队战斗力有重要战略意义。

2 膝关节前交叉韧带重建术后的康复现状

由于前交叉韧带损伤后内源性修复困难，因此手术重建是前交叉韧带损伤治疗的主要方法[6]。目前对于前交叉韧带的损伤最常用的治疗方法为关节镜下前交叉韧带重建术，使用的重建物主要包括自体腘绳肌腱或髌腱、同种异体移植物以及人工韧带，其手术方式包括关节镜下单、双束重建，保留及不保留韧带残端的治疗手段[7]。前交叉韧带重建术围手术期的康复包括膝关节肿胀疼痛的控制、关节活动度改善、肌力训练、耐力训练、本体感觉/神经肌肉训练、灵活性训练、步态训练、功能往复运动与运动专项训练等。具体的措施包括药物消肿止痛、物理因子治疗（声、光、电、磁、冷、热、力）、运动疗法、推拿、肌内效贴、针灸等治疗，对于长时间严重关节活动度受限的患者还可以采取麻醉下手法松解及关节镜下松解术等。除了经典的康复措施，近年来新的物理治疗也被用于促进前交叉韧带重建术后的康复，如全身振动训练、富血小板血浆注射、血流限制疗法等能有效改善下肢功能[8-10]。不同康复阶段往往采取不同的康复措施。Wilk等[11]总结了前交叉韧带重建后的康复阶段计划，术前：减轻炎性反应、肿胀和疼痛；术后1～7 d：恢复膝关节被动完全伸展；术后2～4周：保持膝关节被动完全伸展；术后4～10周：恢复全膝关节ROM（0°～125°）；术后10～16周：使下肢力量正常化；术后16～22周：逐步恢复完全不受限制的运动。此外，上述学者概述了前交叉韧带重建后重返运动的12个关键步骤：①患者及其膝关节都要为手术做好准备；②恢复完全的被动膝关节伸展；③减轻术后炎性反应；④逐渐恢复完全的膝关节屈曲；⑤恢复完全的髌骨活动度；⑥根据膝关节状况对康复方案进行个体化分析和调整；⑦激活股四头肌；⑧恢复膝关节动态功能稳定性；⑨必须从相邻肌肉骨骼结构提供膝关节稳定性和动态控制；⑩持续地保护膝关节；⑪目标回归跑步；⑫目标超越跑步并回归运动。上述学者的报道给前交叉韧带重建术后患者的康复提供了明确目标和流程。但对于膝关节前交叉韧带重建围手术期的康复措施及流程路径，国内仍未有权威的多中心临床研究以及指南发表。

3 等速肌力测试系统对前交叉韧带损伤术后康复及机制

关节周围肌力不足可造成膝关节动力性不稳定，因此，术后肌力训练是康复治疗的关键性项目，对于提高膝关节运动功能、提高膝关节稳定性、避免再次受损有着重大意义[5]。肌力训练主要包括等长收缩、等张收缩及等速收缩。上世纪60年代由Hislop教授提出等速训练技术，等速训练技术是在运动中保持一定运动速度，但是阻力可变，不管受试者采用多大的力量，其运动速度都不会超过事先设定好的的速度[12]。此种技术在进行肌肉评价时能够提供多个反映肌肉功能的参数，如力矩、作功、功率等。等速肌力测试系统是一个集康复评定与康复训练为一体的系统，不仅可以进行评估和测试，还可以通过调节角速度和运动方式精确控制患者主、被动训练，用于改善关节活动度、预防及延缓关节术后肢体肌肉萎缩，提高患肢肌力，增强关节稳定性，加速康复进程，预防不规范康复训练导致的骨隧道扩大等并发症的发生。膝关节前交叉韧带损伤后常伴发膝关节周围肌群萎缩。等速肌力测试系统评价结果更加客观准确，提供准确的膝关节周围肌群训练评价指标，从而反映前交叉韧带断裂重建术后康复效果，应用等速肌力训练进行康复治疗，可使膝关节前交叉韧损伤重建术后的患者在6个月达到健侧膝关节肌力水平，并能基本达到正常运动水平[13-15]。柳海峰等[16]最新研究提示，前交叉韧带损伤术后患者的等速肌力训练除了能促进患者肌力恢复，还在韧带早期塑形方面具有积极作用，可能更有利于患者远期恢复。刘爽[17]对120例前交叉韧带重建术后患者进行研究，试验组在常规康复训练基础上应用等速肌力训练，1个月的训练后试验组膝关节屈伸绝对力、肌耐力、爆发力、位置觉和膝关节Lysholm/HSS评分均较对照组显著提高。章闻捷等[18]对前交叉韧带损伤重建术后患者有选择性地进行腘绳肌等速离心收缩训练，可更好地改善膝关节的功能，并降低再次损伤的风险。除了屈伸训练外，偏心等速训练股四头肌的内外翻运动，对于前交叉韧带重建术后的膝关节稳定性改善也有较好的作用[19]。由此可知，等速肌力测试系统既能定量评价膝关节周围肌群，又能早期促进韧带塑形，改善膝关节肌力，提高膝关节功能。

肌肉强度测试和训练是前交叉韧带重建术后患者重返运动的关键措施。等速测试一直是肌肉强度测量的金标准，但目前前交叉韧带损伤患者等速肌力测试和训练干预时机未达成共识。HSS指南[20]中建议前交叉韧带损伤患者在术前就进行等速测试，重建术后第14周开始等速训练，Wilk等[11]提出第10周即可开始等速测试，而Sekir等[21]研究发现，和术后9周介入等速肌力训练组相比，术后3周即开始等速训练的患者膝关节功能恢复较好。除了干预时机的不同，前交叉韧带损伤患者还缺乏统一的测试和训练方案：Van Der Horst等[22]的研究中推荐足球运动员的等速训练方案参数包括膝关节向心伸膝/屈膝（60°/s，5次；180°/s，20次；300°/s，15次），邴建华等[23]的等速训练方案包括持续被动运动模式（15速训练方案），向心/屈曲伸展模式（30°/s，15次；60°/s，20次；90°/s，30次）。因此，不同研究中对前交叉韧带重建术等速肌力测试和训练的介入时间和治疗方案不尽相同，有待进一步的规范。

4 磁场对前交叉韧带损伤术后的研究和机制

磁场是一种无创、有效的物理因子康复治疗手段，磁场最开始于20世纪50年代运用于骨科，1979年被美国FDA批准用于临床，电磁场的物理基础包括沃尔夫定律、麦克斯韦方程组和压电效应[24]。电磁场广泛用于治疗的疾病包括骨折、骨折不愈合[25]。Huegel等[26]发现在大鼠肩袖撕裂模型中，发现电磁场的治疗能显著改善肩袖损伤后肌腱的机械性能和组织学特性，该研究提示磁场能够促进骨-腱的吻合，促进胶原纤维向骨内的长入。Dolkart等[27]最新研究提示电磁场能促进肌腱和骨骼的愈合。Marmotti等[28]体外实验发现脉冲电磁场能促进前交叉韧带损伤重建术后移植物的重塑。有研究在前期综述了不同参数电磁场对骨细胞的效应，包括促进成骨细胞的增殖、分化，改变细胞骨架的分布，抑制破骨细胞，利用电磁场的生物学效应可以治疗骨量异常的疾病，如骨量降低的骨质疏松、骨量升高的异位骨化、骨硬化症等[29]。上述研究提示特定参数的电磁场既可促进骨量的增加，又能促进腱-骨愈合。前交叉韧带重建术韧带的稳定性依赖于重建韧带和骨隧道接触面的愈合，训练膝关节强度控制不佳可能导致骨隧道的扩大，愈合时间延迟[30]。一项前瞻性、随机、双盲临床试验提示脉冲电磁场能加速前交叉韧带损伤重建患者康复，内在的机制可能和磁场对骨骼及重建韧带的生物学效应密切相关[31]。此外，前交叉韧带重建术后膝关节的疼痛肿胀和炎性反应密切相关，而术后康复过程中滑膜炎性反应产生的物质也会影响重建韧带及骨隧道的愈合。通过特定参数的电磁场抑制康复过程中关节内部的异常炎性反应，对于前交叉韧带重建术后患者的快速康复有重要意义。有研究在体外和体内试验提示电磁场可以抑制炎性反应，这种抑制作用通过抑制巨噬细胞中P38的磷酸化进而减少TNF-α等炎症因子的释放，从而增强巨噬细胞胞葬作用来实现[32]。这提示磁场能抑制滑膜炎性反应，抑制炎症因子对骨隧道的腐蚀，从而促进骨隧道的愈合，加快重建后前交叉韧带和胫骨股骨隧道的融合速度；此外，还可以提高重建肌腱的机械性能和组织学特性，更好地发挥重建韧带的生物力学功能。

5 讨论和展望

Ardern等[33]研究发现，约有2/3的前交叉韧带重建术后患者，膝关节功能在术后1年仍不能恢复到受损之前的水平。和普通人群相比，从事运动事业的专业运动员和长期进行军事训练的官兵前交叉韧带断裂更为常见，且此类人群术后运动功能恢复需求较高，术后康复的时间要求也比普通人群短。此类人群的肌肉骨骼情况、康复目标与普通人不同，需要进一步优化等速肌力干预时机和训练方案。膝关节理想的屈、伸肌肉峰力矩比（H/Q）约为60%。针对军人这一特殊人群，本项目组前期利用等速肌力测试了部分正常官兵膝关节的肌肉参数，结果提示部分官兵存在双侧的肌力失衡如双侧H/Q比值差距过大等潜在致病因素。前交叉韧带损伤的危险因素主要包括外在因素和内在因素，外在因素主要为环境因素，而内在因素包括解剖、神经肌肉控制等因素，不同个体神经肌肉控制能力会存在差异，膝关节瞬时的反应时间以及平衡协调等方面都存在较大差异[34]。由于军事训练强度大、官兵发力不均衡等原因，导致肌肉失衡、左右肢体的失衡，这可能是前交叉韧带损伤高发的原因之一。因此针对部队官兵进行常规等速肌肉参数测试，等速肌力训练可以纠正膝关节屈伸肌力不平衡或将肌力不平衡降到最小程度，并据此给出个性化军事训练方案，是预防军事训练损伤的有效方法。

不同人群的运动基础可能影响损伤前交叉韧带重建术康复时间，而目前的前交叉韧带重建术后康复方案研究大多为普通人群，针对不同人群，如老年人、肥胖人群、运动员、军人等特殊人群，制订精准化、标准化的康复方案是未来的研究方向之一。在军事训练伤术后康复过程中利用等速肌力精确地检测特定肌群参数，并进一步制订个性化等速训练康复方案，对军事训练伤后需要快速回归工作官兵的快速康复有重要意义，该领域的国内外研究还有待进一步深入。

对于前交叉韧带重建围手术期膝关节肿胀疼痛，古翠翠等[35]研究发现，早期进行膝关节康复训练运动员的关节活动度恢复比晚期进行康复训练运动员的效果好，而且进行康复训练和下压角度过程中的痛苦程度也更轻。Nambi等[36]对前交叉韧带损伤后创伤性骨关节炎足球运动员进行研究，发现等速肌力训练组患者血液中炎症因子明显降低，如C-反应蛋白、TNF-α、IL-6。这些研究提示，前交叉韧带损伤重建术后早期进行等速训练可能通过抑制术后炎性反应缓解关节肿痛，但内在的生物学机制未见报道。目前针对前交叉韧带重建后的磁场治疗基础和临床研究报道较少，有待未来对内在机制和最佳干预时机、参数及方案进行深入研究。

磁场联合等速肌力训练，可能产生叠加的康复作用，其生物学机制、最佳干预时机、最优参数及康复方案是未来的研究方向。等速肌力训练和磁场已应用于膝关节前交叉韧带重建术后康复，目前尚缺乏等速肌力训练联合磁疗的前瞻性队列研究，亦无中、长期疗效的随访研究。磁场联合等速肌力训练对于军事训练伤前交叉韧带修复术后的骨-肌腱修复的基础和临床研究也未见报道。探索和制订特定参数等速肌力联合电磁场的精准康复方案，是未来前交叉韧带重建术患者快速康复的重要措施。