主动运动疗法辅助治疗膝骨关节炎的疗效及关节滑液TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平变化观察

周俊刚，蒋泽林

（郑州德仁骨科医院骨二科 骨关节运动医学科，河南 郑州 452370）

膝骨关节炎作为一种关节疾病， 在骨关节炎中其发病率居于首位[1]。 该病以中老年人群多见，为致残的常见因素。 随着老龄化趋势到来，未来社会中该病的影响极大。 膝骨关节炎患者主要表现为膝关节疼痛、肿胀、活动障碍，病情严重者患肢变形严重，关节僵硬，劳动、行走功能逐渐丧失，导致患者生活质量明显下降[2-3]。 随着医学理念的不断延伸，近年来相关研究表明康复训练疗法可以促进膝关节周围肌肉恢复，逐步改善膝关节功能[4-5]。主动运动疗法是一种较为新型的康复疗法， 主要通过患者肌力自主运动达到治疗疾病的目的，在骨科疾病辅助治疗中效果显著[6]。 基于此，本研究以65 例膝骨关节炎患者为例，探究主动运动疗法辅助治疗的疗效及对关节滑液肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、 白介素1β（Interleukin 1β，IL-1β）、 基质金属蛋白酶3（matrix metalloproteinase 3，MMP-3）水平的影响。报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取本院2015 年12 月至2020 年12 月就诊的65 例膝骨关节炎患者，随机数表法分为两组。 纳选标准：（1）与膝骨关节炎诊断标准相符[7]；（2）与保守治疗要求相符；（3）单侧病变者；（4）年龄不超过75 岁；（5）认知功能良好；（6）知情同意。 排除标准：（1）存在其他膝关节疾病者；（2）既往做过膝关节手术者；（3）存在肢体障碍等其他影响主动运动的疾病；（4）膝关节存在陈旧性损伤者；（5）合并恶性肿瘤、血液疾病、心脑血管疾病、精神疾病者；（6）入院前1 个月内已接受药物、康复运动治疗者。 本研究经伦理委员会审批同意。本研究中32 例对照组，33 例研究组。两组性别、病变部位、年龄、病程相比无差异（P＞0.05）。 见表1。

表1 两组基础资料对比[n（%），（±s）]

表1 两组基础资料对比[n（%），（±s）]

性别男组别 n 年龄（岁） 病程（年）女病变部位左侧膝关节 右侧膝关节研究组对照组χ2/t P 33 32 14 15 0.130 0.718 19 17 18 14 0.758 0.384 15 18 63.75±3.26 64.02±3.34 0.330 0.743 3.28±0.47 3.15±0.52 1.058 0.294

1.2 治疗方法 对照组给予常规治疗：患者入院后为其进行膝骨关节炎病因、治疗方法、注意事项等相关知识宣教，使其了解日常行为对病情的影响；以患者病情严重情况为依据为其制定药物治疗方案，并按照患者实际情况为其制定物理治疗方案，同时指导患者进行适宜的被动运动等。 观察组在常规治疗基础上行主动运动疗法辅助治疗：（1）股四头肌主动运动。 患者体位为仰卧位，最大程度将患侧膝关节伸展， 以患者承受力为依据可在其踝关节部位适当添加重物，将腿抬高至离地面15 cm左右的距离，并保持5 s 后将腿放下，每日4~6 组，每组20 次；股四头肌绷紧、放松运动：最大程度将患侧膝关节伸展，再将股四头肌绷紧，以感觉到肌肉酸胀后再将股四头肌放松， 每日4~6 组， 每组15~25 次；股四头肌等张收缩运动。 患者在硬凳子上就坐，将双脚抬离地面直至膝关节呈弯曲状，每日4~6 组，每组15~20 次，以患者承受力为依据可在其脚踝部位适当添加重物； 股四头肌等速收缩运动： 利用等速CPM 仪进行股四头肌等速收缩运动。（2）臀部肌肉运动。患者体位为俯卧位，最大程度将患侧膝关节伸直， 并将患侧下肢向上抬到最高点，保持5 s 后放下，每日4~6 组，每组15~25次。（3）静蹲运动。患者背靠墙，将双足分开至与肩同宽，并缓慢向前伸，使双腿与身体重心有40~50 cm 的间距，保持25 s 后恢复，每日4~6 组，每组15~25 次。 两组均治疗1 个月。

1.3 观察指标 （1）疗效：膝关节疼痛完全消失，关节活动度恢复正常， 西安大略麦马斯特大学骨性关节炎指数可视化量表（Westemn Ontario and Mc-Master Universities Index of Osteoarthritis，WOMAC）评分0~1 分为临床痊愈；膝关节疼痛基本消失或明显缓解， 关节活动度显著改善，WOMAC 评分下降幅度不低于2/3 为显效； 膝关节疼痛有所缓解， 关节活动度有所改善，WOMAC 评分下降幅度超过1/3 为有效；与以上标准不符为无效[8]。总有效率=（临床痊愈例数+显效例数+有效例数）/n×100%。 （2）WOMAC 评分[9]：于治疗前、治疗1 个月后采用WOMAC 评分评估患者症状和体征的变化情况，该表包括关节功能（170 分）、疼痛（50 分）、僵硬（20 分）3 个维度，满分240 分，各维度评分愈高病情愈严重。（3）关节滑液TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平：于治疗前、治疗1 个月后患者行膝关节腔穿刺抽取2 mL 关节液，经高速离心10 min 后取上清液待检。 患者关节滑液TNF-α、IL-1β、MMP-3水平采用酶联免疫吸附法测定。 （4）膝关节生物力学指标：于治疗前、治疗1 个月后采用美国飞利浦X 仪检查患者膝关节生物力学情况，患者体位为仰卧位，将下肢及脚伸直，拍摄正位照，中位线对准骸骨下缘中点，球管距离底片控制在1 m 范围内，拍摄膝关节腔间隙上、下30 cm 范围内图像，测量图片的关节间隙角、胫骨角及股骨角角度。

1.4 统计学处理 借助软件SPSS 20.0 分析数据。计数资料n（%）描述，行Fisher 精确概率检验；计量资料描述， 行t 检验；P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组疗效比较 治疗1 个月后，研究组总有效率96.97%，比对照组的78.13%高（P＜0.05）。 见表2。

表2 两组疗效对比[n（%）]

2.2 两组WOMAC 评分比较 两组治疗前WOMAC 各维度评分相比无差异（P＞0.05）；两组治疗1个月后WOMAC 各维度评分均比治疗前低 （P＜0.05）； 研究组治疗1 个月后WOMAC 各维度评分均比对照组低（P＜0.05）。 见表3。

表3 两组WOMAC 评分对比（±s，分）

表3 两组WOMAC 评分对比（±s，分）

注：* 相比同组治疗前，P＜0.05。

组别 n 关节功能治疗前 治疗后疼痛治疗前 治疗后僵硬治疗前 治疗后研究组对照组t P 33 32 46.39±5.67 46.15±5.52 0.173 0.863 24.74±3.03*28.61±3.60*4.695＜0.001 13.92±1.64 13.84±1.58 0.200 0.842 7.47±1.15*8.59±1.27*3.729＜0.001 5.64±1.12 5.57±1.08 0.256 0.799 2.79±0.71*3.75±0.93*4.687＜0.001

2.3 两组关节滑液TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平比较 两组治疗前TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平相比无差异（P＞0.05）； 两组治疗1 个月后TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平比治疗前低（P＜0.05）；研究组治疗1 个月后TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平比对照组低（P＜0.05）。 见表4。

表4 两组关节滑液TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平对比（±s）

表4 两组关节滑液TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平对比（±s）

注：* 相比同组治疗前，P＜0.05。

组别 n TNF-α（ng/L）治疗前 治疗后IL-1β（pg/mL）治疗前 治疗后MMP-3（ng/mL）治疗前 治疗后研究组对照组t P 33 32 1.45±0.48 1.39±0.51 0.489 0.627 0.62±0.27*0.85±0.38*2.820 0.006 20.42±5.75 19.78±5.61 0.454 0.651 9.39±3.48*12.64±3.95*3.523 0.001 168.36±30.14 166.92±29.73 0.194 0.847 84.49±21.25*100.32±24.61*2.778 0.007

2.4 两组膝关节生物力学指标比较 两组治疗前关节间隙角相比无差异（P＞0.05）；两组治疗后关节间隙角比治疗前低， 且研究组比对照组低 （P＜0.05）；两组治疗前、后胫骨角、股骨角相比无差异（P＞0.05）。 见表5。

表5 两组膝关节角对比（±s，°）

表5 两组膝关节角对比（±s，°）

注：* 相比同组治疗前，P＜0.05。

组别 n 关节间隙角治疗前 治疗后胫骨角治疗前 治疗后股骨角治疗前 治疗后研究组对照组t P 33 32 2.28±0.65 2.24±0.63 0.252 0.802 1.21±0.26*1.47±0.42*3.011 0.004 94.96±2.81 94.92±2.83 0.057 0.955 94.48±1.87 94.65±1.91 0.363 0.718 79.98±1.95 79.96±1.89 0.042 0.967 79.28±1.72 79.49±1.81 0.480 0.633

3 讨论

膝骨关节炎患者受多种病因影响致使关节软骨出现纤维化、萎缩，骨损发生，导致膝关节承受力降低，关节出现疼痛、僵硬、功能障碍等症状，严重影响患者日常生活[10]。 因此，怎样减轻或延缓膝骨关节炎患者病情进展， 一直是临床医师关注的重点课题。 因膝骨关节炎患者病理表现具有较大差异， 临床治疗该病以药物结合非药物的综合治疗为主，必要时采用手术治疗。 近年来主动运动疗法在骨科中广泛应用， 且其在膝骨关节炎治疗中取得一定进展。 主动运动疗法主要是依靠患者主动参与自身肢体功能锻炼，进行肌力自主运动，以改善关节周围肌肉与神经功能，加强关节活动度，提高肌力，促进血液循环，进而促使关节活动能力提升、稳定性增强，从而达到提高综合疗效的目的[11-12]。张建洛等[13]报道，对膝关节骨性关节炎患者进行主动运动疗法治疗可以明显提高患者疗效，改善膝关节功能。 本研究中，研究组治疗1 个月后总有效率比对照组高， 研究组治疗1 个月后WOMAC 各维度评分均比对照组低，与上述报道一致， 说明主动运动辅助治疗较常规治疗更能明显提高膝骨关节炎患者治疗效果，减轻临床症状。 主动运动中核心为股四头肌运动训练。 股四头肌作为一种膝关节伸肌肌群， 对膝关节肌群具有明显缓冲作用。 据国内外研究报道，与同年龄健康人相比，膝骨关节炎患者股四头肌运动能力偏低，同一神经纤维可调动的肌纤维数量降低， 膝关节承重能力降低，从而膝关节运动功能减弱甚至丧失[14-15]。通过以股四头肌为核心的主动运动锻炼， 促使未被调动的肌纤维得到充分调动， 神经纤维所能调动的肌纤维数量上升，加上臀部肌肉运动、静蹲运动等主动运动锻炼促使膝关节相关肌肉群得到综合改善，从而达到提高疗效、减轻症状的目的。

相关研究显示， 膝骨关节炎发生发展和复杂的细胞因子调控有关；当膝关节腔内受损时，刺激软骨细胞、滑膜分泌TNF-α、IL-1β 等细胞因子，进一步刺激关节液中MMP 增加，关节软骨遭到进一步破坏[16-17]。 TNF-α、IL-1β 均为促炎因子，能够参与机体炎症反应，直接在软骨细胞上作用，刺激释放前列腺素E2 与表达一氧化氮合酶，促进软骨细胞合成活性氧自由基与一氧化氮数目增加， 加速软骨细胞的软化与凋亡；同时，TNF-α、IL-1β 还可以诱导MMP 等炎性递质的产生，对合成蛋白聚糖与软骨胶原具有选择性抑制作用， 致使关节边缘骨质遭到破坏，进而加剧病情进展[18]。MMP-3 属于膝骨关节炎软骨破坏中重要的细胞因子， 其能够降解软骨细胞外基质、 基底膜及蛋白多糖， 激活MMP 家族其他成员，切断Ⅱ型胶原，破坏关节软骨完整性[19]。 张婉容等[20]报道，对膝关节骨性关节炎患者实施齐刺配合短波治疗可以降低TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平。 本研究中，研究组治疗1 个月后TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平比对照组低，提示主动运动辅助治疗膝骨关节炎疗效较好的作用机制可能与降低TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平密切相关。另外， 本研究发现主动运动辅助治疗可以降低膝骨关节炎患者关节间隙角角度， 改善生物力学指标。 但两组治疗前、后胫骨角、股骨角相比无差异，这可能是因为本研究样本量较少，随访时间较短，还有待后续大样本、多中心的进一步研究。

综上所述， 对膝骨关节炎患者进行主动运动疗法辅助治疗具有较好疗效， 能够明显降低患者关节滑液TNF-α、IL-1β、MMP-3 水平。