等速技术辅助治疗膝骨关节炎患者的研究进展※

谢 露,次 旺,尊 珠,强巴旦增,娄本敬,郭婉琴,高旌洋,边 巴

(1.西藏大学,西藏 拉萨 850000;2.西藏自治区第二人民医院,西藏 拉萨 850000)

骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种以关节软骨损害为主,并累及整个关节组织的最常见的关节疾病,最终发生关节软骨退变、纤维化、断裂、缺损及整个关节面的损害,临床表现为关节疼痛、肿胀、僵硬和功能丧失[1]。膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)是发病率最高、临床最常见、对个体和社会损害最大的OA之一[2]。等速技术是检测膝关节肌力与功能的一种重要方法。等速肌力测试可以提供客观数据,用于设计延缓KOA 进展的有效锻炼方式,为早期预防KOA 的发生发展制订适宜的运动方案;判断有无肌力下降及肌力下降的程度与范围,为全膝关节置换术(TKA)术后制订治疗、训练计划提供依据;定期检查膝关节病变的恢复过程,以检验治疗训练的效果,减少因病致残而导致的生活不便,保护有效劳动力,减轻个人及社会的经济负担。本文简述KOA 的影响因素及治疗方式,分析等速技术的运动模式及优缺点,探究等速技术辅助治疗KOA 的非手术疗法研究进行综述。

1 膝骨关节炎

1.1 概述 KOA 是一种较为常见的退行性关节软骨性疾病,又被称为退行性膝关节炎。KOA 的疾病特点是以关节软骨损害和骨质增生为主,并累及整个关节组织,最终发生关节软骨退变、纤维化、断裂、缺损及整个关节面的损害。KOA 初期临床表现多为非持续性的疼痛,休息即可缓解,进行体力活动或受凉时可诱发或加重疼痛;中期表现为晨起膝关节僵硬,活动受限,继而坐起、步行、上下楼梯等日常活动轻微受限;晚期表现为持续性膝关节疼痛(至少5 min 左右才可缓解),日常活动严重受限,进而膝关节生物力学功能紊乱,膝关节内收力矩增大,关节的应力负荷异常,造成膝关节周围肌力下降、关节不稳和疼痛等,严重可致关节畸形[1]。KOA 引起的疼痛、肿胀、僵硬和关节活动度受限等显著降低患者的生活质量。

1.2 流行病学调查 KOA 的危险因素与肥胖、年龄增长、性别、盘坐习惯及潮湿和寒冷环境等有关[3]。张莹莹等[4]研究显示,我国40岁以上KOA 患者总患病率为20.50%,中国40岁及以上人群中女性的KOA患病率(25.14%)高于男性(18.99%),女性KOA 高患病率可能与雌激素水平有关。王斌等[5]研究显示,55岁以上人群KOA 发病率为60%,65岁以上发病率为85%,表明KOA 的发病率随着年龄增长而增加;不同地域KOA 患病率分布为西南(22%)＞东部(21%)、西北(21%)＞中南(18%)＞东北(17%)＞北部(11%),揭示不同地域KOA 患病率与当地的环境气候及地势特点有一定的相关性。

1.3 治疗方式 KOA 的干预措施包括保守治疗和手术治疗。保守治疗对于病情处于早中期的患者起到非常重要的作用。保守治疗包括健康宣教、物理疗法、药物治疗和运动疗法,可延缓病情进展,提高KOA 早中期患者生活质量[6-7]。运动疗法包括瑜伽、太极拳等传统锻炼方式,以及肌力训练、关节活动度训练和水中训练等[8]。相关指南指出,KOA 治疗必须以非药物治疗为中心[9]。运动疗法可通过肌力训练增强KOA 患者的肌肉力量,继而进行个性化的体育锻炼,达到改善步行、减轻疼痛等效果[10]。等速技术是提高肌力的有效方法,可以对肌力作出准确、客观的评价,目前在康复、骨科和运动医学等多个领域被广泛应用[11]。对于病情处于终末期的KOA 患者,保守治疗已经无法抑制疾病产生的疼痛,因此只能依靠手术治疗达到止痛的目的。手术治疗包括关节镜清理术、全膝关节置换术等。

2 等速技术

2.1 概念 等速技术是一种速度恒定的训练方式,关节的运动速度是恒定的,但不包括对指定速度的加速和减速,并且力取决于个人对称重传感器的推动力度。该技术可以在低、中、高速度下评估不同肌力和耐力,有助于医生制订康复计划,并提供可靠的数据。此外,等速技术可以用于个性化的肌肉强化,为肌力测试及训练提供分级和安全的程序,并客观反映肌力的强弱。等速肌力测试借助等速仪器完成。等速仪器可自动将关节运动中产生的瞬时力矩记录下来,经由计算机处理,得到多项反映肌肉功能的参数及力矩曲线,对肌肉运动功能进行评估。研究发现,在KOA 患者中,反映肌肉力量和日常活动之间关系最强的参数是峰力矩(指在肌肉收缩过程中的最大肌肉收缩时产生的力量)[12]。研究表明,在等速、等张及等长训练研究中,等速训练对KOA 患者的肌力增强效果更加明显[13]。中等强度的等速运动可以减缓早期KOA 患者的软骨退化[14]。与传统运动比较,等速肌力训练在减轻KOA 患者的疼痛和提高膝关节屈伸肌肌力等方面效果更为显著。

2.2 运动模式 KOA 患者因疼痛而减少膝关节运动,逐渐导致周围肌肉如股四头肌、腘绳肌等无力。其中,股四头肌的离心收缩在平地行走和上下楼梯等活动中起着基础性作用,可以控制膝关节的稳定性。膝关节肌肉一般进行向心和离心收缩两种运动模式。KOA 引起的功能障碍主要表现在行走上,在上坡时肌肉进行向心收缩,在下坡时肌肉进行离心收缩。等速技术运动模式分为向心收缩和离心收缩。向心收缩指的是肌肉附着点彼此靠近、肌肉长度收缩变短。离心收缩是指肌肉附着点彼此远离、肌肉长度被拉长。以膝关节为例,坐位下伸膝是向心收缩,屈膝是离心收缩。研究显示,等速向心、离心训练均能改善KOA 患者膝关节疼痛、功能障碍和峰力矩,且两种方法上述参数无统计学差异[15]。采用向心-离心联合模式的等速肌力强化方案比单独使用向心模式的效果更好[16]。

2.3 优缺点 肌肉运动是持续、动态的一个过程。动态监测可以实时、真实反映不同运动状态下肌肉的实际变化过程。等速技术是当前可以对肌肉进行动态监测且易被接受的一种测试方案。等速技术提供的客观数据可服务于以下内容:①设计延缓KOA 进展的有效锻炼方式;②为早期预防KOA 的发生,延缓病情发展,制订适宜的运动方案;③判断有无肌力下降及肌力下降的程度,为TKA 术后制订训练计划提供依据;④定期检查膝关节病变情况,检验训练效果。与徒手肌力测试相比,等速技术更具客观性、安全性、准确性、高重复性和高依从性等优点。等速肌力测试系统使肌力在3级及以下的患者在训练过程中更有安全感。该系统的可视化功能可将肌肉活动产生的力矩分析图展示给患者,使患者了解自己目前所处的康复阶段,也为患者的康复训练方式提供一定的数据支持[17]。虽然等速测试在临床医学、运动医学和康复领域被广泛应用,但仍存在许多缺陷,最主要的是等速仪器笨重、不易携带,其次是对患者的训练模式及负荷大小是由实施者判定,存在一定主观性。

3 等速技术在膝骨关节炎中的应用

3.1 等速技术在膝骨关节炎中的下肢肌力的量化评估 KOA 疾病的发生、发展已被证实与下肢肌力下降、生物力学功能紊乱密切相关。一项研究报告指出,膝关节下肢肌力的强弱与KOA 临床症状的严重程度存在正相关[18]。因此,有效测量下肢肌力的等速技术正逐渐成为医学热点。有学者对39例KOA 患者进行为期6周的膝关节周围肌肉屈肌与伸肌强化训练,结果显示训练后患者膝关节屈伸肌肌力、屈伸肌肌力平衡情况、关节活动度、疼痛状态均得到显著改善[19]。周文琪等[20]采用ISOMED-2000等速肌力测试系统对112例KOA 患者进行研究,分别对患肢在角速度为60°/s和180°/s时的屈伸峰力矩、相对峰力矩和峰功进行测试,并将测得的等速肌力测试指标与测得的西安大略和麦克马斯特大学骨性关节炎指数量表(WOMAC)指数进行相关性分析,结果显示60°/s时的伸膝相对峰功与WOMAC指数中的疼痛评分、僵硬评分、行动障碍评分及总分均存在负线性关系;180°/s时的伸膝相对峰功与WOMAC 指数中的疼痛评分存在负线性关系,180°/s时的伸膝峰功与WOMAC指数中的僵硬评分存在负线性关系。SAMUT G 等[21]将42例KOA 患者分为3组,第1组进行等速肌力训练,角速度依次设定为60、90、120、150、180°/s;第2组进行有氧训练;第3组不进行训练,干预6周后发现第1、2组的VAS 和WOMAC评分显著下降,提示等速肌力训练和有氧训练皆可缓解疼痛,改善功能障碍和关节僵硬,两者效果相近。以上研究进一步证实,等速肌力测试的量化评估对评价KOA患者临床症状是有意义的,可以根据评估结果对患者进行个性化训练,在改善肌肉功能、防止关节不稳、提升生活质量方面具有一定的作用。

3.2 等速技术在膝骨关节炎中的辅助治疗 不同的康复手段在治疗KOA 方面起到不同的作用,越来越多的研究开始探索等速肌力训练与其他技术结合对KOA 的治疗效果。

(1)保守治疗 等速技术在KOA 患者的保守治疗方面是有意义的。甄天赛等[22]研究认为,相比进行传统康复训练和未做训练的患者,等速技术可以扩大KOA 患者膝关节活动度,减轻疼痛,促进膝关节功能恢复,提高生活质量。左坦坦等[23]研究发现,等速肌力训练联合玻璃酸钠关节腔内注射(注射玻璃酸钠可提高关节滑液弹性,减少关节摩擦,抑制软骨降解酶的合成)比单用玻璃酸钠关节腔注射更能改善KOA 患者膝关节功能,缓解患者疼痛,保护患者关节软骨,提高患者生活质量[24]。以上研究表明,等速肌力训练一段时间后,KOA 患者膝关节周围肌肉肌力得到明显改善,同传统的康复训练比较,在提高关节活动度、缓解疼痛等方面效果更为显著。陈丹[25]将等速肌力训练与关节松动手法(针对关节运动的一项手法操作)结合,对40例KOA 患者进行训练,训练8周后患者疼痛明显减轻,关节活动度增大,生活质量明显改善,疗效优于单纯等速肌力训练。邹亮等[26]研究发现,采用红外治疗仪、关节松动术及等速肌力训练治疗KOA,可明显缓解患者疼痛,提高临床疗效。殷娜等[27]采用等速肌力训练联合低强度脉冲聚焦超声治疗KOA,结果表明该法可促进患者症状改善,降低炎症因子水平,提高患者膝关节功能及生活质量。HUANG M H等[28]研究证实,等速运动、脉冲超声和关节内透明质酸治疗KOA 患者,可增加肌肉峰值扭矩,减轻疼痛,减少残疾,增加活动范围及行走速度[29]。

(2)手术治疗 卢岩岩等[30]采用等速肌力训练联合小针刀治疗KOA,结果表明该法可有效增强患者肌力、本体感觉,改善膝关节功能。TKA 可缓解KOA患者疼痛,但膝关节屈伸肌力量缺陷在手术后仍然存在,等速技术可以对TKA 患者进行术后肌力训练,同时指导患者进行不同时段的康复训练。侯来永等[31]研究发现,行TKA 前KOA 患者的患侧膝关节屈伸肌力比健康人差,且伸肌肌肉功能差最为显著,提示训练过程中应以伸肌训练为主,屈肌训练为辅。CAVANELLAS N T 等[32]研究发现,健康膝关节或早期KOA 患者的股四头肌和腘绳肌强度高于疾病晚期患者,传统的康复计划不能将肌肉力量恢复至健康时的水平;健康受试者的等速运动比率在0.6～0.7(在60°/s的角速度下),而接受TKA 的KOA 患者的等速运动比率超出正常范围,原因可能是伸肌峰力矩减弱。武亮等[33]对30例晚期KOA 患者进行等速肌力测试,结果显示,术前后早期伸肌群的峰力矩、总做功量两项检测指标在60、120°/s下无明显差异,提示康复训练对TKA 术后股四头肌的肌力恢复有明显作用;术后3、6个月肌力变化明显,总体呈稳定上升趋势,其原因可能是患者病程过长、肌肉萎缩严重及骨性结构发生退行性病变。WANG X F等[34]选择200例进行TKA的晚期KOA 患者,分别于术前、术后第1、3、6个月进行等速肌力测试和膝关节功能评估,结果表明术后3～6个月患者膝关节伸肌力提升较快,通过等速肌力测试对TKA术后患者制订科学的康复计划,可以有效缩短治疗时间,促进膝关节功能恢复,预防膝关节二次受伤。等速肌力测试优势不仅体现在TKA 术后,对TKA术前同样具有意义。等速肌力测试为患者术前膝关节肌肉功能的评定提供客观指标,可用于明确肌肉的损伤情况,帮助患者选择恰当的治疗方式,对损伤肌肉重点康复,并同步训练周围肌肉,避免肌肉失衡[35]。

4 小结

等速技术能强化KOA 患者的肌肉力量,是用于KOA康复及预防的有效方法。分析目前针对等速肌力训练辅助治疗KOA 患者的研究发现,对TKA 术后不同治疗时间的评估研究较少,康复方案缺少统一标准,训练疗效还需要进一步探索。本文分析等速技术的理论、运动模式、优缺点,归纳等速技术在KOA 康复方面的应用,认为该技术可积极用于KOA患者的诊疗。