不同地区新兵在高海拔地区体能训练致膝关节损伤的MRI研究

徐 强，赵永东，陈柱鸿，陈海龙，杜 滂

不同地区新兵在高海拔地区体能训练致膝关节损伤的MRI研究

徐 强1，赵永东1，陈柱鸿1，陈海龙1，杜 滂2

目的 对比研究不同海拔地区新兵在高海拔地区体能训练各阶段致膝关节损伤的MRI表现特点，为减少其发生提供理论依据。方法 120名新兵，分为低海拔组和高海拔组，在新训的第1、2、3个月行右膝关节MRI扫描，观察各阶段的膝关节骨质(骨髓、骨皮质、关节软骨)、半月板、韧带、软组织及关节腔损伤情况。结果 (1)低海拔组新兵第1阶段骨髓水肿及关节腔积液检出率(85.0%、65.0%)高于高海拔组新兵检出率(46.7%、33.3%;P<0.01)；低海拔组新兵第2阶段骨髓水肿及关节腔积液检出率(91.7%、86.7%)高于高海拔组新兵检出率(71.7%、65.0%;P<0.01)；(2)低海拔组新兵第2、3阶段半月板损伤检出率(16.7%、20.0%)高于同阶段高海拔组新兵检出率(1.7%、3.3%;P<0.01)；(3)两组新兵各阶段骨皮质、关节软骨、韧带及软组织损伤检出率差异均无统计学意义。结论 低海拔地区新兵新训期膝关节损伤率高于高海拔地区，应该根据新兵来源地区的海拔高度制定正确施训策略和防护措施，以减少其发生。

新兵；高海拔训练；膝关节损伤；磁共振成像

由于部队新兵集训期短、训练强度大, 且在寒冷的冬季进行，训练伤已成为影响新兵健康和新训任务完成的一个重要因素。既往有研究表明，军事训练损伤以膝关节损伤率最高[1]，了解和掌握不同海拔地区新兵在高海拔条件下体能训练致膝关节损伤发生的特点，可为制定科学的施训策略和正确防护措施提供重要依据，从而达到最大限度减少和避免损伤的发生，确保新兵训练顺利进行和目标最优。

1 对象与方法

1.1 对象 采用整群抽样方法，选取某部(海拔2300 m)2013～2014年新入伍的120名男性新兵为研究对象，年龄l7～25岁，平均(19.0±1.3)岁。按新兵来源分布地区的海拔高度分为低海拔组(海拔高度小于500 m)和高海拔组(海拔高度大于1500 m)。低海拔组即江苏、山东籍新兵各30名，高海拔组即甘肃籍新兵60名。两组新兵的年龄、身高、体重差异均无统计学意义，入伍前均无参加体育训练史，所有入选人员均由骨科专科医师检查排除膝关节慢性疼痛及外伤史。

1.2 方法 所用机器为德国西门子公司ESSENZA 1.5T超导型磁共振(magnetic resonance, MR)机，使用膝关节8通道专用线圈。患者仰卧位，矢状位：T2-tse-FS，FOV：170 mm，层厚：3 mm，TR：5070 ms，TE：90 ms，矩阵：384×384；T1-opp-FL2d，FOV：200 mm，层厚：3 mm，TR：600 ms，TE1：3.04 ms，TE2:7.0 ms矩阵：256×256；T2-tse-pd，FOV：160 mm，层厚：3 mm，TR：3950 ms，TE1：25 ms，TE2:74 ms，矩阵：256×256。冠状位：pd-tse-FS，FOV：170 mm，层厚：3 mm，TR：3100 ms，TE：26 ms，矩阵：256×256；T2-me3d-we，FOV：160 mm，层厚：1.5 mm，TR：53 ms，TE：24 ms，矩阵：320×320。所有实验者均于新训的第1、2、3个月行右膝关节MRI扫描，分别代表新训的第1、2和第3阶段，常规做以上5个序列的扫描检查。

1.3 图像评价 由两名放射科副主任医师阅磁共振图像(magnetic resonance imaging, MRI)，分析各序列、各训练阶段膝关节的骨质(骨髓、骨皮质、关节软骨)、半月板、韧带、软组织及关节腔损伤情况, 并取得一致意见。骨髓水肿MRI表现判断标准为：在T1加权像(T1weighted imaging, T1WI)上为骨髓腔内片状、小斑片状稍低或等信号，T2加权像(T2weighted imaging, T2WI)为稍高或等信号，边界不清；质子加权脂肪抑制像(proton weighted imaging fat suppression, PDWI-FS)序列图像上为片状、小斑片状高信号影，与周围信号被抑制的骨髓形成鲜明的对比，边界较清晰[2](图1)。半月板损伤按表现分为3度[3]：Ⅰ度表现为半月板内局限性信号增高(图2)；Ⅱ度表现为半月板内出现水平或斜行的高信号带，未达到半月板的关节面；Ⅲ度表现为半月板内异常高信号带累及半月板的关节面。关节腔损伤为T2WI髌上囊及关节腔内高信号影(图3)。

1.4 统计学处理 所有数据用SPSS 16.0软件进行统计分析，不同组间检出率的比较采用Fisher确切概率法或χ2检验,P<0.05为差异有统计学意义。

图1 新兵(男，18岁)集训期膝关节骨髓水肿

A.T1WI矢状位，右股骨内侧髁片状低信号影，边界模糊；B.PDWI-FS冠状位，右胫骨上端片状高信号影，边界清楚

图2 新兵集训期膝关节半月板损伤

男性，22岁，右膝关节半月板I度损伤。PDWI-FS矢状位。外侧半月板后角内局限性信号增高

图3 新兵集训期膝关节关节腔积液

男性，19岁，男，右膝关节关节腔积液伴前交叉韧带损伤。右膝关节冠状位扫描。关节腔内高信号影及前交叉韧带内见高信号影

2 结 果

新训不同阶段新兵膝关节损伤情况见表1。

2.1 骨髓水肿比较 两组新兵第1、2阶段骨髓水肿检出率差异有统计学意义(P<0.01)，低海拔组新兵检出率高；第3阶段骨髓水肿检出率差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2 半月板损伤比较 两组新兵在第1阶段半月板损伤检出率差异无统计学意义(P>0.05)，第2、3阶段半月板损伤检出率差异有统计学意义(P<0.01)，低海拔组新兵检出率高；全部新兵第3阶段11.7%(14/120)的膝关节的半月板损伤，其中内侧半月板42.9%(6/14)，外侧半月板57.1%(8/14)。Ⅰ度损伤85.7%(12/14)，Ⅱ度损伤14.3%(2/14)。

2.3 关节腔损伤比较 两组新兵在第1、2阶段关节腔损伤检出率差异有统计学意义(P<0.01)，第3阶段关节腔损伤检出率差异无统计学意义(P>0.05)。

2.4 骨皮质、关节软骨、韧带及软组织损伤比较 两组新兵各阶段骨皮质、关节软骨、韧带及软组织损伤均未检出。

3 讨 论

高原医学研究证明，在高原高寒、缺氧环境中,人体细胞代谢结构及器官功能结构均发生全面的变化[4]，如基础代谢率增加，耗氧量增多。有研究认为，在高原环境中进行运动训练，与平原相比，同样强度下肌肉的负荷增加，肌组织易处于无氧代谢状态,无氧代谢使自由基增多，肌乳酸增高，使肌肉群易疲劳，肌耐力下降，增加了应力性骨损伤发生的危险性[5、6]。此外，低海拔地区新兵初进高原，短期内不能适应高寒缺氧低气压等气候条件，其心理和生理上均有不同程度的变化，主要表现为失眠、抑郁、焦虑及认知功能的下降[7,8]，以及脑细胞缺氧敏感[9]，导致在训练中注意力不集中，动作迟缓不协调，应急反应差，易疲劳，表现在训练技巧、要领掌握欠佳，防御保护反应迟钝。高海拔地区新兵由于长期生活在高原环境下，无论是心理还是机体的器官、组织细胞等各个方面都能够适应高原低氧高寒气候[10]。

表1 两组新兵三个训练阶段膝关节损伤情况 [n=60；(n;%)]

注：两组新兵三个训练阶段均未发现骨皮质、关节软骨和软组织损伤

本研究中，低海拔地区的新兵初到高原，短期内不能适应高原气候条件，因此新训第1、2阶段的骨髓水肿检出率及关节腔积液明显高于高海拔地区新兵，但两组之间半月板损伤检出率无明显差异。随着第3阶段训练量的加大，同时低海拔地区新兵对高原气候逐渐适应，两组骨髓水肿检出率及关节腔积液已无明显差别。但由于增加了障碍跑和长途拉练，低海拔组新兵的半月板损伤检出率高于高海拔组。所以，不同海拔地区的新兵在高海拔地区由于其身体机能差异，对训练量的适应程度也有差别，对不同地区的新兵应因材施教，低海拔地区的新兵适应性训练尤为关键。

结合不同海拔地区新兵在高海拔地区新训的实际情况及膝关节损伤的发病机制和危险因素，笔者认为，采取以下措施可减少训练伤的发生：(1)注重心理健康教育，做好心理疏导，消除低海拔地区新兵的恐惧心理，树立信心，加强自我保护意识。(2)科学安排训练量及训练内容，重视训练前的热身运动,提高机体的应急性和适应性，避免单一动作长时间、高强度训练，防止肌肉、韧带的损伤。将体能训练与技术训练交替安排，使膝关节有休息及微小损伤修复的机会，此外，因材施教、因人施训，对低海拔地区新兵的训练应严格规范技术动作，循序渐进，合理安排体能训练和理论学习的课时量。(3)膝关节被动伸展性抗阻训练是预防膝关节运动创伤的有效方法，可使肌肉、关节、韧带的运动功能得到加强。施训人员可向新兵示范讲解，使其正确掌握，不仅有效减少新兵在军训中的膝关节损伤，而且可以明显提高新兵服役期间的身体素质。(4)训练时加强运动保护及保暖，佩戴护膝。(5)注重训练中及训练后的恢复锻炼，及时自我放松，训练间隙和训练后可自我按摩，以促进血液循环，加速代谢产物的排泄，减少乳酸堆积。本研究中新训后期新兵的膝关节损伤达到高峰，所以新训后的常规训练应减少下肢的训练负荷，以免影响膝关节功能恢复，防止损伤的进一步发展。

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[2] 张亚林, 房文皓, 罗 伟, 等. 膝关节损伤的MRI诊断[J]. 实用放射学杂志, 2012,28(2):237-239.

[3] 郭吉敏, 刘春霖, 曹满瑞, 等. MRI与关节镜诊断半月板损伤价值的对照研究[J].临床放射学杂志, 2010，29(11):1512-1515.

[4] 张彦博, 汪 源, 刘学良, 等. 人与高原[M]. 西宁: 青海人民出版社,1996：57.

[5] 吴忠义, 杨法香, 卢纯考. 高原训练队运动员骨骼肌组织的影响[J].肇庆医学院学报,2004(4):55-57.

[6] 陈 斌, 郭志坚. 高原氧自由基代谢的研究进展[J]. 高原医学杂志, 2009,19(2):56-61.

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(2015-01-07收稿 2015-03-24修回)

(责任编辑 岳建华)

MRI in revealing knee injury of recruits coming from different altitudes caused by physical training at high altitudes

XU Qiang1,ZHAO Yongdong1,CHEN Zhuhong1,CHEN Hailong1, and DU Pang2.

1.Department of Radiology, Hospital of Gansu People’s Armed Police Forces, Lanzhou 730050, China; 2. Department of Radiology, Fourth Military Medical University, Tangdu Hospital, Xi’an 710038,China

Objective To study comparatively the MRI features of knee injuries caused by physical training at high altitudes in different stage in recruits coming from different altitudes and provide a theoretical basis for reducing the incidence of knee injuries. Methods 120 recruits were divided into two groups: low-altitude group and high-altitude group. Then, we observed the lesions of their right knees’ joint in different stages including cortical bone, bone marrow, cartilage, meniscus, ligaments and articular cavity by examining with 1.5T MRI in the first three months of training. Results (1) The detectable rate of low-altitude group’s bone marrow edema and joint effusion in the first stages and second stages(first stage 85% and 65%，second stage 91.7% and 86.7%) were all higher than that of high-altitude group’s (first stage 46.7% and 33.3%，second stage 71.7%and 65%；P<0.01).(2)The detectable rate of low-altitude group’s meniscus injury in the second and third stages (second stage 16.7%，third stage 20%)were all higher than that of high-altitude group’s (second stage 1.7%，third stage 3.3%；P<0.01). (3)The differences in the detectable rates of both groups’ cortical bone, cartilage, ligaments and soft tissue injury in different stages were not statistically significant. Conclusions The injury rate in recruits from low altitude is higher than that in recruits from high altitude. Therefore, it is necessary to develop protective and scientific strategies to reduce the chances of injury’s occurrence.

new recruits；physical training at high altitudes; knee injuries; magnetic resonance imaging

武警部队卫生专业科研立项(WJWSB2012-12)

徐 强，本科学历，主治医师，E-mail:1065598920@qq.com

1.730050 兰州，武警甘肃总队医院放射科；2.710038 西安，第四军医大学唐都医院放射科

杜 滂，E-mail：1291119743@qq.com

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