运动疗法与膝关节骨性关节炎的应用进展

邱曼丽综述，陈洪审校

（上海市普陀区中医医院针灸科200062）

运动疗法与膝关节骨性关节炎的应用进展

邱曼丽综述，陈洪审校

（上海市普陀区中医医院针灸科200062）

运动疗法；膝关节；肌力；骨关节炎，膝；综述

膝关节骨性关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是一种慢性退行性骨关节炎（osteoarthritis，OA）疾病。OA的发病率随年龄的增高而增高，60～75岁人群的发病率高于50%，75岁以上人群发病率高达80%[1]。KOA作为OA的一种，其发生严重影响了患者站立、步行等肢体功能，降低了患者的生活质量。因此，如何更有效地防治KOA已成为全世界关注的问题。2001年国外研究提出，将运动疗法作为KOA患者康复治疗的首选[2]。有研究表明，运动疗法不仅能减轻疼痛症状，还能改善关节功能障碍，延缓外科干预时间[3]。但功能障碍的改善程度及长期疗效在各研究中表现出较大差异，运动疗法类型的选择和患者依从性的差异可能会导致治疗效果不同。临床上对治疗KOA患者运动疗法类型的选择所持观点不尽一致，本研究就运动疗法对KOA患者康复的进展作一综述。

1 运动疗法治疗KOA的机制

1.1 对疼痛和功能障碍的作用KOA的病理特点是关节软骨退行性变、软骨损伤、破坏，关节边缘和软骨下骨反应性增生，形成骨赘。KOA的主要临床表现是疼痛和功能障碍。膝痛和功能障碍与关节软骨和骨的退变相关，与肌肉软弱和关节活动受限相关[4]。活动量不够，肌肉无力和关节周围软组织僵硬会加快OA的发生和发展。有研究发现，关节长期制动后，关节软骨中承受间歇性压力的糖蛋白减少，软骨脱水，胶原纤维暴露，引起关节软骨退变[5]。关节活动时可对软骨产生压缩和放松作用，压缩时软骨基质内液体溢出，放松时关节液进入基质。因此，适当的运动训练可改善滑液循环，减轻滑膜炎症，缓解疼痛，促进软骨新陈代谢，修复受损软骨面，预防滑膜粘连和血管翳形成，增加关节活动度，恢复关节功能。

1.2 改善维持关节稳定性肌群的肌力肌力下降伴随着OA的发生、发展[6]。肌肉软弱的原因包括废用性萎缩和关节源性抑肉抑制（arthrogenous muscle inhibition，AMI）。肌力训练不仅能减轻炎症、水肿等所致的AMI，还可增加运动单位的募集从而提高肌力。

KOA患者因疼痛、活动受限导致患膝屈伸肌不同程度废用性萎缩。许多研究表明，患者的膝屈伸肌力均有不同程度下降，以股四头肌受累明显，存在10%～60%的降低[7-11]。而股四头肌是膝关节功能性稳定的重要组织结构，在疾病发生、发展中起重要作用。Slemenda等[12]发现，较强的股四头肌肌力可能使发生KOA的X射线异常风险降低。Hurley等[13]研究显示，运动锻炼可明显增加股四头肌肌力，且随运动时间的延长而提高。

患者肌力减退的另一原因是由于中枢或反射介导的抑制[14]。单侧KOA患者受累膝关节与非受累膝关节相比，存在19%肌肉反射抑制[15]。疼痛通过神经系统，使肌肉组织产生保护性抑制反应。电生理实验证实，等长收缩可减轻关节源性肌肉抑制[16]。李放等[17]采用多点间歇等长肌力训练治疗KOA发现，肌力训练可通过募集运动单位减轻OA患者的肌肉抑制。

膝OA患者膝关节周围肌力下降，膝周肌腱韧带等组织强度下降，致胫股关节和髌股关节面应力分布异常，膝关节不稳，促进KOA恶化。运动疗法增强肌力，调整关节面应力分布，提高关节稳定性，是KOA康复治疗的关键。

2 运动疗法治疗KOA的方法

运动疗法的形式多样，应用于KOA的疗法主要包括关节活动范围训练、肌力训练和心血管有氧训练等，这些训练有助于缓解关节疼痛和预防关节僵硬；防止肌肉萎缩和增强关节稳定性；减少关节负荷和保护关节。

2.1 关节活动度训练关节活动训练有助于缓解关节疼痛和预防关节僵硬[18]。常用方法有：关节屈伸不负重主动运动、被动运动、关节松动术，必要时可做恢复关节活动范围的功能牵引等。关节松动术（包括胫股关节与髌股关节松动术），通过力与神经作用缓解疼痛，改善关节功能障碍。但急性期应限制KOA患者的关节活动，因重复的活动会加重炎性物质渗出，加剧症状。

2.2 肌力训练

2.2.1 肌力训练的类型肌力训练能防止肌肉萎缩，增强关节稳定性。一些研究表明，肌力训练对KOA的疼痛和功能障碍有效[19-20]。等长训练是肌纤维无长度变化时产生张力的训练，无关节活动，适合关节积液多、炎性反应重的患者。临床一般急性疼痛期采用等长训练或多点间歇等长训练，如股四头肌等长收缩练习、直腿抬高练习等。因等长训练是一种静力性练习，不会引起关节腔内压力增高，具有生理溢流作用，溢流的范围为设定角度±10°，所以在关节活动范围内，每隔20°进行等长训练较易避开疼痛弧。但此法缺乏关节活动，对改善肌肉神经控制作用不良。

炎症消散后的慢性期多采用等张肌力训练。等张肌力训练是在恒定阻力负荷下进行的肌肉运动，渐进抗阻练习（progressive resistance exercise，PRE）是最常用的方法。因等张肌力训练是一种动力性肌力训练，能增强全关节活动范围内肌力，改善肌肉神经控制，提高关节稳定性。但等张训练在关节活动范围内的阻力矩与最大肌力矩不一致，会影响训练效果。

等速训练是一种新型的方法，仪器提供一种可变顺应性阻力，使肌肉在整个关节活动范围内始终承受最大阻力，保证了肌力训练的高效性和安全性。等速训练可分为向心和离心运动。俞晓杰等[4]比较等速向心和等速离心肌力训练治疗45例KOA患者的有效性，显示二者都有效，且无明显差异。刘卫民[21]对23例KOA患者分组进行等速向心和等速向心-离心结合训练比较后发现，向心-离心结合训练对肌力的改善好于单纯向心运动，尤其在上下楼梯等功能改善中更明显。顾旭东等[22]用Cybex-6000型等速肌力测试与训练系统对40例KOA患者进行等速离心训练后认为，等速离心训练能有效改善膝关节OA患者屈伸肌群的各项功能参数（其中以屈膝肌的改善尤为明显），同时还能缓解患者疼痛，明显提高其功能性行为能力。离心收缩时，除肌肉组织的收缩成分参与外，还有非收缩成分介入，所以离心收缩具有力量大、耗能小的特点。肌肉收缩产生最大张力的顺序为：离心收缩大于等长收缩大于向心收缩。而向心结合离心训练能改善主动肌与拮抗肌之间神经肌肉协调性，提高两组肌群运动协调能力，增强关节稳定性，改善下肢功能。等速练习可用向心或离心方式进行针对性训练，且一次练习即可完成对主动肌与拮抗肌的训练。虽然等速训练有许多优点，但其设备昂贵，不易普及。

临床对各种肌力训练类型的效果评论不尽相同。孙启良等[23-24]对KOA患者分别进行股四头肌等长训练和等张训练各2个月，认为这2种方法的疗效无明显差异。林海丹等[25]进行随机对照试验发现，治疗后的等长训练组和等张抗阻训练组患者在完成指定生活任务的时间较治疗前分别降低16%～23%、13%～17%，疼痛较治疗前不同程度缓解，等长训练组疼痛平均缓解28%，等张抗阻训练组为58%，两组疗效比较，差异无统计学意义（P＞0.05），提示2种肌力训练的方法效果相同。等长、等张、等速3种训练方法在临床应用中各有利弊。Eyigor等[26]比较了等速和PRE治疗KOA的有效性，结果显示无明显差异，等速和PRE方案都有效。Huang等[27]采用等长、等张和等速3种肌力训练方法比较对KOA的疗效，发现等张肌力训练对缓解疼痛效果最好，等速肌力训练对减轻功能障碍效果最好，且能改善关节的稳定性和行走能力。

2.2.2 肌力训练的内容KOA患者的肌力训练以股四头肌为主。李放等[16]比较18例KOA患者屈伸膝肌练习效果的差异性后发现，膝关节OA患者的屈膝肌改善程度好于伸膝肌，表现出练习效果的选择性，由于伸膝肌对功能活动有更大意义，因而必须更重视伸膝肌群的训练。但Lim等[28]、袁长深等[29]研究表明，股四头肌肌力的增强并不能改善膝关节的内收活动。除股四头肌外，其他肌肉也影响膝部负荷和OA进展，洪晓亮等[14]发现，KOA患者有较强的髋部内收肌群，可能由于患者行走时为抵抗膝内翻而更多使用髋部内收肌。髋部内收肌群的收缩从一定程度上代偿了KOA患者股四头肌的软弱，减少了膝关节的松弛而稳定关节。所以，同时训练患肢的髋部和膝部肌力比单纯性训练膝部肌力对KOA患者效果更好。在运动中保持膝关节稳定性有赖于关节周围肌群的共同作用。俞晓杰等[8]用Noraxon Myosystem1200型表面肌电图仪对26例KOA患者膝屈伸肌的表面肌电信号进行研究，结果发现，KOA患者患肢在不同运动状态下均存在屈伸肌肌力平衡异常，即股四头肌和腘绳肌肌力平衡异常。为增强患肢的肌力，也可通过加强股四头肌与腘绳肌的协同活动来完成KOA患者的关节活动，改善步行速度，但不会加重关节功能的损害[29-30]。膝屈伸肌力不平衡会加快KOA的进展，所以康复治疗不仅应增强股四头肌肌力，还要重视膝关节屈伸肌力平衡，周斌[31]设计仰卧起桥闭链运动（CKC）和直立下肢CKC，协同锻炼主动肌和拮抗肌，均衡锻炼膝关节周围多块肌肉，增加了膝关节稳定性。总之，应用运动疗法治疗KOA患者时，需增强患肢其他肌肉肌力结合股四头肌肌力训练，以改善KOA患者膝屈伸肌的肌力平衡。

2.2.3 开链运动（OKC）和CKC的选择OKC是肌肉远端向近端的收缩，而CKC是肌肉近端向远端的收缩。OKC允许肌肉独立收缩，如下肢直腿抬高运动。CKC时关节面接近甚至挤压，如下蹲运动。KOA患者应选用OKC，不宜采用CKC，因为CKC不仅使膝关节面接近挤压，加快关节软骨的破坏，而且不利于膝关节的稳定，从而加重KOA患者的病情。

2.3 心血管有氧训练有氧训练是运动疗法中增强有氧代谢能力的耐力性练习方法，能减少关节负荷和保护关节。短期肌力训练对疼痛的疗效优于有氧训练。而长期有氧运动训练对关节功能恢复更佳。全身大肌群参加的有氧运动有利于消耗患者体内脂肪，减轻体质量，减少关节负荷。体质量减轻可有效降低膝关节OA约50%的危险因素[32]。俞晓杰等[15]报道，步行运动对KOA患者来说是安全、有效和易于接受的。林海丹等[25]研究发现，有氧运动干预期间KOA患者的疼痛缓解和躯体功能提高，如步行速度和步行距离的增加，治疗结束后疗效可维持18个月。

常用的有氧训练方法包括步行、游泳、健身跑、骑自行车、打太极拳等。有氧运动将训练融入患者生活，是国外KOA患者常用的治疗方式，目的是建立一个规律性的体力训练模式，增强心血管适应性，提高机体有氧代谢能力，改善患者日常生活活动能力。而在国内，康复医生还未对KOA患者的有氧训练引起足够的重视，通常建议患者在急性炎症期后进行一些步行和太极拳运动，但对其运动内容、方式的选择、运动强度和时间的制订还未有系统的关注。

3 运动疗法用于KOA可能存在的问题

3.1 运动疗法方案的制订应因人而异医生应根据患者的不同病情，制订出因人而异的运动方案，使训练更具针对性和有效性。在有力线异常和关节松弛的KOA患者，股四头肌力越强，OA进展的风险越大，而对线正常且稳定的膝关节，肌力和OA进展之间没有关系，这表明肌力训练应因人而异[14]。也并非所有患者都适合运动训练，某些特定时期如急性滑膜炎渗出期，关节内游离体形成时，要停止运动训练。有报道表明，对于严重关节松弛的KOA患者，肌力和躯体功能间的相关性很小[33]。因此，应根据KOA患者各自的生理特点，制订个性化的运动处方。

3.2 运动疗法的疗效与患者的依从性密切相关Ettinger等[34]研究证明，依从性和运动训练作用之间的剂量反应关系。患者对运动训练的态度，对KOA致病原因的想法及是否坚信运动疗法有效等都会影响其依从性[34]。Campbell等[35]随访一些KOA患者后发现，在得到康复治疗师指导时患者的依从性很高，运动训练效果良好，当他们与康复治疗师的联系停止后，其依从性下降，疗效也随之下降。我国有许多KOA患者不知运动疗法对KOA的治疗作用，使其训练的依从性下降，而致疗效不佳。因此，进行健康宣教和知识普及，让患者了解运动疗法对KOA的作用，在一定程度上能提高训练的疗效。

3.3 运动疗法的疗效需长期训练予以维持运动疗法治疗后的疗效长短是康复工作者关注的焦点。Van等[36]认为，运动的效果会随时间推移而逐渐减弱直至消失。因此，有必要在临床强化训练之后，坚持家庭训练以维持治疗效果。在一项太极拳练习的研究中，有氧训练能改善KOA患者的疼痛症状，但训练停止后症状的缓解逐步消失[37]。Brismée等[38]对KOA患者进行8周运动疗法后发现，疗效能持续2个月，影响疗效的因素与治疗后缺乏常规运动训练，家庭支持和动力来源等有关。

4 小结

运动疗法是治疗KOA的有效方式，不仅能缓解患者症状，且能改善关节运动功能障碍，延缓外科干预时间，提高患者独立生活能力。但总结众多文献，不同类型运动疗法对KOA患者的疗效差异仍存在争议，尤其是三类肌力训练方法对患者疼痛和功能障碍改善的效果比较，膝屈伸肌力训练和膝周肌力平衡对KOA疗效的影响及运动疗法的长期疗效等观点不完全一致。因此，本研究认为，对不同KOA患者，医生必须据其病情比较各运动疗法的优缺点，制订因人而异的训练方法，选择最佳训练内容，特别是根据患者的病程和症状分别选用等长、等张或等速训练，除增强股四头肌的肌力外，应重视患肢各肌肉的肌力训练及膝周肌力平衡，训练时要采用OKC，减少患者关节面的损伤，同时提高患者的依从性，使之坚持长期训练以增强疗效。随着人们对康复三级预防的日益重视，运动疗法治疗KOA值得在临床中推广并行进一步研究。

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