膝关节镜下前交叉韧带重建术后膝关节功能康复研究进展

郭韵 高峰 杜良杰 李建军

·综述·

膝关节镜下前交叉韧带重建术后膝关节功能康复研究进展

郭韵 高峰 杜良杰 李建军

前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）是膝关节重要的稳定结构，损伤后膝关节功能将受到严重影响。目前临床上通常采用膝关节镜下重建手术结合专业化的康复训练对损伤的ACL进行治疗。重建手术是修复ACL解剖结构的关键，康复训练则是恢复膝关节功能和帮助患者重返运动的重要保障。随着重建技术的改进和ACL生物力学及功能研究的深入，ACL术后康复的理念和方法也发生了改变。本文着眼于ACL重建术后相关功能的恢复，重点探讨目前ACL术后康复的研究进展。

膝关节镜；前交叉韧带；骨重建；外科手术；康复

前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）损伤是常见的膝关节运动损伤，美国每年约有20万人发生ACL损伤，其中约65％的患者接受了重建手术治疗［1］。重建手术能够对ACL的解剖结构进行一定程度的修复，但术后膝关节功能还需进行康复治疗。临床医生和康复治疗师应针对患者术后出现的各种功能障碍制定全面、专业的康复方案。本文主要针对ACL重建术后的疼痛肿胀控制、关节活动度（range of motion,ROM）恢复、肌力增强、本体感觉恢复、核心稳定性增强及心理康复等进行综述。

一、疼痛、肿胀的控制

由于ACL重建术中需要建立骨隧道、清理炎症水肿的滑膜及植入移植物等，会对骨质、关节囊、滑膜、血管造成损伤。软组织破坏、血管破裂和炎性细胞浸润，促使机体多种炎症因子的释放，刺激周围神经，产生剧烈疼痛；内皮细胞的完整性被破坏，使得血管通透性增加，引起肢体肿胀。膝关节的疼痛、肿胀会明显限制展的ROM及髌骨活动，所以术后早期的康复目标主要是控制疼痛和肿胀。对于ACL重建术后的疼痛及肿胀的控制，可综合采用多种治疗方法，在尽量减少使用止痛药物的基础上，配合使用物理因子疗法及运动疗法缓解症状。

目前用于ACL重建术后疼痛常见的物理因子疗法主要有冷疗、热疗、电疗、磁疗、蜡疗等。①冷疗具有促使局部血管收缩、减慢血流、降低毛细血管渗透性等作用，可减轻组织液外渗、降低局部代谢和耗氧量，从而减少术后渗血，消除肿胀［2］；并可通过抑制肌肉牵张反射和肌痉挛，发挥局部镇痛作用。术后72 h内应用冷疗可显著减轻膝关节疼痛、水肿并改善膝关节ROM［3］。②热疗是通过中药熏蒸及热灸的方法改善术后中、后期出现的膝关节疼痛。温热刺激可以提高皮肤温度、扩张毛细血管，促进血液、淋巴循环和新陈代谢，进而减轻疼痛。③超短波治疗属于高频电疗法，能够改善局部血液循环，促进渗出液吸收，减小组织张力，加快排除炎症产物、致痛物质。对于膝关节疼痛和肿胀具有较好的消炎、镇痛、消肿作用，且穿透力较强，能作用于深部病灶。④磁疗是通过磁场的温热效应促使组织代谢增强，加速排除局部代谢物，促进炎症产物的吸收，提高致痛物质分解酶的活性，增加血液中β-内啡肽及甲硫氨酸脑腓肽的含量，升高疼痛阈值［4］。⑤蜡疗的温热作用可减轻膝关节的疼痛、肿胀，蜡冷却后还具有机械挤压作用，对消除膝关节的肿胀有一定效果。

伸膝不足也会导致ACL重建术后早期膝关节疼痛［5］，所以术后的主、被动康复训练对疼痛、肿胀的减轻也起到不可替代的作用。通过术后早期鼓励患者进行主、被动功能锻炼，包括可耐受范围内的膝关节屈伸、髌骨松动及早期渐进性负重练习等，能够减轻疼痛、肿胀，也为后期强化训练奠定基础。

止痛药物的使用除了应用麻醉药物外，Mardani⁃Kivi等［6］应用单剂量600mg加巴喷丁对ACL重建术后患者的疼痛进行治疗，结果显示给药6 h、24 h，加巴喷丁组的平均疼痛强度和阿片类药物使用量均低于对照组。

二、ROM的恢复

随着ACL重建技术的改进，术后膝关节伸膝ROM受限程度较术前明显改善，但术后出现的疼痛、粘连、肌力弱等情况仍会影响膝关节活动（尤其是全膝关节的伸直）。所以ACL重建术后早期应恢复全膝关节活动。Wilk等［7］认为术后早期应进行专业的膝关节被动锻炼以及腘绳肌、腓肠肌的低负重、持续肌肉牵伸等训练，使膝关节达到一定程度的过伸，以维持和提高伸膝功能并预防屈曲挛缩。膝关节屈曲ROM应在术后1周逐渐增加；术后5～7 d膝关节被动屈曲ROM应达到0°～90°，以减轻肿胀及渗出为主，不强求增加屈曲角度；7～10 d被动屈曲ROM应达到0°～100°；第2～4周主动关节活动应达到115°，必要时可应用CPM机进行膝关节被动锻炼。

膝关节伸屈训练过程中，应注意增加髌骨松动，提高髌骨的滑动能力。术后组织粘连、脂肪垫的限制及应用髌腱作为移植物等均会影响髌骨的活动，造成膝关节活动受限，从而会进一步加重关节粘连。康复方法主要包括：分离牵引、侧方滑动及上下滑动。

需要注意尽量在患者可耐受范围内进行ROM训练，术后早期注意对移植物的保护，故需要动作轻缓、避免暴力，以免造成二次伤害。

三、肌力增强

Thomas等［8］研究表明ACL重建术后，下肢肌力将受到明显影响，其中股四头肌肌力下降了5％～40％，腘绳肌则下降了9％～27％；同时，健侧膝关节肌力也会受到一定的影响，同侧的髋、踝关节周围肌力也有所下降，髋关节肌力下降的肌肉群主要为伸髋肌、髋内收肌、髋外展肌，踝关节则为比目鱼肌、腓肠肌。ACL重建术后需要针对髋关节、膝关节、踝关节周围众多肌肉力量的减退而实施有效的康复治疗。

（一）等长和等张收缩训练

肌肉收缩形式包括等长、等张及等速收缩。等长收缩是指肌肉收缩时，肌纤维的长度保持不变，也不产生关节活动，但肌肉能产生较大张力的一种训练方法，即静力性训练。等张收缩则是指肌肉收缩时，肌纤维的张力保持不变，肌纤维的长度发生改变，并产生关节活动的一种训练方法，包括离心收缩和向心收缩。

等长训练适用于关节活动中有明显疼痛、关节受限或肢体固定的患者，对肌力的增强作用明显，所以术后早期可应用等长训练对患者的肌力进行功能训练，如：直腿抬高、踝泵运动等。

当疼痛、肿胀改善后，应给予增强全膝关节活动范围的肌力训练，如：离心收缩。ACL重建术后膝关节伸肌离心力矩显著下降，从康复平衡角度分析应该加强股四头肌离心收缩的力量，从而预防膝关节不稳、增强膝关节的功能，尽量避免膝关节再次受伤。Gokeler等［9］认为离心收缩对股四头肌肌力的增强，形态及功能的恢复有明显帮助。Gerber等［10］将32例ACL重建术后患者分为离心训练组和常规训练组，两组患者均在术后第3周开始进行为期12周的训练，结果显示两组患者的患侧股四头肌的力量和做功距离均显著提高，但离心训练组明显优于常规训练组。这说明ACL重建后采用离心训练是安全有效的，对肌力增强、肌肉性能和功能活动的改善有促进作用。

（二）闭链和开链运动

闭链运动是指肢体远端固定而近端关节活动的运动，如：下蹲运动等。开链运动是指肢体近端固定而远端关节活动的运动，如：伸膝抗阻、直腿抬高运动等。两种运动机制不同，目前临床康复尚未对哪种运动产生的康复效果更佳达成共识。

大部分学者认同闭链运动是ACL重建术后安全、有益的训练。Kvist等［11］认为开链运动是双腿离开地面，只有股四头肌参与将胫骨推向前，而闭链运动是将双腿置于地面，是协同肌和拮抗肌的共同收缩，较开链运动在重组后韧带上施加的压力小。Takahashi等［12］研究认为闭链运动有以下优点：①闭链运动中屈伸肌共同收缩，前后稳定性增加，重组后的韧带剪切力比开链运动小，降低再损伤的风险；②尽管闭链运动对膝关节的整体作用力大于开链运动，但负重平衡训练在联合半月板损伤康复中占优势；③闭链运动在骨-髌腱-骨（bone⁃patellar tendon⁃bone,B⁃PT⁃B）重建术中占具有优势，其引发的髌股关节疼痛更小；④闭链运动时患者可无犹豫地用力，使得测量最大肌肉力量成为可能。Uçar等［13］对两组ACL术后患者分别采用闭链运动（蹲马步、靠墙坐等）及开链运动（股四头肌等长和等张训练、膝关节屈伸训练、牵伸训练等）进行康复训练，比较两组膝关节功能的恢复情况。结果显示两组的疼痛视觉模拟评分（visualanalogue scale，VAS）及屈膝角度较术后均明显改善，但闭链运动组的改善程度明显优于开链运动组，闭链运动组6个月后的Lysholm评分明显高于开链运动组。在增强肌力及功能性稳定方面，闭链运动可为有ACL功能缺陷的膝关节康复提供一个更安全的训练方式。

Fitzgerald［14］发现2种运动方式均能降低ACL移植物张力及髌股关节压力过大的风险且均适合促进功能性活动的恢复，在恢复股四头肌肌力时，可结合应用这2种运动形式。

我们认为闭链运动较开链运动更为安全，更能够提高膝关节周围肌力及稳定性，所以在ACL重建术后股四头肌的增强训练中，建议应用主要采用闭链运动的训练形式。

（三）髌腱移植与腘绳肌肌腱移植

目前临床应用最早、最多的是ACL自体移植重建。自体移植物主要包括B⁃PT⁃B、四股腘绳肌肌腱、股四头肌腱等，最常用的为髌腱及四股腘绳肌肌腱。自体移植在术后愈合快、感染概率低。但也存在一些弊端，如应用B⁃PT⁃B重建后可能会出现伸膝力弱、膝前痛等；而应用四股腘绳肌肌腱重建后可能会有屈膝力弱、损伤隐神经等并发症。所以对于B⁃PT⁃B重建手术，要在伸膝肌力上加强训练，并注意减轻膝前疼痛；而四股腘绳肌肌腱重建则需增强屈膝肌力。Wilk等［7］认为应用B⁃PT⁃B进行移植重建，髌腱所能承受的最大力量为2 977N，其刚度为455N/m；应用四股腘绳肌肌腱移植，其所能承受的最大力量为4 140N，刚度为807 N/m。故在进行肌力增强训练中，可给予四股腘绳肌肌腱移植患者更大的阻力，注意2种移植物所能抵抗的最大阻力，避免造成移植物的断裂。自体髌腱移植愈合时间约为8周，四股腘绳肌肌腱为12周，故术后8周内避免对自体髌腱移植患者进行伸膝抵抗活动，术后12周内避免对四股腘绳肌肌腱自体移植患者进行四股腘绳肌肌腱抵抗活动。Adams等［15］认为虽然2种自体移植物存在不同的优缺点，但最终，B⁃PT⁃B及四股腘绳肌肌腱移植在临床及功能结局方面（如松弛度、重返运动的时间、单腿跳、ROM、大腿周径等）比较，差异无统计学意义。

四、本体感觉恢复

机械感受器是位于肌肉、肌腱和关节等处的组织结构，通过感知躯体的空间位置、姿势、运动状态和运动方向，产生本体感觉（包括位置觉与运动觉）。机械感受器通过收集关节的位置、角度、加速度及机械张力等信息，和视觉及前庭觉共同通过中枢整合，反馈调节关节周围肌肉，进而参与到人体的平衡控制［16］。所以良好的本体感觉是获得准确高效的功能性运动、保持平衡的基础。

Friemert等［17］研究发现机械刺激感受器占ACL体积的1％～2％，其主要分布于韧带与股骨和胫骨附着处。ACL机械感受器作为信号传入装置参与到膝关节的稳定平衡中。运动时，膝关节的屈曲、伸张及骨骼肌的舒缩活动等刺激了位于ACL的本体感受器，本体感受器将信息传入中枢神经系统，使中枢感知关节所处的空间位置等，反射性兴奋相应肌肉，调整姿势，维持膝关节的稳定与平衡［18］。

平衡的维持需要良好的感觉运动系统，包括感觉输入（本体感觉、视觉及前庭系统）、中枢整合（大脑皮层、脑干及脊髓反射）和运动控制（膝关节周围肌肉）［16］。ACL损伤后，生物力学结构遭到破坏，膝关节的本体感觉也明显的减退，导致感受和传入信息受阻，影响了传导和反馈通路。ACL重建手术虽然能够保留部分未损伤的本体感受器，但仍需要重视术后本体感觉的恢复。

本体感觉及平衡训练对关节位置觉、肌力、膝关节功能、功能性预后、重返运动均有着积极作用。Mandelbaum等［19］同时应用神经肌肉训练及本体感觉训练对ACL损伤的女性足球运动员进行康复训练，训练组ACL的损伤发生率第1年减少了88％，第2年减少了74％，提示神经肌肉训练及本体感觉训练可能对修复女性足球运动员的ACL损伤有直接作用。马燕红等［20］将ACL重建术后42例患者按病区分为本体感觉促进组和对照组，术后6个月评估结果显示在被动ROM重现测试中，本体感觉促进组的双膝总平均偏差比较，差异无统计学意义；对照组的患膝总平均偏差显著大于健侧；本体感觉促进组的Lysholm评分显著高于对照组。故ACL重建术后应用强化本体感觉训练能够促进下肢功能的恢复。

由于本体感觉器对机械刺激敏感，所以本体觉训练的原则即是刺激膝关节感受器，在手术后的不同时期可应用不同的刺激方式对感受器进行刺激。术后早期，主要采用被动挤压膝关节的手法刺激及静态负重练习［7］，静态负重练习包括在平稳表面静态站立、静态半蹲训练等。随着移植物的愈合及功能的增强，对本体感觉训练的难度应逐渐加大，如负重练习中，可加入重心转移训练、单腿站、单腿蹲以及将平稳的负重表面更换为不平稳表面等［7］。Cho等［21］将28例男性ACL重建术后患者均分两组，一组在平稳表面进行下蹲的闭链运动训练，另一组在不平稳表面（平衡板）接受下蹲的闭链运动训练。6周后评估发现不稳定训练组的本体觉功能及Lysholm评分较训练前明显提高；两组在屈膝45°时的本体感觉功能比较，差异具有统计学意义。Cho等［21］认为在不平稳表面进行下蹲训练能够提高ACL重建术后的本体感觉功能及膝关节功能指数。另外，相关的仪器刺激训练同样能够起到增强本体觉的作用。Moezy等［22］研究显示全身震动训练可提高ACL重建术后的膝关节本体感觉及平衡能力。试验将20例单侧膝关节损伤的运动员随机分为全身震动训练组（whole body vibration training,WBVT）及传统训练组（conven⁃tional training,CT），两组均进行为期12阶段的训练，结果显示WBVT组姿势稳定性的提高程度明显优于CT组；屈膝30°及60°时，WBVT组患膝训练前、后的平均绝对角误差改善明显，而CT组未见明显差异。

本体感觉对平衡控制及应对损伤关节的反射性保护起到重要作用。ACL损伤后，本体感觉功能明显下降，对患者的膝关节控制及动态平衡能力产生不利影响。所以，ACL术后早期应进行本体感觉训练，增加本体感觉的输入，以增强膝关节的运动控制能力，避免继发性损伤。

五、核心稳定训练

人体核心区是由腰腹、骨盆及髋关节三部分构成的复合体，主要包括被动系统（骨骼、韧带等）、主动系统（核心肌群）及神经系统（机械感受器、皮质及皮质下控制中心等）三个亚系统［23］。核心区在解剖结构上是连接上下肢的枢纽，功能上是传递上下肢动量及力量的动态链基础［23］，在运动中维持、协调身体的稳定性。作为核心区主动系统的核心肌群包括：前部的腹肌群、后部的腰背肌群、顶部的膈肌以及底部的盆带肌群。这些肌群具有主动收缩并产生力量的能力，在核心稳定性中起到主要作用。核心肌群力量的提高和稳定性的增强，可以减小和缓冲肢体末端和膝关节的负荷，避免急性损伤与慢性劳损的发生；核心肌群力量的下降则会降低核心区对四肢的控制能力，容易形成不正确的身体姿势，进而导致运动损伤的发生。

ACL损伤或重建术后，不仅膝关节周围肌肉力量下降，其髋关节周围的肌力及动力学也同样受到影响［24］，而这些核心肌群力量的减退会进一步加重膝关节损伤，加强核心肌群力量对预防ACL再损伤至关重要。Shi等［25］认为核心稳定可通过核心运动控制获得，旨在解决与步态、核心稳定相关生物力学问题的专业核心稳定性训练在ACL损伤管理中起到了关键作用。Kulas等［26］在正常人单腿下蹲试验中发现，躯干在适度前屈（＜40°）时，ACL的负荷减小，这可能与机体通过调节屈髋角度及大腿的肌力降低ACL的受力及应变程度有关。Hall等［27］的研究发现ACL重建术后大于1年患者的患膝在上第2阶台阶时伸膝力矩下降，伸髋肌力矩却增加了26％，在平地行走时伸髋力矩则增加了34％，其认为可能是机体产生的一种保护性机制，通过增加伸髋力矩以补偿降低的伸膝力矩。故为预防ACL的再损伤，在术后康复中，应加入对核心肌群及核心稳定性的增强训练。

核心稳定性训练是指针对身体核心肌群进行的稳定、力量、平衡等能力的训练，通过核心稳定性训练可以建立一个强大的核心肌群，对身体的动态链功能有着巨大的影响。在核心稳定性的训练中，Huxel等［23］认为主要分为三个阶段：第一阶段，肌肉募集训练，脊柱中立位无疼痛即可开始，包括凹腹、腹部支撑及膈肌呼吸训练，凹腹、腹部支撑对核心肌群起到神经控制作用。第二阶段，稳定性训练，在核心肌能够产生主动收缩且本体感觉建立后进行，包括卷腹训练、侧桥训练及背伸训练，该阶段的训练主要是提高核心肌群的肌力、肌耐力及神经控制。第三阶段，动态稳定性训练，主要有平衡、跳跃及增强式训练，该阶段主要是提高患者的功能性活动能力。

核心稳定性训练能够矫正不平衡姿势和预防损伤，所以将核心稳定性训练运用于ACL损伤与重建术后将更加有利于患者康复，提高患者重返运动的能力。

六、步态训练

步行是躯干、骨盆、下肢各关节及肌群的一种规律、协调的周期性运动，涉及下肢各关节和肌肉的协同运动，上肢及躯干姿势的变化也将对步行产生影响。ACL重建术后早期由于疼痛、肌力下降、ROM减少、负重能力降低等原因，患者的步行能力受到明显的影响。如果未进行及时合理的步态训练，尽管后期解决以上问题，步行模式仍会发生改变［28］，将出现双下肢运动及生物力学的不对称，且在患膝的生物力学发生改变后，健膝则可能会因为出现代偿机制而受到影响［8］。所以术后步行能力的训练必不可少。

1.对患者的步行状况进行步态分析，发现ACL重建术后下肢的动力学和运动学改变情况，以制定相应的治疗计划。例如，应用三维步态分析仪不仅可以反映患者运动时的运动学及动力学参数，还能够通过表面肌电图显示患者运动时肌肉的收缩活动［29］。针对这些变化，发现不足，以开展针对性的肌肉训练，利于有效的恢复下肢运动力学的功能。

2.术后早期，患者多存在肌力弱、负重差等问题，在进行步行训练时应对患膝加以保护，例如使用支具或进行减重训练。支具在步行中可以提高髋关节的屈伸力矩，但会降低膝关节的屈伸力矩。前向跑动时，支具可减少膝关节屈曲角度和胫骨的旋转角度。沙蕉等［30］的随机对照试验显示，在术后12周，减重步态训练组患者的Holden步行功能分级、10m步行时间、健患侧小腿周径差、IKDC评分与对照组之间存在显著性差异。所以ACL重建术后早期使用支具或进行减重步态训练不仅可以对患膝起到保护作用，还能够较早地促进下肢功能恢复，提高步行能力。

3.进行需要平衡、协调功能的活动有助于提高功能性步行能力。Hartigan等［31］研究发现扰动训练有助于改善下肢运动的不对称，该方法通过神经肌肉训练，提高患者膝关节的动态稳定性及协调能力，利于改善步行情况。Hooper等［32］对ACL重建术后不同时期患者进行步态分析，发现进行上、下楼梯训练对改善患者步态有所帮助。

七、心理康复与康复教育

有些患者在ACL损伤或重建术后可能会出现情绪不稳、敏感、多疑、焦虑、抑郁等心理问题，或因缺乏对ACL重建后康复的正确认识，如因疼痛不敢活动、害怕再次损伤等而产生运动恐惧，严重影响膝关节功能恢复进度。相反，自信、乐观、良好的自我认识对重返运动有着积极作用［33］，所以术后的心理支持及康复教育不容忽视。

心理康复的目的在于解除患者的顾虑，让患者做足心理准备，以更好的重返运动。骨科医生应掌握一些心理学知识和技巧，重视ACL重建术后患者的心理情况，了解患者的心理需求。应尽可能满足患者的心理需求，采用各种心理干预措施，必要时可适当应用小剂量抗焦虑和抗抑郁药物，改善心理症状，将有助于患者康复［34］。

康复教育贯穿于康复治疗的始终，而二级预防的指导则是其中尤为关键的一环。由于ACL的损伤多为非接触性损伤，主要的危险因素包括膝关节周围肌肉力量减退、肌肉疲劳、核心肌力下降、本体感觉减退、膝关节的剪切、扭转力增加、着地时屈膝角度减小以及膝外翻增加等［35］。所以二级预防的目的即要减少ACL非接触性损伤的概率，首先应尽可能的减少或消除危险因素，其次应加强预防再损伤的训练，如下肢增强式训练、动态平衡训练、肌力训练、牵伸训练、核心肌及躯干控制训练、灵活性训练、以及本体感觉和神经肌肉控制训练等［35］。

八、小结

ACL损伤康复治疗的目的在于最大限度地恢复膝关节功能，使患者重返生活及运动。重建手术将ACL的解剖结构修复之后，功能的恢复则取决于专业的康复治疗，而最佳的康复方案则是针对术后机体功能变化制定的康复训练，主要可以概括为三个方面：①基础康复，包括疼痛、肿胀控制，ROM恢复及肌力增强。术后早期控制术后疼痛、肿胀利于实施其他康复；ROM的恢复应在早期进行，且要达到全膝关节伸直；在增强膝关节肌力同时注意相邻关节周围肌肉力量的训练。②功能康复，即本体感觉、平衡及步态训练。注意增强神经肌肉功能训练，增加本体觉的输入，提高平衡及步行能力。③相关康复，如核心稳定性训练及心理康复。增强核心稳定性，提高姿势控制能力；注意术后患者的心理变化，及时予以心理康复及二级预防教育，减少ACL的再损伤。康复过程中需因人而异，展开全面康复，以达最佳的功能恢复。

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国家养老服务体系建设应用型科研项目（FYZL⁃2011⁃2）；中央级公益性科研院所基本科研业务专项（2014CZ⁃14）

100068北京，首都医科大学康复医学院中国康复研究中心北京博爱医院脊柱脊髓神经功能重建科

李建军，E⁃mail：crrc100@163.com

（2015⁃10⁃20）