基于弓弦力学理论指导下针刀治疗膝骨性关节炎作用机制研究*

王正强，董 博，姚 洁，陈 瑞 ，袁普卫，刘德玉，罗 林

1.武警陕西省总队医院外二科(西安 710054)；2.陕西中医药大学附属医院骨病科(咸阳 712000)；

3.陕西省凤县医院骨科(凤县 721799)

膝骨性关节炎(Knee osteoarthritis，KOA)又称增生性关节炎，以关节软骨退行性改变，关节边缘增生和软骨下骨质的反应性变化为其主要病理特点[1]，其主要临床表现是关节疼痛及功能障碍。近年临床多报道称针刀医学通过松解局部挛缩、粘连，缓解关节疼痛，改善膝关节功能，临床疗效较好[2-3]。但针刀医学治疗膝骨性关节炎的确切作用机制尚不完全清楚，且缺乏相应的理论支持。张天民教授从人体解剖学及生物力学相结合提出弓弦力学理论[4]，进一步完善了针刀医学理论体系，本文基于弓弦力学理论探讨针刀医学治疗KOA的作用机制，为针刀治疗KOA提供治疗依据，指导针刀医学更好的运用于临床，服务患者。笔者通过查阅相关文章，围绕弓弦力学理论指导下针刀治疗膝骨性关节炎的作用机制，综述如下。

1 弓弦力学理论

弓弦力学理论是张天民教授结合人体解剖学与生物力学提出的，他认为人体内是以骨连接为中心，肌肉、筋膜等软组织附着的力学传导系统，人体骨骼与软组织形成了力学连接体系，其中骨骼为弓，肌肉、筋膜、神经等软组织为弦，软组织与骨骼的连接处是为弓弦结合部[5]。按照人体关节解剖结构构成的不同，分为单关节人体弓弦力学体系和多关节人体弓弦力学体系[6]。而膝关节属于多关节弓弦力学体系，膝关节弓弦力学体系以胫骨内、外侧髁和股骨内、外侧髁以及髌骨为弓，以股四头肌、股二头肌、半腱肌、半膜肌等肌肉和膝关节前后交叉韧带、内外侧副韧带等韧带为弓弦，而韧带及肌肉在骨骼的附着点即为弓弦结合部，也是KOA针刀治疗的主要部位[4]。膝关节的屈、伸等功能活动主要由骨骼支撑以及肌肉和韧带等软组织协同作用完成，膝关节在关节软骨进行性退变，关节边缘增生和软骨下骨质的反应性变化时，膝关节力学平衡被打破，应力集中导致关节疼痛或功能障碍，影响患者生活质量。

2 弓弦力学理论下针刀治疗KOA的作用机制

2.1 消除异常应力 患者常因肥胖、膝关节外伤史以及慢性劳损史致膝关节负荷过度，局部应力集中导致膝关节力学平衡被打破，膝关节周围软组织及关节内软骨失代偿，造成炎症因子渗出，局部组织形成瘢痕、粘连、挛缩，使膝关节软骨及关节面产生高应力点[7]。长此以往加速关节软骨的退行性改变，关节结构发生改变，最终形成骨刺、关节间隙变窄[8]。而关节结构的改变刺激了炎性细胞因子和蛋白酶的产生，加速关节软骨的破坏，关节软骨的破坏和局部软组织的粘连、挛缩，加速KOA的病理改变，形成一个恶性循环，患者出现膝关节疼痛，关节功能障碍等症状。弓弦力学理论从人体解剖学和生物力学角度运用针刀纵行松解、横行剥离的治疗方式，松解膝关节局部软组织的挛缩、粘连等病理状态，恢复膝关节软组织弹性变形能力[9]。改变膝关节软骨及关节面局部应力集中，通过消除膝关节局部异常应力，同时限制患者患侧活动，辅以适当功能锻炼，增加患侧的良性应力刺激，抑制炎性细胞因子和蛋白酶的产生，减少健侧的过度应力刺激，平衡调节双侧膝关节的使用频率及强度，最终恢复膝关节内部的力学平衡[10-11]。胡元水等[12]应用针刀结合康复训练治疗KOA，治疗结果及治疗后的Lequesne指数均显示针刀结合康复训练治疗效果优于单纯针刀治疗。

2.2 松解软组织粘连、挛缩 膝关节长期反复的慢性劳损导致周围软组织挛缩，造成膝关节内软骨代偿性的增生肥厚，关节面形成骨刺，而软组织的粘连、挛缩刺激了膝关节炎症介质渗出，不仅加速关节的慢性炎症损伤，还压迫了膝关节周围神经血管，引起膝关节内部生物力学平衡破坏，关节面的应力集中加速关节软骨退行性改变，导致KOA 的发生[13]。弓弦力学理论认为针刀疗法通过松解膝关节周围组织粘连、挛缩，缓解局部肌肉、筋膜及韧带等软组织痉挛，解除神经血管受到的压迫，改善局部微循环及血液循环[14]，改变弓弦的行径路线即弓弦力学理论中对“弦”的处理，恢复膝关节及周围软组织的受力异常，通过调节膝关节整体的生物力学平衡，缓解膝关节疼痛、改善关节功能[15]。

2.3 降低关节骨内高压 骨内高压是KOA病理改变中重要的一环，骨内静脉因局部神经、血管被压迫而回流受阻，骨内血液反流不畅或反流入髓腔内，致骨内酸性代谢产物堆积，而骨内毛细血管持续扩张后炎性渗出增加，动脉灌注减少导致骨内血管活性反应降低，关节内的血液循环不畅影响了关节软骨的营养供给，加速关节软骨的退行性改变，最终影响KOA的病程进展[16]。弓弦力学理论认为针刀的局部松解直达病所，通过增加骨内刺激，释放骨内高压，改善骨内微循环和骨内高压状态，修复慢性劳损组织，印证了“瘀血不去，新血难生”的中医理论体系[17-18]。葛恒清等[19]认为膝骨性关节炎是由于膝关节退行性改变导致膝关节内环境及酸碱环境改变， 同时膝关节面局部的骨小梁受力改变，为稳定膝关节内部压力平衡，关节软骨内的内压被迫增高。而针刀治疗通过松解膝关节周围肌肉、韧带等与骨的附着部，调节弓弦结合部力学平衡，从而调节局部应力集中，降低关节内骨内高压，改善膝关节骨内微循环，延缓KOA病理进程[20]。

2.4 缓解炎症反应 KOA的炎症反应是膝关节疼痛、关节功能障碍的主要诱因，影响着整个疾病过程。膝关节在炎症因子和生物力学平衡失调的作用下，关节滑膜、软骨等发生免疫反应，导致关节肿痛和活动障碍等，影响骨代谢从而加重关节软骨的损害。李民等[21]应用针刀疏通剥离膝关节周围软组织，使膝关节受力平衡改变，通过整体调节恢复膝关节软组织及关节面的力学平衡，并且抑制炎症因子释放和软骨细胞外基质的降解，调节机体免疫应答，缓解膝关节炎症反应，保护软骨细胞，改善KOA的临床症状[22-23]。徐传华[24]研究发现针刀配合玻璃酸钠治疗两组KOA患者后，检测两组患者治疗前、后关节滑液中TNF-α、MMP-9的含量，结果表明针刀治疗可明显降低局部炎症反应，且可以抑制关节滑液中TNF-α、MMP-9的释放；郭志明等[25]也认为针刀治疗可以改善膝关节局部软组织痉挛，加速患肢局部血液循环，促进下肢力线的恢复，从而减轻疼痛，改善患者膝关节功能活动。

2.5 针刺效应 针灸治疗具有舒筋活络、调畅气血，祛寒除湿的作用，且现代研究表明，针灸疗法可以调控膝关节内的细胞因子表达水平，通过针刺作用改善膝关节微循环，延缓关节软骨细胞的退化，改善KOA患者膝关节疼痛、功能障碍等临床症状[26]。针刀针身结合传统针灸针和现代手术刀，外形远大于针灸针，在治疗时疏通局部痉挛，切开弓弦结合部瘢痕，增加局部刺激量，从而取得更为显著的针刺效果，起到调畅气血、舒筋活络的治疗作用。另外，针刀还通过抑制炎症因子水平和炎性细胞的表达，促进软骨细胞的生长，达到修复关节面，延缓KOA发展进程，改善KOA患者的临床症状[27]。庞青民等[28]研究报道称KOA患者针刀治疗后的血清TNF-α、IL-6、IL-1的表达较较治疗前下降，且低于对照组，表明针刀治疗可以降低炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1的表达水平，从而缓解患者炎症反应，并且治疗后患者全血黏度高切、全血黏度低切、ESR、纤维蛋白原的表达也降低，说明针刀治疗不仅具有针刺效应，同时可改善KOA患者血液流变学，促进软骨细胞生长，延缓膝关节退行性改变和软骨进行性退化，改善膝关节功能。

3 典型病例

患者荣某，男，52岁，以“双膝部疼痛半活动受限半年，加重3 d”为主诉于2019年4月23日入住我院骨科。患者诉常年从事重体力劳动，半年前出现双膝部肿痛不适，双膝关节屈伸活动稍受限，上下楼梯时双膝关节疼痛明显，劳累后加重，休息后疼痛缓解，病情反复，既往未予特殊治疗。3 d前因负重久行致双膝关节疼痛加重，故前来就诊。查体见：双膝部稍肿胀，呈内翻畸形，局部皮色正常，皮温不高，双膝内、外膝眼压痛(+)，以右膝为著，双膝浮髌试验(-)、抽屉试验(-)、侧方挤压试验(-)，双膝关节活动受限，左下肢肌力Ⅳ级，右下肢肌力Ⅲ级，双下肢皮肤浅感觉未见明显异常，足背动脉可。辅助检查：双膝关节正侧位X线见：双膝关节退行性改变，双膝关节间隙变窄，右膝为著，右软骨下骨质致密。患者入院后给予针刀治疗，结合弓弦力学理论，选取内、外膝眼，髌骨下缘、髌骨上缘，内、外侧副韧带以及膝关节周围明显压痛点，腘窝选取胫骨内、外侧髁。经治疗两次后，患者双膝部肿痛明显减轻，膝关节功能明显改善，可下地活动，上下楼梯等活动均改善。

该患者长期劳作，致双膝关节骨面应力失衡，形成内翻畸形，而肌肉、韧带、筋膜等软组织代偿性的增生肥厚，炎症介质渗出，造成双膝关节的慢性炎症损伤，导致双侧膝关节周围软组织粘连、瘢痕、挛缩，影响膝关节功能活动，双膝关节退行性改变形成恶性循环，加速了患者关节软骨的破坏。应用弓弦力学理论指导下针刀治疗，以患者内、外侧副韧带以及等为弓弦结合部为治疗点，松解局部软组织粘连、挛缩，而髌骨上、下缘贴近骨面，以骨为弓，消除局部应力集中，降低关节骨内高压，缓解双膝关节炎症反应，肿胀减退，疼痛减轻，患者膝关节功能明显改善。

4 结 语

从弓弦力学理论指导下分析KOA的作用机理，在追问KOA患者病史时，大部分患者有膝关节外伤史或慢性劳损史，正常的下肢力线是从髋关节内侧传导至膝关节对的内侧平台，继而传导至踝关节，在受损的软组织周围，无菌性炎症刺激加速了膝关节周围粘连、挛缩，膝关节活动时机体出现屈曲保护动作，导致正常的力线内移或者外移，膝关节内骨面受力不均，出现局部应力集中，长期的应力集中状态导致骨小梁破坏以及关节软骨下硬化，严重时关节滑液不能濡养关节软骨，加重关节软骨的负荷，加速了膝关节退行性改变，导致了KOA的发生[29]。通常膝关节生物力学改变可分为两种情况，一是由关节面的过度使用。该类患者一般较肥胖，关节面的负荷超出正常膝关节受力，损伤关节软骨以及软骨下骨小梁，长期从事重体力劳动者多见，关节软骨长期磨损，导致关节面破坏，并形成关节游离体，长此以往，关节逐渐形成骨性摩擦。而另一种则是关节面的吻合不良。下肢力线的改变导致膝关节疼痛呈屈曲体位，膝关节周围软组织粘连、挛缩，导致膝关节内翻或外翻畸形，也就是临床常见的“O”型腿、“X”型腿，患者下肢肌肉的萎缩、交叉韧带、侧副韧带的松弛，膝关节出现松动，应力集中于负重某一个区域，最终导致KOA的形成。而基于弓弦力学理论下针刀治疗通过松解、切割受损膝关节周围软组织粘连、挛缩，使膝关节受力平衡改变，通过整体调节恢复膝关节软组织及关节面的力学平衡，延缓KOA进展，改善膝关节疼痛及功能活动。从针刀医学的发展历程来看，针刀医学应用于软组织损伤大多疗效确切，针刀治疗通过松解、切割弓弦起止点，恢复局部的应力平衡，改善了局部软组织的血液循环，抑制了炎症因子，使其不仅具有生物力学效应，还有刺激软组织修复的重建作用[30]。

综上所述，骨与软组织附着处是为弓弦结合部，是最易发生应力集中的部位。因此，临床医生在应用针刀治疗KOA时应当重视对弓弦结合部异常应力的处理。尽管针刀治疗KOA主要针对软骨损伤、生物力学和免疫炎症等方面，但治疗方法始终单一，且其近期治疗效果满意，远期治疗效果较差，因此要想巩固治疗效果，需要联合其他治疗方式[31]；目前随着高频超声探头分辨率的提高，肌骨超声也逐渐应用于临床肌肉、筋膜等软组织疾病的诊断、治疗中。基于弓弦力学理论探讨针刀治疗KOA的机理，从生物力学与人体解剖学相结合分析针刀治疗作用机理，丰富了针刀医学基础理论，为针刀治疗KOA提供理论指导，期待在今后的工作中进一步研究、探讨，不断完善针刀医学治疗体系。