等速技术在膝骨关节炎康复中的应用研究进展*

张秋艳，高 宁，王国军△，王勇军

（1.湖南工业大学体质健康和运动健身湖南省重点实验室，湖南株洲 412000；2.天津市北辰医院，天津 300134）

膝骨关节炎（knee osteoarthritis,KOA）是慢性膝关节疼痛最常见的原因，发病率高且极大降低了患者的生活质量，是世界范围内致残和医疗系统负担的主要原因[1]。但由于目前尚无可以完全治愈KOA的手段，有效的运动疗法便成为患者的首选。目前国际指南倡导各种非药理治疗，推荐将运动治疗纳入KOA的一线治疗，研究显示多种运动疗法均对KOA患者疼痛、关节功能和生活质量（QOL）有改善作用，但最有效的运动处方尚未确定。患有KOA的人膝关节周围的肌肉萎缩，因此康复锻炼计划主要集中在加强膝周肌力[2]，而等速肌力训练以其独特的优势脱颖而出，其有安全性高、易操作、效果好等特点，成为治疗膝骨关节炎的重要方法。因此，梳理等速治疗膝骨关节炎最新研究进展，为后续研究提供前期成果总结，探寻新的治疗方法具有现实意义。

1 膝骨关节炎与等速技术

骨关节炎（OA）是一种进展缓慢的退行性关节疾病，以关节软骨破坏和关节周围骨重塑为特征，膝关节是症状性OA最常见的受累关节。膝骨关节炎（KOA）是发生在众多中老年人中且十分常见的慢性退行性关节疾病，主要表现为发展性膝关节疼痛、变形、活动受限、咯吱声和肿胀，严重时丧失关节功能，会严重影响患者日常生活和工作，如走路、爬楼梯等，导致其生活质量下降[3]，而膝关节的危险因素包括年龄增加、肥胖和关节的机械压力或创伤等。有研究表明，年龄的增长、体重的增长均会增加有膝关节损伤或手术史的人患KOA的风险[4]。截至到2018年，我国KOA患病率为18%，其中男性患病率为11%、女性为19%，女性患病率显著高于男性，中国KOA患病率较高，且疾病负担较重[5]。

等速运动是一种恒速训练模式，患者按预先设定好的角速度进行训练，患者使出多大力，等速设备会给出顺应性阻力；同时，等速设备产生的阻力会随着患者力大小的改变而产生变化，患者尽力使出最大力量产生运动，但其运动速度不会改变[6]。在康复训练中，常用的肌力抗阻训练方法有等张训练、等长训练和等速训练。其中，等张收缩仅在运动范围中的某一部分达到最大收缩，等长收缩仅局限在某一角度；而等速训练结合了等张和等长训练的一些特点，其不仅可以设置运动速度与关节运动角度，而且其可以产生贯穿全运动范围的顺应性阻力，不仅安全性高，还可以同时兼顾主动肌和拮抗肌。此外，研究发现等速运动时心率和血压的增加比等长运动更慢，这对于有多种疾病的老年关节炎患者来说更是友好[7-8]。

2 等速技术在膝骨关节炎中的应用

2.1 评定进展

2.1.1 测试方案更具精准

等速肌力测试是评估肌肉性能的金标准，其评定方法也在愈加精准、更具针对性。在康复领域被广泛认可和使用时，针对不同受试者选取同样的测试方案是否合理等问题也存在一些争议。有研究在分析老年受试者等速测试可靠性时显示，类内相关系数（ICCs）在0.29～0.99之间变化[9-12]，这表明其在该人群中的可靠性不稳定。另有研究表明，通常用于年轻人的单次等速测试方案可能不适用于老年人[9,11-12]，推测原因可能是：老年人的运动表现能力较差，且其身体状况不如年轻人稳定，误差较大。在这种情况下，可以在主要测试之前进行一次熟悉过程来提高等速测试的可靠性。为了调查这一假设，Rodrigues-da-Silva JM[13]小组分析了运动学习对KOA患者膝关节伸屈等速运动能力的影响，其研究表明在第一次等速测试（运动学习过程）后休息2min再进行第二次测试，第二次等速测试的表现更优异，即进行两项短时间恢复（2min）的等速测试可以降低运动学习对膝关节等速试验的影响。这个试验也引发了人们对等速肌力测试的思考，是否评定方法过于单一，是否评定也需要根据患者自身情况个性化制定，这也是未来亟待研究和解决的问题。

不同角速度下测试出的肌力有所不同，严文等[14]对此进行了试验研究，其观察了30°/s、90°/s、180°/s三种不同角速度下膝骨关节炎患者膝屈伸肌群等速肌力变化，观察比较不同角速度情况下峰力矩（PT）及其总功（TW），结果发现KOA患者在30°/s角速度下比在90°/s、180°/s角速度下的肌力结果更高，可能是由于膝关节在慢速测试情况下，肌肉发挥最大收缩效率，相应做功量更大，有利于反映肌力实际结果，更适合做等速肌力测试，有利于制定更加精准的康复计划。

因此，未来运用等速设备进行评定，其评定方案会愈加精准，会考虑到受试者的差异而做到更具针对性。

2.1.2 评定指标深入微观层面

传统的康复评定指标一般为疼痛、关节活动度、平衡、步态、肌力、感觉等，其评价技术、手段、价值等均已获得一致认同，现有少量研究已逐渐延伸到等速对KOA患者软骨面积、细胞因子等的影响。

Benli Küçük E等[15]评估了等速、等长和有氧运动对KOA患者疼痛、身体功能和膝关节软骨的影响，其中应用磁共振成像分析髌骨和股骨软骨体积。得出结论：为期四周的等速、有氧和等长运动均改善了KOA患者的疼痛、提升了患者的身体功能；等速运动也增加了肌肉力量，改善且平衡了股四头肌与腘绳肌肌力；但仅等长运动可增加髌骨软骨体积。

Samut G等[16]对等速和有氧运动训练对KOA患者血清促炎细胞因子水平、疼痛和功能活动的影响进行了研究，干预组为等速训练组和有氧运动组，试验后发现两组运动组血清促炎细胞因子水平与对照组并无显著性差异，但运动组CRP（超敏C反应蛋白，是非常灵敏的炎性指标）水平却与对照组有显著性差异；同时，与对照组相比，两组运动组的VAS和WOMAC评分显著下降，功能能力和肌肉力量显著增加，说明运动能有效地减轻疼痛、改善功能、增强肌肉力量。然而，关于运动的抗炎和疾病调节作用还有待进一步研究。

研究虽并未发现等速可以有效增加髌骨软骨体积、降低促炎细胞因子水平，但由于临床已证实等速可有效改善KOA患者功能，因此其抗炎作用、对软骨影响、对疾病调节作用等作用机制还可进一步研究，评定指标可逐渐深入到微观水平。

2.2 治疗进展

2.2.1 等速与其他技术相融合

每种康复技术均有其不可替代的优势，因此越来越多的研究开始探索各种康复技术相结合治疗KOA，最终也获得了较好的治疗效果[17-21]。等速技术由于其独特的优越性，理疗、拉伸、推拿、针灸、关节松动等技术手段联合等速肌力训练治疗KOA也逐渐被研究者们挖掘[22-26]。

（1）低能量激光通过调节细胞因子的分解与合成代谢，既可以控制KOA动物模型的滑膜炎，又对关节软骨有一定得保护作用；等速肌力训练不仅可以提高肌肉功能，同时可以改善关节液的循环、代谢情况，促进关节软骨的营养，对关节内粘连、关节僵硬等情况也有一定作用，二者结合治疗KOA，疗效更佳[23]。（2）拉伸治疗可以在功能改善方面提高等速运动的有效性。拉伸紧绷的关节周围肌肉和关节内结构有助于打破粘连，并使由于组织紧致而发生改变的生物力学正常化；骨关节炎患者的僵硬可能是由于关节软骨受损、避免疼痛、关节周围的包膜失张力和作用于关节的肌肉的伸展性丧失，以及不活动时间的增加而导致的[27]。因此，拉伸结合等速肌力训练，一方面可以打破粘连，另一方面可以增强肌力，有效改善KOA患者症状。（3）中医理论认为KOA病变位于膝部经脉和经筋，推拿手法可以通过调理脾胃，增强肌肉功能起到治疗KOA的作用；而等速肌力训练能够增强KOA患者膝关节周围肌肌力从而利于膝痛和肿胀的减轻和功能的改善，因此二者结合对于KOA的治疗具有良好的临床疗效，且显著优于单纯推拿治疗[25]。

以上研究均表明某种康复技术结合等速肌力训练疗效优于单一技术治疗，这也为治疗师及学者对KOA的康复拓展了思路，提供了新的想法。

2.2.2 治疗附临近关节

近年来，有许多学者对髋关节肌训练是否可以改善KOA患者功能及其相关机制等进行了研究[27-33]。

Lun V等[32]比较了髋关节强化训练与腿部强化训练对KOA患者膝关节疼痛、功能和生活质量的影响，研究发现单独的髋关节强化训练和腿部强化运动效果几乎一样，均可改善KOA患者的疼痛和生活质量，应纳入KOA患者的运动处方。Hislop AC等[29]通过Meta分析发现，在股四头肌训练基础上增加髋部强化可以改善KOA患者的步行；同时，患者报告的疼痛和功能均得到了更大的改善。

Costa RA等[34]认为由于关节疼痛，KOA患者的肌肉功能和生物力学发生了变化，KOA患者通常膝关节内收力矩会增加；Yamada H等[35]发现KOA患者的髋内收肌更强；同时有证据表明[36]，髋关节外展肌和内收肌的力量可能对膝关节内收力矩有影响。因此Costa RA等对KOA患者髋关节肌肉进行了等速测试评定，结果发现KOA患者髋部肌肉的等速肌力低于健康对照组，加强髋关节周围的肌肉可以帮助减轻KOA患者的疼痛。周甜甜等[37]认为，髋关节肌训练可增强KOA患者膝周肌力，降低膝关节间室负荷，改善患者膝痛，提高膝关节功能；同时，强的髋关节外展肌还能降低关节软骨恶化的风险，阻断疾病进一步进展。庄宛滢等[31]对“髋膝同调”治疗KOA的机制进行了分析，认为根据关节整体性、相关性及关节联动理论，发现髋关节和膝关节间存在着生理和病理联系。因此，进行髋关节肌训练可改善KOA症状是有理论依据的，这也印证了Lun V、Hislop AC、Costa RA等人的猜想与研究结果。因此，髋关节肌等速肌力训练是否可以成为治疗膝骨关节炎的一个新靶点需要后人验证。

2.2.3 不同模式疗效对比研究

等速技术用于KOA的治疗主要有两种模式：向心训练与离心训练。等速向心训练是常见的肌力训练模式，但膝骨关节炎导致的功能障碍主要表现在行走时，尤其是下坡时，肌肉需要进行离心收缩，以控制膝关节的屈曲和伸展、起到缓冲作用，保持关节稳定性，因此离心训练在理论上有必要且应该有效。近年来，很多学者对等速向心和等速离心训练对KOA患者疗效进行了对比研究，主要概括为三种效果：等速向心与等速离心疗效相近、有较大差异、等速向心与等速离心相结合疗效更好。

（1）疗效相近：通过“膝骨关节炎”、“等速向心”、“等速离心”等关键词在中国知网进行检索，发现关于疗效相近的研究仅有一篇。俞晓杰等[38]对45例平均62.0±9.8岁的KOA患者进行了等速向心和等速离心肌力训练的疗效对比研究，试验发现：两训练组的KOA患者其疼痛、功能障碍和肌肉峰力矩在训练后均有显示改善，在二者之间未观察到显著性差异。也可能是样本量较小、干预时间较短、试验对象年龄偏大、恢复较慢等原因导致的二者之间无显著性差异。（2）疗效有较大差异：李学军[39]观察了等速向心和等速离心训练对膝关节屈伸力矩的影响，受试者为38名18～25岁无慢性病史的女性。结果显示，与向心训练相比，慢速等速离心训练能更有效提高离心收缩时的力矩。该试验的受试者为年轻健康女性，与受试者为KOA中老年患者的试验相比，试验影响因素较少，数据准确性更高，因此试验结果应更为科学、客观，对肌力训练方法的选择有参考价值。Jegu AG等[40]对离心等速强化在KOA患者康复中的作用进行了研究，受试者为80例40～75岁的KOA患者，随机分为完全离心和完全向心组，主要观察指标为股四头肌峰力距值、疼痛、静力平衡、步行、骨关节炎指数（WOMAC）等，通过完全离心与完全向心运动的疗效对比发现，离心模式在改善平衡、步行上的疗效更好。何柳等[41]针对16例40～70岁KOA男性患者的研究发现，等速向心、离心两训练组患者肌力、平衡能力和步行速度在训练后均有显著改善，但等速离心组在改善患者平衡功能和步行能力方面产生的效果更加显著。柳华等[42]分别进行了4周的膝关节等速向心/离心训练后，比较屈膝肌和伸膝肌在训练前后向心/离心收缩峰力矩及其比值的变化，结果发现向心训练可提高肌肉的向心和离心收缩力，但单纯的等速向心训练会使膝关节的稳定性下降。柳华等分析了导致这次试验结果的原理，发现离心训练和向心训练后肌肉适应机制不同[43]，4周等速向心训练对离心收缩力的提高可能是肌肉肥厚的结果。等速离心与等速向心训练均可提高KOA患者肌力与躯体功能，但离心训练在提高离心收缩力矩、改善KOA患者上楼梯、步行功能方面疗效更好。（3）不同等速模式结合疗效更好：许多研究发现[44-46]，等速向心结合离心肌力训练效果优于其他模式等速肌力训练。王海芹[44]研究发现，等速向心结合等速离心肌力训练在KOA康复治疗中临床症状总积分、ADL功能恢复和关节活动范围改善短期疗效优于等长结合等张肌力训练。Gür H等[47]对比较了等速向心肌力训练和等速向心-离心结合肌力训练对KOA患者功能能力和症状的影响，受试者为23名年龄41～75岁的KOA患者，将其随机分为向心组（n=9）、向心离心组（n=8）和非治疗组（n=6），向心组每次进行12次向心收缩，向心离心组每次进行6次向心、6次离心收缩，训练3天/周，共8周；主要观察指标为训练前后受试者膝关节肌肉群的功能能力（从椅子上站起来、行走、爬楼梯、下楼梯）、休息和活动时的疼痛、肌肉峰值扭矩和横断面积（CSA）。试验结果显示：两组训练组疼痛评分均显著下降（P＜0.001），功能能力显著增加（P＜0.001），峰值扭矩和膝关节肌肉CSA均显著增加（P＜0.05～0.01）。然而，非治疗组在8周后未表现出这些明显的变化。结果表明，与非向心组相比，向心离心训练对功能能力的影响更大，尤其是上下楼梯；然而，训练后向心组在疼痛测量方面的改善优于向心离心组。在该研究中采用等速肌力训练，能改善KOA患者的功能能力并减轻疼痛，大量重复的离心收缩安全有效，并且KOA患者耐受良好。

综上所述，等速肌力训练可改善关节周围的血液循环，促进淋巴液回流，减轻或消除肿胀，而离心训练可以更好地维持膝关节稳定性，因此治疗师在治疗时可适当将等速离心与等速向心训练相结合，以达到更好疗效。

3 结语及展望

等速技术是康复领域中重要的康复手段，其具有独特的优越性，无论是用于评定抑或是治疗均非常安全便捷且有效。在未来，KOA患者等速训练的部位可以更加丰富，如髋关节、踝关节的等速训练是否可以增强膝关节功能；同时，等速评定、等速训练均应更个性化、多元化，如等速向心、离心训练相结合，或根据患者个人情况以联合其他康复手段，做到更具针对性。因此，治疗部位的拓展、治疗方式的丰富等会是未来的研究方向。相信未来等速在康复领域会发挥更多的作用，其优势也会慢慢被学者挖掘，做到物尽其用，为患者谋取更多福利。