减重训练对前交叉韧带重建术后患者临床疗效的系统评价与Meta分析

2023-09-15赵亚豪付一峰杨京伦周敬滨

体育科学 2023年3期

刘壮，高奉，朱婷，胥皞，郝悦，赵亚豪付一峰，杨京伦，周敬滨 *

（1. 滨州医学院康复医学院，山东烟台 264003；2. 国家体育总局运动医学研究所，北京 100061；3. 国家体育总局运动创伤与康复重点实验室，北京 100061；4. 上海体育学院运动科学学院，上海 200438）

前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）损伤是最常见的膝关节运动损伤之一，近年来发生率持续增加（Kaynak et al.，2017）。患者进行前交叉韧带重建术（ante‐riorcruciate ligament reconstruction，ACLR）后，采用合理的康复手段进行康复对于患者术后相关功能的恢复至关重要。减重训练是借助悬吊或气压技术来暂时减轻患者体重进行康复锻炼的一种新兴的体重支持训练，被证明可以有效减少膝关节的冲击力和地面反作用力（Moran et al.，2017；Raffalt et al.，2013），已广泛应用在神经系统疾病的康复中并被证明有效（Berthelsen et al.，2014，Knak et al.，2017）。近年来，减重训练也逐渐应用于膝关节骨性关节炎、全膝关节置换术、跟腱术以及ACLR 等骨科术后的康复训练中，并取得了一定的疗效（Bugbee et al.，2016；Peeler et al.，2015，2018；Saxena et al.，2011；Takacs et al.，2013；Wilk et al.，2012）。但目前关于减重训练应用于ACLR 患者术后康复训练的随机对照试验（RCT）相对较少，且现有研究的样本量也较少，因此，减重训练对ACLR 患者术后的临床疗效问题仍存在争议。

1 资料与方法

本研究遵循系统综述与 Meta 分析（preferred reporting items for systematic reviews and meta-analysis，PRISMA）的声明（Moher et al.，2009）进行报告。

1.1 文献纳入与排除标准

纳入标准：1）研究类型：已发表的RCT；2）研究对象：临床诊断为前交叉韧带损伤并进行了前交叉韧带重建术的患者；3）干预措施：试验组采用常规康复训练和减重训练，对照组采用常规康复训练；4）结局指标：IKDC 评分、Lysholm 评分、关节活动度、IEMG 肌电值、MRI 移植物信号强度、MRI 腱骨结点T2 值和被动位置觉等。

排除标准：1）与减重训练无关；2）未说明评估时间；3）合并其他损伤；4）随访时间不一致；5）患者重复；6）文章未完成；7）与其他疗法相结合。

1.2 文献检索

对PubMed、Web of Science、The Cochrane Library、Em‐base、CNKI、万方和维普数据库进行文献检索，检索时间为建库至2022 年5 月4 日。中文检索词：（“减重训练” OR “体重支持训练”）AND（“前交叉韧带重建术”）AND（“随机对照试验”）。英文检索词：（“anterior cruciate ligament” OR “anterior cruciate ligament reconstruction”）AND（“anti gravity treadmill” OR “body-weight support”）AND（“random‐ized controlled trial” OR “randomized” OR “placebo”）。以The Cochrane Library 数据库为例，具体检索策略如下：

#1 MeSH descriptor：［anterior cruciate ligament recon‐struction］ explode all trees 495

#2 （anterior cruciate ligament）：ti，ab，kw（Word varia‐tions have been searched） 2 913

#3 （anti gravity treadmill）：ti，ab，kw OR （body-weight support）：ti，ab，kw （Word variations have been searched）5 539

#4 #1 or #2 2 914

#5 #3 and #4 8

1.3 文献筛选与资料提取

文献筛选：使用已确定的检索策略在数据库中进行文献检索，通过阅读文献题目及摘要后排除部分不相关的文献，再按照纳入标准及排除标准剔除部分不符合条件的文献。此过程由两位研究者（刘、周）独立完成，有意见分歧出现时，则与第3 位研究者（朱）讨论后决定。

资料提取：主要提取纳入文献的第一作者、文章发表日期、样本量、患者的年龄和性别比例、随访时间、减重训练组的具体干预方法以及结局指标等。

1.4 纳入文献的偏倚风险评价

纳入文献的偏倚风险评价采用Cochrane Collaboration的RCT 偏倚评价工具（Higgins et al.，2011）进行评价：1）随机序列的产生；2）分配隐藏；3）实施者与参与者的盲法；4）结果评估的盲法；5）结果数据的完整性；6）选择性报告；7）其他偏倚来源。由两位研究者（刘、周）独立进行偏倚风险的评价，若有分歧，则通过协商解决或与第3 位研究员（朱）讨论后决定。

1.5 统计学分析

采用Revman 5.4 软件进行统计学分析。由于本文所纳入文献的数据均为连续性变量，因此采用均数差（meandifference，MD）为效应指标，各效应量均以95% CI表示。研究间的异质性使用χ2检验和I2进行分析。若P＞0.05 且I2＜50%，说明各研究结果间没有显著的异质性，可以使用固定效应模型对其进行分析；反之则说明各研究结果间异质性较大，需要使用随机效应模型进行分析。若有明显的临床异质性，则采用亚组分析或敏感性分析进行处理，如果各研究之间的数据无法合并，则使用描述性分析。以P＜0.05 表示两组间差异具有显著的统计学差异。

2 结果

2.1 文献检索流程及筛选结果

经过各数据库检索后共获得文献165 篇，使用软件剔除重复文献后剩余文献153 篇，排除不相关文献后剩余14 篇，阅读全文筛选后最终剩余6 篇（葛娜等，2021；黄建国，2021；沙蕉等，2015；邵晨兰等，2017；赵卫卫等，2019；Luo et al.，2016）。文献筛选流程如图1 所示。

图1 文献筛选流程Figure 1. Flow Chart of Literature Retrieval

2.2 纳入文献的基本资料和偏倚风险评价结果

纳入文献的基本情况见表1。使用Cochrane 偏倚风险评估工具对上述文献进行质量评价，当Cochrane 偏倚风险评估工具中的每一项都被评为“低风险”时，该研究将被认定为整体低度偏倚风险；当1 或2 项被评为“高风险”或“不确定风险”时，该研究将被认定为整体中度偏倚风险；当2 个以上项目被评为“高风险”或“不确定风险”时，该研究将被认定为整体高度偏倚风险。因此有1 篇文献被评为中度风险，5 篇文献被评为高度风险。评价结果如图2 所示。

表1 本研究纳入的文献基本情况Table 1 The Basic Information of the Included Literatures

图2 纳入文献的质量评价结果Figure 2. Quality Evaluation Results of the Included Literatures

图 3 ACLR术后对照组与减重组IKDC评分比较的森林图Figure 3. Forest Map Comparing Postoperative IKDC Scores between the Two Groups

2.3 Meta分析结果

2.3.1 IKDC评分

共有5 个RCT（葛娜等，2021；黄建国，2021；邵晨兰等，2017；赵卫卫等，2019；Luo et al.，2016）对IKDC 评分进行了分析，I2=69%，结果间异质性较大，因此选用随机效应模型进行Meta 分析。结果显示，减重组的IKDC 评分显著高于对照组［MD=6.05，95% CI（3.99，8.11），P＜0.000 01］，其中术后3 个月时减重组的IKDC 评分显著高于对照组［MD=7.96，95% CI（6.04，9.89），P＜0.000 01］，术后1 个月［MD=3.43，95% CI（-1.39，8.25），P=0.16］和术后6 个月［MD=3.26，95% CI（-0.02，6.53），P=0.05］时两组之间没有显著的统计学差异（图3）。

2.3.2 Lysholm评分

共有4 个RCT（葛娜等，2021；黄建国，2021；邵晨兰等，2017；赵卫卫等，2019）对Lysholm 评分进行了分析，I2=89%，结果间异质性较大，因此选用随机效应模型进行Meta 分析。结果显示，减重组的Lysholm 评分高于对照组［MD=7.11，95% CI（5.16，9.07），P＜0.000 01］，且术后1 个月［MD=5.55，95% CI（0.99，10.10），P=0.02］和术后3 个月［MD=8.11，95% CI（6.48，9.74），P＜0.000 01］减重组的Lysholm 评分均高于对照组（图4）。

图4 ACLR术后对照组与减重组Lysholm评分比较的森林图Figure 4. Forest Map Comparing Postoperative Lysholm Scores between the Two Groups

2.3.3 关节活动度

共有2 个RCT（葛娜等，2021；邵晨兰等，2017）对关节活动度进行了分析，I2=0%，结果间同质性较好，因此选用固定效应模型进行Meta 分析。结果显示，减重组的关节活动度优于对照组［MD=3.09，95% CI（1.13，5.06），P=0.002］（图5）。

图5 ACLR术后对照组与减重组关节活动度比较的森林图Figure 5. Forest Map Comparing Postoperative Range of Motion between the Two Groups

2.3.4 iEMG

共有2 个RCT（黄建国，2021；赵卫卫等，2019）对iEMG进行了分析，I2=0%。结果间同质性较好，因此选用固定效应模型进行Meta 分析。结果显示，减重组的iEMG 肌电值优于对照组［MD=1.40，95% CI（0.68，2.12），P=0.000 1］（图6）。

2.3.5 腱骨结点T2值

共有2 个RCT（黄建国，2021；赵卫卫等，2019）对腱骨结点T2 值进行了分析，I2=99%，结果间异质性较大，因此选用随机效应模型进行Meta 分析。结果显示，减重组的腱骨结点T2 值与对照组相比没有显著的统计学差异［MD=5.77，95% CI（-23.91，35.46），P=0.70］，其中术后1 个月［MD=26.57，95% CI（-3.82，56.96），P=0.09］减重组的腱骨结点T2 值与对照组相比没有显著的统计学差异，术后3 个月［MD=-15.41，95% CI（-18.73，-12.09），P＜0.000 01］减重组的腱骨结点T2 值优于对照组（图7）。

图7 ACLR术后对照组与减重组腱骨结点T2值比较的森林图Figure 7. Comparison of Postoperative T2 Values of Tendon Nodes between the Two Groups

2.3.6 移植物信号强度

共有2 个RCT（黄建国，2021；赵卫卫等，2019）对移植物信号强度进行了分析，I2=100%，结果间异质性较大，因此选用随机效应模型进行Meta 分析。结果显示，减重组的移植物信号强度与对照组相比没有显著的统计学差异［MD=-0.36，95% CI（-1.62，0.91），P=0.58］，其中术后1 个月［MD=0.85，95% CI（0.69，1.01），P＜0.000 01］和术后3 个月［MD=-1.56，95% CI（-2.05，-1.07），P＜0.000 01］减重组的移植物信号强度均优于对照组（图8）。

图8 ACLR术后对照组与减重组移植物信号强度比较的森林图Figure 8. Comparison of Signal Intensity between the Two Groups

2.3.7 膝关节被动位置觉

共有3 个RCT（黄建国，2021；沙蕉等，2015；赵卫卫等，2019）对膝关节被动位置觉进行了分析，I2=49%，结果间同质性较好，因此选用固定效应模型进行Meta 分析。结果显示，减重组的被动位置觉优于对照组［MD=-0.57，95% CI（-0.69，-0.45），P＜0.000 01］，其中膝关节在0°～40°［MD=-0.55，95% CI（-0.77，-0.33），P＜0.000 01］、40°～80°［MD=-0.59，95% CI（-0.81，-0.38），P＜0.000 01］、80°～120°［MD=-0.57，95% CI（-0.78，-0.37），P＜0.000 01］区间减重组的被动位置觉均优于对照组（图9）。

图9 ACLR术后对照组与减重组膝关节被动位置觉比较的森林图Figure 9. Forest Map Comparing Passive Position Perception of Knee Joint between the Two Groups

2.4 敏感性分析

由于IKDC 评分（I2=63%）、腱骨结点T2 值（I2=99%）、移植物强度（I2=100%）和Lysholm 评分（I2=89%）结果异质性较高，因此，本研究根据评估时间对前3 个指标进行亚组分析，对Lysholm 评分进行敏感性分析以调查异质性来源。

亚组分析后发现，术后1 个月的IKDC 评分是整体IK‐DC 评分异质性高的主要来源，将术后1 个月的IKDC 评分移除后，对剩余研究数据进行Meta 分析后发现异质性发生了明显的变化（I2=55%），减重组与对照组的组间差异仍具有显著的统计学差异［MD=6.97，95% CI（4.86，9.09），P＜0.000 01］（图10）。

图10 进行亚组分析后对照组与减重组IKDC评分比较的森林图Figure 10. Forest Map of IKDC Score Comparison between the Two Groups after Subgroup Analysis

经过亚组分析后发现，术后1 个月的腱骨结点T2 值是整体腱骨结点T2 值异质性高的主要来源，将术后1 个月的腱骨节点T2 值移除后，对剩余数据进行Meta 分析发现异质性发生了明显的变化（I2=0%），减重组与对照组的组间差异仍具有显著的统计学差异［MD=-15.41，95% CI（-18.73，-12.09），P＜0.000 01］（图11）。

图11 进行亚组分析后对照组与减重组腱骨结点T2值比较的森林图Figure 11. Forest Plot Comparing T2 Values of Tendon Nodes between the Two Groups after Subgroup Analysis

经过亚组分析后发现，术后3 个月的移植物信号强度是整体移植物信号强度异质性高的主要来源，将术后3 个月的移植物信号强度移除后，对剩余数据进行Meta 分析发现异质性发生了明显的变化（I2=0%），减重组与对照组的组间差异仍具有显著的统计学差异［MD=0.85，95% CI（0.69，1.01），P＜0.000 01］（图12）。

图12 进行亚组分析后对照组与减重组移植物信号强度比较的森林图Figure 12. Forest Plot of Signal Intensity Comparison between the Two Groups after Subgroup Analysis

敏感性分析发现，赵卫卫等（2019）进行的研究是整体Lysholm 评分异质性高的主要来源，将该项研究移除后，对剩余数据进行Meta 分析发现异质性发生了明显的变化（I2=0%），但减重组与对照组的组间差异仍具有显著的统计学差异［MD=7.60，95% CI（6.88，8.33），P＜0.000 01］（图13）。

图13 移除赵卫卫等（2019）的研究后对照组与减重组 Lysholm评分比较的森林图Figure 13. The Forest Maps by Comparing the Lysholm Scores of the Two Groups When Excluding the Literature of Zhao Weiwei et al. （2019）

2.5 发表偏倚分析

通常当Meta 分析纳入文献不足10 篇时，不推荐使用漏斗图进行发表偏倚分析（Chang et al.，2015）；通过进行Begg 和Egger 检验后，两项检验结果分别为P=0.806 和P=0.868，表明存在发表偏倚的可能性较低。

3 讨论

减重训练是一种在限制负重状态下，将负重、跨步和平衡有机结合进行的步行训练，减重训练可以减少患者的膝关节受力以及落地时的地面反作用力，同时能让患者以正常的步态模式进行训练（吴茂东等，2021；Grabowski，2010；Liebenberg et al.，2011），因此，有利于恢复患者膝关节的相关功能以及正常的步态。减重训练在国内外已经被广泛应用于半月板修复术、软骨损伤、ACLR（Debecker et al.，2020；Eastlack et al.，2005）以及下肢创伤（Takacs et al.，2011）等术后的康复中，通过减重训练可以让患者在手术后早期进行无痛的重心转移、下蹲、行走等训练而不会引起其他不良反应。

多项研究表明，IKDC 和Lysholm 评分可以有效地测量膝关节术后患者的肿胀、疼痛情况以及膝关节相关功能情况等（Briggs et al.，2009；Tegner et al.，1985）。Di Miceli等（et al.，2017）的研究显示，ACLR 术后1 个月尽快开始全负重康复训练的患者反而比渐进性进行负重康复训练的患者IKDC 评分显著提高；Barrett（1991）的研究表明，ACLR术后患者主观满意度和功能评分与膝关节本体感觉有较强的相关性；Hajouj（2021）的一项随机对照试验证明，经过加入了本体感觉训练的康复方案的干预后，患者的IK‐DC 评分较进行正常康复干预方案的患者显著升高，以上研究均证明，患者的本体感觉会对患者膝关节主观功能评分产生重要影响。Cho 等（2013）的研究表明，闭链运动更有利于促进本体感觉的恢复。而减重训练就是通过一系列手段来减轻患者本身的体重对于膝关节的冲击力，然后进行以闭链运动为主的训练，如重心转移、泡沫轴上的站立、提踵、下蹲等，后期还可以进行闭链运动与开链运动相结合的步行训练、上坡训练以及跑步训练。本次Meta 分析结果显示，ACLR 术后1 个月的Lysholm 评分、移植物信号强度和术后3 个月IKDC 评分、关节活动度、Lysholm 评分、iEMG 肌电值、腱骨结点T2 值以及膝关节被动位置觉测量数据中，减重组均优于对照组，且减重组在0°～40°、40°～80°以及80°～120°等3 个区间的膝关节本体感觉均优于对照组。因此，ACLR 术后患者进行减重训练可以有效促进膝关节本体感觉的恢复，从而提高患者的生活质量以及运动能力，提高患者的IKDC 评分。而两组在术后6 个月的IKDC 评分没有显著性差异，这与Elias 等（2018）的研究结果类似，Elisa 研究了在减重条件下对ACLR 术后1 年以上的患者进行跳跃训练，结果发现减重组与对照组的IKDC 评分并无显著的统计学差异。其原因可能是大多数患者在术后6 个月已经开始逐渐重返正常的生活和运动，膝关节功能几乎都已恢复正常，此阶段可以用等速肌力测试系统、Y-balance 以及单腿交叉跳和单腿三连跳等更有难度的测试方法对患者重返运动、重返赛场的能力进行评估。

有研究表明，ACLR 术后4 周，移植组织即出现强烈的血运重建（Unterhauser et al.，2003；Weiler et al.，2001），而术后早期过于激进的康复方案可能会通过阻断移植物血管重建过程从而增加移植物再断裂的风险（Mcfarland et al.，1986）。本研究发现，减重组在术后1 个月时的移植物信号强度高于对照组，这可能是由于减重组进行减重训练后的有效刺激加速了血管重建，从而表现为MRI 信号增强，因此，减重训练不仅不会阻断移植物血运重建，还会加速其过程。本研究还发现，在术后3 个月时减重组的腱骨结点T2 值比对照组显著降低，Petersen 等（2003）的研究表明，在ACLR 术后3 个月，血运重建已基本结束，韧带化进程来到重塑阶段，在这一阶段中随着水分的逐渐吸收，腱骨结点处的信号强度表现为逐渐的降低，说明减重训练同样加速了韧带重塑这一过程。至于减重训练是否会对ACLR 患者术后长期的膝关节稳定性及移植物的成熟过程造成影响，仍需要进一步的研究证明。

减重训练可以让膝关节功能受限的患者在无痛的条件下完成一些在平地上无法完成的动作，让患者在承受更少下肢压力的情况下保持正常的运动模式（Berthelsen et al.，2014；Grabowski，2010；Mikami et al.，2015），而只有以一种正常的运动模式进行训练，才能保持正确的肌肉活动，从而进行更加有效的肌力训练；同时，关节活动度的改善主要依靠不断重复的屈伸活动，而借助减重训练可以帮助患者在更小的疼痛下完成下蹲、前进步以及后退步训练，从而改善患者肌肉力量以及关节活动度，这在已有的研究中也得到了体现（Lazaro，2020；Peeler et al.，2015，2020）。本研究结果也显示，在关节活动度和iEMG 肌电值方面，减重组均优于对照组，说明减重训练在改善膝关节功能方面的确比常规康复训练效果更好。

在改善患者术后步态方面，减重训练可以在患者行走能力的恢复、步态矫正以及平衡功能等方面提供比传统的康复训练更加安全有效的训练基础，减重训练可以将适当的负重、迈步和平衡结合起来，从而更好地促进正常步态模式的恢复（Li et al.，2011）；吴茂东等（2021）的研究发现，减重训练可以提高ACLR 术后患者患肢动态足底峰值压力和压强水平，有利于足底各区域负荷模式正常化。Luo 等（2016）的研究表明，ACLR 术后12 周，减重组在Holden 步行能力分级和10 m 步行时间上的表现都比对照组好，甚至减重组术后12 周时的10 m 步行时间与对照组在术后24 周的10 m 步行时间没有显著的统计学差异，而步行时间体现的是患者的步速。Wu 等（2021）的研究表明，步速与人体的整体功能健康水平呈现正相关，同时，动态平衡与稳定性也会影响步速，这说明减重训练提高了患者的步速和步行稳定性，加快了康复进程（Kim et al.，2014）。经过减重训练的ACLR 术后患者的IKDC 评分显著提高，而IKDC 评分是评价人体整体功能健康水平的客观指标，这也验证了已有研究中步速与人体整体功能健康水平呈现正相关的结论。但目前鲜有对减重训练对ACLR患者术后早期步态在时相以及时空参数等方面的影响进行研究，这也是未来可以继续进行的研究方向之一。

本文的局限性及未来的展望：1）本文所纳入的多数研究均未提及分配隐藏和盲法，存在一定的偏倚风险，可能影响结论的可靠性；2）纳入的研究中缺少对步态时空参数、等长肌力、等速肌力等指标的评估；3）由于多篇外文文献没有相关的结局指标而被排除在外没有纳入本文进行分析，未来可以继续扩大结局指标范围进行更多的研究。