膝关节创伤后伸膝迟滞的研究进展

谢志明 黄若彬 陈佳旭 蒋拥军(通信作者)

( 深圳平乐骨伤科医院—深圳市坪山区中医院康复医学科, 广东 深圳 518001 )

伸膝迟滞(extensor lag 或者quadriceps lag)是一种膝关节炎及膝关节术后常见的功能障碍[1-2],它的特点是主动伸膝活动范围减小和膝关节疼痛,导致患者充分伸膝功能“滞后”或延迟,这种情况可由各种膝关节创伤引起,如骨折、脱位、半月板撕裂、韧带损伤和髌腱撕裂。 这种伸膝迟滞的功能障碍对患者的膝关节功能影响很大,但少有肌肉骨骼评估、整形外科或膝关节康复类的书籍详细记载伸膝迟滞[3]。 尽管这个概念已经存在几十年,国内对这种功能障碍的报道仍然屈指可数[4]。 伸膝迟滞的定义是无法主动伸膝到被动极限,被动极限应该是可以在不产生明显不适的情况下实现的被动极限[3]。 本文对近年伸膝迟滞康复治疗的研究进行了汇总,现综述如下。

1 伸膝迟滞的机制

膝关节创伤后伸膝迟滞的诊断通常是基于体格检查结果。 患者可能会出现沿关节线受累区域的疼痛和压痛,以及试图充分伸展腿部时活动范围减少。影像学检查,如X 线或MRI 扫描,也可用于确认诊断和识别任何相关的结构性损伤。 有文献记载认为伸膝迟滞是因为肌肉萎缩、肌肉缩短而使收缩力量降低、粘黏的形成、关节水肿、反射性的肌肉抑制而引起[4]。 伸膝迟滞普遍被认为可分主动伸膝迟滞和被动伸膝迟滞[5],可通过对患者进行详细的体格检查辨别。 主动伸膝迟滞是指患者坐位在踝关节最大背伸的情况下,患膝关节无法主动伸展至与正常膝关节完全伸展的位置。 被动伸膝迟滞是指患者膝盖刚好越过治疗床边缘俯卧,双腿完全伸展并静止时,患腿脚跟高于正常侧的脚跟。

1.1 主动伸膝迟滞

1.1.1 关节源性肌肉抑制(arthrogenic muscle inhibition,AMI)

关节源性肌肉抑制是指关节损伤后疼痛、肿胀等不适感觉传导至相应脊髓节段后角细胞,再由相应节段的脊髓前角细胞传出抑制信号,保护性抑制该关节周围肌肉活动而造成跨越罹患关节的肌肉出现无力感,使其肌力明显下降[6、8],从而无法主动完全伸展膝关节。 长期的AMI 可造成肌肉萎缩、肌力进一步下降,损害该关节的运动功能,并可造成关节稳定性的降低,反过来加重关节损伤,形成恶性循环[7]。 虽然AMI 在膝关节病变中很常见,但其严重程度可能因关节损伤程度,受伤后时间和膝关节角度而异,是关节炎患者和膝关节损伤和手术后有效康复的重要障碍[8],是治疗伸膝迟滞要首先辨别的原因。

1.1.2 伸膝装置损伤

正常的伸膝装置须有健康的髌股关节和胫股关节面、良好的滑润机制、健全的韧带系统、健康的伸膝肌及完整的关节运动范围。 中间任何一个环节的缺失,都可引起膝关节的疼痛、肿胀,导致膝关节功能活动受限、逐渐出现肌萎缩、肌无力以及伸膝迟滞等问题,严重影响患者的健康和生活质量[9]。 伸膝装置的破坏可能是骨性或腱性的,可通过各种影像学检查查看是否有骨性结构的异常和肌腱的损伤或断裂。 膝关节周围创伤可导致股骨变短,股四头肌相对变长后导致伸膝不充分。 股四头肌及其肌腱断裂是少见的损伤,通常是由股四头肌的离心收缩造成[10],损伤后会有可能导致股四头肌及其肌腱长度增加,进而无法完全伸展膝关节。 伸膝装置损伤多为对伸膝装置更明显的破坏性创伤,原因包括摔倒或楼梯摔倒、体育活动、交通事故、自发性断裂等[11],损伤后若伴有神经损伤亦会导致伸膝肌失神经改变,无法控制伸膝肌收缩并产生伸膝活动。 虽然术前就可能有伸膝迟滞,但必须考虑长期伸膝功能的恢复,手术要尽可能恢复患者伸膝装置的完整,再结合术后及早的康复可最大程度的恢复患者的伸膝功能。

1.2 被动伸膝迟滞

俯卧检查时患膝无法伸直的情况为被动伸膝迟滞,被动伸膝迟滞的主要原因是腘绳肌、缝匠肌、股薄肌、腓肠肌、膝关节后囊的紧绷或挛缩[5],膝关节屈曲是由腘绳肌、腓肠肌、缝匠肌、股薄肌共同作用引起的,上述问题的出现将导致患者俯卧位膝关节放在床边时观察到双足跟不等高。 膝关节创伤后患者更倾向于将患肢摆放在屈膝位,长期屈膝摆放将会导致患者习惯这样的屈膝模式,同时也会导致屈膝肌群紧张、下肢后侧筋膜挛缩,进而加重伸膝功能障碍。 胫骨内旋被认为是膝关节动态屈曲的一个组合动作,腘肌也可能包括在内[12],影响伸膝功能的恢复。 屈髋肌的紧张也可能导致负重时膝关节屈曲[13],持续的髋关节屈曲挛缩导致膝关节负荷的改变[14]。 可推测髋关节长期屈肌紧绷,可能导致代偿性膝关节屈曲和踝关节跖屈,有利于伸膝迟滞的发展。 存在挛缩的情况下,即使伸膝装置未受损仍可以出现继发性被动约束的迟滞。 所以在治疗伸膝迟滞时也要对屈髋肌进行手法处理,预防上述问题的出现。 膝关节后囊是与内侧半月板后角相邻的厚带状结构,后囊上方附着在股骨后皮质和下方附着在胫骨后侧。 大量研究表明后囊挛缩与膝关节伸展范围的丧失相关[15-16],所以膝关节后囊的挛缩会导致被动伸膝迟滞。 而且会随着关节囊挛缩的发展,膝关节活动度的丧失变得不可逆转[17]。 另外,膝关节周围骨折可导致骨骼结构异常,破坏髌股关节和胫股关节面良好的滑润机制,甚至出现骨骼畸形愈合,限制膝关节伸展功能,导致膝关节无法完全伸展。

2 伸膝迟滞的危害

膝关节伸展是由股四头肌收缩产生拉力,力量沿股四头肌肌腱、髌骨、髌韧带传导至胫骨结节完成伸膝动作。 膝关节末端伸展是步行的站立阶段和负重站立时稳定性和分散负荷的先决条件[18]。 缺乏末端伸膝的功能,会增加前足的压力,可能会导致足底的不适[19]。 另外股四头肌启动需要更大力量、屈膝下步行能量消耗更多、更容易疲劳和步行速度减慢和步态力学异常[5、20-21]。 长期伸膝迟滞会使屈肌挛缩更加严重,异常的步态更难纠正,而且还会影响患者劳动能力,会带来不必要的经济损失和医疗费用的支出[22-23]。 文献显示,更大的股四头肌力量可以预防膝关节疼痛、髌股关节软骨磨损和胫股关节间隙狭窄[24-26],这为治疗提供了一个方向。 伸膝肌力量导致的伸膝迟滞,主要是由于股内侧肌肌力下降导致的,力量不均衡会导致膝关节不稳定,日常活动中反复的膝关节异常活动会导致关节液渗出增加,并造成肿胀疼痛,形成疼痛-股四头肌活动受到限制-股四头肌萎缩-膝关节不稳定-韧带松弛-而造成进一步损伤- 疼痛加重的恶性循环[27]。 如果不得到及时纠正,将会出现伸膝肌萎缩,关节受限角度范围进一步加大,最终将严重影响膝关节的稳定性和活动功能,严重影响患者的生活质量。

3 伸膝迟滞的康复治疗

膝关节创伤后伸膝迟滞的治疗通常包括休息、运动治疗、物理治疗,以改善关节活动度和加强膝关节周围的肌肉,活动时用支架或绷带支撑受伤部位,必要时用非甾体抗炎药缓解疼痛。 如果保守措施未能恢复全部功能,甚至需要进行手术干预。 手术可能包括去除疤痕组织或修复任何损坏的结构,将会有助于患者恢复伸膝条件。 进行伸膝迟滞的康复治疗前要明确其伸膝迟滞的原因,主动的还是被动的伸膝迟滞,然后再根据评估的结果进行针对性的治疗,准确的评估对整体康复治疗方案的制定至关重要。 若有伸膝装置损伤,应尽早进行准确的诊断,急性断裂的手术治疗可取得良好的临床效果,并发症发生率也会较低[10]。

3.1 运动治疗

大部分的伸膝迟滞被认为是股四头肌肌力输出下降的表现,运动治疗是恢复膝关节功能的主要治疗方法。 伸展膝关节的肌肉主要是股四头肌,股四头肌包括股直肌、股内侧肌、股外侧肌以及股中间肌,股四头肌与髌骨相连,髌骨连接髌韧带止于胫骨结节处,形成了膝关节的伸膝装置。 这个装置通过将股四头肌收缩的力传动到胫骨使膝关节产生伸膝动作。 所以通过运动疗法提高股四头肌肌力是治疗伸膝迟滞的主要方法之一,蔡斌[28]等研究表明,结合股四头肌伸膝末端的生物力学特性,采用股四头肌等长收缩、直腿抬高、短弧终末端伸膝训练强化股四头肌在终末端位置的肌力,可明显改善膝关节伸肌迟滞。 Thakur[29]等研究采用等长收缩训练强化股四头肌肌力,可明显改善膝关节伸膝迟滞、疼痛和膝关节功能,其中进行股四头肌等长收缩训练同时内收髋关节的训练效果优于单纯股四头肌等长收缩训练。 Ilyas[30]等研究了术前进行至少2 周的术前锻炼计划,包括臀大肌强化、屈髋肌拉伸、股四头肌强化、腘绳肌拉伸、小腿三头肌拉伸和踝背屈肌强化训练,结果现实术前康复组术后伸膝迟滞角度小于无术前康复组的患者,表明术后伸膝迟滞角度增加与术前运动康复之间存在相关性。 在伸展膝关节时,股四头肌收缩产生的合力牵拉髌骨向上滑动,通过髌韧带作用于胫骨将小腿伸直。 这个伸膝运动的过程中,髌骨逐渐由上部关节面与股骨髌面下部的接触,逐渐转变为下部关节面与股骨髌面上部接触。 在膝关节伸展的最后10 ° ～15 °,髌骨沿股骨髁做较大上移,股四头肌收缩产生的力必须比前面角度增加60%,才能达到主动完全的膝关节伸展[31],所以要求运动治疗要专注于提高终末端伸膝力量。 股内侧肌是伸膝装置中30 ° ～0 °终末伸膝的主要动力来源[32],所以加强股内侧肌肌力是治疗伸膝迟滞的康复目标。 股内侧肌还可以平衡股外侧肌向外的剪切力,使髌骨始终在正确的轨迹运行,避免了对髌骨外侧的过度摩擦,同时增加髌骨的稳定性,增加膝关节稳定性。 终末伸膝训练对于欠缺本体感觉的患者是有难度的,通过生物反馈训练可以让患者更直观的看到训练终末伸膝肌力,Thakur[29]等研究显示生物反馈训练对改善伸膝迟滞角度、疼痛和WOMAC 评分量表有积极作用,可以提高运动单元募集和肌肉力量。 刘辉[33]等利用肌电生物反馈治疗半月板损伤保守治疗的患者,显示肌电生物反馈训练可以增加膝关节活动度和股四头肌伸膝肌力。 于惠贤[27]等研究认为患者术后在医院内进行康复训练效果比院外康复效果更优,在康复治疗师的指导下可以更充分的激活、锻炼股四头肌,腘绳肌及小腿三头肌可以得到高效的牵伸,可以更好地防止膝关节伸膝迟滞,改善患者膝关节功能。

3.2 物理治疗

肿胀和疼痛是膝关节损伤或术后的常见问题[34],疼痛、肿胀会让患者更愿意将膝关节放置于屈曲位,长期的膝关节屈曲和活动减少,会导致关节的挛缩和股四头肌的萎缩,早期应用消肿止痛的物理治疗对于膝关节功能恢复有促进作用。

3.2.1 冷疗法

早期局部应用冷疗可以起到局部降温作用,冷疗使神经兴奋性下降起止痛作用、使血管收缩起止血作用、降低肌肉兴奋性达到缓解痉挛的作用,可提高关节活动度,促进康复进程。 刘玉[35]等进行文献研究显示全膝关节置换术后应用冷疗可有效缓解疼痛,但对于改善活动度无显著疗效。 王显勋[36]等在全膝关节置换术后早期应用加压冷疗结合CPM 功能锻炼有助于缓解疼痛及肿胀程度,促进膝关节功能恢复。

3.2.2 压力疗法

压力疗法可促进血液和淋巴回流,防止血栓形成,改善微循环,促进下肢血液循环。 唐进[37]等研究显示全膝关节置换后早期应用空气波压力治疗能有效缓解患肢肿胀,预防人工全膝关节置换后的下肢深静脉血栓形成,为早期康复的开展提供基础条件。 淋巴引流手法也是同样的原理,通过压力的作用促进淋巴液回流,达到消肿作用。 李云飞[38]等早期膝关节周围骨折术后的患者中应用淋巴引流手法,能有效改善患者膝关节活动度,利于促进膝关节功能的改善。

3.2.3 电疗法

电疗法是利用不同类型电流和电磁场治疗疾病的方法,是物理治疗中最常用的方法之一,主要有低频脉冲电疗法、中频脉冲电疗法、高频电疗法、直流电疗法、直流电药物离子导入疗法、静电疗法等。 在骨科康复治疗中常用的有低频脉冲电疗法和中频脉冲电疗法。 Currier[39]等研究显示神经肌肉电刺激治疗(NMES)可以提高IIa 型肌肉纤维含量、线粒体含量和毛细血管密度。 NMES 是提高患者肌肉力量、耐力和改善人体骨骼肌氧化代谢能力的方法,使肌肉纤维每天接受适当负荷是纤维转化的主要决定因素。 Dabadghav[40]等研究显示NMES 在全膝关节置换手术后患者中对伸膝迟滞角度、膝关节活动度和疼痛改善上与运动疗法相当。 陈佳旭[41]等研究显示肌肉电刺激训练可促进伸膝迟滞患者的股四头肌表面肌电活动、提升RF、VL、VMO 肌力与耐疲劳性,改善患者膝关节功能。 Gotlin[22]等利用电刺激结合传统物理治疗对全膝关节置换术后患者进行研究发现应用电刺激可以有效地减少伸膝迟滞角度和缩短住院时间。 肌肉电刺激等物理治疗有助于减轻疼痛和肿胀,同时也可以预防疼痛、肿胀引起的AMI。 伸膝迟滞被认为是股四头肌肌力输出下降的表现,而且有证据表明患者确实无法自愿增加膝关节伸肌输出量[42],这点刚好印证了AMI 的发生。 AMI 是机体在关节损伤后一个保护性机制,但由于其持续存在,极大阻碍了康复的进程。 TENS、冰敷可有效的阻断AMI[43],另外TENS 可以有效改善与AMI 相关的股四头肌无力[44]。

3.2.4 牵伸治疗

牵伸治疗是指运用外力(人工或机械设备)牵伸短缩或挛缩组织并使其延长,作轻微超过阻力和关节活动范围的运动。 使患者重新获得关节周围软组织的伸展性、降低肌张力,改善或恢复关节活动度。膝关节后侧的软组织挛缩,股四头肌肌力不足以对抗时也会产生伸膝迟滞,有证据显示膝关节后囊挛缩与固定时膝关节伸展不足有关[15]。 随着固定持续时间的增加,渐进性关节囊缩短是一个不可逆转的过程,与不可逆的关节源性挛缩相关。 当固定超过2 周时,无辅助的主动活动不足以恢复后囊长度和膝关节伸展范围,需要协助患者进行被动和主动的膝关节活动。 对于这种类型的伸膝迟滞可采用牵伸治疗,治疗师手法牵伸治疗或者使用动静态夹板持续牵伸治疗。 研究显示长时间持续牵伸治疗可使AROM 的平均总增加23.5 °,使用动态夹板进行长时间被动牵伸治疗恢复AROM 的效果与牵伸总时长之间存在显著的直接线性相关性[45]。 牵伸治疗的作用可能是由于对肌梭进行重复牵伸使其敏感性降低所致[46]。

3.3 药物治疗

膝关节关节囊或周围软组织挛缩可导致伸膝迟滞,创伤后的纤维化是导致肌源性、关节源性挛缩的原因之一,适当使用地塞米松可预防关节囊由于固定引起的纤维化反应。 恢复期的抗炎治疗可能是关节挛缩症的潜在治疗方法[47]。 杨璐[48]等研究显示在全膝关节置换术围术期应用地塞米松可降低患者术后的炎症反应,并可缓解术后疲乏,促进患者关节功能快速康复。 除了应用地塞米松等糖皮质激素外,还有研究应用塞来昔布等非甾体类抗炎药治疗全膝关节置换术后的患者,可以减轻患者术后关节疼痛,改善关节活动度,提前患者康复时间[49]。

3.4 手术治疗

膝关节股周围软组织严重挛缩导致伸膝迟滞可能需要手术松解治疗。 Freiling[50]等研究显示通过关节镜松解手术治疗伸膝迟滞让患者伸展度平均增加了17 °,镜下发现所以患者都有严重的纤维化。Tröger[51]等研究显示膝关节活动受限的患者通过关节镜松解手术治疗后活动范围有明显增加,伸膝角度从13.6 °减少到3 °,超过10 °的改善,屈膝角度从91.6 °增加到117.8 °。 Van[52]等研究者通过对全膝置换术后髌骨侧向移位而出现功能障碍的患者进行再次手术治疗,将腘绳肌腱组织、髌骨内侧支持带和股内侧肌进行缠绕,进而改善了伸膝迟滞角度,同时提高了髌骨稳定性,膝关节屈伸运动范围也得到改善。 尽管手术治疗也可以得到较好的效果,但这是可以通过做好早期康复避免的。

4 小结与展望

膝关节创伤后伸膝迟滞是膝关节韧带损伤、退行性骨关节病、胫骨平台骨折、膝关节置换患者中普遍存在的临床问题。 这种问题是可以在早期康复中采用对应的干预措施预防或早期改善。 早期康复的介入有利于股四头肌肌力的恢复及关节功能的改善。 一旦发生伸膝迟滞,不仅会增加患者住院康复时间,增加医疗费用的支出,而且影响患者日常生活能力,进而影响患者今后的工作、生活。 通过对伸膝迟滞机制及临床治疗方法的研究可帮助降低伸膝障碍带来的医疗费用支出,及改善患者生活质量,这方面的研究值得我们深入探索,然而目前对于有效改善伸膝迟滞的治疗方法的研究还很少。