术前短期血流限制训练对全膝关节置换术后早期康复的效果

朱金雨,柏赟,张敏,侯萍,环林林

(江苏省中医院骨伤科,江苏 南京 210000)

全膝关节置换(total knee arthroplasty,TKA)是治疗终末期膝骨关节炎的主要手段,目前全世界每年接受TKA手术的患者已超过200万例,且逐年增长[1]。尽管手术可以缓解患者膝关节疼痛,但也易发生下肢肌肉萎缩和肌肉无力,严重者可长达数年时间,影响患者膝关节功能及生活质量[2]。《中国髋、膝关节置换术加速康复——围术期管理策略专家共识》中提出,术前积极功能锻炼有利于加强肌肉力量,加快关节功能的早期恢复[3]。但术前常规康复锻炼对术后下肢肌力改善效果有限。近年来国内外越来越多的文献表明,血流限制训练(blood flow restriction training,BFRT)是改善这些缺陷的潜在方法[4]。BFRT是暂时性限制血流后在20%～30% 1RM强度下进行肌肉训练的一种方法[5]。在下肢康复过程中行BFRT,显示出与孤立高负荷抗阻训练类似的促进肌肉肥大的效果,且具有安全性[6]。目前在膝关节康复中,BFRT已得到越来越多的关注和临床应用。但将BFRT用于TKA预康复的研究国内外仍较少,且多为干预周期2～12周,对术前短期行BFRT的研究较少[7-8]。本研究选取2022年8月至2022年11月江苏省中医院拟行TKA的64例骨关节炎患者,探究术前短期行BFRT对TKA术后患者早期康复的效果,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入标准：(1)诊断为膝骨关节炎;(2)首次拟行TKA;(3)有自主沟通能力。排除标准：(1)有严重心脑血管疾病,包括心功能Ⅲ级以上、既往脑梗、脑栓塞、心梗病史、无调节性高血压(收缩期≥180 mm Hg或舒张≥110 mm Hg);(2)有血栓风险,合并或既往下肢静脉血栓或原发性血栓性疾病;(3)患肢创伤性神经损伤、下肢感觉异常、伴肿瘤疾病;(4)活动性感染者;(5)意识不清、严重精神病者。本研究经本院伦理委员会审批(2019NL-159-23),患者知情同意。

本研究共纳入64例患者,对照组32例,术前3 d给予常规康复锻炼指导;干预组32例,在对照组基础上行BFRT。两组一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05,见表1),具有可比性。

表1 两组患者一般资料比较

1.2 康复训练方法 两组均在监督指导下进行术前3 d的功能锻炼。

对照组行常规功能锻炼,包括：踝泵运动、环转运动、股四头肌仰卧位绷腿、直腿抬高练习和坐位伸膝练习。

干预组在对照组的基础上行BFRT,具体方法如下：(1)在护士保护下逐渐增加沙袋绑腿数量(固定在小腿中部),测量患者伸膝单次重复最大负荷(1RM),采用爱普利公式：1RM=[1+(0.033 3×完成次数]×使用重量。(2)完成以上步骤,让患者休息10 min。在患者大腿近端放置充气式止血带,并缓慢充气,触摸股动脉搏动,记下股动脉搏动消失时刻的止血带压力值(动脉闭塞压),设定该临界压力值的60%,即为BFRT时止血带压力。(3)嘱咐患者取坐位,保持屈髋90 °,将30% 1RM的沙袋固定在小腿中部进行抗阻伸膝训练,共4组,从屈膝90 °位伸直下肢至完全水平并保持5 s,随后缓慢放下;休息5 s再重复动作,重复次数四组分别为30次、15次、15次、15次,共75次;组间间歇时间一般为30～60 s,期间保持充气压力。

1.3 评价方法 在入院当天BFRT开始前、术后1 d、术后4 d、术后7 d对以下指标进行评估：(1)股四头肌肌力。采用徒手肌力评估法评估股四头肌肌力;若肌力超过二级,再运用Hoggan Microfet 2手持式肌力测试仪(hand-held dynamometer,HHD)[9-10]可视化测量肌力,得出具体肌力数值。HHD测量股四头肌肌力具体方法如下：受试者端坐位,保持双脚离开地面,受试者保持屈髋90 °、在屈膝60 °位最大伸直膝关节,测试人员将肌力测定仪探头接触小腿远端正面施加阻力,以使所测试股四头肌做最大等长收缩,每组肌肉测试3次,间隔休息1 min,取平均值。(2)腘绳肌肌力。采用徒手肌力评估和HHD测量法,原则同前。HHD测量腘绳肌肌力具体方法如下：受试者俯卧位,在屈膝90 °位尝试用最大力屈曲膝关节,测试人员将肌力测定仪探头接触小腿远端背面施加阻力,以使所测试腘绳肌做最大等长收缩,每组肌肉测试3次,间隔休息1 min,取平均值[11]。其中术后1 d对照组11例患者因术侧下肢肌力较差,无法抬离床面,且屈膝角度无法达到90 °,不满足HHD测量股四头肌、腘绳肌肌力时的应用条件,只应用徒手肌力评估法。(3)首次下地时间为TKA术后回室到首次下地活动的间隔时间。(4)TKA术后屈膝90 °达标时间为TKA术后回室到第1次屈膝角度达到90 °的间隔时间。(5)膝关节功能评分采用美国特种外科医院(hospital for special surgery,HSS)评分。(6)TKA术后膝关节肿胀情况是根据软尺测量的髌骨中点上15 cm和髌骨中点下10 cm的腿围变化来判断。(7)随访期间观察并记录患者有无不良反应发生,包括下肢静脉血栓、肌肉损伤、瘀斑、皮下出血、暂时性麻木、心血管反应等[7]。

2 结 果

两组患者术后均随访7 d,均未发生下肢静脉血栓、肌肉损伤、瘀斑、皮下出血、暂时性麻木、心血管反应等并发症。

徒手肌力评估：两组术后1 d股四头肌肌力、腘绳肌肌力比较差异有统计学意义(P<0.05);HHD测量：两组术后1 d、4 d、7 d股四头肌肌力、腘绳肌肌力比较差异有统计学意义(P<0.05,见表2～3)。两组首次下地时间、TKA术后屈膝90 °达标时间、术后HSS评分比较差异无统计学意义(P>0.05,见表4)。两组术后1 d、4 d膝关节肿胀情况差异无统计学意义(P>0.05,见表5)。

表2 两组训练前后股四头肌肌力比较

表3 两组训练前后腘绳肌肌力比较

表4 两组首次下地时间、TKA术后屈膝90 °达标时间、HSS评分比较

表5 两组训练前后膝关节肿胀情况比较

3 讨 论

3.1 术前短期BFRT可改善TKA术后早期下肢肌肉力量 研究显示,由于膝骨关节炎患者原本下肢肌肉力量差、TKA术中创伤以及年龄等原因[12],TKA术后常伴下肢肌肉力量下降,其中以股四头肌和腘绳肌肌力下降最为明显[13]。Stevens-Lapsley等[14-15]报道,尽管在术后24 h内开始了康复锻炼,TKA术后1个月股四头肌和腘绳肌力量分别下降了51.56%和48.43%,到术后6～13年股四头肌和腘绳肌肌无力现象仍然存在。术前行BFRT已被证明是应对这一问题的有效方法[16-17]。使用BFRT过程中,应用肢体止血带来封闭静脉血液流出并限制动脉血液流动,因此创造了一个无氧环境,通过上调细胞信号、蛋白质合成和最终肌源性增生促进肌肉肥大。本研究结果显示,两组患者术后股四头肌肌力、腘绳肌肌力均有不同程度的下降;干预组TKA围术期患者在术前3 d内每天进行1次BFRT,术后1 d、4 d、7 d运用HHD测量法测量的股四头肌肌力和腘绳肌肌力均显著高于对照组(P<0.05),表明术前短期BFRT可有效减少患者TKA术后股四头肌、腘绳肌肌力下降幅度,改善TKA术后早期下肢肌肉力量,这与Centner等[17]研究结果一致;而对照组术前常规康复锻炼对TKA术后下肢肌肉力量改善效果较弱,这可能与肌肉发育需要高负荷方有效果相关,这与Husted等[18]大量样本研究结果一致;但在运用徒手肌力评估法时,干预组仅术后1 d股四头肌肌力和腘绳肌肌力显著高于对照组(P<0.05),术后4 d、7 d两组差异无统计学意义(P>0.05),这可能与徒手肌力评估法无法精准评估肌力大小、术前BFRT干预时间较短无法使下肢肌力在术后更长时间内维持较大优势有关。

3.2 术前短期BFRT可改善TKA术后早期膝关节功能 TKA术后长期的肌肉萎缩和肌肉损伤易导致膝关节功能活动恢复延迟。HSS评分是一种膝关节功能综合评分标准,能全面评估膝关节整体功能及形态、判断关节自身条件以及较好了解术后关节功能恢复情况。TKA术后首次下地时间和屈膝90 °时间也可辅助判断膝关节功能恢复情况。本研究结果显示,干预组TKA术后首次下地时间、TKA术后屈膝90 °达标时间均少于对照组(P<0.05),干预组TKA术后HSS评分均大于对照组(P<0.05),表明术前短期BFRT可提高TKA术后早期膝关节功能恢复,这与Franz等[4]研究结果一致。伸膝肌力是保证膝关节发挥正常功能的关键之一,股四头肌和腘绳肌为胫股关节提供功能稳定和减震作用,膝关节早期功能快速恢复可能也与术后早期下肢肌肉力量改善有关。

3.3 术前短期BFRT对TKA术后早期膝关节肿胀改善效果不明显 TKA术后膝关节肿胀是术后早期常见并发症,本研究中除了术后7 d髌骨中点下10 cm的腿围两组差异有统计学意义(P<0.05),术前、术后患者膝关节髌骨中点上15 cm和髌骨中点下10 cm的腿围的其余数据两组差异均无统计学意义(P>0.05),这与Jorgensen等[8]研究结果不同。这可能是因为本研究干预时间较短导致的,表明术前短期BFRT对TKA术后膝关节肿胀的改善效果不明显,而远期效果需要进一步探究。

3.4 TKA术前短期应用BFRT具有安全性 本研究发现,两组训练前后均未发生下肢静脉血栓、肌肉损伤、瘀斑、皮下出血、暂时性麻木、心血管反应等并发症,这与大部分学者研究结果一致,尚未发现BFRT不良反应的发生率高于传统的高负荷阻力训练[19-20],说明BFRT在TKA术前短期应用是安全的,并不增加并发症发生。

基于现在加速康复外科理论以及中国国情、医改政策的发展、TKA患者住院周期缩短、术前预康复时间窗减少这一现状,早期安全有效的肌力训练是TKA康复训练的关键项目。本研究旨在探究术前3 d内短期行BFRT对TKA术后膝关节早期康复的效果,试图为TKA短期有效康复的干预措施提供参考。

综上所述,术前短期血流限制训练对TKA术后患者早期康复具有良好效果,不仅可以减少患者术后股四头肌肌力和腘绳肌肌力下降幅度、改善TKA术后早期下肢肌肉力量,而且可以提高术后早期膝关节功能、加速膝关节功能康复。并且这项锻炼不会增加TKA围术期患者并发症发生,对于TKA患者术前短期应用具有安全性,但对术后膝关节肿胀干预效果不明显。本研究也有不足之处,样本量偏小,且无患者术后7 d后的数据跟踪,尚且不知术前短期BFRT对TKA术后远期康复效果的影响,后续研究可在此基础上进一步扩大样本量和延长观察指标监测时间进行探索。