膝骨關節炎患者居家康復訓練后膝關節屈伸肌力的變化

鐘珊，陶莉，裴倩，韓夢琪，周一新，顧建明

膝骨關節炎是老年人群常見疾病，2020 年全球患病率達7%[1]。Lee等[2]發現膝骨關節炎患者肌肉質量較同齡健康人群更低，使骨關節炎癥狀加重。美國骨科醫師學會（American Academy of Orthopaedic Surgeons, AAOS）推薦膝骨關節炎患者進行運動訓練[3]，且運動干預是最有效、最經濟的方法之一[4]。但國內尚存在醫師積極性有限、患者依從性不高等問題。王鍇等[5]發現康復相關支出僅占患者年總花費的4.5%，最大占比為藥品，達61.9%。Campbell 等[6]發現患者在得到治療師指導時可以明顯提高其依從性。本研究針對保守治療的老年膝骨關節炎患者，由骨科和康復科醫師共同制定3 個月居家康復訓練計劃，評估居家康復訓練后膝關節屈伸肌力的變化。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標準：①符合原發性膝骨關節炎診斷標準，膝關節X 線片Kellgren-Lawrence（K-L）分級為Ⅰ～Ⅲ級[7]；②性別不限；③年齡＞50 歲；④近1 周未應用非甾體抗炎藥，且疼痛視覺模擬評分（visual analogue scale, VAS）＞4 分。排除標準：①非骨關節炎的膝關節疼痛患者，如類風濕性關節炎、骨壞死等；②伴有其他關節嚴重疼痛或脊柱、髖關節疾病伴下肢放射痛患者；③K-L 分級0 級、Ⅳ級，或關節炎病情嚴重需要手術治療者；④嚴重心臟?。ㄐ募」Ｋ啦∈返龋?、心律失常、主動脈血管瘤及高血壓患者，年老體弱、全身情況差，或有嚴重內科疾病如心、肺、肝、腎等重要臟器功能障礙等難以耐受治療者；⑤全身惡性腫瘤或者膝關節周圍有腫瘤的患者；⑥重度抑郁或焦慮的患者。

本研究前瞻性納入2020 年5 月至2021 年10 月首都醫科大學附屬北京積水潭醫院收治的單側膝骨關節炎患者56例。6例患者失訪或退出本研究，最終50例患者完成居家康復訓練。其中男10例，女40例，左膝24例，右膝26例，年齡46～76歲，平均（63.1±6.2）歲；身高146～180 cm，平均（161.8±7.4）cm；體重50～90 kg，平均（68.3±10.3）kg；體重指數（body mass index, BMI）21～33 kg/m2，平均（25.7±3.9）kg/m2。

本研究經首都醫科大學附屬北京積水潭醫院醫學倫理委員會批準（積倫科審字第201901-08 號），所有患者均簽署知情同意書。

1.2 居家康復訓練方案

居家康復訓練為期3個月，包括健康指導和功能鍛煉[9]，患側、健側均進行訓練。

1.2.1 健康指導

①生活方式調整：適當休息，均衡膳食，控制體重；增加蛋白質的攝入，接受充足的日照；減少吸煙、飲酒等。②合理運動：進行抗阻、負重、力量、平衡訓練等運動及踏車、散步、慢跑等中等強度有氧運動。③預防跌倒：進行太極、八段錦等力量平衡運動。

1.2.2 功能鍛煉

①腫脹、炎癥控制：若關節有明顯腫脹，可采取抬高肢體、冰敷冷療；休息位時將患側肢體放在枕頭上，不宜過高；冰敷10～15 min，每天2～3 次，若患者對冰冷反應敏感可適當縮短時間。②關節活動度訓練：膝關節伸直受限患者可將下肢墊高，膝關節懸空，在疼痛耐受范圍內用沙袋等重物下壓（2.5～5.0 kg），每次5～10 min，每日2次；膝關節屈曲受限患者可用雙手或輔助帶等進行屈膝訓練，每次在最大角度維持1～2 min，每日3次。③膝關節周圍肌肉力量、抗阻訓練：a.股四頭肌訓練：患者取仰臥位，患肢直腿抬高30°，腰部力量不足或有其他疾病患者可采取坐位伸膝；b.腘繩肌訓練：患者取坐位，膝關節主動屈曲，可適當增加反方向阻力；c.臀中肌訓練：患者取側臥位，患側在上，屈髖屈膝進行蚌式開合運動，注意脊柱骨盆不要后仰；d.臀大肌訓練：患者取站立位，后伸髖關節，注意減少腰部和全身代償動作。所有訓練動作維持10 s，每組10～15 個，每日3 組；力量較好者可利用彈力帶、沙袋進行中等強度抗阻訓練。④平衡、協調訓練：進行雙腿、單腿、睜眼、閉眼站立平衡訓練，每次5～10 min，每日2次。⑤每次活動總計不超過1 h，患者根據身體情況適當調整，避免過度疲勞。

為了提高患者依從性，采取以下措施：①告知患者膝骨關節炎病情特點和治療選擇，建議在居家康復訓練期間盡量不服用非甾體抗炎藥；②如有突發疼痛加重應與醫師溝通，進行疼痛控制的干預，同時記錄非甾體抗炎藥使用情況；③主動隨訪患者，確認患者可以維持原方案進行訓練，鼓勵患者繼續堅持訓練，并給予個體化的指導，及時隨訪和監測，保證患者順利完成居家康復訓練。

1.3 評價指標

訓練前、訓練3個月后應用Biodex等速測試系統（3Pro 型，Biodex Medical Systems，Inc.，美國）分別在慢速60°/s 等速、中速120°/s 等速及90°等長模式下對患者進行雙膝屈伸肌力測試。所有測試由2 名康復治療師進行操作，測試前均已接受測試方法培訓。測試前向患者充分講解測試體位和動作標準，記錄下肢力臂長度，熱身并進行3 次低強度預測試，測試中進行口頭提示[8]。測得的峰力矩取平均值，兩種測試之間休息30 min。慢速60°/s 等速、中速120°/s 等速肌力測試：向心/向心模式，慢速60°/s測試次數為3次，中速120°/s 測試次數為15 次；90°等長肌力測試：向心/向心模式，每次伸膝持續5 s，休息5 s，屈膝持續5 s，共重復3次。

訓練前、訓練3 個月后記錄患者疼痛VAS 評分、西安大略省和麥克馬斯特大學骨關節炎指數（Western Ontario and McMaster University osteoarthritis index, WOMAC）評分，以評估患者疼痛和膝關節功能。

1.4 統計學方法

應用SPSS 22.0軟件進行統計學分析。計量資料經統計學分析符合正態分布，以均值±標準差表示，并采用配對t檢驗進行比較。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

本組完成居家康復訓練并獲得完整隨訪的50 例患者在居家康復訓練期間均未口服非甾體抗炎藥。

訓練前，患者患側60°/s 等速、120°/s 等速、90°等長屈膝、伸膝肌力均弱于健側（P均＜0.05，表1～3）。訓練3個月后，患者除健側60°/s等速伸膝肌力無明顯變化外（P=0.183），其余肌力均較訓練前提高（P均＜0.05）；患者患側60°/s 等速、120°/s 等速、90°等長伸膝肌力仍弱于健側（P均＜0.01），但屈膝肌力差異無統計學意義（P均＞0.05）。

表1 訓練前及訓練3個月后慢速60°/s等速雙膝屈伸肌力比較（n=50，±s，N·m）

表1 訓練前及訓練3個月后慢速60°/s等速雙膝屈伸肌力比較（n=50，±s，N·m）

伸膝肌力屈膝肌力側別患側健側t值P值訓練前53.6±19.9 75.2±23.3-6.760＜0.01訓練3個月后63.4±17.5 77.9±21.3-5.283＜0.01 t值-4.599-1.350 P值＜0.01 0.183訓練前25.1±11.0 28.4±11.8-2.624 0.012訓練3個月后32.9±14.1 32.8±9.2 0.110 0.913 t值-5.938-3.632 P值＜0.01＜0.01

表2 訓練前及訓練3個月后中速120°/s等速雙膝屈伸肌力比較（n=50，±s，N·m）

表2 訓練前及訓練3個月后中速120°/s等速雙膝屈伸肌力比較（n=50，±s，N·m）

伸膝肌力屈膝肌力側別患側健側t值P值訓練前40.5±14.0 50.8±15.1-5.338＜0.01訓練3個月后46.3±13.6 53.9±13.8-4.316＜0.01 t值-4.431-2.560 P值＜0.01 0.014訓練前19.0±9.1 21.4±8.4-2.524 0.015訓練3個月后24.5±9.9 24.6±8.3-0.152 0.880 t值-4.434-4.312 P值＜0.01＜0.01

表3 訓練前及訓練3個月后90°等長雙膝屈伸肌力比較（n=50，±s，N·m）

表3 訓練前及訓練3個月后90°等長雙膝屈伸肌力比較（n=50，±s，N·m）

伸膝肌力屈膝肌力側別患側健側t值P值訓練前60.2±23.7 84.3±30.7-6.162＜0.01訓練3個月后76.2±26.6 90.3±28.3-4.686＜0.01 t值-4.290-2.050 P值＜0.01 0.046訓練前24.6±12.5 27.0±11.8-2.787＜0.01訓練3個月后31.9±13.4 32.6±12.7-1.161 0.251 t值-4.896-5.442 P值＜0.01＜0.01

訓練3 個月后，患者疼痛VAS 評分、WOMAC 評分均較訓練前改善（P均＜0.01，表4）。

表4 訓練前與訓練3個月后患者疼痛VAS評分及WOMAC評分比較（n=50，±s，分）

表4 訓練前與訓練3個月后患者疼痛VAS評分及WOMAC評分比較（n=50，±s，分）

時間訓練前訓練3個月后t值P值疼痛VAS評分5.8±1.1 2.4±1.6 11.306＜0.01 WOMAC評分30.6±13.2 15.5±11.2 6.203＜0.01

3 討論

目前國際上針對骨關節炎的非手術治療方案主要有健康教育、自我管理、運動訓練和體重管理等，目的是減輕疼痛、改善膝關節功能，但具體模式并未達成共識，大部分運動訓練方式中均包括肌力與有氧訓練[10-11]，時間多為8～12 周[12-13]。對于國內患者來說，由于宣傳普及力度、醫療模式及醫保付費等因素的影響，患者對居家康復訓練的了解和依從性相對不足。本研究旨在在排除非甾體抗炎藥的影響下促進患者主動進行康復訓練，同時進行肌力評估。為了提高患者依從性，首先應嚴格控制納入與排除標準，本組均無病情特別嚴重需要手術治療的患者，膝關節X 線片K-L 分級為Ⅰ～Ⅲ級，訓練前WOMAC 評分為（30.6±13.2）分，患者均有到醫院就診的能力，且通過向患者介紹和教育，鼓勵患者提高自驅力和康復訓練意愿，尤其適用于有消化道疾病等不愿意服用非甾體抗炎藥的患者。文獻報道康復治療師的指導可以提高患者進行康復訓練的依從性，本課題組每3～4 周預約患者來門診復查，建立掛號綠色通道，詢問康復進度，進行針對性處理。這些方法均最大程度地提高了患者依從性，獲得了切實可靠的臨床數據。

訓練前本組膝骨關節炎患者患側等速及等長膝關節屈伸肌力均弱于健側（P均＜0.05）。膝骨關節炎患者膝關節屈伸肌力下降，其原因主要與肌肉萎縮、神經肌肉激活不足（肌肉抑制）等相關[14]。既往研究報道了膝骨關節炎股四頭肌肌力存在10%～60%的下降[15-16]。正常情況下，膝關節屈肌/伸肌肌力比值約為0.66[17]，伸膝肌力大于屈膝肌力。本研究發現，對于膝骨關節炎患者，不論慢速還是中速等速測試的伸膝肌力的下降程度均超過屈膝肌力，與Ruhdorfer等[18]的發現一致，他們也認為伸膝肌力下降是膝骨關節炎的特征，且較屈膝肌力下降更多。膝關節屈肌更多參與維持關節穩定，伸肌作為抗重力肌更多參與力量型運動。研究顯示，行走速度越快，對膝關節伸膝肌力要求越高[19]。當肌力不足時，日常生活動作模式也會發生相應改變，通過減慢行走速度來增加對膝關節的控制力，與健康人群相比，膝骨關節炎患者更多地依賴髖、踝關節[20]。需要注意的是，單側膝骨關節炎患者也會發生雙膝伸肌肌力下降。文獻報道膝骨關節炎患者健側伸膝肌力較健康人群下降17%～36%[21-22]，這可能與患者年齡大有關。75歲前肌肉質量每年損失0.7%～0.98%，肌力損失2.5%～3.0%[23]。所以老年膝骨關節炎患者健側肌力也是與健康人群存在差異的，有康復訓練的意義和改善的空間。本組患者居家康復訓練后健側肌力得到了提升，對于減緩膝骨關節炎的發生及預防跌倒等都具有一定意義。

目前國內臨床上采用在疼痛和關節受限嚴重時以被動增加關節活動度和等長肌力為主，癥狀改善后逐漸增加等速訓練和神經肌肉訓練[24]。本研究制定的居家康復訓練方案既強調患側膝關節周圍腫脹、疼痛、關節活動度及肌力訓練，也包含了相鄰關節肌力訓練、平衡協調及有氧訓練。本研究結果顯示，綜合性康復訓練3 個月后，患者疼痛VAS 評分、WOMAC 評分均較訓練前明顯改善，膝關節屈伸肌力均有所提高。本組膝骨關節炎患者患側伸膝肌力較健側下降更明顯，訓練3 個月后雖獲得顯著改善，但整體來說還需要更長時間和更有針對性的康復訓練。訓練3 個月后患者健側60°/s 等速伸膝肌力與訓練前比較差異無統計學意義，一定程度上也反映了伸膝肌力恢復較困難，需要更長時間的康復訓練。van Baar 等[25]認為，隨著時間的推移，失去指導或中斷訓練可能會導致已有的訓練效果減弱甚至消失，膝關節功能無法繼續提高，有必要在臨床強化訓練后繼續進行家庭訓練以維持效果，因此作者建議患者在訓練3 個月后仍應堅持進行相應運動訓練以鞏固和提升康復效果。目前國內在三級醫院開展大規模集中康復尚存在一定難度，而大多社區中心缺乏專業康復團隊的指導，根據本研究結果，建議可以建立社區、家庭康復及上級醫院隨訪指導模式，健全社區康復人才體系，以患者為中心，提供多方面就診、康復及隨訪服務。在社區中培養專業的康復治療人員，讓膝骨關節炎患者就近及時的接受教育指導可以減輕患者的經濟負擔、延緩疾病發展、提高患者生活質量。

由于本組大部分患者在訓練初期存在膝關節腫脹和疼痛，很難進行快速、反復多次屈伸運動，因此建議患者屈伸訓練以等長為主，在癥狀改善后，逐漸過渡到抗阻等長和等張運動，快速運動涉及較少。Purkayastha 等[26]發現中速120°/s 比慢速60°/s 時肌肉募集和做功更高，建議康復早期進行高速等速和低強度等張訓練，可以作為后續訓練和研究的指導。本研究還發現，伸膝肌力在居家康復訓練3個月后仍有進一步提升空間，在下一步研究中將探索對伸膝肌力更有針對性的康復方案。

本研究的局限性：①本研究在等長測試上存在局限性。采用多點等長測試方式可以綜合反映膝關節屈伸肌力，由于本組患者在膝關節屈曲30°、60°時存在不同程度的疼痛而導致無法較好地完成測試，因此本研究僅選擇了膝關節屈曲90°等長模式，測試結果顯示，等長與等速膝關節屈伸肌力的變化趨勢相同，提示社區醫療機構在沒有等速肌力測試設備時，可以應用等長肌力測試來進行肌力評定，給予患者任務式的康復目標。②患者在三級醫院進行康復指導，模式相對單一。③樣本量較少。④測試肌群較少。⑤隨訪時間有限。

4 結論

綜合性居家康復訓練可以顯著增強膝骨關節炎患者膝關節屈伸肌肉力量，伸膝力量比屈膝恢復更多，但需要更長的訓練周期。訓練后患者疼痛及膝關節功能明顯改善。建議建立和健全上級醫院指導、社區和家庭康復、多種渠道隨訪的新型康復模式，讓膝骨關節炎患者得到更加全面的治療和干預。

【利益沖突】所有作者均聲明不存在利益沖突