運動鍛煉對全膝關節置換術后患者影響的研究進展

吳福霞，楊 洋，孟晨陽，魯玉寶，馬占軍，陳果湖，陳 楠

前言

全膝關節置換術(total knee arthroplasty, TKA)是一種治療以膝關節骨性關節炎(knee osteoarthritis, KOA)為主的嚴重膝關節疾病的常用方法，其通過人工關節部件代替機體自身損傷關節，能夠在矯正身體力線、緩解膝關節疼痛的同時，保持關節穩定性，從而改善病變或損傷關節的基本功能。研究表明，患者在進行單髁膝關節置換術后，膝關節在旋轉和平移運動過程中表現良好，并且在運動學表現上比對側病變膝關節更接近正常膝關節的運動學特性[1]。隨著我國人口老齡化程度的不斷加深，近年來骨關節炎發病率也一直保持著上升趨勢。據調查研究結果顯示，全球超過60歲的人中男女骨關節炎患病率分別為9.6%和18%[2]。雖然TKA是一種高效的治療KOA及其他膝關節疾病的手術方式，其效果與適應證選擇和醫師的手術技巧有一定關系，但是提高和鞏固TKA的遠期療效如何結合正確、科學、有效的圍術期康復運動鍛煉以恢復置換關節的功能[3]。其原因主要是運動鍛煉可以促使膝關節周圍肌肉和韌帶快速恢復、擠出關節腔內的積血和積液以及預防術后并發癥如下肢深靜脈血栓和膝關節僵硬等的發生，從而幫助患者膝關節功能的有效恢復，減輕疼痛并進一步提升患者的生活質量。

1 運動鍛煉在全膝關節置換術后功能恢復中的影響

1.1 CPM機輔助鍛煉在全膝關節置換術后功能恢復中的影響

由于膝關節是人體最重要的承重關節，其解剖結構比較復雜，因此TKA術后常出現隱性失血現象，進而嚴重影響了患者術后的功能恢復[4]；且術后疼痛不僅不利于患者主動進行康復鍛煉，也易引起膝關節僵硬等并發癥[5]。趙斌、畢霞[6-7]等的研究表明：傳統的TKA術后康復輔助治療方案并不能對膝關節活動度以及關節功能起到有效的改善作用[8]，若缺乏科學的運動鍛煉用做術后輔助治療，患者術后膝關節的功能很難達到預期水平。持續被動運動(continuous passive motion, CPM)作為運動療法的基礎，已被廣泛應用于骨科術后的康復治療中。自Salter[9]等1980年首次研制出CPM裝置以來，其在應用于全膝關節置換術后康復治療后療效顯著。相關研究結果顯示，在TKA術后進行CPM機輔助下膝關節功能鍛煉，能有效夠減輕患者疼痛、從而縮短功能恢復周期。CPM機的優點主要有：(1)增加關節軟骨的對膝關節置換術后營養和代謝活動恢復的影響；(2)刺激骨原細胞向軟骨轉化；(3)緩解損傷后或術后疼痛；(4)促進關節周圍組織修復，減少關節粘連的發生。

除此之外，在Mac Donald[10]等對TKA后CPM訓練的前瞻性試驗觀察中，結果顯示是否進行CPM訓練在藥物使用量、關節互動度、住院天數、膝關節評分等方面差異不顯著；而劉茜[11]等的研究結果也顯示，由于CPM機鍛煉屬于被動鍛煉，雖然在肌力恢復上具有一定的促進作用，但同時也會增加關節囊、滑膜、韌帶等組織的滲出，說明僅進行CPM訓練并不能作為TKA后康復的主要方法，只能作為一種康復輔助鍛煉方式。其原因是CPM機鍛煉過程本質為肌肉的被動拉伸，尚未充分發揮肌肉的主動作用，只有與運動療法相結合，才促進患者肌肉等長收縮和等張收縮功能的恢復。在TKA后早期將CPM訓練與全關節范圍的屈曲和伸展結合后，通過關節內的壓力變化使關節及其周圍組織的積血、積液等排出關節區，從而減輕關節及周圍的腫脹程度，從而減少關節活動阻力，增大活動范圍[12]。肌肉的等長收縮能促使血液回流，改善由于長期骨性關節炎導致的下肢肌肉失用性萎縮[13]。

1.2 圍術期進行運動鍛煉對患肢膝關節功能恢復的重要性

關節周圍肌肉萎縮、肌腱和韌帶攣縮或是粘連是導致手術后膝關節活動度的減少的主要原因，而產生痙攣的主要誘因是制動。實驗結果顯示，連續5周制動后，股骨頭萎縮體積達到了40%，韌帶剛性損失約為30%[14]。由于制動關節內成纖維缺乏應力的刺激，排列紊亂，再加上原有膠原纖維被不斷吸收等原因，從而使軟骨細胞的正常代謝收到嚴重影響，主要表現為營養物質吸收和產物代謝受阻等。進一步將會出現軟骨含水量下降、細胞聚集成團等器質性改變，并且這種改變持續8周以上即轉變為不可逆性損傷[15]。因此為了防止膝關節術后因為制動時間過長而造成功能上和器質上不可逆性損傷，術后應盡早開始進行肌力和關節活動度的相關訓練。而膝關節置換術后恢復早期的伸直訓練與回復效果密切相關，其訓練成功標準為兩周內膝關節活動度能否達到0°[16]，否則后期極難膝關節完全伸直，從而造成患者下肢相對不等長，進一步影響患者日后的負重、行走以及群體美觀性，使其生活質量大大下降。此外，由于髖、膝、踝關節共同構成人體的負重關節體系，在生理功能上彼此相關，無法獨立完成人體的相關功能。因此在膝關節活動訓練時應同時配合髖關節和踝關節的活動度和肌力鍛煉，從而保證患者恢復后行走的協調性和美觀性。

TKA后進行主動運動訓練以收縮舒張膝關節周圍組織和肌肉，有利于增加有關肌群的肌肉力量，有效改善動力肌本體感覺的恢復情況，同時增加膝關節周圍血液供應、促進周圍組織淋巴液回流，并且在一定程度上增大膝關節的活動度，從而達到促進膝關節整體功能恢復的目的[17]。重復性的主動運動康復訓練還可以激活人體自主運動神經系統，從而改善大腦皮層運動區的神經功能和自主運動功能[17]，從而更好地改善肌力，提高行走的靈活性、協調性和美觀性。

2 不同鍛煉方式對膝關節置換術后恢復的影響

TKA術后對患者采取不同的鍛煉方式會對患者的恢復產生不同的影響?？傮w來說，系統、全面、有針對性的運動鍛煉相較于傳統的康復訓練更有利于TKA后患者膝關節功能的恢復。系統功能鍛煉在患者體力、肌力、關節活動度的恢復中有積極作用，防止了深靜脈血栓、關節僵硬等并發癥的發生，提高了患者的生活質量和自理能力[18]。目前，各學者研究出的TKA后運動鍛煉方式很多，本文中列舉幾種以供參考。

2.1 功能鍛煉督查表在膝關節置換術后恢復中的影響

功能鍛煉督查表對于TKA術后康復訓練中有較好的應用效果。其主要特點是功能鍛煉表比較具體的列出了患者在TKA后第一天至兩個月(具體期限應按患者自身情況而定)內每天的訓練內容及時間。根據凌燏、靳立巾[19-20]等的研究結果，TKA功能訓練表規范和量化了TKA功能訓練的強度和時間，促進了患者早期康復，提高了護理質量和患者滿意度。

TKA功能鍛煉表不僅在護理人員的整體專業知識水平給予了充分指導，而且規范化和量化了TKA功能鍛煉，有效縮短了TKA患者術后康復周期[21]；其次，TKA功能訓練表使得患者的鍛煉有據可循，保證鍛煉的連續性，提高護理質量；同時，功能鍛煉表明確易懂，有助于建立良好的醫患關系，便于護理工作的落實[19]；最重要的是，功能鍛煉督察表非常靈活，醫生、護士和病患共同參與，有助于醫師每天根據患者的病情和對各項鍛煉的接受程度，為不同患者制定個性化的訓練方案，結合患者自身情況調整訓練強度和時間。

2.2 快速康復外科對膝關節置換術后恢復的影響

快速康復外科(fast-track surgery, FTS)在膝關節置換術后功能鍛煉的應用效果也比較良好。自2001年丹麥外科醫生Kehlet和Wilmore提出FTS[22]的概念以來，其鍛煉模式多樣化，因此又被稱為“術后多模式康復”[23]。它的理念在于通過術前患者期望值管理、避免機械性腸道準備、鼓勵患者下床活動等更加科學的圍術期處理來減輕患者各系統的應激反應，降低并發癥發生率，從而縮短康復周期。Husted[24]等較早地將 FTS理念運用到關節置換患者，并設計了快速康復的臨床治療方案，加速了快速康復關節外科(Fast-Track arthroplasty, FTA)的發展。目前我國已有學者將 FTS理念應用于TKA的圍術期管理，其主要在于教會患者輔助工具的使用和術后功能鍛煉的方法，如助行器的使用、踝泵訓練、直腿抬高訓練、行走和壓腿訓練等，抓奸緩解患者焦慮情緒，增強其對術后康復的信心，且結果顯示FTA的應用效果良好。

在谷旺[25]等的研究中，實驗組訓練計劃的制定完全遵循快速、全面、規律、循序漸進的原則。其內容主要包括肌肉力量訓練、負重位屈曲和伸直訓練、非負重位屈曲和伸直訓練等運動訓練內容。且所有訓練方法均比傳統康復更早實施，而且加強了訓練強度。而在患者術后1個月、3個月膝關節活動度、美國特種外科醫院(hospital for special surgery, HSS)評分結果中[26]顯示，TKA術后1個月、3個月，實驗組膝關節活動度和HSS評分均優于對照組(P<0.05)，因此相較于傳統康復治療方案，結合FTA歷年與術后運動鍛煉可以有效促進 TKA術后后患者膝關節功能的恢復情況，值得在臨床上大面積普及使用。

2.3 伸膝位壓腿鍛煉對膝關節置換術后恢復的影響

根據丁小麗[27]的研究，伸膝位壓腿鍛煉對全膝關節置換術后的功能恢復效果也比較良好。其將以往康復訓練方法的基礎基礎與臨床實踐相結合設計出了伸膝位壓腿鍛煉方式，其主要思路與作用方式是對TKA后的患者進行沙袋壓迫患膝、責任護士雙手重疊壓迫患膝等，是一種以伸膝位壓腿訓練為主、CPM機被動訓練為輔的鍛煉方式。其優點主要體現在：(1)術后早期伸膝壓腿練習通過加強周圍肌肉的力量來調節新生膠原纖維的方向和生長，從而改善了膝關節的伸直功能[28]；(2)伸膝位壓腿練習能夠在一定程度上彌補手術治療的部分不足，例如類風濕性、創傷性關節炎等膝關節疾病患者，術前膝關節常出現極其嚴重的屈曲攣縮畸形，其關節周圍肌肉組織和韌帶機能也有不同程度的退化現象。而術中醫師并不能將膝關節硬性伸直(比較容易損傷膝關節后側的血管和神經)，而手術后早期關節內外軟組織尚未形成粘連或粘連末端完全機化，實施鍛煉難度不大；(3)術后早期伸膝壓腿練習加強了周圍肌肉組織的力量和關節穩定性；同時減輕膝關節周圍組織水腫程度，使術后下肢靜脈血栓、疼痛、感染等并發癥發生率大大下降。

除以上三種鍛煉方式之外，因為需要關節置換的患者大都出現了患肢功能低下的問題，需要進行術前超前鍛煉以加強肢體的機能，從而進一步促進全膝關節置換術后的康復鍛煉效果，該現象證明了術前長期功能鍛煉在全膝關節置換術后患肢功能恢復中的重要性[29]；蘇晴晴[30]等的研究則提示術后患者適當的增加每日運動量可以提高關節置換病人康復鍛煉的積極性，加快膝關節置換病人術后膝關節功能的恢復；張莉[31]等的研究提示結合膝關節手法被動活動與主動鍛煉相能夠幫助TKA后患者膝關節功能的恢復。總而言之，科學、合理、系統的運動鍛煉方式對TKA后患者膝關節功能的快速恢復有著積極的影響，有助于患者早日擺脫疼痛，提高其生活質量。

3 運動鍛煉可預防膝關節置換術后并發癥

3.1 運動鍛煉對膝關節置換術后深靜脈血栓形成的影響

深靜脈血栓(DVT)是全膝關節置換術圍術期內最為常見的嚴重并發癥之一。其成因是TKA術后的患肢制動或活動明顯減少，損傷靜脈血管內膜、從而使靜脈瓣膜處血液出現淤滯，而且術后出現的暫時性血氧高凝狀態也是促使 DVT的發生的重要原因[32-33]。深靜脈血栓對的主要臨床表現為術側肢體出現腫脹、疼痛、皮膚蒼白、皮溫低、足背動脈不能捫及[34]等表征。若治療延遲可導致患者下肢功能部分或完全喪失甚至殘疾。嚴重時也可能誘發嚴重的肺栓塞，而研究數據顯示患有高血壓、冠心病、糖尿病的患者中DVT的發病率遠高于正常。

DVT的發生高峰期在膝關節置換術后1-3天，單側人工膝關節置換術后發生 DVT的概率超過50%，因此即使采取預防措施是臨床必要的干預手段[35]。而結合常規鍛煉、護理的基礎以及空氣壓力波是目前較為成熟有效的預防方案，其原理是對遠側氣囊向近側氣囊進行順序性充放棄氣產生不同的壓力，形成下肢靜脈血液的向心回流，以達到促進靜脈血液回流的效果。臨床對照結果顯示，空氣壓力波可以預防TKA后下肢DVT的發生，且相對安全、有效[36]。蔡書偉[37]的研究表明，充分聯合被動運動與運動療法能夠在TKA術后有效預防下肢下肢DVT形成。該療法能夠通過舒張患者的肌肉組織及血管調節患者的膝關節周圍肌肉的血液循環，加速膝關節的活動范圍的恢復，同時牽拉攣縮軟組織，減少粘連發生，使凝血指標水平得到改善，因此有效的防止了DVT的形成[38-39]，很大程度上縮短了術后恢復時間，提升了患者生活質量。但是DVT一旦出現，則應醫師制定詳細的溶栓治療以及適度鍛煉方案，家屬及患者絕對禁止自行活動鍛煉[40]。

3.2 運動鍛煉可預防膝關節置換術后膝關節僵硬

除下肢深靜脈血栓外，膝關節僵硬同樣是TKA術后早期較為常見的問題[41]，其主要表現為膝關節活動功能受限，患者會出現上下樓梯、坐下及起立等日常行為的執行困難。李為[42]認為，TKA后最大屈曲度不僅與患者術前膝關節活動度、手術技術、特殊的假體設計有關，還與患者術后鍛煉程度等因素密切相關。在TKA后早期，瘢痕和組織粘連尚未在手術損傷部位形成，因此盡早進行較為主動的運動訓練并加以冰敷，可以在增強肌力的同時恢復關節活動范圍，防止肌肉萎縮、關節粘連、僵硬等問題的發生。而早期對于患肢關節進行屈曲運動，可以排出關節腔內的體液及血液、促進局部血液回流，減輕患者疼痛的，在最大可能地快速恢復關節功能的同時，防止關節僵硬和下肢DVT的產生。

3.3 運動鍛煉可預防膝關節置換術后關節疼痛和腫脹

由于TKA術后早期無法迅速消除創傷引起的劇烈疼痛和組織腫脹，患者的恐懼心理成為了放棄康復治療的主要原因。研究表明早期主動運動配合被動運動對于緩解膝關節腫脹和疼痛有極大效果，其主要原因在于：(1)持續被動關節運動對血管起到“按摩”作用[43]；(2)患者進行膝關節置換后由于恐懼心里主動制動，嚴重影響了手術部位血液和關節滑液循環，而持續抬高患肢和適量運動可改善手術部位的血液和體液循環，加速腫脹的消退和疼痛的緩解；(3)持續運動不斷將刺激信號經關節囊的神經末梢上傳至神經中樞，抑制痛覺信號的上傳，使痛閾上升，從而緩解疼痛[43-45]；(4)運動可以促進組織液回流，減輕局部組織的創傷反應，改善局部的微循環障礙，從而減輕疼痛，使腫脹快速消退。

4 總結

全膝關節置換手術(TKA)是一種在臨床上有著廣泛應用的嚴重膝關節疾病的有效方法，為特別是骨性膝關節炎患者提供了健康生活的可能。但是TKA術后患者膝關節功能的恢復情況不僅與患者自身體征和醫師的技術水平有關，更與術后的康復鍛煉方式有關。根據各學者的研究，我們已經認識到傳統的康復觀念和不系統、不全面的鍛煉方法對TKA后患者膝關節功能的恢復效果甚微。采取科學的運動鍛煉方式、制定詳細的康復鍛煉方案、謹遵醫囑，才能使患者膝關節周圍肌肉與韌帶力量快速恢復，迅速且安全地排出關節腔內的體液與血液，縮短患者術后恢復周期。不同的運動鍛煉方式有著不同的效果，不能一味的依靠CPM機被動運動，應主動采取功能鍛煉督察表、快速康復外科、伸膝位壓腿鍛煉等科學有效的鍛煉方案，在醫師的指導和規劃下，定時、定量、科學的鍛煉患肢，有助于膝關節活動度的增加、功能的恢復。除此之外，運動鍛煉還能有效的配合其他治療防止下肢深靜脈血栓的形成、緩解術后膝關節僵硬、減輕膝關節疼痛及腫脹。需要明確指出的是，患者在運動鍛煉過程中可以逐步增加運動量及運動強度，但不可急于求成，以免對關節及周圍組織造成損傷[46]。

總而言之，行全膝關節置換術后患者的康復治療過程中，運動鍛煉是醫師和家屬絕對不能忽視的一部分。進行科學的運動鍛煉有助于患者膝關節功能的恢復以及預防術后并發癥，促進患者早日康復，回歸健康生活。