限弧等速肌力訓(xùn)練對(duì)于髕股關(guān)節(jié)炎髕骨軌跡的影響

李寬，王春方，孫長(zhǎng)城，張穎

髕股關(guān)節(jié)炎(patellofemoral osteoarthritis，PFOA)是屬于膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的一種常見病，是導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)疼痛的主要原因，是多種因素導(dǎo)致的髕骨與股骨滑車關(guān)節(jié)軟骨損傷退變，骨贅形成，軟骨下骨重塑。一項(xiàng)針對(duì)膝痛人群的放射學(xué)研究表明：約64%(479/754)的患者有髕股關(guān)節(jié)炎，單純脛股關(guān)節(jié)炎僅占4%(30/754)，其余32%影像學(xué)顯示正常[1]。由于髕股關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)變化情況多樣，目前尚缺少高度有效的治療方法。因此，針對(duì)髕股關(guān)節(jié)炎的患者，調(diào)整關(guān)節(jié)間的應(yīng)力分布，對(duì)于緩解疼痛等癥狀，改善膝關(guān)節(jié)功能，延緩膝關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展具有重要的研究?jī)r(jià)值。由于髕股關(guān)節(jié)是由靜態(tài)單位(韌帶和骨骼)和動(dòng)態(tài)單位(神經(jīng)肌肉)組成[2]，因此膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外翻，股四頭肌的牽拉，股、脛骨對(duì)線，股骨扭轉(zhuǎn)以及骨盆和膝關(guān)節(jié)的關(guān)系均可影響膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。等速肌力訓(xùn)練兼具等張及等長(zhǎng)訓(xùn)練的特點(diǎn)，對(duì)于提高關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定，改善膝關(guān)節(jié)的功能效果明顯[3]，但目前等速訓(xùn)練康復(fù)方案上尚缺乏諸如訓(xùn)練模式的選擇、訓(xùn)練負(fù)荷安排的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本研究通過(guò)對(duì)于膝關(guān)節(jié)周圍肌肉不同限弧的等速肌力訓(xùn)練，改善膝關(guān)節(jié)周圍肌肉力量，調(diào)整髕股關(guān)節(jié)的應(yīng)力分布，探究限弧等速肌力訓(xùn)練對(duì)于髕股關(guān)節(jié)炎膝關(guān)節(jié)功能的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年1月～2019年6月在天津市人民醫(yī)院康復(fù)科及關(guān)節(jié)科就診的髕股關(guān)節(jié)炎患者60例，所有患者入組前均拍攝膝關(guān)節(jié)負(fù)重正側(cè)位及屈膝45°軸位片。診斷標(biāo)準(zhǔn)：過(guò)去一年內(nèi)有膝關(guān)節(jié)疼痛、僵硬，伴有孤立性膝前區(qū)疼痛或至少中度的上下樓梯痛，活動(dòng)時(shí)有骨摩擦音；髕骨軸位片顯示：有骨質(zhì)增生，或存在關(guān)節(jié)軟骨磨損，或關(guān)節(jié)間隙變窄等[1]。納入標(biāo)準(zhǔn)：診斷為髕股關(guān)節(jié)炎的患者；年齡在 35～70 歲之間，性別不限；膝關(guān)節(jié)X線K&L分級(jí)在Ⅰ～Ⅲ級(jí)；膝關(guān)節(jié)主被動(dòng)活動(dòng)無(wú)明顯受限者；受試者能接受并配合本設(shè)計(jì)所制定的方案。排除標(biāo)準(zhǔn)：膝關(guān)節(jié)周圍軟組織急性損傷；合并有類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、痛風(fēng)、關(guān)節(jié)結(jié)核、化膿性關(guān)節(jié)炎、骨腫瘤等相關(guān)疾病者；膝關(guān)節(jié)或周圍新發(fā)骨折或骨折未愈合；合并嚴(yán)重心、腦、血管、肝、腎、造血系統(tǒng)疾患者；生命體征不穩(wěn)定，身體虛弱不能耐受運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練者；合并神經(jīng)源性疾病；髕股關(guān)節(jié)先天發(fā)育不良。3組患者一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性(見表1)。

表1 3組一般資料比較

1.2 方法 3組均進(jìn)行常規(guī)康復(fù)治療：①準(zhǔn)備活動(dòng)，以下肢主動(dòng)運(yùn)動(dòng)及膝關(guān)節(jié)伸展運(yùn)動(dòng)為主，持續(xù)3～5 min。 ②常規(guī)理療：理療儀采用SUNDOM激光治療儀，將BA-probe激光探頭放置于膝關(guān)節(jié)痛點(diǎn)，功率為2400w照射，距離皮膚10cm，過(guò)程持續(xù)10min。在常規(guī)治療基礎(chǔ)上，采用ISOMED2000等速肌力訓(xùn)練系統(tǒng)按A組0°～30°、B組30°～60°、C組60°～90°角度，角速度為60°/s，進(jìn)行膝關(guān)節(jié)周圍肌肉向心性收縮訓(xùn)練。訓(xùn)練前向患者講解注意事項(xiàng)，按照標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行等速儀器參數(shù)的設(shè)定，訓(xùn)練前做膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)5次，隨后進(jìn)行正式屈伸膝運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，每周訓(xùn)練3d，每次訓(xùn)練5組，每組10次屈伸運(yùn)動(dòng)，組間休息1min，共訓(xùn)練4周。

1.3 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 訓(xùn)練前、后對(duì)各組患者進(jìn)行評(píng)估。①西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)(Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index，WOMAC)評(píng)分：是評(píng)定膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的經(jīng)典量表，主要從疼痛、僵硬、日常功能三個(gè)方面對(duì)治療效果進(jìn)行評(píng)定。共包含 24 項(xiàng)內(nèi)容，疼痛包含 5 項(xiàng)，僵硬包含 2 項(xiàng)，功能障礙包括 17 項(xiàng)。每一項(xiàng)的最高分記為 4 分，表示關(guān)節(jié)最大程度的疼痛、僵硬或功能極度受限；最低分為 0 分，表示關(guān)節(jié)無(wú)疼痛、僵硬或功能不受限。②等速肌力測(cè)定值：峰力矩(peak torque，PT)，是肌肉絕對(duì)力量的表現(xiàn)，角速度為60°/s測(cè)得的PT值具有較高的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，被視為等速肌力測(cè)試中黃金指標(biāo)和參照值[4]；總功(total work，TW)，與峰力矩具有較好的一致性；平均功率(average power，AP)，是指單位時(shí)間內(nèi)肌肉的做功量，反應(yīng)肌肉的做功效率；③髕骨軌跡參數(shù)(拍攝屈膝45°軸位片)：髕股指數(shù)、外側(cè)髕股角、合適角[5]。髕股指數(shù)為內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙最小距離與外側(cè)關(guān)節(jié)間隙最小距離之比(正常<1.6)；外側(cè)髕股角為股骨內(nèi)外髁連線與髕骨外側(cè)關(guān)節(jié)面的夾角(正常外側(cè)髕股角開口向外)；合適角為滑車溝最低點(diǎn)與髕骨中央嵴最低點(diǎn)連線RO，與股骨滑車溝角的角平分線SO之間的夾角，當(dāng)前者位于后者內(nèi)側(cè)時(shí)，角度為負(fù)值，反之為正值，正常合適角為(-8°±9°)。見圖1～3。

2 結(jié)果

2.1 髕骨軌跡參數(shù)、等速肌力測(cè)定值、WOMAC評(píng)分組內(nèi)訓(xùn)練前后比較 訓(xùn)練前A、B、C組髕骨軌跡參數(shù)、等速肌力測(cè)定值、WOMAC評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

訓(xùn)練后，A組髕股指數(shù)、髕骨合適角較訓(xùn)練前明顯降低，外側(cè)髕股角較訓(xùn)練前明顯提高(P<0.05)，B、C組訓(xùn)練前、后各評(píng)分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。訓(xùn)練后，A、B、C組峰力矩PT、總功TW及平均功率AP值均較訓(xùn)練前明顯提高(均P<0.05)。訓(xùn)練后，WOMAC評(píng)分中，A組疼痛、日常功能評(píng)分較訓(xùn)練前明顯降低(P<0.05)，僵硬評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；B、C組訓(xùn)練前后WOMAC評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表2。

2.2 髕骨軌跡參數(shù)、等速肌力測(cè)定值及WOMAC評(píng)分訓(xùn)練后組間比較 訓(xùn)練后，髕骨軌跡參數(shù)比較：髕股指數(shù)、髕骨合適角A組明顯低于B、C組(P<0.05)，外側(cè)髕股角明顯高于B、C組(P<0.05)，B組與C組間各評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。等速肌力測(cè)定值比較：A組PT值明顯高于B、C組(P<0.05)，B組與C組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；TW、AP值3組間比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。WOMAC評(píng)分比較：疼痛評(píng)分A組明顯低于B、C組(P<0.05)，B組與C組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；僵硬、日常功能評(píng)分3組間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。見表2。

表2 3組訓(xùn)練前后髕骨軌跡參數(shù)、等速肌力測(cè)定值及WOMAC評(píng)分比較

3 討論

髕股關(guān)節(jié)炎的發(fā)生與髕股關(guān)節(jié)面應(yīng)力變化密切相關(guān)，而髕股關(guān)節(jié)面受力的程度及分布影響，有其獨(dú)特的機(jī)制。髕股關(guān)節(jié)的應(yīng)力失衡，導(dǎo)致髕骨與股骨之間的壓力增加，增大了關(guān)節(jié)軟骨的摩擦，可能成為異常機(jī)械力和關(guān)節(jié)炎改變的潛在原因[6]。此外各種因素導(dǎo)致的髕股關(guān)節(jié)局部受壓過(guò)大，高應(yīng)力側(cè)基質(zhì)被磨損，膠原纖維網(wǎng)破壞，蛋白多糖丟失進(jìn)而導(dǎo)致軟骨細(xì)胞退變，形成髕股關(guān)節(jié)炎；應(yīng)力不足側(cè)軟骨基質(zhì)不能有效營(yíng)養(yǎng)，繼而退變，亦會(huì)促進(jìn)髕股關(guān)節(jié)炎的發(fā)生[7]。由于髕股關(guān)節(jié)面軟骨幾乎沒有修復(fù)機(jī)會(huì)，在長(zhǎng)期應(yīng)對(duì)著日常生活與過(guò)量體育負(fù)荷所致的巨大壓力時(shí)，將加速髕股關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)面的退變。患者在進(jìn)行上下樓梯、爬山、下坡等需要屈曲膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)時(shí)，髕股關(guān)節(jié)內(nèi)的應(yīng)力明顯增加，長(zhǎng)此以往髕股關(guān)節(jié)面關(guān)節(jié)軟骨就會(huì)損傷、退變，當(dāng)累積到一定程度的時(shí)候常可出現(xiàn)部分或全層軟骨的剝脫缺失[8]，加速骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)展。

膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)肌肉(股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌)的動(dòng)力平衡對(duì)維持髕骨的最佳對(duì)線起重要作用[9]。膝關(guān)節(jié)周圍的靜力性因素(包括股骨滑車關(guān)節(jié)面骨性幾何學(xué)形態(tài)以及髕骨內(nèi)外側(cè)韌帶結(jié)構(gòu)等)和動(dòng)力性因素(股四頭肌等)共同維持著髕骨的正常位置，從而使髕骨沿正常軌跡活動(dòng)。而在動(dòng)力性因素中，股內(nèi)側(cè)肌的斜行纖維，也稱股最內(nèi)側(cè)肌，股內(nèi)斜肌(vastus medialis obliquus，VMO)是唯一具有將髕骨向內(nèi)、后側(cè)牽拉作用的動(dòng)力性結(jié)構(gòu)。VMO止于髕骨內(nèi)側(cè)，與股骨長(zhǎng)軸呈50°角[10]，其收縮時(shí)產(chǎn)生的力線與下肢的機(jī)械軸構(gòu)成了朝向內(nèi)上方50°～60°角，有對(duì)抗髕骨外移的動(dòng)力性穩(wěn)定作用[11]。在膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的患者中發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)源性肌肉抑制和廢用性肌肉萎縮常導(dǎo)致肌肉力量的減弱[12]，在損傷、制動(dòng)或手術(shù)等因素的影響下，股內(nèi)側(cè)肌是首先發(fā)生廢用性萎縮的肌肉[13]。股內(nèi)側(cè)肌明顯萎縮是造成髕骨內(nèi)外側(cè)拉力不平衡的主要原因[14]，也是股四頭肌在伸膝時(shí)會(huì)產(chǎn)生肌群間收縮不協(xié)調(diào)的重要因素。在負(fù)重過(guò)程中，肌肉力量或力向量的不平衡會(huì)導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力失衡，髕骨和股骨之間的壓力增加，導(dǎo)致疼痛和結(jié)構(gòu)的損傷，同時(shí)關(guān)節(jié)將可能超過(guò)其正常的移動(dòng)極限[15]，從而加速關(guān)節(jié)炎的發(fā)病和進(jìn)展。VMO的肌力增強(qiáng)，保證了髕骨運(yùn)動(dòng)中的正常軌跡，從而維持了膝關(guān)節(jié)的正常功能[16]。針對(duì)性的加強(qiáng)股內(nèi)側(cè)肌的力量對(duì)于調(diào)整髕股關(guān)節(jié)的應(yīng)力平衡，維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性有極其重大的意義。

股四頭肌力量下降在骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展中占據(jù)著重要因素[17]，本研究中，3組患者經(jīng)過(guò)等速肌力訓(xùn)練后，峰力矩PT、總功TW及平均功率AP值均較前增大，股四頭肌的力量及做功能力均較前提高，說(shuō)明進(jìn)行膝關(guān)節(jié)等速肌力訓(xùn)練能明顯提高膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎周圍肌肉力量，改善膝關(guān)節(jié)功能。另外有研究經(jīng)過(guò)肌電圖和CT檢查證實(shí)，在屈膝0～30°范圍內(nèi)，VMO對(duì)髕骨的力學(xué)作用最大[18]，在本研究中，0°～30°時(shí)VMO得到更為充分的鍛煉，加強(qiáng)了VMO的絕對(duì)力量，糾正了髕股內(nèi)外側(cè)的應(yīng)力失衡，改善了髕骨軌跡，所以0～30°組等速肌力測(cè)定值增加更為明顯。有研究表明，肌力訓(xùn)練不但能改善肌力，同時(shí)膝關(guān)節(jié)疼痛和穩(wěn)定性也能得到改善[19]，3組訓(xùn)練后WOMAC量表評(píng)分亦較前降低，而0～30°組下降更明顯。等速肌力訓(xùn)練不僅提高了膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性及功能，而且減輕了臨床癥狀。隨著髕骨軌跡的改善，WOMAC量表評(píng)分降低也進(jìn)一步說(shuō)明了髕股關(guān)節(jié)間應(yīng)力對(duì)膝關(guān)節(jié)功能的影響，可能為臨床上通過(guò)手段改善髕股關(guān)節(jié)間應(yīng)力來(lái)改善髕股關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)功能成為一種思路。

所以在0～30°范圍內(nèi)的膝關(guān)節(jié)等速肌力訓(xùn)練不僅強(qiáng)化了VMO的肌力訓(xùn)練，而且提高了膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，改善膝關(guān)節(jié)的功能。此外，下肢力學(xué)研究表明等長(zhǎng)收縮中膝關(guān)節(jié)屈肌力矩最大值出現(xiàn)在屈膝30°的位置[13]。因此在0～30°角度的鍛煉同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)腘繩肌的鍛煉，而且較慢角速度(60°/S)膝關(guān)節(jié)終末段(0～30°)的等速訓(xùn)練更能加強(qiáng)股四頭肌的力量控制，而非單純的肌力鍛煉。膝關(guān)節(jié)0～30°的鍛煉可綜合屈肌的力量訓(xùn)練和髕股關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性訓(xùn)練，可有效改善膝關(guān)節(jié)的功能。

綜上所述，等速肌力訓(xùn)練能顯著提高髕股關(guān)節(jié)炎患者股四頭肌的力量，在維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性方面具有重要意義，尤其在膝關(guān)節(jié)屈曲0～30°范圍內(nèi)進(jìn)行股四頭肌等速訓(xùn)練可有效增強(qiáng)VMO肌力，改善髕骨軌跡，提高膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，提高膝關(guān)節(jié)功能，能較好的緩解患者疼痛等不良癥狀，提高步行能力，對(duì)髕骨關(guān)節(jié)炎能起到較好的治療作用。