等速肌力聯合電磁場對軍事訓練傷后前交叉韌帶重建術快速康復研究進展

商慧娟 張佳藝 吳相波 孫亞超 曾佳豪 謝曉文 張曉臣 王 昊 張 倩 費英俊 高俊峰* 張 斌*

（1.戰略支援部隊興城特勤療養中心康復六科，遼寧 葫蘆島， 125100；2.空軍軍醫大學西京醫院康復醫學科，陜西 西安，710032）

軍事訓練是提升部隊戰斗力的基本途徑。隨著訓練強度增加、內容豐富、達標要求提高，軍事訓練傷的發病率居高不下，運動系統發病率在軍事訓練傷中一直名列前茅[1]。膝關節韌帶損傷是軍事訓練過程中的常見病和多發病，其中前交叉韌帶損傷最為常見。日本骨科協會（JOA）指南推薦對前交叉韌帶損傷的成年患者行韌帶重建手術[2]。前交叉韌帶重建術后膝關節常出現關節腫脹、疼痛、活動度受限，甚至韌帶再斷裂等嚴重并發癥，功能恢復需要一段時間[3]。前交叉韌帶重建術后快速康復一直是國內外運動醫學和康復醫學的研究熱點和難點。

前交叉韌帶重建術后的長時間康復不但給官兵日常工作及生活帶來顯著影響，也影響了部隊戰斗力的恢復。系統研究安全、有效、快速的綜合康復手段，對于加速前交叉韌帶修復術后官兵的損傷恢復、促進其早日回歸工作崗位具有重要價值。本文就等速肌力、電磁場對前交叉韌帶重建術后患者的康復相關研究進展進行簡要闡述。提出對部隊官兵進行常規肌肉參數等速測試，并據此給出個性化康復方案，是預防軍事訓練損傷的有效方法。探索和制訂特定參數等速肌力訓練聯合電磁場的精準康復方案，是未來加速前交叉韌帶重建術后官兵康復的重要措施和研究方向。

1 膝關節前交叉韌帶損傷是我軍軍事訓練傷的常見病

軍事訓練傷指軍事訓練直接導致參訓人員的組織器官功能障礙或病理改變。按照《軍事訓練傷診斷標準及防治原則》的標準，軍事訓練傷分為骨關節損傷、器官損傷、軟組織損傷等，骨關節損傷在軍事訓練傷中的占比最大：2013年為65.1%，膝關節韌帶損傷占13.1%；2014年為65.6%，膝關節韌帶損傷占14.7%[4]。2013年～2018年武警某部4 960例軍事訓練傷中骨關節損傷2 974例，占60%[5]。前交叉韌帶是限制脛骨前移和內旋的重要軟組織結構，對維持膝關節穩定具有重要作用，而前交叉韌帶損傷通常發生在有方向快速變化和急停動作的運動過程中。隨著近年來部隊官兵軍事訓練內容不斷豐富，如跳馬、變速跑、蛇形跑、越野跑等訓練，且軍事訓練強度不斷增加，達標要求也不斷提高，這導致了膝關節前交叉韌帶損傷是軍事訓練傷的常見病和高發病，因此加速膝關節前交叉韌帶損傷后官兵的康復，對恢復部隊戰斗力有重要戰略意義。

2 膝關節前交叉韌帶重建術后的康復現狀

由于前交叉韌帶損傷后內源性修復困難，因此手術重建是前交叉韌帶損傷治療的主要方法[6]。目前對于前交叉韌帶的損傷最常用的治療方法為關節鏡下前交叉韌帶重建術，使用的重建物主要包括自體腘繩肌腱或髕腱、同種異體移植物以及人工韌帶，其手術方式包括關節鏡下單、雙束重建，保留及不保留韌帶殘端的治療手段[7]。前交叉韌帶重建術圍手術期的康復包括膝關節腫脹疼痛的控制、關節活動度改善、肌力訓練、耐力訓練、本體感覺/神經肌肉訓練、靈活性訓練、步態訓練、功能往復運動與運動專項訓練等。具體的措施包括藥物消腫止痛、物理因子治療（聲、光、電、磁、冷、熱、力）、運動療法、推拿、肌內效貼、針灸等治療，對于長時間嚴重關節活動度受限的患者還可以采取麻醉下手法松解及關節鏡下松解術等。除了經典的康復措施，近年來新的物理治療也被用于促進前交叉韌帶重建術后的康復，如全身振動訓練、富血小板血漿注射、血流限制療法等能有效改善下肢功能[8-10]。不同康復階段往往采取不同的康復措施。Wilk等[11]總結了前交叉韌帶重建后的康復階段計劃，術前：減輕炎性反應、腫脹和疼痛；術后1～7 d：恢復膝關節被動完全伸展；術后2～4周：保持膝關節被動完全伸展；術后4～10周：恢復全膝關節ROM（0°～125°）；術后10～16周：使下肢力量正常化；術后16～22周：逐步恢復完全不受限制的運動。此外，上述學者概述了前交叉韌帶重建后重返運動的12個關鍵步驟：①患者及其膝關節都要為手術做好準備；②恢復完全的被動膝關節伸展；③減輕術后炎性反應；④逐漸恢復完全的膝關節屈曲；⑤恢復完全的髕骨活動度；⑥根據膝關節狀況對康復方案進行個體化分析和調整；⑦激活股四頭肌；⑧恢復膝關節動態功能穩定性；⑨必須從相鄰肌肉骨骼結構提供膝關節穩定性和動態控制；⑩持續地保護膝關節；?目標回歸跑步；?目標超越跑步并回歸運動。上述學者的報道給前交叉韌帶重建術后患者的康復提供了明確目標和流程。但對于膝關節前交叉韌帶重建圍手術期的康復措施及流程路徑，國內仍未有權威的多中心臨床研究以及指南發表。

3 等速肌力測試系統對前交叉韌帶損傷術后康復及機制

關節周圍肌力不足可造成膝關節動力性不穩定，因此，術后肌力訓練是康復治療的關鍵性項目，對于提高膝關節運動功能、提高膝關節穩定性、避免再次受損有著重大意義[5]。肌力訓練主要包括等長收縮、等張收縮及等速收縮。上世紀60年代由Hislop教授提出等速訓練技術，等速訓練技術是在運動中保持一定運動速度，但是阻力可變，不管受試者采用多大的力量，其運動速度都不會超過事先設定好的的速度[12]。此種技術在進行肌肉評價時能夠提供多個反映肌肉功能的參數，如力矩、作功、功率等。等速肌力測試系統是一個集康復評定與康復訓練為一體的系統，不僅可以進行評估和測試，還可以通過調節角速度和運動方式精確控制患者主、被動訓練，用于改善關節活動度、預防及延緩關節術后肢體肌肉萎縮，提高患肢肌力，增強關節穩定性，加速康復進程，預防不規范康復訓練導致的骨隧道擴大等并發癥的發生。膝關節前交叉韌帶損傷后常伴發膝關節周圍肌群萎縮。等速肌力測試系統評價結果更加客觀準確，提供準確的膝關節周圍肌群訓練評價指標，從而反映前交叉韌帶斷裂重建術后康復效果，應用等速肌力訓練進行康復治療，可使膝關節前交叉韌損傷重建術后的患者在6個月達到健側膝關節肌力水平，并能基本達到正常運動水平[13-15]。柳海峰等[16]最新研究提示，前交叉韌帶損傷術后患者的等速肌力訓練除了能促進患者肌力恢復，還在韌帶早期塑形方面具有積極作用，可能更有利于患者遠期恢復。劉爽[17]對120例前交叉韌帶重建術后患者進行研究，試驗組在常規康復訓練基礎上應用等速肌力訓練，1個月的訓練后試驗組膝關節屈伸絕對力、肌耐力、爆發力、位置覺和膝關節Lysholm/HSS評分均較對照組顯著提高。章聞捷等[18]對前交叉韌帶損傷重建術后患者有選擇性地進行腘繩肌等速離心收縮訓練，可更好地改善膝關節的功能，并降低再次損傷的風險。除了屈伸訓練外，偏心等速訓練股四頭肌的內外翻運動，對于前交叉韌帶重建術后的膝關節穩定性改善也有較好的作用[19]。由此可知，等速肌力測試系統既能定量評價膝關節周圍肌群，又能早期促進韌帶塑形，改善膝關節肌力，提高膝關節功能。

肌肉強度測試和訓練是前交叉韌帶重建術后患者重返運動的關鍵措施。等速測試一直是肌肉強度測量的金標準，但目前前交叉韌帶損傷患者等速肌力測試和訓練干預時機未達成共識。HSS指南[20]中建議前交叉韌帶損傷患者在術前就進行等速測試，重建術后第14周開始等速訓練，Wilk等[11]提出第10周即可開始等速測試，而Sekir等[21]研究發現，和術后9周介入等速肌力訓練組相比，術后3周即開始等速訓練的患者膝關節功能恢復較好。除了干預時機的不同，前交叉韌帶損傷患者還缺乏統一的測試和訓練方案：Van Der Horst等[22]的研究中推薦足球運動員的等速訓練方案參數包括膝關節向心伸膝/屈膝（60°/s，5次；180°/s，20次；300°/s，15次），邴建華等[23]的等速訓練方案包括持續被動運動模式（15速訓練方案），向心/屈曲伸展模式（30°/s，15次；60°/s，20次；90°/s，30次）。因此，不同研究中對前交叉韌帶重建術等速肌力測試和訓練的介入時間和治療方案不盡相同，有待進一步的規范。

4 磁場對前交叉韌帶損傷術后的研究和機制

磁場是一種無創、有效的物理因子康復治療手段，磁場最開始于20世紀50年代運用于骨科，1979年被美國FDA批準用于臨床，電磁場的物理基礎包括沃爾夫定律、麥克斯韋方程組和壓電效應[24]。電磁場廣泛用于治療的疾病包括骨折、骨折不愈合[25]。Huegel等[26]發現在大鼠肩袖撕裂模型中，發現電磁場的治療能顯著改善肩袖損傷后肌腱的機械性能和組織學特性，該研究提示磁場能夠促進骨-腱的吻合，促進膠原纖維向骨內的長入。Dolkart等[27]最新研究提示電磁場能促進肌腱和骨骼的愈合。Marmotti等[28]體外實驗發現脈沖電磁場能促進前交叉韌帶損傷重建術后移植物的重塑。有研究在前期綜述了不同參數電磁場對骨細胞的效應，包括促進成骨細胞的增殖、分化，改變細胞骨架的分布，抑制破骨細胞，利用電磁場的生物學效應可以治療骨量異常的疾病，如骨量降低的骨質疏松、骨量升高的異位骨化、骨硬化癥等[29]。上述研究提示特定參數的電磁場既可促進骨量的增加，又能促進腱-骨愈合。前交叉韌帶重建術韌帶的穩定性依賴于重建韌帶和骨隧道接觸面的愈合，訓練膝關節強度控制不佳可能導致骨隧道的擴大，愈合時間延遲[30]。一項前瞻性、隨機、雙盲臨床試驗提示脈沖電磁場能加速前交叉韌帶損傷重建患者康復，內在的機制可能和磁場對骨骼及重建韌帶的生物學效應密切相關[31]。此外，前交叉韌帶重建術后膝關節的疼痛腫脹和炎性反應密切相關，而術后康復過程中滑膜炎性反應產生的物質也會影響重建韌帶及骨隧道的愈合。通過特定參數的電磁場抑制康復過程中關節內部的異常炎性反應，對于前交叉韌帶重建術后患者的快速康復有重要意義。有研究在體外和體內試驗提示電磁場可以抑制炎性反應，這種抑制作用通過抑制巨噬細胞中P38的磷酸化進而減少TNF-α等炎癥因子的釋放，從而增強巨噬細胞胞葬作用來實現[32]。這提示磁場能抑制滑膜炎性反應，抑制炎癥因子對骨隧道的腐蝕，從而促進骨隧道的愈合，加快重建后前交叉韌帶和脛骨股骨隧道的融合速度；此外，還可以提高重建肌腱的機械性能和組織學特性，更好地發揮重建韌帶的生物力學功能。

5 討論和展望

Ardern等[33]研究發現，約有2/3的前交叉韌帶重建術后患者，膝關節功能在術后1年仍不能恢復到受損之前的水平。和普通人群相比，從事運動事業的專業運動員和長期進行軍事訓練的官兵前交叉韌帶斷裂更為常見，且此類人群術后運動功能恢復需求較高，術后康復的時間要求也比普通人群短。此類人群的肌肉骨骼情況、康復目標與普通人不同，需要進一步優化等速肌力干預時機和訓練方案。膝關節理想的屈、伸肌肉峰力矩比（H/Q）約為60%。針對軍人這一特殊人群，本項目組前期利用等速肌力測試了部分正常官兵膝關節的肌肉參數，結果提示部分官兵存在雙側的肌力失衡如雙側H/Q比值差距過大等潛在致病因素。前交叉韌帶損傷的危險因素主要包括外在因素和內在因素，外在因素主要為環境因素，而內在因素包括解剖、神經肌肉控制等因素，不同個體神經肌肉控制能力會存在差異，膝關節瞬時的反應時間以及平衡協調等方面都存在較大差異[34]。由于軍事訓練強度大、官兵發力不均衡等原因，導致肌肉失衡、左右肢體的失衡，這可能是前交叉韌帶損傷高發的原因之一。因此針對部隊官兵進行常規等速肌肉參數測試，等速肌力訓練可以糾正膝關節屈伸肌力不平衡或將肌力不平衡降到最小程度，并據此給出個性化軍事訓練方案，是預防軍事訓練損傷的有效方法。

不同人群的運動基礎可能影響損傷前交叉韌帶重建術康復時間，而目前的前交叉韌帶重建術后康復方案研究大多為普通人群，針對不同人群，如老年人、肥胖人群、運動員、軍人等特殊人群，制訂精準化、標準化的康復方案是未來的研究方向之一。在軍事訓練傷術后康復過程中利用等速肌力精確地檢測特定肌群參數，并進一步制訂個性化等速訓練康復方案，對軍事訓練傷后需要快速回歸工作官兵的快速康復有重要意義，該領域的國內外研究還有待進一步深入。

對于前交叉韌帶重建圍手術期膝關節腫脹疼痛，古翠翠等[35]研究發現，早期進行膝關節康復訓練運動員的關節活動度恢復比晚期進行康復訓練運動員的效果好，而且進行康復訓練和下壓角度過程中的痛苦程度也更輕。Nambi等[36]對前交叉韌帶損傷后創傷性骨關節炎足球運動員進行研究，發現等速肌力訓練組患者血液中炎癥因子明顯降低，如C-反應蛋白、TNF-α、IL-6。這些研究提示，前交叉韌帶損傷重建術后早期進行等速訓練可能通過抑制術后炎性反應緩解關節腫痛，但內在的生物學機制未見報道。目前針對前交叉韌帶重建后的磁場治療基礎和臨床研究報道較少，有待未來對內在機制和最佳干預時機、參數及方案進行深入研究。

磁場聯合等速肌力訓練，可能產生疊加的康復作用，其生物學機制、最佳干預時機、最優參數及康復方案是未來的研究方向。等速肌力訓練和磁場已應用于膝關節前交叉韌帶重建術后康復，目前尚缺乏等速肌力訓練聯合磁療的前瞻性隊列研究，亦無中、長期療效的隨訪研究。磁場聯合等速肌力訓練對于軍事訓練傷前交叉韌帶修復術后的骨-肌腱修復的基礎和臨床研究也未見報道。探索和制訂特定參數等速肌力聯合電磁場的精準康復方案，是未來前交叉韌帶重建術患者快速康復的重要措施。