等速技術在膝骨關節炎康復中的應用研究進展*

張秋艷，高 寧，王國軍△，王勇軍

（1.湖南工業大學體質健康和運動健身湖南省重點實驗室，湖南株洲 412000；2.天津市北辰醫院，天津 300134）

膝骨關節炎（knee osteoarthritis,KOA）是慢性膝關節疼痛最常見的原因，發病率高且極大降低了患者的生活質量，是世界范圍內致殘和醫療系統負擔的主要原因[1]。但由于目前尚無可以完全治愈KOA的手段，有效的運動療法便成為患者的首選。目前國際指南倡導各種非藥理治療，推薦將運動治療納入KOA的一線治療，研究顯示多種運動療法均對KOA患者疼痛、關節功能和生活質量（QOL）有改善作用，但最有效的運動處方尚未確定。患有KOA的人膝關節周圍的肌肉萎縮，因此康復鍛煉計劃主要集中在加強膝周肌力[2]，而等速肌力訓練以其獨特的優勢脫穎而出，其有安全性高、易操作、效果好等特點，成為治療膝骨關節炎的重要方法。因此，梳理等速治療膝骨關節炎最新研究進展，為后續研究提供前期成果總結，探尋新的治療方法具有現實意義。

1 膝骨關節炎與等速技術

骨關節炎（OA）是一種進展緩慢的退行性關節疾病，以關節軟骨破壞和關節周圍骨重塑為特征，膝關節是癥狀性OA最常見的受累關節。膝骨關節炎（KOA）是發生在眾多中老年人中且十分常見的慢性退行性關節疾病，主要表現為發展性膝關節疼痛、變形、活動受限、咯吱聲和腫脹，嚴重時喪失關節功能，會嚴重影響患者日常生活和工作，如走路、爬樓梯等，導致其生活質量下降[3]，而膝關節的危險因素包括年齡增加、肥胖和關節的機械壓力或創傷等。有研究表明，年齡的增長、體重的增長均會增加有膝關節損傷或手術史的人患KOA的風險[4]。截至到2018年，我國KOA患病率為18%，其中男性患病率為11%、女性為19%，女性患病率顯著高于男性，中國KOA患病率較高，且疾病負擔較重[5]。

等速運動是一種恒速訓練模式，患者按預先設定好的角速度進行訓練，患者使出多大力，等速設備會給出順應性阻力；同時，等速設備產生的阻力會隨著患者力大小的改變而產生變化，患者盡力使出最大力量產生運動，但其運動速度不會改變[6]。在康復訓練中，常用的肌力抗阻訓練方法有等張訓練、等長訓練和等速訓練。其中，等張收縮僅在運動范圍中的某一部分達到最大收縮，等長收縮僅局限在某一角度；而等速訓練結合了等張和等長訓練的一些特點，其不僅可以設置運動速度與關節運動角度，而且其可以產生貫穿全運動范圍的順應性阻力，不僅安全性高，還可以同時兼顧主動肌和拮抗肌。此外，研究發現等速運動時心率和血壓的增加比等長運動更慢，這對于有多種疾病的老年關節炎患者來說更是友好[7-8]。

2 等速技術在膝骨關節炎中的應用

2.1 評定進展

2.1.1 測試方案更具精準

等速肌力測試是評估肌肉性能的金標準，其評定方法也在愈加精準、更具針對性。在康復領域被廣泛認可和使用時，針對不同受試者選取同樣的測試方案是否合理等問題也存在一些爭議。有研究在分析老年受試者等速測試可靠性時顯示，類內相關系數（ICCs）在0.29～0.99之間變化[9-12]，這表明其在該人群中的可靠性不穩定。另有研究表明，通常用于年輕人的單次等速測試方案可能不適用于老年人[9,11-12]，推測原因可能是：老年人的運動表現能力較差，且其身體狀況不如年輕人穩定，誤差較大。在這種情況下，可以在主要測試之前進行一次熟悉過程來提高等速測試的可靠性。為了調查這一假設，Rodrigues-da-Silva JM[13]小組分析了運動學習對KOA患者膝關節伸屈等速運動能力的影響，其研究表明在第一次等速測試（運動學習過程）后休息2min再進行第二次測試，第二次等速測試的表現更優異，即進行兩項短時間恢復（2min）的等速測試可以降低運動學習對膝關節等速試驗的影響。這個試驗也引發了人們對等速肌力測試的思考，是否評定方法過于單一，是否評定也需要根據患者自身情況個性化制定，這也是未來亟待研究和解決的問題。

不同角速度下測試出的肌力有所不同，嚴文等[14]對此進行了試驗研究，其觀察了30°/s、90°/s、180°/s三種不同角速度下膝骨關節炎患者膝屈伸肌群等速肌力變化，觀察比較不同角速度情況下峰力矩（PT）及其總功（TW），結果發現KOA患者在30°/s角速度下比在90°/s、180°/s角速度下的肌力結果更高，可能是由于膝關節在慢速測試情況下，肌肉發揮最大收縮效率，相應做功量更大，有利于反映肌力實際結果，更適合做等速肌力測試，有利于制定更加精準的康復計劃。

因此，未來運用等速設備進行評定，其評定方案會愈加精準，會考慮到受試者的差異而做到更具針對性。

2.1.2 評定指標深入微觀層面

傳統的康復評定指標一般為疼痛、關節活動度、平衡、步態、肌力、感覺等，其評價技術、手段、價值等均已獲得一致認同，現有少量研究已逐漸延伸到等速對KOA患者軟骨面積、細胞因子等的影響。

Benli Kü?ük E等[15]評估了等速、等長和有氧運動對KOA患者疼痛、身體功能和膝關節軟骨的影響，其中應用磁共振成像分析髕骨和股骨軟骨體積。得出結論：為期四周的等速、有氧和等長運動均改善了KOA患者的疼痛、提升了患者的身體功能；等速運動也增加了肌肉力量，改善且平衡了股四頭肌與腘繩肌肌力；但僅等長運動可增加髕骨軟骨體積。

Samut G等[16]對等速和有氧運動訓練對KOA患者血清促炎細胞因子水平、疼痛和功能活動的影響進行了研究，干預組為等速訓練組和有氧運動組，試驗后發現兩組運動組血清促炎細胞因子水平與對照組并無顯著性差異，但運動組CRP（超敏C反應蛋白，是非常靈敏的炎性指標）水平卻與對照組有顯著性差異；同時，與對照組相比，兩組運動組的VAS和WOMAC評分顯著下降，功能能力和肌肉力量顯著增加，說明運動能有效地減輕疼痛、改善功能、增強肌肉力量。然而，關于運動的抗炎和疾病調節作用還有待進一步研究。

研究雖并未發現等速可以有效增加髕骨軟骨體積、降低促炎細胞因子水平，但由于臨床已證實等速可有效改善KOA患者功能，因此其抗炎作用、對軟骨影響、對疾病調節作用等作用機制還可進一步研究，評定指標可逐漸深入到微觀水平。

2.2 治療進展

2.2.1 等速與其他技術相融合

每種康復技術均有其不可替代的優勢，因此越來越多的研究開始探索各種康復技術相結合治療KOA，最終也獲得了較好的治療效果[17-21]。等速技術由于其獨特的優越性，理療、拉伸、推拿、針灸、關節松動等技術手段聯合等速肌力訓練治療KOA也逐漸被研究者們挖掘[22-26]。

（1）低能量激光通過調節細胞因子的分解與合成代謝，既可以控制KOA動物模型的滑膜炎，又對關節軟骨有一定得保護作用；等速肌力訓練不僅可以提高肌肉功能，同時可以改善關節液的循環、代謝情況，促進關節軟骨的營養，對關節內粘連、關節僵硬等情況也有一定作用，二者結合治療KOA，療效更佳[23]。（2）拉伸治療可以在功能改善方面提高等速運動的有效性。拉伸緊繃的關節周圍肌肉和關節內結構有助于打破粘連，并使由于組織緊致而發生改變的生物力學正常化；骨關節炎患者的僵硬可能是由于關節軟骨受損、避免疼痛、關節周圍的包膜失張力和作用于關節的肌肉的伸展性喪失，以及不活動時間的增加而導致的[27]。因此，拉伸結合等速肌力訓練，一方面可以打破粘連，另一方面可以增強肌力，有效改善KOA患者癥狀。（3）中醫理論認為KOA病變位于膝部經脈和經筋，推拿手法可以通過調理脾胃，增強肌肉功能起到治療KOA的作用；而等速肌力訓練能夠增強KOA患者膝關節周圍肌肌力從而利于膝痛和腫脹的減輕和功能的改善，因此二者結合對于KOA的治療具有良好的臨床療效，且顯著優于單純推拿治療[25]。

以上研究均表明某種康復技術結合等速肌力訓練療效優于單一技術治療，這也為治療師及學者對KOA的康復拓展了思路，提供了新的想法。

2.2.2 治療附臨近關節

近年來，有許多學者對髖關節肌訓練是否可以改善KOA患者功能及其相關機制等進行了研究[27-33]。

Lun V等[32]比較了髖關節強化訓練與腿部強化訓練對KOA患者膝關節疼痛、功能和生活質量的影響，研究發現單獨的髖關節強化訓練和腿部強化運動效果幾乎一樣，均可改善KOA患者的疼痛和生活質量，應納入KOA患者的運動處方。Hislop AC等[29]通過Meta分析發現，在股四頭肌訓練基礎上增加髖部強化可以改善KOA患者的步行；同時，患者報告的疼痛和功能均得到了更大的改善。

Costa RA等[34]認為由于關節疼痛，KOA患者的肌肉功能和生物力學發生了變化，KOA患者通常膝關節內收力矩會增加；Yamada H等[35]發現KOA患者的髖內收肌更強；同時有證據表明[36]，髖關節外展肌和內收肌的力量可能對膝關節內收力矩有影響。因此Costa RA等對KOA患者髖關節肌肉進行了等速測試評定，結果發現KOA患者髖部肌肉的等速肌力低于健康對照組，加強髖關節周圍的肌肉可以幫助減輕KOA患者的疼痛。周甜甜等[37]認為，髖關節肌訓練可增強KOA患者膝周肌力，降低膝關節間室負荷，改善患者膝痛，提高膝關節功能；同時，強的髖關節外展肌還能降低關節軟骨惡化的風險，阻斷疾病進一步進展。莊宛瀅等[31]對“髖膝同調”治療KOA的機制進行了分析，認為根據關節整體性、相關性及關節聯動理論，發現髖關節和膝關節間存在著生理和病理聯系。因此，進行髖關節肌訓練可改善KOA癥狀是有理論依據的，這也印證了Lun V、Hislop AC、Costa RA等人的猜想與研究結果。因此，髖關節肌等速肌力訓練是否可以成為治療膝骨關節炎的一個新靶點需要后人驗證。

2.2.3 不同模式療效對比研究

等速技術用于KOA的治療主要有兩種模式：向心訓練與離心訓練。等速向心訓練是常見的肌力訓練模式，但膝骨關節炎導致的功能障礙主要表現在行走時，尤其是下坡時，肌肉需要進行離心收縮，以控制膝關節的屈曲和伸展、起到緩沖作用，保持關節穩定性，因此離心訓練在理論上有必要且應該有效。近年來，很多學者對等速向心和等速離心訓練對KOA患者療效進行了對比研究，主要概括為三種效果：等速向心與等速離心療效相近、有較大差異、等速向心與等速離心相結合療效更好。

（1）療效相近：通過“膝骨關節炎”、“等速向心”、“等速離心”等關鍵詞在中國知網進行檢索，發現關于療效相近的研究僅有一篇。俞曉杰等[38]對45例平均62.0±9.8歲的KOA患者進行了等速向心和等速離心肌力訓練的療效對比研究，試驗發現：兩訓練組的KOA患者其疼痛、功能障礙和肌肉峰力矩在訓練后均有顯示改善，在二者之間未觀察到顯著性差異。也可能是樣本量較小、干預時間較短、試驗對象年齡偏大、恢復較慢等原因導致的二者之間無顯著性差異。（2）療效有較大差異：李學軍[39]觀察了等速向心和等速離心訓練對膝關節屈伸力矩的影響，受試者為38名18～25歲無慢性病史的女性。結果顯示，與向心訓練相比，慢速等速離心訓練能更有效提高離心收縮時的力矩。該試驗的受試者為年輕健康女性，與受試者為KOA中老年患者的試驗相比，試驗影響因素較少，數據準確性更高，因此試驗結果應更為科學、客觀，對肌力訓練方法的選擇有參考價值。Jegu AG等[40]對離心等速強化在KOA患者康復中的作用進行了研究，受試者為80例40～75歲的KOA患者，隨機分為完全離心和完全向心組，主要觀察指標為股四頭肌峰力距值、疼痛、靜力平衡、步行、骨關節炎指數（WOMAC）等，通過完全離心與完全向心運動的療效對比發現，離心模式在改善平衡、步行上的療效更好。何柳等[41]針對16例40～70歲KOA男性患者的研究發現，等速向心、離心兩訓練組患者肌力、平衡能力和步行速度在訓練后均有顯著改善，但等速離心組在改善患者平衡功能和步行能力方面產生的效果更加顯著。柳華等[42]分別進行了4周的膝關節等速向心/離心訓練后，比較屈膝肌和伸膝肌在訓練前后向心/離心收縮峰力矩及其比值的變化，結果發現向心訓練可提高肌肉的向心和離心收縮力，但單純的等速向心訓練會使膝關節的穩定性下降。柳華等分析了導致這次試驗結果的原理，發現離心訓練和向心訓練后肌肉適應機制不同[43]，4周等速向心訓練對離心收縮力的提高可能是肌肉肥厚的結果。等速離心與等速向心訓練均可提高KOA患者肌力與軀體功能，但離心訓練在提高離心收縮力矩、改善KOA患者上樓梯、步行功能方面療效更好。（3）不同等速模式結合療效更好：許多研究發現[44-46]，等速向心結合離心肌力訓練效果優于其他模式等速肌力訓練。王海芹[44]研究發現，等速向心結合等速離心肌力訓練在KOA康復治療中臨床癥狀總積分、ADL功能恢復和關節活動范圍改善短期療效優于等長結合等張肌力訓練。Gür H等[47]對比較了等速向心肌力訓練和等速向心-離心結合肌力訓練對KOA患者功能能力和癥狀的影響，受試者為23名年齡41～75歲的KOA患者，將其隨機分為向心組（n=9）、向心離心組（n=8）和非治療組（n=6），向心組每次進行12次向心收縮，向心離心組每次進行6次向心、6次離心收縮，訓練3天/周，共8周；主要觀察指標為訓練前后受試者膝關節肌肉群的功能能力（從椅子上站起來、行走、爬樓梯、下樓梯）、休息和活動時的疼痛、肌肉峰值扭矩和橫斷面積（CSA）。試驗結果顯示：兩組訓練組疼痛評分均顯著下降（P＜0.001），功能能力顯著增加（P＜0.001），峰值扭矩和膝關節肌肉CSA均顯著增加（P＜0.05～0.01）。然而，非治療組在8周后未表現出這些明顯的變化。結果表明，與非向心組相比，向心離心訓練對功能能力的影響更大，尤其是上下樓梯；然而，訓練后向心組在疼痛測量方面的改善優于向心離心組。在該研究中采用等速肌力訓練，能改善KOA患者的功能能力并減輕疼痛，大量重復的離心收縮安全有效，并且KOA患者耐受良好。

綜上所述，等速肌力訓練可改善關節周圍的血液循環，促進淋巴液回流，減輕或消除腫脹，而離心訓練可以更好地維持膝關節穩定性，因此治療師在治療時可適當將等速離心與等速向心訓練相結合，以達到更好療效。

3 結語及展望

等速技術是康復領域中重要的康復手段，其具有獨特的優越性，無論是用于評定抑或是治療均非常安全便捷且有效。在未來，KOA患者等速訓練的部位可以更加豐富，如髖關節、踝關節的等速訓練是否可以增強膝關節功能；同時，等速評定、等速訓練均應更個性化、多元化，如等速向心、離心訓練相結合，或根據患者個人情況以聯合其他康復手段，做到更具針對性。因此，治療部位的拓展、治療方式的豐富等會是未來的研究方向。相信未來等速在康復領域會發揮更多的作用，其優勢也會慢慢被學者挖掘，做到物盡其用，為患者謀取更多福利。