膝骨关节炎患者居家康复训练后膝关节屈伸肌力的变化

钟珊，陶莉，裴倩，韩梦琪，周一新，顾建明

膝骨关节炎是老年人群常见疾病，2020 年全球患病率达7%[1]。Lee等[2]发现膝骨关节炎患者肌肉质量较同龄健康人群更低，使骨关节炎症状加重。美国骨科医师学会（American Academy of Orthopaedic Surgeons, AAOS）推荐膝骨关节炎患者进行运动训练[3]，且运动干预是最有效、最经济的方法之一[4]。但国内尚存在医师积极性有限、患者依从性不高等问题。王锴等[5]发现康复相关支出仅占患者年总花费的4.5%，最大占比为药品，达61.9%。Campbell 等[6]发现患者在得到治疗师指导时可以明显提高其依从性。本研究针对保守治疗的老年膝骨关节炎患者，由骨科和康复科医师共同制定3 个月居家康复训练计划，评估居家康复训练后膝关节屈伸肌力的变化。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①符合原发性膝骨关节炎诊断标准，膝关节X 线片Kellgren-Lawrence（K-L）分级为Ⅰ～Ⅲ级[7]；②性别不限；③年龄＞50 岁；④近1 周未应用非甾体抗炎药，且疼痛视觉模拟评分（visual analogue scale, VAS）＞4 分。排除标准：①非骨关节炎的膝关节疼痛患者，如类风湿性关节炎、骨坏死等；②伴有其他关节严重疼痛或脊柱、髋关节疾病伴下肢放射痛患者；③K-L 分级0 级、Ⅳ级，或关节炎病情严重需要手术治疗者；④严重心脏病（心肌梗死病史等）、心律失常、主动脉血管瘤及高血压患者，年老体弱、全身情况差，或有严重内科疾病如心、肺、肝、肾等重要脏器功能障碍等难以耐受治疗者；⑤全身恶性肿瘤或者膝关节周围有肿瘤的患者；⑥重度抑郁或焦虑的患者。

本研究前瞻性纳入2020 年5 月至2021 年10 月首都医科大学附属北京积水潭医院收治的单侧膝骨关节炎患者56例。6例患者失访或退出本研究，最终50例患者完成居家康复训练。其中男10例，女40例，左膝24例，右膝26例，年龄46～76岁，平均（63.1±6.2）岁；身高146～180 cm，平均（161.8±7.4）cm；体重50～90 kg，平均（68.3±10.3）kg；体重指数（body mass index, BMI）21～33 kg/m2，平均（25.7±3.9）kg/m2。

本研究经首都医科大学附属北京积水潭医院医学伦理委员会批准（积伦科审字第201901-08 号），所有患者均签署知情同意书。

1.2 居家康复训练方案

居家康复训练为期3个月，包括健康指导和功能锻炼[9]，患侧、健侧均进行训练。

1.2.1 健康指导

①生活方式调整：适当休息，均衡膳食，控制体重；增加蛋白质的摄入，接受充足的日照；减少吸烟、饮酒等。②合理运动：进行抗阻、负重、力量、平衡训练等运动及踏车、散步、慢跑等中等强度有氧运动。③预防跌倒：进行太极、八段锦等力量平衡运动。

1.2.2 功能锻炼

①肿胀、炎症控制：若关节有明显肿胀，可采取抬高肢体、冰敷冷疗；休息位时将患侧肢体放在枕头上，不宜过高；冰敷10～15 min，每天2～3 次，若患者对冰冷反应敏感可适当缩短时间。②关节活动度训练：膝关节伸直受限患者可将下肢垫高，膝关节悬空，在疼痛耐受范围内用沙袋等重物下压（2.5～5.0 kg），每次5～10 min，每日2次；膝关节屈曲受限患者可用双手或辅助带等进行屈膝训练，每次在最大角度维持1～2 min，每日3次。③膝关节周围肌肉力量、抗阻训练：a.股四头肌训练：患者取仰卧位，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.腘绳肌训练：患者取坐位，膝关节主动屈曲，可适当增加反方向阻力；c.臀中肌训练：患者取侧卧位，患侧在上，屈髋屈膝进行蚌式开合运动，注意脊柱骨盆不要后仰；d.臀大肌训练：患者取站立位，后伸髋关节，注意减少腰部和全身代偿动作。所有训练动作维持10 s，每组10～15 个，每日3 组；力量较好者可利用弹力带、沙袋进行中等强度抗阻训练。④平衡、协调训练：进行双腿、单腿、睁眼、闭眼站立平衡训练，每次5～10 min，每日2次。⑤每次活动总计不超过1 h，患者根据身体情况适当调整，避免过度疲劳。

为了提高患者依从性，采取以下措施：①告知患者膝骨关节炎病情特点和治疗选择，建议在居家康复训练期间尽量不服用非甾体抗炎药；②如有突发疼痛加重应与医师沟通，进行疼痛控制的干预，同时记录非甾体抗炎药使用情况；③主动随访患者，确认患者可以维持原方案进行训练，鼓励患者继续坚持训练，并给予个体化的指导，及时随访和监测，保证患者顺利完成居家康复训练。

1.3 评价指标

训练前、训练3个月后应用Biodex等速测试系统（3Pro 型，Biodex Medical Systems，Inc.，美国）分别在慢速60°/s 等速、中速120°/s 等速及90°等长模式下对患者进行双膝屈伸肌力测试。所有测试由2 名康复治疗师进行操作，测试前均已接受测试方法培训。测试前向患者充分讲解测试体位和动作标准，记录下肢力臂长度，热身并进行3 次低强度预测试，测试中进行口头提示[8]。测得的峰力矩取平均值，两种测试之间休息30 min。慢速60°/s 等速、中速120°/s 等速肌力测试：向心/向心模式，慢速60°/s测试次数为3次，中速120°/s 测试次数为15 次；90°等长肌力测试：向心/向心模式，每次伸膝持续5 s，休息5 s，屈膝持续5 s，共重复3次。

训练前、训练3 个月后记录患者疼痛VAS 评分、西安大略省和麦克马斯特大学骨关节炎指数（Western Ontario and McMaster University osteoarthritis index, WOMAC）评分，以评估患者疼痛和膝关节功能。

1.4 统计学方法

应用SPSS 22.0软件进行统计学分析。计量资料经统计学分析符合正态分布，以均值±标准差表示，并采用配对t检验进行比较。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

本组完成居家康复训练并获得完整随访的50 例患者在居家康复训练期间均未口服非甾体抗炎药。

训练前，患者患侧60°/s 等速、120°/s 等速、90°等长屈膝、伸膝肌力均弱于健侧（P均＜0.05，表1～3）。训练3个月后，患者除健侧60°/s等速伸膝肌力无明显变化外（P=0.183），其余肌力均较训练前提高（P均＜0.05）；患者患侧60°/s 等速、120°/s 等速、90°等长伸膝肌力仍弱于健侧（P均＜0.01），但屈膝肌力差异无统计学意义（P均＞0.05）。

表1 训练前及训练3个月后慢速60°/s等速双膝屈伸肌力比较（n=50，±s，N·m）

表1 训练前及训练3个月后慢速60°/s等速双膝屈伸肌力比较（n=50，±s，N·m）

伸膝肌力屈膝肌力侧别患侧健侧t值P值训练前53.6±19.9 75.2±23.3-6.760＜0.01训练3个月后63.4±17.5 77.9±21.3-5.283＜0.01 t值-4.599-1.350 P值＜0.01 0.183训练前25.1±11.0 28.4±11.8-2.624 0.012训练3个月后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 训练前及训练3个月后中速120°/s等速双膝屈伸肌力比较（n=50，±s，N·m）

表2 训练前及训练3个月后中速120°/s等速双膝屈伸肌力比较（n=50，±s，N·m）

伸膝肌力屈膝肌力侧别患侧健侧t值P值训练前40.5±14.0 50.8±15.1-5.338＜0.01训练3个月后46.3±13.6 53.9±13.8-4.316＜0.01 t值-4.431-2.560 P值＜0.01 0.014训练前19.0±9.1 21.4±8.4-2.524 0.015训练3个月后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 训练前及训练3个月后90°等长双膝屈伸肌力比较（n=50，±s，N·m）

表3 训练前及训练3个月后90°等长双膝屈伸肌力比较（n=50，±s，N·m）

伸膝肌力屈膝肌力侧别患侧健侧t值P值训练前60.2±23.7 84.3±30.7-6.162＜0.01训练3个月后76.2±26.6 90.3±28.3-4.686＜0.01 t值-4.290-2.050 P值＜0.01 0.046训练前24.6±12.5 27.0±11.8-2.787＜0.01训练3个月后31.9±13.4 32.6±12.7-1.161 0.251 t值-4.896-5.442 P值＜0.01＜0.01

训练3 个月后，患者疼痛VAS 评分、WOMAC 评分均较训练前改善（P均＜0.01，表4）。

表4 训练前与训练3个月后患者疼痛VAS评分及WOMAC评分比较（n=50，±s，分）

表4 训练前与训练3个月后患者疼痛VAS评分及WOMAC评分比较（n=50，±s，分）

时间训练前训练3个月后t值P值疼痛VAS评分5.8±1.1 2.4±1.6 11.306＜0.01 WOMAC评分30.6±13.2 15.5±11.2 6.203＜0.01

3 讨论

目前国际上针对骨关节炎的非手术治疗方案主要有健康教育、自我管理、运动训练和体重管理等，目的是减轻疼痛、改善膝关节功能，但具体模式并未达成共识，大部分运动训练方式中均包括肌力与有氧训练[10-11]，时间多为8～12 周[12-13]。对于国内患者来说，由于宣传普及力度、医疗模式及医保付费等因素的影响，患者对居家康复训练的了解和依从性相对不足。本研究旨在在排除非甾体抗炎药的影响下促进患者主动进行康复训练，同时进行肌力评估。为了提高患者依从性，首先应严格控制纳入与排除标准，本组均无病情特别严重需要手术治疗的患者，膝关节X 线片K-L 分级为Ⅰ～Ⅲ级，训练前WOMAC 评分为（30.6±13.2）分，患者均有到医院就诊的能力，且通过向患者介绍和教育，鼓励患者提高自驱力和康复训练意愿，尤其适用于有消化道疾病等不愿意服用非甾体抗炎药的患者。文献报道康复治疗师的指导可以提高患者进行康复训练的依从性，本课题组每3～4 周预约患者来门诊复查，建立挂号绿色通道，询问康复进度，进行针对性处理。这些方法均最大程度地提高了患者依从性，获得了切实可靠的临床数据。

训练前本组膝骨关节炎患者患侧等速及等长膝关节屈伸肌力均弱于健侧（P均＜0.05）。膝骨关节炎患者膝关节屈伸肌力下降，其原因主要与肌肉萎缩、神经肌肉激活不足（肌肉抑制）等相关[14]。既往研究报道了膝骨关节炎股四头肌肌力存在10%～60%的下降[15-16]。正常情况下，膝关节屈肌/伸肌肌力比值约为0.66[17]，伸膝肌力大于屈膝肌力。本研究发现，对于膝骨关节炎患者，不论慢速还是中速等速测试的伸膝肌力的下降程度均超过屈膝肌力，与Ruhdorfer等[18]的发现一致，他们也认为伸膝肌力下降是膝骨关节炎的特征，且较屈膝肌力下降更多。膝关节屈肌更多参与维持关节稳定，伸肌作为抗重力肌更多参与力量型运动。研究显示，行走速度越快，对膝关节伸膝肌力要求越高[19]。当肌力不足时，日常生活动作模式也会发生相应改变，通过减慢行走速度来增加对膝关节的控制力，与健康人群相比，膝骨关节炎患者更多地依赖髋、踝关节[20]。需要注意的是，单侧膝骨关节炎患者也会发生双膝伸肌肌力下降。文献报道膝骨关节炎患者健侧伸膝肌力较健康人群下降17%～36%[21-22]，这可能与患者年龄大有关。75岁前肌肉质量每年损失0.7%～0.98%，肌力损失2.5%～3.0%[23]。所以老年膝骨关节炎患者健侧肌力也是与健康人群存在差异的，有康复训练的意义和改善的空间。本组患者居家康复训练后健侧肌力得到了提升，对于减缓膝骨关节炎的发生及预防跌倒等都具有一定意义。

目前国内临床上采用在疼痛和关节受限严重时以被动增加关节活动度和等长肌力为主，症状改善后逐渐增加等速训练和神经肌肉训练[24]。本研究制定的居家康复训练方案既强调患侧膝关节周围肿胀、疼痛、关节活动度及肌力训练，也包含了相邻关节肌力训练、平衡协调及有氧训练。本研究结果显示，综合性康复训练3 个月后，患者疼痛VAS 评分、WOMAC 评分均较训练前明显改善，膝关节屈伸肌力均有所提高。本组膝骨关节炎患者患侧伸膝肌力较健侧下降更明显，训练3 个月后虽获得显著改善，但整体来说还需要更长时间和更有针对性的康复训练。训练3 个月后患者健侧60°/s 等速伸膝肌力与训练前比较差异无统计学意义，一定程度上也反映了伸膝肌力恢复较困难，需要更长时间的康复训练。van Baar 等[25]认为，随着时间的推移，失去指导或中断训练可能会导致已有的训练效果减弱甚至消失，膝关节功能无法继续提高，有必要在临床强化训练后继续进行家庭训练以维持效果，因此作者建议患者在训练3 个月后仍应坚持进行相应运动训练以巩固和提升康复效果。目前国内在三级医院开展大规模集中康复尚存在一定难度，而大多社区中心缺乏专业康复团队的指导，根据本研究结果，建议可以建立社区、家庭康复及上级医院随访指导模式，健全社区康复人才体系，以患者为中心，提供多方面就诊、康复及随访服务。在社区中培养专业的康复治疗人员，让膝骨关节炎患者就近及时的接受教育指导可以减轻患者的经济负担、延缓疾病发展、提高患者生活质量。

由于本组大部分患者在训练初期存在膝关节肿胀和疼痛，很难进行快速、反复多次屈伸运动，因此建议患者屈伸训练以等长为主，在症状改善后，逐渐过渡到抗阻等长和等张运动，快速运动涉及较少。Purkayastha 等[26]发现中速120°/s 比慢速60°/s 时肌肉募集和做功更高，建议康复早期进行高速等速和低强度等张训练，可以作为后续训练和研究的指导。本研究还发现，伸膝肌力在居家康复训练3个月后仍有进一步提升空间，在下一步研究中将探索对伸膝肌力更有针对性的康复方案。

本研究的局限性：①本研究在等长测试上存在局限性。采用多点等长测试方式可以综合反映膝关节屈伸肌力，由于本组患者在膝关节屈曲30°、60°时存在不同程度的疼痛而导致无法较好地完成测试，因此本研究仅选择了膝关节屈曲90°等长模式，测试结果显示，等长与等速膝关节屈伸肌力的变化趋势相同，提示社区医疗机构在没有等速肌力测试设备时，可以应用等长肌力测试来进行肌力评定，给予患者任务式的康复目标。②患者在三级医院进行康复指导，模式相对单一。③样本量较少。④测试肌群较少。⑤随访时间有限。

4 结论

综合性居家康复训练可以显著增强膝骨关节炎患者膝关节屈伸肌肉力量，伸膝力量比屈膝恢复更多，但需要更长的训练周期。训练后患者疼痛及膝关节功能明显改善。建议建立和健全上级医院指导、社区和家庭康复、多种渠道随访的新型康复模式，让膝骨关节炎患者得到更加全面的治疗和干预。

【利益冲突】所有作者均声明不存在利益冲突