腘繩肌等速離心訓(xùn)練對前交叉韌帶重建術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能的影響

章聞捷 葉祥明 張大威 章曉峰 劉勇

1 浙江中醫(yī)藥大學(xué)（杭州 310053）

2 浙江省人民醫(yī)院

腘繩肌等速離心訓(xùn)練對前交叉韌帶重建術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能的影響

章聞捷1葉祥明2張大威2章曉峰2劉勇2

1 浙江中醫(yī)藥大學(xué)（杭州 310053）

2 浙江省人民醫(yī)院

目的：觀察腘繩肌等速離心訓(xùn)練（IEE）對前交叉韌帶重建術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能的影響。方法：將42例前交叉韌帶（ACL）重建術(shù)后患者隨機(jī)分為對照組（n=21）和治療組（n=21）。兩組患者均分階段給予常規(guī)康復(fù)干預(yù)，治療組在此基礎(chǔ)上于術(shù)后1個(gè)月開始使用Biodex等速訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行一周2次的腘繩肌等速離心訓(xùn)練。兩組患者于術(shù)后1個(gè)月和4個(gè)月時(shí)采用該等速測試系統(tǒng)在60°/s角速度下對患肢進(jìn)行向心屈、伸膝峰力矩值（PT）、腘繩肌與股四頭肌肌力比率（H/Q比率）及屈膝相對峰力矩（PT/BW）的測定，并用量角器對患肢進(jìn)行主動(dòng)伸膝角度（AAKE）測定以及采用Lysholm膝關(guān)節(jié)評分量表（LKSS）對膝關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評定（AAKE與LKSS評分統(tǒng)計(jì)不區(qū)分性別）。結(jié)果：術(shù)后第1個(gè)月，治療組進(jìn)行腘繩肌等速離心訓(xùn)練前，兩組患者患側(cè)膝關(guān)節(jié)的屈膝PT、H/Q比率、屈膝PT/BW、AAKE以及LKSS評分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。術(shù)后第4個(gè)月，除對照組H/Q比值沒有明顯改變外，兩組患者的其余各項(xiàng)數(shù)據(jù)均明顯優(yōu)于組內(nèi)術(shù)后第1個(gè)月評定所得的數(shù)據(jù)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；治療組各項(xiàng)數(shù)據(jù)均優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其中以治療組H/Q比值及屈膝PT/BW增大最為明顯（P＜0.01）。結(jié)論：腘繩肌等速離心訓(xùn)練能進(jìn)一步改善前交叉韌帶重建術(shù)后的主動(dòng)伸膝角度，增加屈膝肌力并提高膝關(guān)節(jié)功能。

前交叉韌帶重建；腘繩?。坏人匐x心；膝關(guān)節(jié)功能

膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）斷裂是骨科常見病之一。關(guān)節(jié)鏡下重建ACL并于術(shù)后早期介入康復(fù)治療是目前鞏固手術(shù)效果并改善ACL斷裂后膝關(guān)節(jié)功能的根本方法。除ACL外，腘繩肌對防止脛骨前移亦起到重要作用。在快速步行的邁步末期，腘繩肌產(chǎn)生有效的離心收縮以對小腿擺動(dòng)起到減速作用[1]，從而阻止過大的脛骨前向動(dòng)量對ACL或移植物造成不利影響。然而目前術(shù)后腘繩肌肌力訓(xùn)練未受到足夠重視，且訓(xùn)練方式多以向心收縮為主[2]，可能引起膝關(guān)節(jié)屈伸肌力失衡并導(dǎo)致ACL移植物在較高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中無法維持在適宜的張力范圍，造成二次損傷[3]。離心訓(xùn)練則可有效改善關(guān)節(jié)活動(dòng)度[4]、肌力及神經(jīng)-肌肉控制力[5]，從而達(dá)到降低損傷風(fēng)險(xiǎn)、提高關(guān)節(jié)功能的目的?；谏鲜霰尘?，我科對ACL重建術(shù)后患者在常規(guī)康復(fù)干預(yù)基礎(chǔ)上加入腘繩肌等速離心訓(xùn)練，旨在研究該訓(xùn)練對ACL重建術(shù)后患者主動(dòng)伸膝角度、屈膝肌力及膝關(guān)節(jié)功能的影響。

1 對象與方法

1.1 研究對象

共選取2012年2月至2014年9月期間在我院進(jìn)行關(guān)節(jié)鏡下自體雙束半腱肌腱加股薄肌腱（semitendinosus and gracilis tendon，STG）移植重建ACL手術(shù)患者42例，入選標(biāo)準(zhǔn)：①年齡20～40歲；②單側(cè)前交叉韌帶重建；③無下肢骨折；④無周圍神經(jīng)損傷；⑤無術(shù)后感染；⑥無認(rèn)知功能障礙；⑦無呼吸系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)疾患；⑧簽署知情同意書。患者排除標(biāo)準(zhǔn)為：①合并后交叉韌帶斷裂；②合并脛、腓側(cè)副韌帶斷裂；③合并半月板撕裂；④骨-髕腱-骨重建ACL及半腱肌腱重建ACL術(shù)后患者；⑤手術(shù)后1個(gè)月，膝關(guān)節(jié)屈伸范圍仍無法達(dá)到20°～80°或有疑似前抽屜試驗(yàn)陽性者；⑥無法耐受腘繩肌等速離心訓(xùn)練者；⑦不配合且中途退出者。將上述患者按隨機(jī)數(shù)字表法分為治療組（21例）和對照組（21例）。兩組患者性別、術(shù)側(cè)與年齡等一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，詳見表1。其中性別、術(shù)側(cè)采用卡方檢驗(yàn)，年齡、體重與受傷至手術(shù)時(shí)間采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。

1.2 治療方法

入選患者均由我院骨科同組醫(yī)師在關(guān)節(jié)鏡下行自體雙束STG移植重建ACL手術(shù)，兩組患者均給予常規(guī)術(shù)后康復(fù)干預(yù)，治療組則在此基礎(chǔ)上加入腘繩肌等速離心訓(xùn)練（isokinetic eccentric exercise，IEE）。

1.2.1 常規(guī)術(shù)后康復(fù)干預(yù)

術(shù)后第3天開始踝泵訓(xùn)練，使用持續(xù)性關(guān)節(jié)被動(dòng)活動(dòng)（continuous passive movement，CPM）機(jī)開始膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度訓(xùn)練，并進(jìn)行冰敷與氣壓治療，不訓(xùn)練時(shí)佩戴支具；術(shù)后第1周開始介入股內(nèi)側(cè)肌神經(jīng)-肌肉電刺激，股四頭肌、腘繩肌等長收縮訓(xùn)練，臀大肌、臀中肌等張收縮訓(xùn)練，髕股關(guān)節(jié)松動(dòng)以及患側(cè)下肢1/3體重負(fù)重；術(shù)后第3周繼續(xù)增加關(guān)節(jié)活動(dòng)度，增大肌力訓(xùn)練強(qiáng)度，加入下肢關(guān)節(jié)本體感覺訓(xùn)練、患肢完全負(fù)重以及踩功率自行車、上下樓梯等有氧運(yùn)動(dòng)；術(shù)后第5周繼續(xù)強(qiáng)化肌力訓(xùn)練，并開始加入靜蹲、步行時(shí)轉(zhuǎn)身以及在平衡半球上的穩(wěn)定性訓(xùn)練；術(shù)后第3個(gè)月開始加入跳高、跳遠(yuǎn)、慢跑、急停及患肢繞“8”字單腳跳等肌肉爆發(fā)力訓(xùn)練。上述訓(xùn)練每次40min，每日1次，每周5次。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2.2 腘繩肌等速離心訓(xùn)練

考慮到STG移植重建ACL術(shù)后患者早期行腘繩肌等速離心訓(xùn)練易加重手術(shù)部位軟組織疼痛，治療組患者于術(shù)后1個(gè)月開始增加該訓(xùn)練。整個(gè)訓(xùn)練過程包括準(zhǔn)備活動(dòng)、腘繩肌IEE和放松活動(dòng)。訓(xùn)練前對患者患側(cè)腘繩肌進(jìn)行適當(dāng)牽伸，牽伸時(shí)間為30 s，并指導(dǎo)患者進(jìn)行簡單的熱身活動(dòng)，持續(xù)5min，以免在訓(xùn)練中發(fā)生肌肉拉傷的情況。準(zhǔn)備活動(dòng)后，采用美國生產(chǎn)的Biodex Sys 4 Pro多關(guān)節(jié)等速肌力訓(xùn)練系統(tǒng)在患膝屈曲20°～80°范圍內(nèi)進(jìn)行腘繩肌 IEE，選擇 30°/s、45°/s和60°/s三種角速度[6]，每種角速度的肌肉訓(xùn)練以10次為1組，各做3組，組間休息1min；屈膝復(fù)位時(shí)患者不參與任何主動(dòng)運(yùn)動(dòng)。訓(xùn)練后對腘繩肌進(jìn)行2min的按摩放松。整個(gè)訓(xùn)練過程嚴(yán)格遵循無痛原則，若患者出現(xiàn)疼痛情況則立即停止訓(xùn)練。以上訓(xùn)練每周一、四各1次（國家法定節(jié)假日除外），每次40min，訓(xùn)練強(qiáng)度根據(jù)患者自身的個(gè)體化差異在具體實(shí)施中適當(dāng)調(diào)整。

1.2.3 排除干擾性治療

為排除治療組的準(zhǔn)備活動(dòng)內(nèi)容干擾研究結(jié)果，對照組患者于每周一、四行等量的牽伸、熱身訓(xùn)練及腘繩肌的按摩放松手法。

1.3 主動(dòng)伸膝角度及肌力評定

兩組患者分別于術(shù)后第1、4個(gè)月時(shí)，用量角器對患膝進(jìn)行主動(dòng)伸膝角度（angle of active knee extension，AAKE）的測量，并采用Biodex Sys 4 Pro多關(guān)節(jié)等速肌力測試系統(tǒng)對患膝進(jìn)行屈、伸膝峰力矩值（peak torque，PT），腘繩肌與股四頭肌肌力比比值hamstring/quadriceps ratio，H/Q比值）及屈膝相對峰力矩（peak torque/body weight，PT/BW）評定。屈伸膝PT、H/Q比值及屈膝PT/BW評定均在60°/s角速度下進(jìn)行。由同一治療師盲法完成評定，該治療師不參與治療且不知曉患者的訓(xùn)練情況。

患者先進(jìn)行適量的熱身運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)膝關(guān)節(jié)測試體位固定，調(diào)整膝關(guān)節(jié)軸心的位置，確認(rèn)其與動(dòng)力臂軸心一致，并將動(dòng)力臂遠(yuǎn)端的阻力墊綁縛于患肢內(nèi)踝尖上3cm處。正式測試肌力前，設(shè)置膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍為20°～90°。此后完成10次適應(yīng)性的肌肉次最大收縮，并對下肢進(jìn)行稱重，以免患肢重量影響測試結(jié)果。測試時(shí)，患者根據(jù)提示在上述角速度下完成5次最大力量的膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)。

1.4 膝關(guān)節(jié)功能評定

術(shù)后第1、4個(gè)月時(shí)采用Lysholm膝關(guān)節(jié)評分量表（Lysholm knee scoring scale，LKSS）[7]對兩組患者進(jìn)行膝關(guān)節(jié)功能評定，評定包括跛行、疼痛、支撐、交鎖、腫脹、下蹲、爬樓梯以及不穩(wěn)定8個(gè)項(xiàng)目，總分為100分。由同一治療師盲法完成評定，該治療師不參與治療且不知曉患者的訓(xùn)練情況。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本研究所得計(jì)量數(shù)據(jù)均以（±s）表示，采用SPSS16.0版統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)比較采用t檢驗(yàn)，其中組內(nèi)數(shù)據(jù)比較采用配對t檢驗(yàn)，組間數(shù)據(jù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由于男女肌力存在明顯差異，實(shí)驗(yàn)分組中男女混雜的情況可能影響隨后的肌力比較分析，因此肌力測試部分的結(jié)果統(tǒng)計(jì)將區(qū)分性別。以下所測得的患者AAKE、屈伸膝PT、H/Q比值、屈膝PT/BW及LKSS評分均為計(jì)量資料。

2 結(jié)果

2.1 腘繩肌等速離心訓(xùn)練對患膝AAKE的影響

腘繩肌IEE前，兩組患膝AAKE之間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與組內(nèi)腘繩肌IEE前比較，IEE后兩組患膝AAKE均顯著性增大（P＜0.01）。與對照組比較，治療組腘繩肌IEE后患膝AAKE有所增大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。詳見表2。

表2 兩組患者術(shù)后1個(gè)月（IEE前）與4個(gè)月（IEE后）時(shí)AAKE評定結(jié)果比較

2.2 腘繩肌等速離心訓(xùn)練對患膝屈膝肌力的影響

60°/s等速測試中，在腘繩肌IEE前，兩組患者分性別進(jìn)行屈膝PT、H/Q比值及屈膝PT/BW之間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與組內(nèi)腘繩肌IEE前比較，IEE后治療組與對照組的患膝屈膝PT及屈膝PT/BW均有明顯增大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；IEE后對照組的H/Q比值未見增大（P＞0.05），而治療組的H/Q比值明顯提高（P＜0.01）。與對照組比較，治療組腘繩肌IEE后患膝屈膝PT、H/Q比值及屈膝PT/BW明顯增大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其中以H/Q比值及屈膝PT/BW改善為著（P＜0.01）。詳見表3、4。

表3 兩組男性患者術(shù)后1個(gè)月（IEE前）與4個(gè)月（IEE后）時(shí)等速肌力測試結(jié)果比較

表4 兩組女性患者術(shù)后1個(gè)月（IEE前）與4個(gè)月（IEE后）時(shí)等速肌力測試結(jié)果比較

2.3 腘繩肌等速離心訓(xùn)練對膝關(guān)節(jié)功能的影響

腘繩肌IEE前，兩組患膝LKSS評分之間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與組內(nèi)腘繩肌IEE前比較，IEE后兩組患膝LKSS評分均明顯提高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。治療組腘繩肌IEE后患膝LKSS評分高于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。詳見表5。

表5 兩組患者術(shù)后1個(gè)月（IEE前）與4個(gè)月（IEE后）時(shí)LKSS評分結(jié)果比較

3 討論

腘繩肌肌力訓(xùn)練是ACL重建術(shù)后康復(fù)的一個(gè)重要組成部分，其中以屈腿訓(xùn)練（leg curl）為代表的向心收縮最為常見。而與向心收縮相比，離心收縮有其獨(dú)特的優(yōu)勢。本研究借助Biodex Sys 4 Pro多關(guān)節(jié)等速肌力訓(xùn)練儀，利用其精確的等速特性結(jié)合肌肉的離心收縮訓(xùn)練，表明腘繩肌IEE對ACL重建術(shù)后患者在肌力增加、H/Q比值提高、主動(dòng)伸膝角度改善與功能恢復(fù)等方面均有良好效果。

3.1 腘繩肌等速離心訓(xùn)練對患者屈膝肌力及H/Q比值的影響

H/Q比值是一個(gè)評定膝關(guān)節(jié)損傷風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)。Devan MR等[8]認(rèn)為該比值大于等于60%時(shí)，可達(dá)到預(yù)防損傷的標(biāo)準(zhǔn)。在本研究中，雖然對照組在術(shù)后4個(gè)月時(shí)屈膝PT有所提高，但由于在治療過程中腘繩肌肌力訓(xùn)練未被強(qiáng)調(diào)，其間伸膝PT亦有增強(qiáng)，導(dǎo)致H/Q比值與組內(nèi)術(shù)后1個(gè)月時(shí)相比并無明顯增加（P＞0.05），多數(shù)患者的H/Q比值仍未達(dá)到60%的標(biāo)準(zhǔn)，依然存在再次損傷的風(fēng)險(xiǎn)。而治療組經(jīng)過3個(gè)月的腘繩肌IEE后，向心屈膝PT和H/Q比值均較對照組術(shù)后1個(gè)月時(shí)有提高（P＜0.05），其中以H/Q比值增長更為明顯（P＜0.01）。此外，Mj?lsnes R[9]等對在校足球運(yùn)動(dòng)員腘繩肌肌力訓(xùn)練研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過10周Nordic hamstring（一種腘繩肌離心收縮訓(xùn)練方式）訓(xùn)練的受試者，其在60°/s角速度下的離心屈膝PT、30°與60°屈膝位下的腘繩肌等長收縮力矩及H/Q比值均有明顯增加（P＜0.05），leg curl訓(xùn)練組的各項(xiàng)數(shù)據(jù)則無明顯提高（P＞0.05），此結(jié)果與本研究結(jié)果相似。這可能是因?yàn)橄鄬τ谙蛐氖湛s，離心收縮能產(chǎn)生更大的力量，有利于促進(jìn)肌纖維蛋白合成，增大肌肉橫截面，改善肌肉力量[10，11]，因而此訓(xùn)練能進(jìn)一步提升腘繩肌肌力并有效預(yù)防脛骨過度前移對重建的ACL造成不良影響。

3.2 腘繩肌等速離心訓(xùn)練對患者主動(dòng)伸膝角度的影響

膝關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍受限是ACL重建術(shù)后最為常見的并發(fā)癥，離心訓(xùn)練則可在增加肌力的同時(shí)改善關(guān)節(jié)活動(dòng)度。本研究結(jié)果顯示，治療前兩組患者AAKE測定結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；腘繩肌IEE后，治療組治療前后伸膝關(guān)節(jié)角度平均增加5°，與對照組相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。有研究表明[12]，腘繩肌緊張的受試者，經(jīng)過該肌群的深部按摩結(jié)合離心抗阻訓(xùn)練，其靈活性的改善比僅接受相同手法按摩的受試者更明顯。另有研究發(fā)現(xiàn)[4]，經(jīng)過8周的腘繩肌離心訓(xùn)練，受試者的股二頭肌肌束長度及膝關(guān)節(jié)被動(dòng)伸展角度均有明顯增加。這主要是由于離心訓(xùn)練有增加肌肉中串聯(lián)肌節(jié)數(shù)量和肌束長度的作用，從而改善肌群的靈活性[13]。上述兩項(xiàng)研究結(jié)果與本研究結(jié)果一致，表明離心收縮對改善關(guān)節(jié)活動(dòng)度有著積極的意義。

3.3 腘繩肌等速離心訓(xùn)練對患者膝關(guān)節(jié)功能的影響

本研究結(jié)果顯示（LKSS中的疼痛評分結(jié)果對比），兩組患者于治療前的疼痛評分組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。經(jīng)過規(guī)律的腘繩肌IEE和常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練，治療組患者的主觀術(shù)后疼痛較組內(nèi)治療前明顯減輕，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。由于兩組患者均于術(shù)后早期介入康復(fù)訓(xùn)練，關(guān)節(jié)與軟組織炎癥得到良好控制；并且治療師在整個(gè)治療過程中嚴(yán)格遵循無痛原則，兩組患者于術(shù)后4個(gè)月時(shí)的LKSS疼痛評分均已達(dá)到高分水平，并無顯著差異（P＞0.05）。在韌帶愈合早期，不宜使關(guān)節(jié)韌帶承擔(dān)過大張力時(shí)，可利用短弧等速練習(xí)訓(xùn)練肌肉，ACL則于屈膝20°～80°時(shí)所承受應(yīng)力最小[14]，因而本研究主要采用在膝屈曲20°～80°范圍內(nèi)以角速度為30°/s、45°/s和60°/s的慢速離心訓(xùn)練為主，減少膝關(guān)節(jié)在疼痛弧內(nèi)活動(dòng)的時(shí)間，避免在快速運(yùn)動(dòng)中發(fā)生難以完成訓(xùn)練的情況，保證了訓(xùn)練的舒適度和安全性，并可減輕術(shù)后疼痛和關(guān)節(jié)腫脹[15]。患者于訓(xùn)練后12～36 h易發(fā)生延遲性肌肉酸痛（delayed onset muscle soreness，DOMS）現(xiàn)象且常伴隨肌肉力量的缺失[16]，而經(jīng)過重復(fù)的訓(xùn)練后，此現(xiàn)象可明顯改善。已有微觀研究證實(shí)[17]，重復(fù)多次的肌肉離心訓(xùn)練可改變炎癥基因的表達(dá)，減輕該訓(xùn)練后DOMS和力量缺失效應(yīng)，肌肉的適應(yīng)能力得到改善，同時(shí)也排除了此現(xiàn)象對評定結(jié)果的干擾。

本研究中，IEE后患者膝關(guān)節(jié)在LKSS功能性活動(dòng)項(xiàng)目評分中優(yōu)于對照組（LKSS中的下蹲、爬樓梯及不穩(wěn)定3項(xiàng)總分結(jié)果對比），主要體現(xiàn)在下蹲、上下樓梯能力改善以及打軟腿頻率降低幾方面（P＜0.05）。這可能是由于在離心收縮過程中，有更多的運(yùn)動(dòng)單位被募集，神經(jīng)-肌肉的控制力得到強(qiáng)化，易化了肌肉的興奮性[18]；此外腘繩肌具有在支撐相伸膝過程中對膝關(guān)節(jié)囊后方提供支持力的作用，肌力增強(qiáng)可有效防止膝過伸；又因?yàn)橄リP(guān)節(jié)的H/Q比值增加，改善了膝關(guān)節(jié)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定能力，防止在下肢功能性活動(dòng)中脛骨過度前移使移植物產(chǎn)生過大張力而導(dǎo)致再次運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生。

綜上所述，STG重建ACL術(shù)后患者經(jīng)過一段時(shí)間的腘繩肌IEE，其患膝的屈膝肌力、H/Q比值、主動(dòng)伸膝角度和關(guān)節(jié)功能均得到有效改善，值得臨床推廣。但考慮到等速肌力訓(xùn)練儀器價(jià)格昂貴，治療師在沒有儀器的情況下可徒手或借助Thera Band、肋木等其他器材替代對患者進(jìn)行慢速的腘繩肌離心訓(xùn)練，亦能獲得較滿意的效果。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在給予常規(guī)康復(fù)干預(yù)的基礎(chǔ)上，有選擇性地對腘繩肌進(jìn)行等速離心收縮訓(xùn)練，可更好地改善ACL重建術(shù)后膝關(guān)節(jié)的功能，并降低患者再次損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

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2015.12.17

第1作者：章聞捷，Email：zwjsr2013@163.com；

葉祥明，Email：yexmdr@126.com