不同訓(xùn)練方式對(duì)膝骨關(guān)節(jié)炎患者姿勢(shì)穩(wěn)定性研究探討

彭曉靜，董心，鐘連超，鄭潔皎

膝骨關(guān)節(jié)炎(Kneeosteoarthritis，KOA)是中老年人最常見的慢性退行性關(guān)節(jié)疾病，給患者、家庭和社會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。已被世界衛(wèi)生組織列為增長(zhǎng)最快的主要健康狀況和第二大致殘?jiān)騕2]。癥狀性KOA在50歲以上的人群中非常普遍，影響全世界超過2.5億人[3]，而伴隨KOA進(jìn)展而不斷加重，疾病造成的疼痛及步態(tài)功能障礙嚴(yán)重影響其正常生活質(zhì)量。目前，臨床對(duì)KOA患者越來越推崇運(yùn)動(dòng)療法，進(jìn)而提高其姿勢(shì)穩(wěn)定性，美國(guó)風(fēng)濕病協(xié)會(huì)強(qiáng)烈建議KOA患者進(jìn)行有氧訓(xùn)練及耐力訓(xùn)練[4]。因此，本文就KOA臨床功能障礙及姿勢(shì)穩(wěn)定性受損機(jī)制基礎(chǔ)之上對(duì)其不同訓(xùn)練方式做一陳述，目前臨床常用訓(xùn)練方法，包括肌力訓(xùn)練、生物力學(xué)干預(yù)、步態(tài)訓(xùn)練、本體感覺訓(xùn)練和中醫(yī)傳統(tǒng)功法治療等。

1 KOA姿勢(shì)穩(wěn)定性受損機(jī)制

KOA是一種由生物力學(xué)和炎癥因子共同驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)破壞的活動(dòng)性疾病[5]，伴隨機(jī)制研究的不斷深入，目前較為認(rèn)可的是生物力學(xué)結(jié)構(gòu)的改變及炎癥因子的作用。正常的姿勢(shì)控制包括軀體感覺、視覺和前庭系統(tǒng)的整合。KOA患者缺乏有效運(yùn)動(dòng)模式以維持穩(wěn)定的功能活動(dòng)，證明了肌肉骨骼狀況通過改變感覺輸入，皮質(zhì)處理和隨后的神經(jīng)肌肉輸出對(duì)反饋回路的長(zhǎng)期影響[6]。KOA可能存在本體感覺缺失，影響姿勢(shì)穩(wěn)定性(靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡)，增加跌倒風(fēng)險(xiǎn)。另外，老年KOA的發(fā)生可能與年齡相關(guān)的膝關(guān)節(jié)軟骨的負(fù)荷模式力學(xué)改變因素相關(guān)。在膝關(guān)節(jié)力學(xué)上的變化很可能是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，特別是肌肉和神經(jīng)功能全面惡化的表現(xiàn)，其中股四頭肌肌力減弱是影響KOA的重要因素之一。有研究指出疼痛和肌肉無力也是影響姿勢(shì)受損的原因之一，中度至重度疼痛的參與者表現(xiàn)出姿勢(shì)搖擺增加[7, 8]。在其行走及維持姿勢(shì)穩(wěn)中，除涉及感覺運(yùn)動(dòng)功能外，還涉及執(zhí)行功能[9]。KOA患者存在的疼痛癥狀容易損害其執(zhí)行功能，從而無法重新分配注意力進(jìn)而增加其摔倒的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步影響姿勢(shì)控制機(jī)制和防止跌倒的能力。

2 訓(xùn)練方式

2.1 肌力訓(xùn)練

2.1.1 膝關(guān)節(jié)神經(jīng)肌肉運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練 KOA患者關(guān)節(jié)周圍肌力較弱，導(dǎo)致關(guān)節(jié)壓力增加。股四頭肌是影響膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的重要結(jié)構(gòu)，骨骼肌肌力的減退對(duì)KOA患者姿勢(shì)穩(wěn)定性影響巨大，也被認(rèn)為是跌倒的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[10]。股四頭肌肌力的增強(qiáng)有助于減緩膝關(guān)節(jié)負(fù)荷和關(guān)節(jié)軟骨磨損，改善功能和關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、減緩行走過程中地面反作用力的沖擊。提高肌肉強(qiáng)度可能會(huì)延緩KOA的進(jìn)展。在一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究中，通過對(duì)股四頭肌肌力訓(xùn)練，觀察到KOA患者股四頭肌肌力增強(qiáng)，明顯改善了神經(jīng)對(duì)股四頭肌的潛在抑制，減輕臨床疼痛和功能障礙，步行速度也得到提升。同時(shí)KOA患者伸膝關(guān)節(jié)肌群肌力較其他肌群下降明顯，相比正常人的伸肌肌力要低40%，增強(qiáng)膝關(guān)節(jié)伸肌強(qiáng)度與降低KOA患者的步態(tài)速度起著重要作用[11]。美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)曾對(duì)肌肉強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)做了一項(xiàng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)和Meta分析，證據(jù)支持肌肉增強(qiáng)干預(yù)能顯著提高膝關(guān)節(jié)伸肌的力量,改善膝關(guān)節(jié)炎患者的身體功能[12]。神經(jīng)肌肉運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練(neuromuscularexercise,NEMEX)是肌力訓(xùn)練的特一種殊訓(xùn)練技術(shù)。是基于生物力學(xué)與神經(jīng)肌肉控制原理，通過對(duì)三個(gè)平面的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量控制來改善感覺運(yùn)動(dòng)控制能力及獲得關(guān)節(jié)的功能性穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練技術(shù)[13]。神經(jīng)肌肉運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練主要作用于下肢運(yùn)動(dòng)和肌肉激活模式的效率，改善其運(yùn)動(dòng)控制能力和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。Ageberg等[14]研究認(rèn)為神經(jīng)肌肉運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練作為一種運(yùn)動(dòng)療法，對(duì)于退行性骨關(guān)節(jié)疾病患者而言是與傳統(tǒng)肌肉力量訓(xùn)練和有氧運(yùn)動(dòng)等效的，對(duì)改善KOA患者臨床癥狀和功能有積極作用。與股四頭肌肌力訓(xùn)練不同的是神經(jīng)肌肉運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練主要是采用功能性的負(fù)重訓(xùn)練方法對(duì)患者進(jìn)行訓(xùn)練，通過訓(xùn)練可提升肌力和本體感覺的準(zhǔn)確性,進(jìn)而提高姿勢(shì)穩(wěn)定性以及減少KOA患者活動(dòng)受限[15]。

2.1.2 膝關(guān)節(jié)周圍肌群抗阻訓(xùn)練 抗阻運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的定義是利用外部阻力負(fù)荷(如體重、阻力帶、機(jī)械裝置等)因素來促使骨骼肌收縮，使KOA的肌肉運(yùn)動(dòng)模式和關(guān)節(jié)生物力學(xué)恢復(fù)正常[16]?？棺栌?xùn)練可改變其肌肉運(yùn)動(dòng)模式，使其關(guān)節(jié)生物力學(xué)正?；謴?fù)肌力和關(guān)節(jié)正常力學(xué)，同時(shí)改善身體功能?？棺栌?xùn)練已被證明是提高肌力的最有效的運(yùn)動(dòng)之一[17]。在KOA患者中，肌無力、本體感覺障礙和疼痛是常見的臨床表現(xiàn)，也是跌倒的主要危險(xiǎn)因素?？棺栌?xùn)練與理療、藥物及拉伸等治療相比，在減輕疼痛、緩解僵硬以及改善身體功能方面具有優(yōu)勢(shì)。通過高速抗阻訓(xùn)練神經(jīng)肌肉元素，對(duì)減少疾病癥狀，改善生理功能和肌肉力量具有潛在的積極影響，進(jìn)而可以減少跌倒的風(fēng)險(xiǎn)。較之傳統(tǒng)KOA抗阻訓(xùn)練和拉伸，高速抗阻在整合神經(jīng)肌肉和結(jié)合本體感覺機(jī)制基礎(chǔ)上具有更好的效果[18]。Levinger等[19]通過高速抗阻訓(xùn)練和平衡訓(xùn)練提高下肢肌肉力量，可以預(yù)防跌倒，因而再次解釋了KOA患者因下肢肌力的下降導(dǎo)致其平衡受損，抗阻訓(xùn)練對(duì)其平衡的積極影響。

2.2 生物力學(xué)干預(yù) 在KOA發(fā)病病因研究中，其生物力學(xué)改變是最為公認(rèn)的因素。生物力學(xué)療法作為一種非藥物療法，注重個(gè)體化治療且客觀全面地對(duì)患者進(jìn)行干預(yù)治療[20]。主要通過改變足底壓力中心、楔形鞋墊、膝關(guān)節(jié)支具等進(jìn)行輔助治療?；谏锪W(xué)評(píng)估后的外側(cè)楔形鞋墊通過改變足底壓力中心的位置，從而使地面反作用力相對(duì)于膝關(guān)節(jié)向外側(cè)移動(dòng)，即負(fù)重從內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)移到外側(cè)。有研究顯示[21]，外側(cè)楔使膝關(guān)節(jié)外收力矩減少5%～6%，矢狀位力矩和肌肉共收縮等其他因素可能對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)負(fù)荷有重要影響。而膝關(guān)節(jié)外翻支具較外側(cè)楔形鞋墊可以顯著降低膝關(guān)節(jié)內(nèi)收角[22]。Khana等[23]通過對(duì)趾內(nèi)步態(tài)、外側(cè)楔形鞋鞋墊以及膝關(guān)節(jié)支具的聯(lián)合使用研究，發(fā)現(xiàn)三者在降低膝關(guān)節(jié)負(fù)荷上具有協(xié)同作用，同時(shí)可以有效降低膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩。膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩(kneeadductionmoment，KAM)作為評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)姿勢(shì)穩(wěn)定性的一個(gè)生物力學(xué)參數(shù)，減少KAM也是減輕膝關(guān)節(jié)疼痛和增強(qiáng)其功能的一個(gè)重要方法。同時(shí)也被認(rèn)為是膝關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)負(fù)荷分布的主要因素，因此也是內(nèi)側(cè)KOA進(jìn)展的主要因素。KOA患者穩(wěn)定性降低的主要原因?yàn)殛P(guān)節(jié)應(yīng)力失衡和下肢力學(xué)軸線異常，糾正膝關(guān)節(jié)的異常受力模式對(duì)于KOA患者受累關(guān)節(jié)的軸向?qū)€以及異常受力有著良好的療效[24]。

2.3 步態(tài)訓(xùn)練

2.3.1 步態(tài)調(diào)整訓(xùn)練 步行是一種自主且復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，它與神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉骨骼系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)、心肺系統(tǒng)等多種生理系統(tǒng)的正常功能高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一。KOA患者在空間和時(shí)間步態(tài)參數(shù)的變化都會(huì)對(duì)其姿勢(shì)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響[25]，因而通過步態(tài)調(diào)整進(jìn)行步態(tài)訓(xùn)練可以更好改善其姿勢(shì)穩(wěn)定性。臨床常見的步態(tài)調(diào)整包括趾外步態(tài)(toe-outgait)、趾內(nèi)步態(tài)(toe-ingait)[26]、步幅縮短步態(tài)[27]、內(nèi)外側(cè)軀干傾斜步態(tài)和內(nèi)推力步態(tài)等[28-29]。趾外步態(tài)和趾內(nèi)步態(tài)是指腳的外部和內(nèi)部旋轉(zhuǎn)角度超過個(gè)人原有姿勢(shì)相位的步行方式[30]。已有研究表明趾外步態(tài)對(duì)膝關(guān)節(jié)具有明顯的的生物力學(xué)效應(yīng)，降低疾病進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)[31]。趾內(nèi)、趾外步態(tài)對(duì)KOA進(jìn)展有有長(zhǎng)期保護(hù)作用，通過對(duì)健康人群及KOA患者對(duì)比的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究，步態(tài)調(diào)整訓(xùn)練能夠改善癥狀和身體活動(dòng)水平，而不會(huì)增加相關(guān)的KAM。部分內(nèi)側(cè)KOA患者會(huì)自然地采用一種改變的步態(tài)模式，減少膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩，并由內(nèi)-外側(cè)軀干擺動(dòng)的變化驅(qū)動(dòng)。軀干傾斜和內(nèi)側(cè)推力可以有效降低KOA患者的KAM，而不會(huì)對(duì)髖部和踝關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)造成不利影響[29]。步態(tài)調(diào)整訓(xùn)練重新分布了整個(gè)下肢的負(fù)荷力學(xué)，使得膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩峰值減少，增強(qiáng)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，延緩KOA進(jìn)展[32]。

2.3.2 步態(tài)再訓(xùn)練 步態(tài)再訓(xùn)練是指在常規(guī)步態(tài)訓(xùn)練基礎(chǔ)上，使用實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)反饋系統(tǒng)觀察特定關(guān)節(jié)角度改變?cè)斐傻牟綉B(tài)模式改變，進(jìn)而調(diào)整不正常步態(tài)模式下對(duì)機(jī)體穩(wěn)定性造成的損害[33]。膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩是一種重要的生物力學(xué)危險(xiǎn)指標(biāo)(膝關(guān)節(jié)負(fù)荷)，可作為步態(tài)中膝關(guān)節(jié)負(fù)荷的替代指標(biāo)。步態(tài)再訓(xùn)練從整體上講，是通過調(diào)整身體負(fù)荷，降低患者膝關(guān)節(jié)的承重，進(jìn)而減少了步行過程中的內(nèi)收力矩。膝關(guān)節(jié)屈曲力矩(kneeflexionmoment，KFM)的作用是平衡關(guān)節(jié)處屈肌和伸肌的力量，主動(dòng)反饋步態(tài)再訓(xùn)練是在原有基礎(chǔ)之上佩戴主動(dòng)反饋裝置(即傳感器)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)足底壓力改變。研究結(jié)果表明足內(nèi)側(cè)負(fù)重移位引起的膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩減少,從而減少了膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間隙負(fù)荷，因而對(duì)臨床疼痛和功能有所改善[34]。有研究經(jīng)過對(duì)六周步態(tài)再訓(xùn)練計(jì)劃的可行性和效果分析后得出步態(tài)再訓(xùn)練對(duì)KOA患者是有益的，在降低膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩方面可能具有積極的作用，減少膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻從而發(fā)展成為內(nèi)側(cè)KOA的風(fēng)險(xiǎn)，但不同運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩影響也存在差異[35]。步態(tài)訓(xùn)練是在生物力學(xué)分析基礎(chǔ)之上，針對(duì)具體問題采取的具體進(jìn)行訓(xùn)練方法。矯正不正確的步行方式，實(shí)現(xiàn)下肢力矩的最大改善，從而達(dá)到訓(xùn)練目的。

2.4 本體感覺訓(xùn)練 本體感覺訓(xùn)練是基于肌肉運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練進(jìn)行，本體感覺相關(guān)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練會(huì)引起下肢反饋刺激膝關(guān)節(jié)周圍的本體感受感受器，尤其是屈肌紡錘體，肌肉紡錘體是膝關(guān)節(jié)最重要的本體感受體，從而改善膝關(guān)節(jié)本體感覺[36]。本體感覺通過肌肉和皮膚組織的機(jī)械改變來收集和傳遞與關(guān)節(jié)的位置、方向和運(yùn)動(dòng)相關(guān)的感覺信息以此保持姿勢(shì)平衡[37]。KOA軀體感覺功能出現(xiàn)障礙，主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)位置(本體感覺)障礙和運(yùn)動(dòng)感覺障礙(運(yùn)動(dòng)覺)。因此改善本體感覺可降低膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者步態(tài)中的負(fù)重率和協(xié)同激活，進(jìn)而提高姿勢(shì)穩(wěn)定性[38]。本體感覺訓(xùn)練能改善關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，從而提高運(yùn)動(dòng)質(zhì)量和改善本體感覺，長(zhǎng)期本體感覺訓(xùn)練可降低KOA的疼痛強(qiáng)度[39]。因而改善KOA患者的膝關(guān)節(jié)感覺運(yùn)動(dòng)特征，可以恢復(fù)步行過程動(dòng)態(tài)功能平衡能力。

2.5 中醫(yī)傳統(tǒng)功法治療 目前臨床對(duì)KOA患者多采用保守治療，長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)功法運(yùn)用得到證實(shí)KOA患者有積極作用，其無毒副作用且效果顯著被廣泛患者所接受。中醫(yī)傳統(tǒng)功法如太極拳、八段錦、易筋經(jīng)等多屬中小輕度運(yùn)動(dòng)，對(duì)提高KOA的穩(wěn)定性以及促進(jìn)其功能恢復(fù)具有重要的作用，傳統(tǒng)功法鍛煉可促進(jìn)膝關(guān)節(jié)周圍局部靜脈和淋巴液的回流，加速新陳代謝，從而減輕惡性刺激所導(dǎo)致的膝關(guān)節(jié)疼痛[40]。郭朝卿等[41]在對(duì)易筋經(jīng)進(jìn)行生物力學(xué)分析中，鍛煉過程中為維持姿勢(shì)穩(wěn)定性，需要肌肉和骨骼維持一定平衡，并加強(qiáng)了肌肉力量和柔韌性，保證了一定的關(guān)節(jié)活動(dòng)度。肌力隨年齡增長(zhǎng)呈衰減趨勢(shì)，尤其是下肢肌力對(duì)整體穩(wěn)定性有至關(guān)重要作用，有研究顯示堅(jiān)持太極拳鍛煉，對(duì)肌肉衰減癥有預(yù)防作用[42]。KOA患者的步態(tài)相對(duì)常人不同，太極拳鍛煉注重重心轉(zhuǎn)移，增大了髖關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩或限制其減小, 降低膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩或限制其增大。進(jìn)而使得下肢肌肉控制的協(xié)調(diào)性增強(qiáng), 關(guān)節(jié)僵硬得到緩解，穩(wěn)定性增加[43]。

3 小結(jié)

KOA已被認(rèn)為是老年人跌倒的一個(gè)重要的危險(xiǎn)因素,姿勢(shì)穩(wěn)定性的維持需要感覺統(tǒng)合系統(tǒng)和神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)預(yù)防KOA患者二次損傷具有重要意義。影響KOA姿勢(shì)穩(wěn)定性的因素也很多,股四頭肌肌力減退是目前一致公認(rèn)的影響因素之一。但臨床專門針對(duì)KOA姿勢(shì)穩(wěn)定性的治療性研究相對(duì)較少，姿勢(shì)穩(wěn)定性的治療主要著眼于其疼痛及功能障礙基礎(chǔ)上，具體姿勢(shì)受損機(jī)制研究也相對(duì)欠缺，因而總結(jié)前人治療經(jīng)驗(yàn)，從而進(jìn)一步對(duì)KOA姿勢(shì)穩(wěn)定性進(jìn)行探索研究尤為重要。