水中運(yùn)動訓(xùn)練干預(yù)膝骨關(guān)節(jié)炎的研究進(jìn)展

李大鑫，陳 平

前言

膝骨關(guān)節(jié)炎（Knee osteoarthritis，KOA）是一種以關(guān)節(jié)軟骨病變?yōu)橹饕卣鞯呐R床綜合征，主要表現(xiàn)為疼痛、關(guān)節(jié)僵硬、肌肉力量下降和關(guān)節(jié)功能障礙，發(fā)病人群多集中于中老年人群［1，2］。在15－24歲的人群中，KOA的發(fā)病率為10%；而在55歲以上的人群中，發(fā)病率則高達(dá)88%，且該病的最終致殘率為53%［3］。KOA的病理復(fù)雜，誘因多樣，有學(xué)者認(rèn)為膝關(guān)節(jié)周圍肌肉力量的改變是造成關(guān)節(jié)功能下降的最直接因素。肌力下降會造成關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降，膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)壓力分布不均，進(jìn)而會加重KOA的患病程度，導(dǎo)致嚴(yán)重的膝關(guān)節(jié)功能障礙［10，11］。也有學(xué)者認(rèn)為，本體感覺功能的降低也會導(dǎo)致KOA患者的功能障礙［12］。KOA患者關(guān)節(jié)本體感覺減退，將導(dǎo)致關(guān)節(jié)穩(wěn)定性降低、關(guān)節(jié)運(yùn)動失去控制及步態(tài)異常，而關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降及步態(tài)的異常則會加速關(guān)節(jié)軟骨的退變［10］。正是由于病理的復(fù)雜性，使得KOA的治療成為一直困擾臨床的難題。

目前，KOA的康復(fù)手段主要包括藥物療法、物理療法和運(yùn)動療法。對于KOA的治療，尚沒有明確的根治方法，非甾體藥物治療會使患者產(chǎn)生不良反應(yīng)，眾多研究表明患者在接受了運(yùn)動療法之后，KOA改善效果顯著［2，6］。Kuntz等對患有KOA的女性患者進(jìn)行了為期12周的隨機(jī)對照試驗，實(shí)驗結(jié)論表明瑜伽運(yùn)動和傳統(tǒng)運(yùn)動方式（有氧練習(xí)、下肢力量練習(xí)、伸展練習(xí)）均可以減緩患者疼痛程度，提高患者的生活質(zhì)量［4］。曾令烽通過Meta分析的方式探究了傳統(tǒng)運(yùn)動療法對于KOA患者疼痛指標(biāo)與關(guān)節(jié)功能指標(biāo)的改善效果，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)運(yùn)動太極拳治療KOA療效明確，不良反應(yīng)相對偏少，能夠?qū)OA患者疼痛改善及關(guān)節(jié)功能影響發(fā)揮積極效應(yīng)［2］。然而，由于陸地運(yùn)動需要使肌肉和關(guān)節(jié)承載身體重量，對于KOA患者而言在一定程度上會導(dǎo)致風(fēng)險事件的發(fā)生，不能使運(yùn)動安全性得到有效保證［5］。近年來，水中運(yùn)動訓(xùn)練作為不同人群的新型運(yùn)動康復(fù)方式逐漸受到眾多學(xué)者的關(guān)注［5，6，14］。王軼釗等探究了4周水中運(yùn)動訓(xùn)練對恢復(fù)期腦卒中患者下肢肌肉力量和步行能力的影響，結(jié)果表明短期水中運(yùn)動訓(xùn)練可提高患者的下肢功能和步行能力［7］。楊鳴等探究了12周水中運(yùn)動訓(xùn)練對老年人體成分、健康體適能和生活質(zhì)量的影響，證明了老年人進(jìn)行水中運(yùn)動訓(xùn)練可以有效改善體成分、健康體適能和生活質(zhì)量［8］。Araujo等利用水中運(yùn)動訓(xùn)練對慢性阻塞性肺病患者進(jìn)行運(yùn)動康復(fù)，實(shí)驗結(jié)論表明水中運(yùn)動訓(xùn)練可顯著改善患者的身體狀況［9］。水中運(yùn)動訓(xùn)練是指患者在水中進(jìn)行下蹲、提踵、對側(cè)膝屈伸髖內(nèi)收外展、行走、上下臺階和跑步等各種運(yùn)動，并利用水的熱傳導(dǎo)性、溫?zé)嵝?yīng)、流體力學(xué)、浮力來達(dá)到緩解肌張力和促進(jìn)肌力恢復(fù)等運(yùn)動康復(fù)的目的［6］。由于膝關(guān)節(jié)部位的特殊性和KOA病理的復(fù)雜性，使得水中運(yùn)動訓(xùn)練開始成為其青睞的運(yùn)動康復(fù)方式。故本文對水中運(yùn)動訓(xùn)練在KOA患者中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，旨在為該運(yùn)動方式在KOA康復(fù)中的實(shí)踐提供參考。

1 KOA的水中運(yùn)動訓(xùn)練方法

1.1 水中肌力訓(xùn)練

肌肉力量的改變在KOA康復(fù)進(jìn)程中具有重要意義。Waller等招募了87例KOA患者，隨機(jī)將其劃分為水中運(yùn)動訓(xùn)練組和常規(guī)活動組，人數(shù)分別為43人和44人（最終失訪2人）。水中運(yùn)動訓(xùn)練組接受為期16周的高強(qiáng)度肌力訓(xùn)練，每周3次，每次1小時；常規(guī)活動組僅保持常規(guī)日?；顒?。評價指標(biāo)為身體成分（體脂與瘦體重）、步行速度和膝關(guān)節(jié)功能評分量表（Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score，KOOS）。干預(yù)16周后，水中運(yùn)動訓(xùn)練組的患者體脂顯著降低（中等效應(yīng)量0.32），體重顯著降低（中等效應(yīng)量0.34），步行速度顯著增加，然而兩組對于KOOS的改善未呈現(xiàn)顯著差異［13］。Wyatt等募集了46例KOA患者，隨機(jī)將其分為水中運(yùn)動訓(xùn)練組和陸地運(yùn)動訓(xùn)練組，兩組患者均接受肌力訓(xùn)練，干預(yù)周期6周，每周3次。結(jié)局評價指標(biāo)為關(guān)節(jié)活動度（Range of Motion，ROM）、大腿圍度、疼痛評分（Visual Analogue Scale，VAS）和1英里步行距離。經(jīng)過6周的運(yùn)動干預(yù)后，兩種運(yùn)動方式對于ROM、大腿圍度、1英里步行距離的改善效果均呈現(xiàn)顯著性；而對于改善VAS疼痛評分而言，水中運(yùn)動訓(xùn)練比陸地運(yùn)動訓(xùn)練呈現(xiàn)更顯著的優(yōu)勢［15］。

1.2 水中有氧訓(xùn)練

水中有氧訓(xùn)練是指受試者在水中進(jìn)行有大肌肉群參與的，持續(xù)較長時間的中等及以上的運(yùn)動強(qiáng)度，常見的水中有氧訓(xùn)練方式包括水中步行、水中跑步、水中跑臺間歇訓(xùn)練和水中太極拳等。Kittichaikarn等也開展了一項水中跑臺訓(xùn)練干預(yù)KOA患者的實(shí)驗，受試者共30人（失訪6人），干預(yù)時間4周，每周3次，每次30分鐘。評價指標(biāo)包括體重、疼痛數(shù)字評價量表（Numerical Rating Scales，NRS）、6分鐘步行距離和股四頭肌肌力測試。經(jīng)過4周的水中運(yùn)動干預(yù)，患者的體重較基線值未呈現(xiàn)顯著性差異，而對于NRS、6分鐘步行距離和股四頭肌力量的改善效果顯著［17］。Billy等招募了25位KOA患者進(jìn)行水中太極拳訓(xùn)練，干預(yù)周期5周，每周2次，每次1小時，結(jié)局評價指標(biāo)包括NRS、WOMAC、6分鐘步行距離、ROM和生活質(zhì)量問卷SF－12評分。研究結(jié)論表明：相比基線值，水中太極拳運(yùn)動使NRS和WOMAC顯著改善，而ROM、6分鐘步行距離和生活質(zhì)量問卷SF－12沒有得到明顯改善［21］。Aikul將80位KOA患者（失訪10人）隨機(jī)分為實(shí)驗組和對照組，人數(shù)分別為33人和37人，實(shí)驗組患者進(jìn)行水中跑臺持續(xù)運(yùn)動，對照組進(jìn)行陸地肌力練習(xí)，干預(yù)周期為4周，每周3次，每次30分鐘。評價指標(biāo)包括NRS、6分鐘步行距離、股四頭肌力量和體重，研究結(jié)論表明實(shí)驗組與對照組對于NRS、6分鐘步行距離、股四頭肌力量指標(biāo)的改善均呈現(xiàn)顯著差異，而對于體重的改善效果無統(tǒng)計學(xué)意義。同時，兩種運(yùn)動模式之間不存在顯著差異。

1.3 水中拉伸訓(xùn)練

水中拉伸訓(xùn)練可以增加關(guān)節(jié)活動范圍，提高軟組織柔韌性，以利于患者完成功能性活動。Lau等將20位KOA患者隨機(jī)分為實(shí)驗組和對照組，實(shí)驗組進(jìn)行水中拉伸訓(xùn)練，對照組不進(jìn)行運(yùn)動，干預(yù)周期為10周，每周2次。結(jié)局評價指標(biāo)為ROM、6分鐘步行距離、下肢力量和平衡能力，研究結(jié)果表明經(jīng)過干預(yù)后，患者的ROM、下肢力量和平衡能力均呈現(xiàn)顯著性；而水中運(yùn)動訓(xùn)練對于6分鐘步行距離的改善效果未呈現(xiàn)顯著性差異［22］。

2 水中運(yùn)動訓(xùn)練對KOA評價指標(biāo)的影響

水中運(yùn)動訓(xùn)練方法眾多，但在大部分相關(guān)研究中，研究者們均采用了水中組合訓(xùn)練方法探究對KOA患者的影響，故無法對訓(xùn)練方法進(jìn)行細(xì)致劃分，因此本節(jié)從評價指標(biāo)方面探究水中運(yùn)動訓(xùn)練對KOA患者的影響。

2.1 骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)評分量表

2.1.1 WOAMC

WOMAC是由美國風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎臨床研究組創(chuàng)立并推薦，將其作為KOA評估應(yīng)用最廣泛的量表之一［25］。Gi－Chul等對比了水中運(yùn)動訓(xùn)練組患者與無運(yùn)動組患者的WOMAC，總樣本量共17人，實(shí)驗組9人，對照組8人。實(shí)驗組的干預(yù)方式為水中步行和水中力量訓(xùn)練，干預(yù)周期12周，每周3次，每次1小時；對照組不從事任何身體活動。研究結(jié)論表明經(jīng)過12周的水中運(yùn)動干預(yù)，實(shí)驗組患者的肌力顯著增加，WOMAC較對照組呈現(xiàn)顯著性差異［14］。葛俊勝等將90位老年KOA患者隨機(jī)分為實(shí)驗組（水中運(yùn)動）和對照組（陸地運(yùn)動），樣本量分別為46人和44人，其中實(shí)驗組的訓(xùn)練內(nèi)容包括關(guān)節(jié)活動度訓(xùn)練、力量訓(xùn)練、靈敏訓(xùn)練和耐力訓(xùn)練，對照組的訓(xùn)練內(nèi)容包括關(guān)節(jié)活動度訓(xùn)練和力量訓(xùn)練，干預(yù)周期2個月，每周3次，每次1小時。研究結(jié)論表明兩種運(yùn)動方式對于WOMAC的改善均呈現(xiàn)顯著性差異，而水中訓(xùn)練相比陸地訓(xùn)練，優(yōu)勢更加顯著［18］。Lim等招募了75例KOA患者，將其分為水中運(yùn)動組、陸地運(yùn)動組和無運(yùn)動組，每組人數(shù)分別為26人（2人失訪），25人（3人失訪），24人（4人失訪），干預(yù)周期為8周，每周3次，每次40分鐘。水中運(yùn)動訓(xùn)練組進(jìn)行耐力訓(xùn)練和肌力訓(xùn)練；陸地運(yùn)動訓(xùn)練組進(jìn)行關(guān)節(jié)活動度訓(xùn)練、肌力練習(xí)、拉伸練習(xí)和耐力訓(xùn)練。干預(yù)結(jié)果表明兩組運(yùn)動方式對于WOMAC的改善效果均呈現(xiàn)顯著性，而兩種運(yùn)動模式之間無差異［23］。Taglietti等將60位KOA患者隨機(jī)分為水中運(yùn)動組和無運(yùn)動組，人數(shù)分別為31人（失訪2人）和29人（失訪10人），干預(yù)周期為8周，每周2次，每次1小時。水中運(yùn)動訓(xùn)練內(nèi)容包括有氧訓(xùn)練、拉伸訓(xùn)練和本體感覺訓(xùn)練。經(jīng)過8周的運(yùn)動干預(yù)，患者的WOMAC改善效果顯著［24］。Assar將36位受試者隨機(jī)劃分為水中運(yùn)動組、陸地運(yùn)動組和無運(yùn)動組，每組12人。干預(yù)周期為8周，每周3次，水中運(yùn)動組每次干預(yù)時間為90分鐘，陸地運(yùn)動組每次干預(yù)時間為1小時。水中運(yùn)動組進(jìn)行拉伸訓(xùn)練、有氧訓(xùn)練、肌力訓(xùn)練、核心訓(xùn)練和本體感覺訓(xùn)練、陸地運(yùn)動組進(jìn)行肌力訓(xùn)練。研究結(jié)論表明陸地運(yùn)動對于改善WOMAC呈現(xiàn)顯著性，而水中運(yùn)動未呈現(xiàn)顯著性，兩種干預(yù)方式之間也未呈現(xiàn)顯著差異［26］。

2.1.2 KOOS

KOOS是一種以患者自我評估管理為主要方式的膝關(guān)節(jié)損傷及骨關(guān)節(jié)病治療效果評估問卷，該評分系統(tǒng)適用于膝關(guān)節(jié)損傷后短期及長期治療效果的評估。Wang將84名KOA患者隨機(jī)分為水中運(yùn)動訓(xùn)練組、陸地運(yùn)動訓(xùn)練組和無運(yùn)動組，每組28人（每組各失訪2人），兩種運(yùn)動干預(yù)時間為12周，每周3次，每次1小時，干預(yù)內(nèi)容均為靈敏練習(xí)和有氧練習(xí)。相比對照組，干預(yù)12周后，兩種運(yùn)動干預(yù)模式均使KOOS顯著提高，然而兩種運(yùn)動模式之間并無差異［19］。Bressel等招募了18名KOA患者進(jìn)行水中跑臺間歇訓(xùn)練與平衡訓(xùn)練，干預(yù)周期為6周，每周3次，每次30分鐘。經(jīng)過6周的水中運(yùn)動干預(yù)后，患者對于KOOS的改善較基線值呈現(xiàn)顯著性差異［16］。

2.2 疼痛評分

臨床上用于術(shù)后疼痛評估的方法主要有視覺模擬評分法（visual analogue scale，VAS）、數(shù)字評分法（numerical rating scale，NRS）和語言評分法（verbal rating scale，VRS）等，它們用于疼痛評估的可靠性、有效性、敏感性及相關(guān)性已受到臨床的重視［27］。

Hinman等將71位KOA患者隨機(jī)分為水中運(yùn)動組和無運(yùn)動組，人數(shù)分別為36人和35人。水中運(yùn)動組進(jìn)行肌力訓(xùn)練、拉伸訓(xùn)練和水中步行，干預(yù)周期為6周，每周2次，每次45－60分鐘。研究結(jié)論表明水中運(yùn)動訓(xùn)練對于VAS的改善效果呈現(xiàn)顯著性（小效應(yīng)量0.24）。Kunduracilar等將89位患者隨機(jī)分為水中運(yùn)動組和無運(yùn)動組，水中運(yùn)動組進(jìn)行拉伸訓(xùn)練和肌力訓(xùn)練，干預(yù)周期為3周，每周5次，每次45－60分鐘。研究結(jié)論表明水中運(yùn)動訓(xùn)練對于改善VAS，緩解患者膝關(guān)節(jié)疼痛呈現(xiàn)顯著性。葛俊勝和Assar也對水中運(yùn)動是否能改善VAS進(jìn)行了探究，結(jié)果表明水中運(yùn)動對于緩解疼痛起到了顯著效果［19，26］。Taglietti等將60位KOA患者隨機(jī)分為水中運(yùn)動組和無運(yùn)動組，人數(shù)分別為31人（失訪2人）和29人（失訪10人），干預(yù)周期為8周，每周2次，每次1小時。水中運(yùn)動訓(xùn)練內(nèi)容包括有氧訓(xùn)練、拉伸訓(xùn)練和本體感覺訓(xùn)練。然而，經(jīng)過8周的運(yùn)動干預(yù)，患者的VAS未得到顯著改善［24］。

2.3 關(guān)節(jié)活動度（ROM）

王忠禮等將50例KOA患者隨機(jī)分為水中運(yùn)動訓(xùn)練組和物理治療組，每組25人。水中運(yùn)動組接受水中步行、平衡訓(xùn)練、拉伸訓(xùn)練和肌力訓(xùn)練，物理治療組接受濕熱袋敷療法和超聲療法，干預(yù)周期為3個月，每周3次，每次30分鐘。研究結(jié)論表明水中運(yùn)動組的患者，其關(guān)節(jié)活動度呈現(xiàn)顯著性變化，而物理治療組無顯著性變化［28］。Wang將42例KOA患者隨機(jī)分為水中運(yùn)動組和無運(yùn)動組，水中運(yùn)動組21人（失訪1人），無運(yùn)動組21人（失訪3人），水中運(yùn)動組進(jìn)行靈敏訓(xùn)練、力量訓(xùn)練及耐力訓(xùn)練，干預(yù)周期為12周，每周3次，每次50分鐘。水中運(yùn)動干預(yù)后，患者的關(guān)節(jié)活動度得到顯著改善［29］。

2.4 有氧耐力

在康復(fù)過程中，眾多研究把步行距離作為衡量KOA患者有氧耐力的指標(biāo)。Wang將42例KOA患者隨機(jī)分為水中運(yùn)動組和無運(yùn)動組，水中運(yùn)動組21人（失訪1人），無運(yùn)動組21人（失訪3人），水中運(yùn)動組進(jìn)行靈敏訓(xùn)練、力量訓(xùn)練及耐力訓(xùn)練，干預(yù)周期為12周，每周3次，每次50分鐘。12周水中運(yùn)動干預(yù)后，患者的6分鐘步行距離顯著增加，有氧耐力得到顯著提升［29］。Tamin等招募了33位KOA患者，將其隨機(jī)分為水中運(yùn)動組和陸地運(yùn)動組，人數(shù)分別為15人和18人，兩組均進(jìn)行有氧訓(xùn)練和力量訓(xùn)練，干預(yù)周期8周，每周3次。研究結(jié)論表明兩組運(yùn)動方式對于有氧耐力的改善均不具有統(tǒng)計學(xué)意義［30］。

3 水中運(yùn)動訓(xùn)練干預(yù)KOA的生物學(xué)原理

骨關(guān)節(jié)炎（OA）是最常見的關(guān)節(jié)炎類型，而膝關(guān)節(jié)則是OA的高發(fā)部位。膝骨關(guān)節(jié)炎（KOA）是由于膝關(guān)節(jié)的退行性改變和慢性積累性損傷引起的膝關(guān)節(jié)軟骨變性，關(guān)節(jié)增生，骨刺形成等病理改變，以膝關(guān)節(jié)疼痛、運(yùn)動受限為主要臨床癥狀的一種病癥，其發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜。

運(yùn)動療法是為了達(dá)到一些特定的治療目標(biāo)而專門設(shè)計和規(guī)范的體育活動計劃，旨在恢復(fù)正常的肌肉骨骼功能和減少疾病或身體損傷引起的疼痛［31］。由于膝關(guān)節(jié)部位的特殊性與復(fù)雜性，在緩解和治療KOA方面，水中運(yùn)動訓(xùn)練比其他運(yùn)動訓(xùn)練更受到學(xué)者們的關(guān)注。水中運(yùn)動訓(xùn)練緩解KOA患者疼痛的生物學(xué)原理主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

3.1 水的作用力

在水中進(jìn)行運(yùn)動訓(xùn)練，KOA患者可以借助水的浮力克服因膝關(guān)節(jié)活動受限所致的功能障礙，更加順利地完成訓(xùn)練計劃。這是由于患者利用水的浮力，可以在很大程度上減少人體在水中運(yùn)動時關(guān)節(jié)附近肌肉和韌帶結(jié)締組織的承受力，同時水流可以在多個方向給予力效應(yīng)來維持患者的平衡。除此之外，在進(jìn)行水中運(yùn)動時，利用水的摩擦力，可以刺激人體敏感的神經(jīng)末梢，有助于患者最大限度地發(fā)揮自身的運(yùn)動能力［6］。

3.2 水的溫度

水可以儲存和傳遞熱量，具有熱傳導(dǎo)性。當(dāng)人體與水相接觸時，利用水的溫?zé)嵝?yīng)，一方面可以擴(kuò)張人體毛細(xì)血管，改善關(guān)節(jié)處肌肉組織的血流量，促使炎癥因子被吸收；另一方面能封閉人體感受器，減輕肌肉張力，促進(jìn)血液循環(huán)，減輕疼痛，進(jìn)而有助于提高患肢的運(yùn)動強(qiáng)度。同時，利用水的熱傳導(dǎo)性不僅使患肢訓(xùn)練過程中肌肉不易疲勞，還加深關(guān)節(jié)軟組織處的肌肉溫度的刺激深度，使其更富有彈性，促進(jìn)收縮［6］。

4 小結(jié)

眾多研究表明，水中運(yùn)動訓(xùn)練對于治療KOA具有良好的效果。水中運(yùn)動訓(xùn)練可以減輕患者膝關(guān)節(jié)疼痛，改善心肺耐力，提高患者的生活質(zhì)量。但在本文納入的大部分研究中，水中運(yùn)動訓(xùn)練周期較短，未來仍需要更多高質(zhì)量的研究予以證據(jù)支持。同時，對于現(xiàn)存的大部分研究，研究者對于水中運(yùn)動訓(xùn)練方法的劃分不夠系統(tǒng)明確，期待在今后建立更系統(tǒng)的水中運(yùn)動訓(xùn)練方案。