等速向心和離心肌力訓練對前交叉韌帶重建術后膝關節屈伸肌群肌力影響的對比研究

蔣擁軍，李克軍，邵開超，黃若彬，何夢凡，汪偉

(深圳平樂骨傷科醫院/深圳市坪山區中醫院，廣東 深圳 518010)

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)斷裂是臨床常見的膝關節損傷，此類損傷采用膝關節鏡下重建術治療已達成共識[1]。但ACL重建術后常伴有患肢肌肉快速萎縮、肌力下降，從而影響膝關節功能恢復。膝關節周圍肌群的肌力訓練是ACL重建術后康復的重要環節。等速肌力測試與訓練在增強肌力方面的作用已得到廣泛認同[2-5]。等速肌力訓練包括向心和離心2種訓練模式，而目前有關這2種訓練模式對于ACL重建術后膝關節周圍肌群肌力改善效果的比較研究較少。為此，本研究比較了等速向心肌力訓練和等速離心肌力訓練對ACL重建術后膝關節屈伸肌群肌力的影響，現總結報告如下。

1 臨床資料

1.1 一般資料選取2019年1月至2021年4月在深圳平樂骨傷科醫院(深圳市坪山區中醫院)接受ACL重建術后繼續在門診進行康復治療的患者進行研究。試驗方案經醫院醫學倫理委員會審查通過。

1.2 納入標準①因ACL斷裂在深圳平樂骨傷科醫院(深圳市坪山區中醫院)接受關節鏡下ACL重建術治療的患者，手術由同一組醫生完成，且均采用自體肌腱單骨道移植；②自ACL重建術后第1天開始接受過3個月相同的常規康復治療，治療方法均包括支具保護、中頻脈沖電療、漸進式肌力訓練、關節活動度訓練、本體感覺訓練、平衡功能訓練等；③年齡 18～60歲；④首次發病，受傷至手術時間<3個月；⑤3個月

1.3 排除標準①膝關節多發韌帶損傷者；②合并下肢骨折、神經損傷者；③ACL重建術后發生感染者；④近期曾服用營養肌肉藥物或接受試驗方案以外的其他康復治療者；⑤妊娠或哺乳期婦女；⑥合并心、腦、肺、肝、腎等的原發性疾病者；⑦精神病患者。

2 方 法

2.1 病例分組采用隨機數字表將符合要求的患者隨機分為向心訓練組和離心訓練組。

2.2 康復治療等速肌力訓練開始前先進行功率自行車(無阻力)訓練5 min，并指導患者拉伸股四頭肌和腘繩肌各3次，每次15 s。2組患者均采用TUR ISOFORCE等速肌力評估訓練系統(德國TUR公司)，選用連續運動模式，向心訓練組進行向心-向心訓練，離心訓練組進行離心-離心訓練；2組等速訓練角速度譜均為45(°)·s-1、65(°)·s-1、85(°)·s-1、105(°)·s-1、105(°)·s-1、85 (°)·s-1、65(°)·s-1、45(°)·s-1；在每個角速度下各訓練1組(膝關節屈伸10次)，每組訓練結束后休息1 min，然后開始下一個角速度訓練；全速度譜完整訓練1次為1個訓練單位，每個訓練單位間休息3 min，每次訓練共進行2個訓練單位。訓練過程中指導患者以無代償方式盡可能用最大力量和最快速度伸展和屈曲膝關節。訓練結束后指導患者拉伸股四頭肌和腘繩肌各3次，每次15 s。2組患者均隔日訓練1次，每周訓練3次，共訓練8周。

2.3 療效及安全性評價療效及安全性均由同一名治療師觀察評估，療效評價者不清楚患者的具體分組情況。采用TUR ISOFORCE等速肌力評估訓練系統測定患者的膝關節屈伸肌群峰力矩(peak torque，PT)，并利用系統自動計算膝關節屈伸肌群峰力矩與體質量比值(peak torque/body weight，PT/BW)和膝關節屈伸肌群峰力矩比值(flexor/extensor，F/E)；測試時角速度譜為50(°)·s-1、70(°)·s-1、90(°)·s-1；統一采用膝關節屈伸肌群向心-向心交互收縮的連續運動評估模式，在每個角速度下各訓練1組(膝關節屈伸10次)，每組訓練結束后休息1 min，然后開始下一個角速度訓練。詳細記錄試驗過程中出現的不良事件。

2.4 數據統計采用SPSS20.0軟件進行數據統計分析。2組患者性別、患膝側別的組間比較均采用χ2檢驗，年齡、體質量、受傷至手術時間、手術至入組時間的組間比較均采用t檢驗，膝關節屈伸肌群PT、PT/BW、F/E的組間和組內比較均采用t檢驗。檢驗水準α=0.05。

3 結 果

3.1 分組結果共納入80例患者，每組各40例。2組患者的基線資料比較，差異無統計學意義，有可比性(表1)。

表1 2組前交叉韌帶重建術后患者的基線資料

3.2 療效及安全性評價結果

3.2.1膝關節屈伸肌群PT 2組男性患者治療前和治療結束后的膝關節伸肌群PT比較，組間差異均無統計學意義；治療結束后2組男性患者的膝關節伸肌群PT均較治療前增大(表2)。2組男性患者治療前和治療結束后的膝關節屈肌群PT比較，組間差異均無統計學意義；治療結束后2組男性患者的膝關節屈肌群PT均較治療前增大(表3)。2組女性患者治療前和治療結束后的膝關節伸肌群PT比較，組間差異均無統計學意義；治療結束后2組女性患者的膝關節伸肌群PT均較治療前增大(表4)。2組女性患者治療前和治療結束后的膝關節屈肌群PT比較，組間差異均無統計學意義；治療結束后2組女性患者的膝關節屈肌群PT均較治療前增大(表5)。

表2 2組男性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節伸肌群峰力矩

表3 2組男性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節屈肌群峰力矩

表4 2組女性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節伸肌群峰力矩

表5 2組女性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節屈肌群峰力矩

3.2.2膝關節屈伸肌群PT/BW 2組男性患者治療前和治療結束后的膝關節伸肌群PT/BW比較，組間差異均無統計學意義；治療結束后2組男性患者的膝關節伸肌群PT/BW均較治療前增大(表6)。2組男性患者治療前和治療結束后的膝關節屈肌群PT/BW比較，組間差異均無統計學意義；治療結束后2組男性患者的膝關節屈肌群PT/BW均較治療前增大(表7)。2組女性患者治療前和治療結束后的膝關節伸肌群PT/BW比較，組間差異均無統計學意義；治療結束后2組女性患者的膝關節伸肌群PT/BW均較治療前增大(表8)。2組女性患者治療前和治療結束后的膝關節屈肌群PT/BW比較，組間差異均無統計學意義；治療結束后2組女性患者的膝關節屈肌群PT/BW均較治療前增大(表9)。

表6 2組男性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節伸肌群峰力矩與體質量比值

表7 2組男性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節屈肌群峰力矩與體質量比值

表8 2組女性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節伸肌群峰力矩與體質量比值

表9 2組女性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節屈肌群峰力矩與體質量比值

3.2.3膝關節F/E 2組男性患者治療前的F/E比較，差異無統計學意義；治療結束后，2組男性患者的F/E均較治療前增大，向心訓練組男性患者的F/E低于離心訓練組男性患者(表10)。2組女性患者治療前和治療結束后的F/E比較，組間差異均無統計學意義；治療結束后2組女性患者的F/E均較治療前增大(表11)。

表10 2組男性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節屈伸肌群峰力矩比值

表11 2組女性前交叉韌帶重建術后患者康復治療前后的膝關節屈伸肌群峰力矩比值

3.2.4不良事件 2組患者試驗過程中均未發生嚴重不良事件。

4 討 論

膝關節周圍肌群肌力恢復是ACL重建術后康復的一項重要內容，對于患者恢復運動能力和預防ACL二次損傷都有重要意義[6-8]。ACL重建術后早期的常規肌力訓練是為了預防下肢肌肉進一步萎縮，后期高負荷的抗阻訓練才是增強肌力的有效方法。等速肌力訓練具有高效、安全、對疼痛和疲勞的良好適應性以及在高速運動時關節壓力下降和有利于關節營養等優點[9]。等速肌力訓練應用于ACL重建術后肌力訓練模式的選擇目前仍存在爭議。向心肌力訓練模式在單一的高強度訓練中，ACL或移植物無法維持適宜的張力范圍，術后早期容易造成二次損傷[10-11]。Baroni等[12]的研究顯示，離心性收縮同樣能有效改善肌力，提高神經肌肉控制能力。曹峰銳[13]的研究表明，提高腘繩肌離心收縮峰力矩與股四頭肌向心收縮峰力矩的比值，對于預防比賽中腘繩肌發生運動性拉傷以及ACL損傷具有重要意義。章聞捷等[14]的研究顯示，針對腘繩肌進行等速離心肌力訓練能改善ACL重建術后屈膝肌力，改善膝關節功能。相比向心肌力訓練，離心肌力訓練可獲得更大的肌力[15]，但也存在一定損傷風險[16]。

膝關節屈伸肌群PT是膝關節屈伸運動過程中最大力矩的輸出值，代表著膝關節屈伸肌群的最大肌力。PT/BW考慮了個體差異對PT的影響，代表單位體質量的峰力矩。F/E為膝關節屈肌群與伸肌群峰力矩的比值，以往的文獻中多采用腘繩肌與股四頭肌肌力比值(hamstring/quadriceps，H/Q)表示，但這種表述方式與等速肌力測試系統的實際測定結果并不完全相符，因此我們認為采用F/E指代該指標更為準確；該指標是評價膝關節屈伸肌群肌力平衡的重要指標，對判斷膝關節穩定性具有重要意義[17-18]；以往的研究顯示，不同人群的H/Q一般在50%～60%[19]。

本研究的結果顯示，等速向心肌力訓練和等速離心肌力訓練均能有效改善ACL重建術后膝關節屈伸肌群肌力，2種訓練模式對于改善上述指標并無明顯差異。等速離心肌力訓練在改善男性患者F/E方面，相比等速向心肌力訓練具有一定優勢，但在女性患者中并未顯示出優勢。這可能與肌肉疲勞度的性別差異[20]或樣本量有關，具體原因還有待深入研究。本次研究中無患者出現嚴重不良事件，說明等速肌力訓練對于ACL重建術后患者肌力恢復是一種較為安全的訓練方式。本研究將2組中的男女患者分開進行統計分析，一方面是基于不同性別患者的峰力矩差異較大，另一方面等速肌力訓練后的肌肉疲勞可能存在一定的性別差異。

本研究的結果提示，等速向心肌力訓練和等速離心肌力訓練均能有效增強ACL重建術后患者的膝關節屈伸肌群肌力，而且安全性較高，2種訓練模式提升肌力的效果無明顯差異；與等速向心肌力訓練相比，等速離心肌力訓練在改善男性患者膝關節屈伸肌群肌力比值方面具有一定優勢，可能更有利于促進膝關節穩定性的恢復。本研究存在訓練模式單一、樣本量小、未與健側數據對比、隨訪時間短等問題，以后還需針對這些問題進一步完善試驗方案，不斷探索和優化ACL重建術后的等速肌力訓練方案。