漸進式抗阻力運動及其在全膝關節置換術后康復治療中的研究進展▲

黃茜茜 姚 潔 蔡玉娜 李曉偉 郭 妍

(陜西中醫藥大學護理學院，陜西省咸陽市 712000)

【提要】 術后康復治療是全膝關節置換術(TKA)患者恢復活動能力的關鍵，直接影響患者的手術效果及生活質量。漸進式抗阻力運動是肌肉克服外來阻力時進行的一種無氧主動運動，主要包括克服彈性物體運動、對抗性運動、抗阻運動和利用力量訓練器械等方式，相對于其他運動方式，其是一種更有效的提高肌肉力量的方法。本文就漸進式抗阻力運動的機制、運動方式、運動時間、適用人群，以及在TKA后康復治療中的臨床應用效果進行綜述，旨在為TKA患者術后功能康復提供參考。

全膝關節置換術(total knee arthroplasty,TKA)是一種應用人工材料制造的假體代替膝關節，以使得關節功能近似正常的一種手術方式，隨著基礎理論知識及醫療技術的不斷發展，TKA的理論體系及治療方式逐步成熟[1]。目前TKA是臨床上治療晚期膝關節骨性關節炎的一種成熟的手術方式，可以有效改善膝關節病變導致的膝部疼痛、活動受限及關節畸形等[2]。術后運動治療對TKA患者的功能康復至關重要，運動療法包括主動運動、被動運動及抗阻力運動等方式。但TKA后患者下肢肌力下降，尤其是股四頭肌力量的下降將直接影響患者運動功能的恢復和生活質量的提高。從病理生理學角度看，相對于其他運動方式，漸進式抗阻力運動是能夠更有效地提高肌肉力量的方法[3]，因此，本文就漸進式抗阻力運動的機制、運動方式、運動時間、適用人群及在TKA后康復治療中的應用效果進行綜述。

1 漸進式抗阻力運動

1.1 漸進式抗阻力運動的概述 漸進式抗阻力運動又稱為力量運動或阻力運動，是肌肉克服外來阻力時進行的一種無氧主動運動，主要包括克服彈性物體運動、對抗性運動、抗阻運動和利用力量訓練器械等方式[4]。從機械學角度來看，漸進式抗阻力運動包括同心和偏心的肌肉動作，可以緩解膝關節骨性關節炎患者的疼痛[5]。其中每日可調漸進式阻力訓練是一種結構化漸進強化技術，通過對患者進行間斷分期力量訓練，優化患者對阻力訓練的適應能力，從而增強患者的股四頭肌力量和下肢功能[6]，將其應用于TKA后患者的康復鍛煉過程中，可以在增加阻力的同時增加肌肉力量訓練，促進術后早期功能康復。

1.2 漸進式抗阻力運動的機制 漸進式抗阻力運動是一種增強肌肉力量的訓練方法，其機制可能為：漸進式抗阻力運動后，患者血液中的代謝物質(如乳酸與H+等)增加，在酸性環境中生長激素水平顯著提升，且體內的類胰島素生長因子、睪固醇、白細胞介素-6等多種激素皆會受到代謝的壓力而提高其濃度，這種局部代謝產物的刺激是增強肌肉力量的重要原因[7]；同時，漸進式抗阻力運動可通過提高骨骼肌磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路中關鍵信號分子的表達，進而促進信號傳導，增加骨骼肌細胞的體積和數量，擴大毛細血管在骨骼肌上的分布密度，增強骨骼肌的有氧代謝能力，增加其肌肉力量[8]。Lee等[9]的研究證實，漸進式抗阻力運動并不是通過增加肌肉纖維的數量，而是通過增大肌肉纖維來提升肌肉力量。綜上，漸進式抗阻力運動通過增強神經信號傳導或改變體內代謝物質，提升患者的肌肉力量，促進TKA患者術后運動功能的恢復。

1.3 漸進式抗阻力運動的方式 研究表明，正常人行走時膝蓋需要屈曲65°，下樓時膝蓋需要屈曲90°，從低矮的椅子上站起來時膝蓋需要屈曲105°[10-11]。大多數骨科醫生推薦TKA患者在術后恢復過程中進行低沖擊性的保守活動，如騎自行車、散步、游泳等運動，通常不鼓勵沖擊力較大的活動，否則會導致關節負荷增加，以及人工關節磨損加速和碎片形成，引發假體周圍骨溶解或導致假體置換失敗[12]。因此，為滿足TKA患者的日常生活需求，提高其日常生活質量，選取有效的漸進式抗阻力運動訓練方式進行術后康復至關重要。筆者結合國內外文獻，將漸進式抗阻力運動訓練方式分為以下四大類：(1)阻力訓練機。使用阻力訓練機進行漸進式阻力變化訓練，可進行膝關節伸展、膝關節屈曲、髖關節伸展、髖關節外展和髖關節內收等活動，患者在選定的速度下運動，訓練機可將超過此速度的運動力量轉化為一種對抗運動的阻力，即超速越大，產生的阻力越大[13]。(2)遞進式水上耐力訓練。遞進式水上耐力訓練是公認的在功能康復后期對TKA患者具有保護作用的方式之一，其原理是當浮力與患者運動方向相反并且達到一定速度時可以達到抗阻力運動的效果，進而增加患者的肌肉力量，促進關節功能的恢復[14]。(3)固定式自行車訓練。固定式自行車訓練在騎行過程中通過腿部伸展屈曲進行功能鍛煉，增加騎行阻力可以增加腿部股四頭肌和臀大肌的肌肉力量[15]。有研究表明，固定式自行車訓練不僅有增加肌肉力量的作用，還在肌肉強化運動的過程中存在更多潛在益處，包括減少患者術后因不良生活方式或運動方式引起的疾病和減輕疾病造成的負擔[16]。(4)簡易抗阻力運動。在臨床上，TKA術后患者可通過簡易的漸進式抗阻力運動方式進行功能鍛煉，包括利用徒手、滑車和重錘、摩擦力、浮力、流體阻力等進行簡易抗阻力運動療法，已被證實具有良好的康復效果[17]，可以解決臨床中設備短缺或訓練方式難以實現的弊端。

綜上，筆者認為漸進式抗阻力運動可分為阻力訓練機、遞進式水上耐力訓練、固定式自行車訓練、簡易抗阻力運動4種方式，以上4種方式均通過不同方法對TKA患者術后運動功能恢復訓練進行漸進式的阻力增加，從而增加下肢肌肉力量，促進患肢的功能康復。

1.4 漸進式抗阻力運動的時間 漸進式抗阻力運動是靜態和動態肌肉收縮的結合，包括骨骼肌的縮短和延長[18]。漸進式抗阻力運動適用于肌力4級以上的患者[19]。目前關于漸進式抗阻力運動的時間尚無統一標準。在李振芳等[20]的研究中TKA患者從術后第2天即進行漸進式抗阻力運動訓練，結果顯示該訓練方法可以有效改善TKA患者的膝關節功能，促進患者的康復；一篇關于下肢漸進式抗阻力運動訓練治療TKA的療效和安全性的系統評價研究顯示[21]，大部分研究中的漸進式抗阻力運動起始時間為術后4～8天，最早在術前4周，最晚于手術后4個月，因運動方式不同，運動周期也存在差異。故筆者認為目前對于漸進式抗阻力運動訓練在術前、術后的起始時間及運動周期并無明確規定，在臨床中可根據不同的訓練方式和患者肌力情況確定漸進式抗阻力運動訓練的起始時間及周期，并在運動過程中根據患者的肌力及關節活動度適當增減阻力，以及對姿勢、體位進行適當調整，最終使患者恢復良好的下肢功能活動范圍，以及日常生活的能力。

1.5 漸進式抗阻力運動的適用人群 TKA患者大多為老年患者，且女性多于男性[22]。一般認為老年人的運動能力弱于年輕人，進行漸進式抗阻力運動訓練需要考慮到患者的年齡因素，超過一定負荷的運動量可對老年患者造成一定的不良影響。但有研究表明，年齡并不是影響漸進式抗阻力運動訓練提高肌肉力量效果的關鍵因素，且老年患者已被證實可以接受與年輕患者相同的漸進式抗阻力運動訓練來促進肌肉力量的提升[23]。研究表明，患有膝關節骨性關節炎和行TKA的老年女性患者不會受到肌肉骨骼的限制，與年輕女性患者一樣可以安全有效地增加抗阻力運動的強度[24]。Miller等[25]研究發現，漸進式抗阻力運動訓練對55～74歲的老年男性及女性人群均表現出近似的長期肌肉適應性，進而導致肌肉力量的增加。還有研究顯示，隨著年齡的增長，漸進式抗阻力運動訓練不僅可以保持老年人肌肉健康，而且可減輕心血管疾病危險因素造成的影響，以及降低2型糖尿病及癌癥的發生率和病死率[26]。因此，筆者認為漸進式抗阻力運動作為最常見的肌肉強化運動，可以有效控制因患者年齡增加、肢體功能降低等因素導致的肌肉力量下降或喪失，并認為漸進式抗阻力運動適用于致力提高肌肉力量的所有人群，且不受年齡和性別的限制。

2 漸進式抗阻力運動在TKA后康復治療中的應用

近年來，術后早期加速康復受到了越來越多的關注，目前提倡TKA后24 h內進行康復治療以增加關節活動度和肌肉力量，其中漸進式抗阻力運動被認為是TKA后患者功能恢復的重要方式之一。研究表明，TKA后早期康復不僅可以減輕患者疼痛，而且可以有效改善患者膝關節活動度和肌肉力量，提高患者的生活質量[27]。Liu等[21]的研究表明，漸進式抗阻力運動能改善機體的肌肉力量、平衡能力和協調能力等身體機能指標，提高人體的運動能力，使成骨效應最大化，對TKA患者術后功能康復起到積極作用。國內膝關節骨性關節炎的相關康復指南[28]已明確提出漸進式抗阻力運動能夠顯著提升患者的股四頭肌肌肉力量，且國外已有較多研究支持漸進式抗阻力運動可作為TKA患者恢復運動功能的有效方式之一[23-24]。

筆者將漸進式抗阻力運動在TKA康復治療中的應用效果總結為以下3個方面：(1)漸進式抗阻力運動對TKA患者術后膝關節功能的影響。李振芳等[20]對45例TKA患者采用沙袋進行漸進式抗阻力運動訓練，訓練周期為1個月，結果顯示漸進式抗阻力運動訓練對TKA患者術后膝關節功能的恢復具有促進作用，可顯著提升患肢的肌肉力量，增強關節的穩定性，改善患者的行走功能。Liu等[21]、Mistry 等[12]均認為漸進式抗阻力運動和平衡訓練在改善TKA患者的膝關節功能方面均有效。Yousefian等[29]認為，漸進式抗阻力運動訓練[包括上下樓梯法(漸進式增加樓梯高度)和固定騎自行車法(漸進式增加踏板阻力)]可以加強TKA患者術后的股四頭肌肌力，顯著提升膝關節功能，從而促進患者身體功能的改善與生活質量的提升。因此，筆者認為漸進式抗阻力運動訓練可以通過提高下肢肌肉力量，促進TKA患者術后膝關節功能的恢復。(2)漸進式抗阻力運動對TKA患者術后疼痛的影響。目前漸進式抗阻力運動訓練已被廣泛用于TKA患者的關節功能治療，但對TKA患者術后疼痛的影響結果尚不統一。李振芳等[20]認為，漸進式抗阻力運動訓練與TKA患者術后疼痛評分無關。但Skoffer等[30]、Vincent[31]等研究不同的漸進式抗阻力運動訓練對TKA患者術后疼痛的影響，結果顯示漸進式抗阻力運動訓練能有效地降低患者行走時的疼痛程度，并提升患者的膝關節伸肌和屈肌肌力。因此，筆者認為漸進式抗阻力運動訓練對于TKA患者術后疼痛的影響目前還存在爭議，還需要進一步研究證實漸進式抗阻力運動對TKA患者術后疼痛的影響。(3)漸進式抗阻力運動對TKA患者術后并發癥的影響。高風險的跌倒、肢體失去平衡及下肢靜脈血栓是TKA患者術后的主要并發癥[32]，術后運動功能的恢復訓練應根據患者年齡、心理狀態、全身情況、耐受程度等進行綜合評估，無論采用何種漸進式抗阻力運動訓練方式，都應伴隨著靜態、半動態和動態平衡的改善。①跌倒。跌倒是TKA患者術后常見的并發癥之一。研究表明， 40%的TKA患者術后12個月內至少發生一次跌倒[33]。Levinger等[34]發現，采用漸進式抗阻力運動訓練對TKA患者進行術后康復，隨訪12個月后未發現有患者發生跌倒，這提示漸進式抗阻力運動訓練可明顯改善患者的肌肉力量，預防跌倒的發生。因此，筆者認為基于患者膝關節伸肌力量和動態穩定性關系的漸進式抗阻力運動訓練，在功能鍛煉期間可有效加強下肢肌肉力量，預防跌倒的發生。②肢體失去平衡。肢體失去平衡是TKA患者術后嚴重影響日常生活能力的重要因素。研究表明，以股四頭肌作為主要驅動力的漸進式抗阻力運動比常規物理治療更能提高TKA患者的平衡能力，閉合運動鏈練習(如踏步)也可能通過刺激本體感覺系統來影響患者的平衡控制力[29]。Mistry等[12]的研究也證實長期有效的漸進式抗阻力運動訓練可顯著提高TKA患者的肢體平衡能力。③下肢靜脈血栓。下肢靜脈血栓形成也是TKA患者術后的嚴重并發癥之一。研究表明，TKA術后漸進式抗阻力運動訓練可促進患者下肢的血液循環，防止血液凝集，可降低下肢靜脈血栓形成的發生率[18]。Wen等[35]認為，漸進式抗阻力運動訓練可以降低血管內皮細胞的氧化應激水平，抑制血管內皮細胞功能障礙，維持血流動力學和生化狀態的穩定，降低下肢靜脈血栓發生風險。綜上，漸進式抗阻力運動可有效降低TKA患者術后跌倒、肢體失去平衡及下肢靜脈血栓的發生率。

3 小 結

雖然目前國內有關漸進式抗阻力運動應用于TKA后康復治療的研究仍較少，但國外已有大量研究證實漸進式抗阻力運動在TKA后康復治療中的應用是安全可行的，其是改善TKA患者術后肌肉適應性的有效方式。筆者認為，漸進式抗阻力運動訓練對TKA患者術后的整體健康具有改善作用：首先，漸進式抗阻力運動可降低TKA患者術后的疼痛感知度，增加股四頭肌肌肉力量，提升膝關節功能，從而促進關節功能的康復；其次，適當安全的漸進式抗阻力運動訓練可顯著降低TKA患者的跌倒、肢體失去平衡及下肢靜脈血栓的發生率。但是漸進式抗阻力運動訓練在臨床上也存在一定的問題：其一是漸進式抗阻力運動訓練需要與多種運動方式配合才能達到功能康復的效果；其二是漸進式抗阻力運動訓練的起始時間及運動周期尚無統一標準，還需要進一步研究明確；其三是目前國內漸進式抗阻力運動訓練在TKA后康復功能鍛煉中的研究較少，還需要大量、規范的臨床試驗結果提供參考，以便獲得更為滿意的療效。伴隨著醫學理念與技術的發展，筆者認為漸進式抗阻力運動訓練有望成為TKA患者術后康復治療的研究熱點之一。