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第五节 运动疗法
运动疗法作为一种物理治疗方式,很早就被国外提倡。与其他治疗方法相比,优势在于副作用及不良反应少,患者接受度高,价格明显低于手术治疗。我国也逐渐重视并开展相关研究和治疗。本文查阅近年来运动疗法治疗膝骨性关节炎的国内外相关文献,并对研究进展做一综述,以期了解国内外运动疗法在膝骨性关节炎患者中的应用现状。
一、指南推荐
世界各国骨性关节炎相关指南中均不同程度推荐运动疗法:2014更新的《膝骨性关节炎非手术治疗指南》(OARSI)推荐陆地运动、水中运动、力量训练作为非药物治疗手段治疗单纯性膝骨性关节炎,这其中指出陆地运动可短期镇痛、改善功能,但训练方式无特异性;水中运动对功能、生存质量改善短期效果较大,对疼痛缓解不明显;力量训练早期以股四头肌训练为主,对镇痛、功能改善有中等疗效。2014更新的《骨性关节炎:成人护理及管理指南》(NICE)中,运动疗法包括肌力训练和有氧训练、患者自我管理及教育、超重患者减重被推荐为核心治疗。2013《膝关节骨性关节炎循证医学指南(第2版)》(AAOS)强烈推荐自我管理项目,包括力量训练、低强度有氧运动、神经肌肉训练。2013《髋膝非药物治疗的治疗建议》(EULAR),推荐小剂量高频率运动,逐渐加大剂量,并将运动融合到日常生活中,运动方式包括肌力训练、有氧训练、附属关节活动/牵拉活动,还提到太极对镇痛有一定效果。2012《关于手部、髋部和膝部骨性关节炎的非药物和药物治疗的建议》(ACR)强烈推荐运动疗法的陆上运动和水中运动。2010更新的《骨关节炎诊断及治疗指南》(中华医学会)推荐肌力训练、有氧训练及超重患者的减重训练。2009澳大利亚皇家全科医师学会《髋膝骨性关节炎非手术治疗澳洲指南》也推荐陆上运动和水中运动。
二、系统评价和meta分析
GroJamtvedt等对于2000—2007年发表的关于膝骨性关节炎的物理治疗方法的23篇系统评价进行再评价的文章指出,高质量证据表明运动疗法和减重可以提高膝骨性关节炎患者的机体功能,但未说明具体运动方式。Aangel AK对8个RCT共2832例受试者的系统评价表明,抗阻练习可以提高50%~75%患者的肌肉力量、疼痛的自我管理和躯体功能。Bennell等综述运动疗法在膝和髋骨性关节炎的临床证据后指出,力量训练和有氧训练可以减轻疼痛、提高功能和身体健康情况。尽管短期提升效果明显,但目前数量有限的长期随访显示远期效果下降。原因可能是时间的累加、患者有专业指导和在家运动为主的差异、对于运动疗法效果的信任程度、个人完成运动任务的信心、以及朋友和家人的支持。Hunter等也认为运动将在关节炎的发病机制研究和疾病管理上发挥重要作用。2008年Cochrane系统评价运动疗法治疗膝骨性关节炎,纳入32个研究,共3616例受试者,结论是有确切证据表明陆上运动在减轻膝关节疼痛和改善躯体功能方面至少有短期疗效。美国风湿病学会2014年发布的一项系统评价和回归分析指出实施运动疗法应注重治疗目的,着重改善有氧能力、股四头肌力量和下肢功能,推荐在监督下运动,频率为每周3次。
三、运动疗法的应用
根据临床指南、系统评价和meta分析,运动疗法作为治疗膝骨关节炎的物理治疗方法之一,已得到循证医学证据的广泛支持。而目前文献对运动疗法的定义、分类方法尚无统一标准,根据运动学的动力学来源可分为主动运动和被动运动;根据肌肉收缩方式可分为等张运动、等长运动和等速运动;根据运动的生理特性分为力量运动、耐力运动、平衡运动、协调运动等。以运动的介质来分,可分为陆上运动和水中运动。国内外关于运动疗法治疗膝骨关节炎的研究侧重点稍有不同,因此本文将从分别阐述国内外的研究进展。
(一)国外研究
目前国外应用和研究较多的运动疗法主要有:水中运动、陆地运动、力量训练、有氧训练和太极训练等。
1.水中运动
水中运动亦可称为水疗法,在发达国家已是一种成熟的治疗训练技术,主要利用水的阻力、浮力、静水压力、热能传递等特性设计训练方案,以提高肌力、活动灵活性和改善心血管功能。在膝骨关节炎的治疗应用中,Hinman招募71名患有髋或者膝骨关节炎患者进行一项单盲随机对照实验,干预组进行水中运动治疗每周两次,每次45~60分钟,为期6周,并随访12周。评价指标包括VAS评分、WOMAC疼痛僵硬功能评分、股四头肌力量、6分钟步行距离、台阶试验等,结果显示与对照组相比,水中运动组的患者的躯体功能、生活质量和肌肉力量提高,而疼痛和关节僵硬减轻。Cochrane协作网系统评价(包括6个研究共800名受试者)的结论是因缺乏高质量的证据,相比于空白对照或者陆上运动,水中运动可能对膝骨关节炎有短期疗效,表现在治疗结束后疼痛减轻,但关节僵硬和步行能力没有明显改善。Marlene等比较水疗和太极课程对于老年髋膝骨关节炎患者的疗效,在12周和24周时进行评估时,水疗组和太极组在改善疼痛和躯体功能均有显著效果,且持续到24周。香港物理治疗师为社区老人设计的水中运动治疗膝骨关节炎研究,通过10周水中运动训练结果表明,关节屈伸度、股四头肌力量和重复起坐次数、疼痛度等都有改善。
2.陆地运动
陆地运动是相对于水中运动而言,训练方式多样,主要以减轻膝关节疼痛和提高躯体功能为主,Fransen等报道陆地运动至少在减轻疼痛和改善躯体功能方面有短期疗效。在一项纳入15项研究的系统评价和meta分析中显示,陆地运动可减轻疼痛改善躯体功能,并维持6周到6个月。在陆地运动和水中运动的比较中,Tsae-Jyy Wang等将84名膝骨关节炎患者随机分配为对照组、水中或陆地运动组。运动的两组跑步60分钟,每周三次,共12周。分别在收集基线数据时、第6周和12周进行评估。指标包括膝创伤和骨关节炎评分、标准的塑料测角仪和六分钟步行试验。结果表明陆上运动和水中运动可以减轻疼痛,改善膝关节活动范围、6分钟步行试验以及膝相关的生活质量,治疗效果没有统计学差异。Silva等比较两个运动类型对骨关节炎疗效试验和Gill等针对髋膝关节置换术前的陆地和水中运动比较,得出与上面相似结论,并且后者水中运动治疗后疼痛立即减轻。然而Lund等对陆上运动与水中运动的比较得出陆上运动可改善疼痛和力量,水中运动无明显疗效。另一项纳入10篇文章的系统评价发现,试验中缺乏运动的组成描述,并呈现出具体动作和设计质量的多样性,两种运动的效果相近,但没有报道患者更倾向于哪种运动形式。
3.有氧训练
有氧训练的运动特点是负荷轻、有节律感、持续时间长,常用的训练方法有步行、慢跑、健身跑、长距离游泳、骑自行车、打太极拳、跳绳/韵律操等。2012年渥太华有氧步行项目治疗关节炎循证医学临床实践指南提出,有氧步行可减轻局部疼痛,增加营养,提高膝关节负荷、稳定关节生物力学、神经肌肉功能,以及可能提高心血管训练效率,增强有氧活动能力。由于关节的稳定性增加,帮助关节炎患者在日常生活中改善残疾功能,逐步提高他们的生活质量。针对社区轻到中度膝骨关节炎患者进行有氧步行训练的单盲随机对照试验表明,步行训练加上知识教育可以提高患者的短期依从性。如在社区步行俱乐部或者在运动疗法师或专业人员的支持下,患者可在家实现对骨关节炎的运动治疗。有研究表明有氧运动在预防骨关节炎的发展和症状控制方面,可以减轻疼痛,改善功能和抑郁情况,促进关节健康,并可能在一定程度上减缓关节炎的进程。系统评价指出,有氧健身尽管作为推荐,目前仍缺少随机对照研究,运动的具体内容包括频率、总持续时间和每次运动时间等都无明确规范,总体来看,有氧运动、太极和混合运动优于水中运动。
4.力量训练
Angelak等对18个关于肌力训练对膝骨关节炎疗效的随机对照试验进行系统评价,共2832例患者,平均年龄是55~74岁。评价指标包括自我报告的疼痛、躯体功能以及肌肉强度、最大步行速度和椅上站立时间,有50%~75%的研究显示抗阻训练提高肌肉力量和自我报告的疼痛以及躯体功能。Lin等对108名关节炎患者进行本体感觉和力量训练,结果力量训练更好的增加膝关节伸肌的力量。一项风湿性关节炎患者随机对照试验显示,24周高强度渐进抗阻训练可以恢复风湿性关节炎患者肌肉体积和功能。对力量训练联合或不联合自我管理治疗早期膝骨关节炎的效果进行系统评价指出,对于中年久坐的早期膝骨关节炎患者,两者独立或者联合都是有效的治疗方法。King等招募14名等待进行胫骨截骨术的关节炎晚期患者,接受12周,每周3次的高强度等速抗阻训练,结果显示不增加疼痛的前提下屈肌和伸肌的肌肉力量明显提高,训练坚持率高。有研究评估不同运动强度对膝骨关节炎患者股四头肌力量和结构,测试前后应用VAS评分、WOMUAI、50步步行试验和单腿站立试验评价,采用等速仪进行等速、等张和等角训练方法(每秒60°),应用超声测量双侧股外侧羽状角,纤维长度和肌肉厚度。结果等角训练组使膝骨关节炎患者双侧伸肌肌力增加,并伴随肌肉厚度和纤维长度的增加。表明运动可以影响膝骨关节炎患者肌肉结构体系。
5.太极训练
太极拳是中国传统武术的分支,动作舒缓柔和,属于有氧运动的范畴,动作特点包括注重对呼吸的控制、半蹲姿势下的整体运动和连续的身体弯曲和螺旋式运动方式。对太极治疗骨关节炎的5个随机对照试验和7个非随机对照试验进行系统评价指出太极可能对膝关节的疼痛控制有效,而减轻疼痛和提高功能方面不能得出肯定结论。另一评价太极治疗关节炎患者疼痛僵硬和功能效果的meta分析显示,12周太极训练显著改善疼痛、僵硬和身体功能,无明显副作用或不良事件,患者依从度较高。设计一项太极治疗膝骨关节炎的长期随访随机对照试验,挑战在于招募策略、如何避免选择性偏倚、太极的实际效用、如何使随访最大化等。Michael等对抗阻训练和太极训练治疗膝骨关节炎的症状和机动性研究表明,太极改善机动性,对缓解症状无明显疗效。8中心共56名病例的研究表明太极改善WOMAC疼痛评分,僵硬评分效果显著,对WOMAC物理功能得分和细微精神状态测验(mini-mental state examination,MMSE)效果模糊不清,未见不良反应。
(二)国内研究
目前国内用于治疗膝骨关节炎的运动疗法主要集中在肌力训练,有氧训练、水中运动相关文献较少。
1.肌力训练
(1)肌力训练的部位:
膝关节周围肌肉力量的改变是造成关节功能下降的最直接和最初的因素,肌力下降在膝骨关节炎病程的开始和进展中有着重要的意义。维持膝关节功能的肌肉主要包括:以伸膝功能为主的股四头肌及以屈膝功能为主的腘绳肌。临床上,多采用股四头肌的力量训练缓解症状,提高膝关节的功能状态。曹龙军等通过观察膝关节骨性关节炎患者股四头肌肌力,肌肉动员能力及肌力储备的改变,发现膝骨关节炎患者存在股四头肌肌力低下、股四头肌动员能力不足,可能是神经肌肉控制能力较差所致,提示需训练股四头肌肌力。师东良等应用表面肌电图和等速肌力评测方法比较膝骨关节炎患者与正常人股内侧肌、股直肌、股外侧肌肌肉收缩特征,发现膝骨关节炎患者患侧股内侧肌、股直肌和股外侧肌的收缩速度减慢、收缩力量减小、抗疲劳性增加。也有研究表明,应同时训练屈伸肌群肌力。白玉龙等的研究发现患肢的峰力矩(peak torque,PT)、做功量(total work,TW)、平均功率(average power,AP)及力矩加速能量(torque acceleration energy,TAE)都较健侧下降,但患肢的腘绳肌股四头肌峰力矩比值(H/Q)与健侧比较则无明显改变,说明患肢股四头肌和腘绳肌的肌力同时降低,提示均应进行两组肌肉的肌力训练。路怀民等将120名患者分组,两组分别给予屈伸肌力同时训练、股四头肌肌力训练,结果发现治疗3个月后,膝关节伸、屈肌群同时训练在缓解疼痛、改善关节僵硬与躯体功能和总体疗效方面优于单一的伸膝肌群增强训练。李放等认为膝骨关节炎患者的伸膝肌和屈膝肌的练习效果不同,屈膝肌力改善程度好于伸膝肌,但因为伸膝肌在功能性活动中起的作用更大,必须更注重伸膝肌的练习。
对于膝骨关节炎患者肌力训练部位的探讨,虽然临床上以股四头肌肌力训练为主,但学术界观点仍未完全统一,需要更高质量的临床研究更深层次的探寻何种类型的膝骨关节炎患者适合何种部位的肌力训练。
(2)肌力训练的方式:
在膝关节关节炎急性期末和慢性期,应重视膝关节周围肌肉力量的训练。常用的肌力练习方法包括等长、等张和等速肌力训练。
1)等长收缩:
等长肌力训练是一种静力性肌力训练方法,训练时不伴关节活动,适用于高龄、膝关节活动受限、膝关节周围肌力较弱或膝关节肿胀、积液、疼痛明显的患者。何本祥等2012年的一项关于等长收缩练习治疗膝骨性关节炎的病例对照中,治疗组给予玻璃酸钠关节腔注射加股四头肌等长收缩练习治疗,对照组给予常规玻璃酸钠关节腔注射治疗,结果发现治疗组在缓解疼痛、改善关节功能及消除关节积液方面均优于对照组;6个月和1年的随访结果显示治疗组复发率低于对照组;治疗组大多数病例远期疗效1年以上较治疗3个月后有进步,远期疗效较好。李放等也发现等长收缩状态下,高位中枢参与了减轻抑制的作用,这个发现可作为等长练习治疗关节源性肌肉抑制的理论基础。该操作不需要特殊仪器,方便于床上或家中运动,也节省了费用。
因常规等长训练缺乏关节活动,对改善肌肉的神经控制作用较少。现在临床上除了使用一般的股四头肌等长收缩外,还有多点间歇等长收缩训练。多点间歇等长收缩训练,也就是指膝关节于10°、30°、60°、90°、100°时各作1组屈伸膝间歇等长抗阻练习(髋关节位于90°)。李放等报道应用该训练3~6周,屈伸膝肌群的峰力矩、单次最佳做功、爆发力等肌肉功能明显增强。在肌肉功能增强的同时,平地行走、登楼梯、坐位立起等下肢功能性行为能力也明显得到改善。目前多点间歇等长训练的应用逐渐普及,其效果优于一般等长练习,由于不产生关节运动,又可以避免等张收缩或等速收缩所导致的髌股关节的磨损,适用于因疼痛而不能活动膝关节的膝骨关节炎患者。
2)等张收缩:
单一的等长训练在提高肌力、改善肌肉功能方面有一定的局限性。因此结合等张训练进行全幅度的练习是必要的。等张收缩是在恒定阻力负荷下进行的肌肉运动,完成这种运动包含有肌肉的短缩,但肌肉张力不变。等张训练可使肌纤维增粗,萎缩的肌肉逐渐肥大,使肌力和耐力得到增强和恢复,从而改善膝关节的功能,多安排在等长收缩训练后。刘福英等在关节腔注射玻璃酸钠的基础上,试验组给予股四头肌等长等张训练,包括直腿抬高、绷腿练习、坐位伸膝等张训练;治疗后的3个月、半年时两组间差异无统计学意义;1年后,观察组与对照组对比Lysholm膝关节评分量表(lysholm knee score scale,LKSS)评分差异有统计学意义,说明观察组随着股四头肌锻炼时间的延长远期效果优于对照组。何成奇、熊恩富等采用60°位等长肌力训练及屈膝90°位等张主动运动,训练时间各10分钟,每日一次,总疗程为30天,并配合丹参注射液穴位注射,与超短波治疗对照,结果显示两组膝关节的活动痛和关节痛都有显著改善,但在关节功能改善方面,试验组优于对照组。梁国伟对膝骨关节炎进行综合康复治疗时,在肌力训练中,利用股四头肌训练器,进行多角度的等张抗阻训练,并在等张训练过程中穿插多点间歇等长练习,与单纯物理因子治疗进行比较,治疗组的患者膝关节功能改善的优良率达86.96%,明显优于对照组的45.45%。将多点等长、等张肌力训练结合应用,使股四头肌、腘绳肌分别进行了向心性等张收缩、等长收缩及离心性等张收缩,在一次训练中,两组的肌肉均得到最大程度的练习,能从更大程度上进行肌肉募集及缓解关节源性肌肉抑制。
等张肌力训练是一种动力性肌力训练方法,可增强全关节活动范围内的肌力,改善肌肉运动的神经控制,改善局部循环和关节软骨营养,价格低廉;但其不适用于急性期,训练过程中较强的肌群可能替代较弱肌群进行收缩,肌力训练不均衡。
3)等速收缩:
等速肌力训练是一项新的肌肉训练技术,常需在功能锻炼仪器下辅助进行,可提供不同速度训练,允许肌肉在整个活动范围内始终承受最大阻力,产生最大肌力,适应日常功能的需要。仪器所提供的阻力根据患者肌力改变,当肌力较弱时,阻力相应减少,安全性较好。等速运动按照肌肉收缩方式的不同,可分为向心性等速运动和离心性等速运动。刘卫民认为向心-离心结合等速运动对肌力的改善稍优于单纯向心等速运动,尤其在上、下楼梯测试中更明显。杨俊兴等研究腿部肌群等速向心肌力训练对提高膝关节骨性关节炎患者关节功能水平的作用发现,治疗8周后,等速组与对照组患者的屈、伸肌峰力矩(PT)、总功量(TW)、平均功率(AP)和伸屈肌单次最大作功量(MRTW)均较前有改善,等速组改善较对照组更明显( P<0.01)。两组的患者的Lysholm评分均较前有改善,等速组Lysholm评分较对照组进步明显( P<0.01)。
值得注意的是,等速训练时应注意运动弧度的大小,在“疼痛弧”的两侧进行等速肌力训练,避开疼痛部位,有助于减轻症状。
(3)其他肌力训练方式:
近年来,除了以上三种常用的肌力训练方式外出现了其他肌力训练方式。2009年王敏等观察变速变负荷运动训练联合玻璃酸钠治疗对膝关节骨性关节炎患者康复疗效,研究发现变速变负荷(variable velocity and resistance,VVR)运动训练联合膝关节腔内注射玻璃酸钠相对于理疗组、对照组提高了股四头肌和股二头肌峰力矩,但该研究未设置单独的变速负荷训练组。2010年王诗忠等将等长、等张、等速3种训练方法有机结合形成量化运动疗法,结果发现量化运动疗法治疗可以有效提高膝关节周围肌力并提高步幅、步速、WOMAC量表评分等指标,提示其可显著改善膝骨性关节炎患者的肌肉功能,对改善膝骨性关节炎患者的膝关节稳定性有一定的治疗效果。
2.有氧训练
有氧运动可以增强全身的有氧代谢能力及身体的耐力,简便易行,容易为广大患者所接受。常用的训练方法,包括步行、慢跑、游泳、骑车、太极等。随着全民健身运动的兴起,有氧训练在我国也开始被广泛接受。但国内关于这方面的文献还比较少。章岩等在物理治疗的基础上给予减重步行训练,30分钟/次,1次/天,研究发现治疗组对膝骨关节炎有一定的疗效,但该研究治疗组除步行训练外还予以了其他类型运动疗法。
3.水中运动
水中运动疗法具有运动疗法及温热治疗的双重作用,利用水对人体所产生的浮力及流体阻力可以进行不同的运动训练,可减轻关节所受负担及压力,促进血液循环,缓解粘连,软化组织,修复损伤关节,并具有强大的镇痛作用。王忠礼等选取符合条件的KOA患者在温热水中进行站立、下蹲、行走等运动,结果显示水疗法能显著缓解疼痛,改善膝关节功能。
4.神经肌肉关节促进法
国内的运动疗法中除了肌力训练、有氧运动及水中运动疗法外,近年来还有关于神经肌肉关节促进法等技术。神经肌肉关节促进法(neuromuscular joint facilitation,NJF)是从运动学角度出发集肌肉关节及关节囊内运动为一体的新型运动疗法。张宓在予以针灸、超声波治疗的基础上,试验组加用伸进肌肉关节促进法,治疗后发现采用神经肌肉关节促进法配合电针超短波等综合康复治疗膝骨关节炎能明显提高膝关节功能。
四、小结
运动疗法治疗作为一种物理治疗方法治疗膝骨性关节炎,在国内外被广泛应用和探讨,水中运动、陆地运动、力量训练、有氧训练等已获得各级循证医学证据支持和指南推荐,主要作用目前已普遍确认的是改善膝关节疼痛和躯体功能,且副作用和不良反应少。但目前仍存在的问题:①证据等级较低,缺乏大样本多中心的临床对照试验证明其有效性;②试验设计和质量控制呈多样性,训练的具体动作和强度无统一标准和规范,使得研究异质性较高;③目前的研究对于运动疗法开展的具体形式、时机的选择,以及与其他治疗的配合,不良反应的预防等内容的探讨涉及较少,需要进一步加强,以增强临床指导价值;④运动疗法内容广泛,形式多样,综合症状、功能障碍程度和患者自我康复期许等疾病、经济、社会各项考量,选择哪一种运动形式最适合,需要进一步研究和探讨。
(朱传美)