周甜甜，安丙辰，鄭潔皎

復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，上海市 200040

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis,KOA)是以關(guān)節(jié)軟骨破壞為特征的關(guān)節(jié)退行性疾病[1]。KOA 的患病率高，我國癥狀性KOA 的患病率為8.1%，女性多于男性[2]。人體行走過程中60%～80%的負(fù)荷經(jīng)由內(nèi)側(cè)間室傳遞，所以KOA 又以內(nèi)側(cè)間室常見，內(nèi)側(cè)間室發(fā)病率大約是外側(cè)間室的10 倍[3-4]，目前臨床相關(guān)研究多集中于內(nèi)側(cè)間室KOA。運(yùn)動療法[5]以其效果好、不良反應(yīng)少、可操作性強(qiáng)越來越受到人們的重視，運(yùn)動療法方式的多樣性也提高了KOA患者的依從性[6]。近些年來，相關(guān)研究表明髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練能有效改善KOA 癥狀[7]，這為KOA 的臨床康復(fù)提供了新的方向，但相關(guān)機(jī)制尚未定論。本文就髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練治療KOA的機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練治療KOA的研究

髖關(guān)節(jié)肌根據(jù)其功能分為髖外展肌、內(nèi)收肌、內(nèi)旋肌、外旋肌、前屈肌和后伸肌。Meta 分析顯示[8]，中等強(qiáng)度的證據(jù)表明，與對照相比，KOA患者髖外展肌肌力下降7%～24%。髖外展肌的生物力學(xué)作用主要是維持站立時額狀面的穩(wěn)定性[9]。Tevald等[9]選取35例KOA患者，對受試者的肌力與功能水平之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，髖外展肌肌力可以被手提式測力計可靠地測量，并且與KOA 患者的功能表現(xiàn)密切相關(guān)。同時，非常低強(qiáng)度的證據(jù)表明，與對照組相比，KOA 患者髖內(nèi)收肌肌力無差異；低到中等強(qiáng)度的證據(jù)表明，KOA 患者髖關(guān)節(jié)前屈肌、后伸肌、內(nèi)外旋肌肌力減退[8]。KOA 患者普遍存在髖關(guān)節(jié)肌肌力減退的現(xiàn)象，其中以髖關(guān)節(jié)外展肌減退最為常見，因此，增強(qiáng)髖關(guān)節(jié)外展肌肌力可能是KOA 保守治療的一個新的靶點(diǎn)，髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練治療KOA逐漸引起人們的關(guān)注[8,10]。

1.1 緩解KOA癥狀

一項納入331 例KOA 患者的系統(tǒng)綜述表明[7]，髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練在改善膝痛、提高功能以及增強(qiáng)髖關(guān)節(jié)肌肌力方面有明顯效果。另有Meta分析提示[10]，比起單純股四頭肌訓(xùn)練，髖關(guān)節(jié)肌抗阻訓(xùn)練聯(lián)合股四頭肌訓(xùn)練能顯著改善KOA 患者的癥狀，提高功能。Singh等[11]將30例KOA 患者隨機(jī)分為髖外展肌訓(xùn)練組和常規(guī)訓(xùn)練組，結(jié)果顯示，髖外展肌訓(xùn)練組的髖部肌力、耐力、6 分鐘步行試驗和西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)(Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index,WOMAC)評分均有顯著改善。Hoglund 等[12]對10 例癥狀性KOA患者和年齡、性別與之相匹配的10例健康人群進(jìn)行為期6周的隨機(jī)對照研究，結(jié)果顯示，進(jìn)行6 周髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練和核心肌群穩(wěn)定訓(xùn)練的試驗組在疼痛、功能、生活質(zhì)量等方面有顯著改善，其中計時起立-行走測試在6 周時有明顯改善。Lun 等[13]分別對37例和34例KOA患者進(jìn)行為期12周的股四頭肌和髖關(guān)節(jié)肌的肌力訓(xùn)練，結(jié)果表明，股四頭肌訓(xùn)練和髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練都可以改善KOA 患者的疼痛和生活質(zhì)量，兩者間無明顯差異。Thorp 等[14]對6 例KOA 患者進(jìn)行4 周的髖外展肌力訓(xùn)練，結(jié)果顯示W(wǎng)OMAC評分降低78%，顯著優(yōu)于膝關(guān)節(jié)伸屈肌群的肌力訓(xùn)練。Sled等[15]對40例KOA 患者采用家庭髖外展肌訓(xùn)練方案，結(jié)果顯示，與對照組相比，試驗組髖外展肌力顯著改善，疼痛癥狀顯著緩解，坐-站測試顯示患者的下肢功能水平也顯著提高。Bennell 等[16]的研究也發(fā)現(xiàn)，12 周的髖外展和內(nèi)收肌訓(xùn)練可以有效緩解膝關(guān)節(jié)疼痛癥狀。

這些研究均證實髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練可以有效緩解KOA 患者的癥狀，而且還可能優(yōu)于膝關(guān)節(jié)屈伸肌群訓(xùn)練。但其機(jī)制的研究結(jié)果尚不統(tǒng)一。

1.2 保護(hù)膝關(guān)節(jié)軟骨退化

KOA 的主要病理改變是關(guān)節(jié)軟骨破壞。正常承重時，關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生形變以分散和傳導(dǎo)負(fù)荷；當(dāng)負(fù)荷過大時，關(guān)節(jié)軟骨不能發(fā)生正常形變，應(yīng)力集中在關(guān)節(jié)軟骨面接觸的地方，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨損壞[17]。目前關(guān)于髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練對膝關(guān)節(jié)軟骨影響的研究尚少。Chang 等[18]研究髖關(guān)節(jié)肌肌力與膝關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)變化以及功能改變之間的關(guān)系，結(jié)果顯示，基線時髖關(guān)節(jié)外展肌肌力每增加0.1 N?m/kg，2 年后內(nèi)側(cè)髕股關(guān)節(jié)和外側(cè)脛股關(guān)節(jié)間室的關(guān)節(jié)軟骨損壞惡化風(fēng)險降低17%～20%，5年后功能和殘疾結(jié)局變差的風(fēng)險降低6%～9%。這也表明強(qiáng)的髖關(guān)節(jié)外展肌能降低關(guān)節(jié)軟骨惡化風(fēng)險，改善膝關(guān)節(jié)應(yīng)力集中，延緩KOA 疾病進(jìn)程，但其機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練能增強(qiáng)髖關(guān)節(jié)肌肌力，從而保護(hù)軟骨，緩解KOA癥狀。

2 生物力學(xué)模擬

2.1 膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩

髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練的首要目標(biāo)是改善膝關(guān)節(jié)受力，目前公認(rèn)最能代表膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室受力的指標(biāo)是膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩(knee adduction moment,KAM)。Thorp 等[14]對6 例內(nèi)側(cè) 間室KOA 患者進(jìn)行4 周的髖外展肌力訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)KAM 下降了9%。Snyder等[19]的研究也發(fā)現(xiàn)6 周的髖外展肌和外旋肌訓(xùn)練顯著降低健康女性的KAM。但Sled等[15]對40例KOA 患者采用家庭髖外展肌訓(xùn)練方案，KAM 無顯著變化。Bennell 等[16]的研究也發(fā)現(xiàn)，12周的髖外展和內(nèi)收肌訓(xùn)練對KAM 無顯著影響。造成這種矛盾的結(jié)果可能是髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練的調(diào)整幅度較小，另外膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室的受力不僅與KAM 相關(guān)，還與膝關(guān)節(jié)屈曲力矩(knee flexion moment,KFM)密切相關(guān)[20-22]。

2.2 膝關(guān)節(jié)間室應(yīng)力集中的其他替代指標(biāo)

傳統(tǒng)認(rèn)為KAM 是膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室應(yīng)力集中的替代指標(biāo)，但有研究[20]表明KAM 不能直接代表內(nèi)側(cè)間室負(fù)荷，還應(yīng)考慮KFM。同時該研究也提示，內(nèi)側(cè)膝關(guān)節(jié)接觸力的峰值與KAM的峰值和KFM 的峰值絕對值的組合有最佳相關(guān)性，但這兩種力矩所占的比例該研究并未給出。因此未來可對兩者所占比例的最佳組合進(jìn)行研究。另一項研究也表明[21]，當(dāng)肌肉存在過度定向收縮時，僅依靠KAM 來推斷內(nèi)側(cè)負(fù)荷存在局限性。Marouane 等[23]應(yīng)用肌肉骨骼模型，計算無癥狀個體的膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)反應(yīng)(即肌肉和韌帶產(chǎn)生的力)和內(nèi)/外側(cè)接觸壓力分布比與膝關(guān)節(jié)內(nèi)收角、KAM 變化的敏感性；結(jié)果表明，KAM 與內(nèi)側(cè)間室負(fù)荷的相關(guān)性較差，反而膝關(guān)節(jié)內(nèi)收角和膝關(guān)節(jié)力線對齊應(yīng)該成為代表膝關(guān)節(jié)負(fù)荷分布的主要指標(biāo)。以上研究表明，KAM 不能直接代替膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)接觸壓力，在進(jìn)行KOA 生物力學(xué)分析時，還需要引入其他輔助指標(biāo)。

Valente等[24]應(yīng)用肌肉骨骼模型的方法揭示步行期間弱的髖關(guān)節(jié)外展肌使關(guān)節(jié)接觸壓力的第一和第二峰值升高，分別是體重的0.2倍和0.5倍，這也表明弱的髖關(guān)節(jié)外展肌會增加膝關(guān)節(jié)負(fù)荷。作為額狀面的穩(wěn)定肌，更強(qiáng)的髖外展肌可以幫助脛股間室內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間的負(fù)荷正常化分布，從而防止脛股軟骨的破壞。因此，增強(qiáng)髖關(guān)節(jié)外展肌肌力是KOA 治療的一個方向。近年來，磁共振定量技術(shù)為軟骨病變提供了一種新的研究方法，其中以T1ρmapping 和T2mapping 成像技術(shù)應(yīng)用最為廣泛[25]。該技術(shù)是通過測量組織的T1ρ值和T2值(其中T1ρ值可用于觀察KOA 患者軟骨基質(zhì)的變化，T2值可用于評估KOA 患者軟骨組織成分及超微結(jié)構(gòu))，能發(fā)現(xiàn)早期軟骨變性，監(jiān)測軟骨病變進(jìn)展及治療后改變[26]。van Rossom 等[27]結(jié)合3D 步態(tài)分析和磁共振定量技術(shù)評估軟骨厚度與行走期間膝關(guān)節(jié)負(fù)荷之間的關(guān)系，對15 例健康受試者的測試結(jié)果顯示，局部軟骨厚度與對應(yīng)股骨髁的接觸壓力顯著相關(guān)；平均T1ρ和T2值與最大接觸力相關(guān)，增加的T1ρ值與增加的剪切負(fù)荷相關(guān)，T1ρ和T2值的減少與增加壓縮力和壓力相關(guān)，這表明膝關(guān)節(jié)間室負(fù)荷與軟骨厚度之間存在相關(guān)性。未來可將磁共振定量技術(shù)用于髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練治療KOA 的研究，從軟骨水平監(jiān)測髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練對KOA 的影響。

3 肌電信號

3.1 髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練對膝關(guān)節(jié)周圍肌群的影響

KOA 患者均存在不同程度的股四頭肌肌力下降[1]，那么髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練對KOA 患者膝關(guān)節(jié)周圍肌群是否有影響呢？Thorp等[14]對6例KOA患者進(jìn)行髖外展肌訓(xùn)練，并測量股四頭肌和腘繩肌肌力，4 周后，股四頭肌和腘繩肌肌力均有不同程度的增加，結(jié)果并無統(tǒng)計學(xué)意義，可能與樣本量過少、所測肌力并非最大肌力(步態(tài)期間肌肉不會收縮至最大程度，因此測量出的肌力不是最大肌力)有關(guān)。Bennell等[16]將89例KOA患者分為髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練組和對照組，12周的訓(xùn)練后，與對照組相比，髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練組不僅髖外展和內(nèi)收肌肌力明顯升高，股四頭肌肌力也明顯升高。Hoglund 等[12]對10 例KOA 患者進(jìn)行研究，經(jīng)過6周的髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練，患者的股四頭肌肌力均有增加的趨勢。這些研究表明，髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練能增強(qiáng)膝關(guān)節(jié)屈伸肌群的肌力，從而提高膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，改善膝關(guān)節(jié)受力。

3.2 膝關(guān)節(jié)周圍肌群肌電信號的研究

KOA 患者存在明顯股四頭肌無力，這一方面是由于肌肉萎縮，另一方面是由于神經(jīng)抑制阻斷股四頭肌被完全激活，這一過程稱為關(guān)節(jié)源性肌肉抑制(arthrogenous muscle inhibition,AMI)[28]。AMI 會加重肌肉萎縮，影響肌肉收縮的協(xié)調(diào)性，妨礙康復(fù)治療效果。在臨床上，常采用表面肌電圖(surface electromyography,sEMG)來研究肌肉激活以及肌肉收縮的協(xié)調(diào)性。sEMG 用表面電極采集肌肉活動時產(chǎn)生的電活動信號，具有非損傷性、實時性、多靶點(diǎn)測量等優(yōu)點(diǎn)[29-30]。師東良等[31]應(yīng)用sEMG和等速肌力測定方法比較KOA患者與正常人股四頭肌的協(xié)調(diào)性改變，測量了股內(nèi)側(cè)肌、股直肌和股外側(cè)肌的sEMG 和股四頭肌肌力，包括肌肉激活啟動順序和股內(nèi)側(cè)肌/股外側(cè)肌神經(jīng)肌電比值；結(jié)果顯示，與正常人相比，KOA 患者在等速180°/s 伸膝運(yùn)動時股內(nèi)側(cè)肌相對于股外側(cè)肌啟動延遲；在膝屈10°等長伸膝運(yùn)動時，股內(nèi)側(cè)肌/股外側(cè)肌神經(jīng)肌電比值降低，這表明KOA 患者患側(cè)股四頭肌的協(xié)調(diào)性減退。Robbins 等[32]的研究也表明，與健康人相比，KOA 患者步態(tài)期間肌肉激活模式改變。

均方根值(root mean square,RMS)是肌電信號時域分析的常用指標(biāo)之一，它在時間維度上反映sEMG 信號振幅的變化特征，但是極易受局部組織特性的影響，如皮膚及皮下脂肪的厚薄、溫度等[29]。Rutherford 等[33]為避免局部組織的影響，測量KOA患者外側(cè)與內(nèi)側(cè)腘繩肌RMS的比值，發(fā)現(xiàn)在KOA患者行走過程中，外側(cè)腘繩肌激活較內(nèi)側(cè)多。

以上研究表明，KOA 患者膝關(guān)節(jié)周圍肌群存在肌電信號的改變，并能很好地被sEMG 檢測到。目前關(guān)于髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練治療KOA 的機(jī)制尚不清楚，3D 步態(tài)分析聯(lián)合sEMG 或許是其機(jī)制研究的一個方向。未來可將sEMG 用于髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練治療KOA 的研究，從肌電信號方面監(jiān)測髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練對KOA 的影響，以期為髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練治療KOA提供理論支撐。

4 小結(jié)

綜上所述，髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練能改善KOA 患者膝痛，提高功能，為患者帶來益處。它能增強(qiáng)膝關(guān)節(jié)周圍肌群肌力，降低KOA 患者膝關(guān)節(jié)間室負(fù)荷，強(qiáng)的髖關(guān)節(jié)外展肌還能降低關(guān)節(jié)軟骨惡化的風(fēng)險，阻斷疾病進(jìn)一步進(jìn)展。髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練作為KOA 的一種經(jīng)濟(jì)有效的治療方法，值得臨床推廣與應(yīng)用。為了更好地闡述髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練治療KOA 的機(jī)制，未來可將3D 步態(tài)分析技術(shù)與sEMG 甚至磁共振定量技術(shù)結(jié)合起來，以準(zhǔn)確評估髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練對膝關(guān)節(jié)間室負(fù)荷、膝關(guān)節(jié)周圍肌群肌電信號以及關(guān)節(jié)軟骨的影響，為髖關(guān)節(jié)肌訓(xùn)練治療KOA 提供理論支撐。