徐 強(qiáng)，趙永東，陳柱鴻，陳海龍，孫新平，杜 滂

高海拔地區(qū)新兵基礎(chǔ)訓(xùn)練致膝關(guān)節(jié)損傷的MRI相關(guān)性研究

徐 強(qiáng)，趙永東，陳柱鴻，陳海龍，孫新平，杜 滂

目的：研究高海拔地區(qū)新兵體能訓(xùn)練與膝關(guān)節(jié)損傷的相關(guān)性，為減少其發(fā)生提供理論依據(jù)。方法：收集不同兵源地的180名新兵訓(xùn)練第1～3月（每一個(gè)月為一階段）的右膝關(guān)節(jié)MRI資料，觀察各階段的膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)（骨髓、骨皮質(zhì)、關(guān)節(jié)軟骨）、半月板、韌帶、軟組織及關(guān)節(jié)腔損傷情況，并進(jìn)行不同入伍地、入伍前參加體能活動(dòng)情況及體質(zhì)量分級(jí)間比較。結(jié)果：（1）低海拔地區(qū)新兵第一階段骨髓水腫及關(guān)節(jié)腔積液檢出率高于高海拔地區(qū)（P＜0.05）。（2）入伍前是否參加體育鍛煉及體質(zhì)量分級(jí)對(duì)各訓(xùn)練階段膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)、半月板、韌帶、軟組織及關(guān)節(jié)腔損傷影響差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。（3）不同階段的骨髓損傷檢出率差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），第三階段的檢出率最高；第一階段和第二、三階段半月板損傷檢出率差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），第三階段的檢出率最高；第一階段和第二、三階段關(guān)節(jié)腔損傷檢出率差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），第三階段的檢出率最高；各階段膝關(guān)節(jié)韌帶及軟組織損傷差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論：MRI檢查可為制訂正確防護(hù)措施和科學(xué)的施訓(xùn)策略提供重要依據(jù)，從而最大限度地減少和避免新兵訓(xùn)練損傷的發(fā)生和發(fā)展。

高海拔地區(qū)；新兵訓(xùn)練；膝關(guān)節(jié)；磁共振成像

0 引言

隨著部隊(duì)新兵集訓(xùn)期縮短、訓(xùn)練強(qiáng)度加大、訓(xùn)練內(nèi)容調(diào)整，新兵訓(xùn)練傷越來(lái)越成為影響部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的重要因素。有研究表明，軍事訓(xùn)練損傷以膝關(guān)節(jié)損傷率最高[1]，了解和掌握高海拔條件下新兵體能訓(xùn)練致膝關(guān)節(jié)損傷發(fā)生的原因和規(guī)律，可為制訂正確防護(hù)措施和科學(xué)的施訓(xùn)策略提供重要依據(jù)，從而達(dá)到最大限度減少和避免損傷發(fā)生和發(fā)展的目的，確保新兵訓(xùn)練順利進(jìn)行和目標(biāo)最優(yōu)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

采用整群抽樣方法，選取某部2013—2014年新入伍的180名新兵為研究對(duì)象，其中江蘇、河南、四川、山東、山西、甘肅籍各30名，均為男性，年齡l7～25歲，平均（19±1.33）歲。所有入組人員均經(jīng)骨科專(zhuān)科醫(yī)師檢查，排除膝關(guān)節(jié)慢性疼痛及外傷史。同時(shí)收集每例被試的入伍地、年齡、身高、體質(zhì)量及入伍前參加體育鍛煉情況等信息。身高（m）、體質(zhì)量（kg）由課題組人員按標(biāo)準(zhǔn)方法采用身高體重計(jì)測(cè)量，依據(jù)身高體質(zhì)量計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）: BMI=體質(zhì)量/身高2。

1.2 檢查方法

采用德國(guó)西門(mén)子公司ESSENZA 1.5T超導(dǎo)磁共振成像系統(tǒng)，使用膝關(guān)節(jié)8通道專(zhuān)用線圈。所有被試均于新訓(xùn)的第1～3月（每一個(gè)月為一階段）行右膝關(guān)節(jié)MRI掃描，掃描序列及參數(shù)為：（1）矢狀位：①T2-tse-FS序列，視野（field of view，F(xiàn)OV）：170 mm，層厚：3 mm，重復(fù)時(shí)間（repetition time，TR）：5 070 ms，回波時(shí)間（echo time，TE）：90 ms，矩陣：384×384；②T1-opp-FL2d序列，F(xiàn)OV：200 mm，層厚：3 mm，TR：600 ms，TE1：3.04 ms，TE2：7.0 ms，矩陣：256×256；③T2-tse-pd序列，F(xiàn)OV：160 mm，層厚：3 mm，TR：3 950 ms，TE1：25 ms，TE2：74 ms，矩陣：256×256。（2）冠狀位：①pdtse-FS序列，F(xiàn)OV：170 mm，層厚：3mm，TR：3100ms，TE：26 ms，矩陣：256×256；②T2-me3d-we序列，F(xiàn)OV：160 mm，層厚：1.5 mm，TR：53 ms，TE：24 ms，矩陣：320×320。

1.3 圖像評(píng)價(jià)

由2名放射科副主任醫(yī)師對(duì)MRI影像資料進(jìn)行分析，詳細(xì)記錄各序列、各訓(xùn)練階段膝關(guān)節(jié)的骨質(zhì)（骨髓、骨皮質(zhì)、關(guān)節(jié)軟骨）、半月板、韌帶、軟組織及關(guān)節(jié)腔損傷情況，并取得一致意見(jiàn)。（1）骨髓水腫MRI表現(xiàn)判斷標(biāo)準(zhǔn)為：在T1WI上為骨髓腔內(nèi)片狀、小斑片狀稍低或等信號(hào)，T2WI為稍高或等信號(hào)，邊界不清；PD序列圖像上為片狀、小斑片狀高信號(hào)影，與周?chē)盘?hào)被抑制的骨髓形成鮮明的對(duì)比，邊界較清晰[2]。（2）半月板損傷判斷標(biāo)準(zhǔn)為：半月板形態(tài)不完整及半月板內(nèi)高信號(hào)影[3-4]。（3）關(guān)節(jié)腔損傷判斷標(biāo)準(zhǔn)為：T2WI髕上囊及關(guān)節(jié)腔內(nèi)超過(guò)正常量的高信號(hào)影。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同組間檢出率的比較采用Fisher確切概率法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 膝關(guān)節(jié)損傷的主要MRI表現(xiàn)

（1）膝關(guān)節(jié)組成骨髓質(zhì)骨片狀水腫影，邊界欠清晰；（2）髕上囊及關(guān)節(jié)腔積液；（3）軟骨關(guān)節(jié)面毛糙；（4）半月板退變及損傷；（5）內(nèi)、外側(cè)副韌帶及前后交叉韌帶損傷。如圖1、2所示。

圖1 右膝關(guān)節(jié)冠狀位STIR序列掃描影像圖

圖2 右膝關(guān)節(jié)冠狀位ME序列掃描影像圖

2.2 不同入伍地新兵膝關(guān)節(jié)損傷檢出率

不同入伍地新兵第一階段骨髓水腫檢出率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），河南籍新兵檢出率最高，為90%（27/30），甘肅籍新兵檢出率最低，為46.7%（14/ 30）；第二階段骨髓水腫檢出率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），江蘇籍新兵檢出率最高，為96.7%（29/ 30），甘肅籍新兵檢出率最低，為73.3%（22/30）；第三階段骨髓水腫檢出率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

2.3 入伍前是否參加體育鍛煉對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷檢出情況影響

新兵入伍前是否參加體育鍛煉對(duì)膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)（骨髓、骨皮質(zhì)、關(guān)節(jié)軟骨）、半月板、韌帶、軟組織及關(guān)節(jié)腔損傷影響差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表1。

表1 入伍前是否參加體育鍛煉對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷檢出情況影響%

2.4 新兵體質(zhì)量分級(jí)對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷檢出情況影響

不同體質(zhì)量分級(jí)間各訓(xùn)練階段膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)（骨髓、骨皮質(zhì)、關(guān)節(jié)軟骨）、半月板、韌帶、軟組織及關(guān)節(jié)腔損傷檢出率差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表2。

表2 體質(zhì)量分級(jí)對(duì)膝關(guān)節(jié)損傷檢出情況影響%

2.5 新兵訓(xùn)練各階段膝關(guān)節(jié)損傷檢出情況

不同訓(xùn)練階段骨髓損傷檢出率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），第一階段最低，為71.7%，第三階段最高，為100%。第一階段和第二、三階段半月板損傷檢出率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），第一階段最低，為1.1%，第三階段最高，為7.8%。第三階段7.8%（14/180）關(guān)節(jié)的半月板損傷，其中內(nèi)側(cè)半月板損傷42.9%（6/14），外側(cè)半月板損傷57.1%（8/14），I級(jí)損傷85.7%（12/14），Ⅱ級(jí)損傷14.3%（2/14）。不同訓(xùn)練階段關(guān)節(jié)腔損傷檢出率差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），第一階段最低，為56.1%，第三階段最高，為98.9%。各訓(xùn)練階段膝關(guān)節(jié)韌帶及軟組織損傷檢出率差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表3。

表3 各階段膝關(guān)節(jié)損傷檢出情況 %

3 討論

膝關(guān)節(jié)是持重關(guān)節(jié)，由股骨、脛骨及髕骨組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)進(jìn)行高強(qiáng)度、高頻率訓(xùn)練時(shí)容易導(dǎo)致?lián)p傷。文獻(xiàn)報(bào)道，在高原高寒缺氧環(huán)境中，人體基礎(chǔ)代謝增加[5]，耗氧量增多；急性運(yùn)動(dòng)后，組織易處于無(wú)氧代謝狀態(tài)，無(wú)氧代謝使自由基增多并損傷組織[6]，使肌肉群易疲勞，應(yīng)力性骨損傷發(fā)生危險(xiǎn)性增加。吳忠義等[7]研究認(rèn)為，在高原環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，與平原相比，同樣強(qiáng)度下，肌肉的負(fù)荷增加，肌乳酸增高、持續(xù)工作的能力（耐力）明顯降低。Terrados等[8]報(bào)道，高海拔地區(qū)居住的人和動(dòng)物的骨骼肌攜氧量明顯高于平原地區(qū)居住的人和動(dòng)物。本研究中，河南、江蘇籍低海拔地區(qū)的新兵初到高原地區(qū)，短期內(nèi)不能適應(yīng)高寒缺氧、低氣壓等氣候條件，而高海拔地區(qū)新兵由于長(zhǎng)期耐受高寒缺氧氣候影響，機(jī)體的器官、組織細(xì)胞等各個(gè)方面對(duì)高原氣候比較適應(yīng)。因此，河南、江蘇籍新兵第一、二階段的骨髓水腫檢出率明顯高于甘肅籍新兵。隨著訓(xùn)練量的加大及低海拔地區(qū)新兵對(duì)高原氣候的適應(yīng)，第三階段骨髓水腫檢出率無(wú)明顯差別。所以，不同海拔地區(qū)的新兵在高海拔地區(qū)對(duì)訓(xùn)練量的適應(yīng)程度有差異，對(duì)不同地區(qū)的新兵應(yīng)因材施教，低海拔地區(qū)的新兵適應(yīng)性訓(xùn)練尤為關(guān)鍵。

既往文獻(xiàn)報(bào)道，入伍前進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)是軍事訓(xùn)練傷的保護(hù)因素，入伍前運(yùn)動(dòng)可大幅降低訓(xùn)練傷的發(fā)生率，且有劑量反應(yīng)關(guān)系，其解釋為經(jīng)常參加體育鍛煉者骨密度高，在肌肉緊張、身體耐力、服從口令、協(xié)作意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)諸方面均較優(yōu)越，入伍后能迅速適應(yīng)部隊(duì)的基礎(chǔ)訓(xùn)練[9]。本研究中，入伍前參加體育鍛煉者與未參加者膝關(guān)節(jié)損傷檢出無(wú)明顯差異，二者均有應(yīng)力性骨髓水腫和關(guān)節(jié)腔的損傷，是否因?yàn)閰⒓芋w育鍛煉者人數(shù)偏少，影響了研究結(jié)果，有待進(jìn)一步研究。

Neely等[10]研究發(fā)現(xiàn)，高BMI是下肢損傷的危險(xiǎn)因子，王心等[11]研究認(rèn)為，BMI越小，過(guò)勞損傷的發(fā)生率越高，存在劑量反應(yīng)關(guān)系。Reynolds等[12]認(rèn)為訓(xùn)練與BMI的關(guān)系為“U”形的拋物線，BMI過(guò)大，會(huì)有過(guò)多的應(yīng)力作用于下肢的肌肉和骨骼系統(tǒng)；BMI值過(guò)小，骨骼缺少必要的肌肉保護(hù)，導(dǎo)致?lián)p傷高發(fā)；BMI處于平均值時(shí)，過(guò)多的應(yīng)力就會(huì)被豐富的肌肉所分擔(dān)，骨骼及組織受到保護(hù)，訓(xùn)練傷發(fā)生率最低。Ross等[13]則進(jìn)一步把BMI＞ 26.9確定為訓(xùn)練傷的危險(xiǎn)因子。本研究中，不同體質(zhì)量骨髓及關(guān)節(jié)腔損傷檢出率差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但檢出百分率與“U”形拋物線相符，考慮系本研究均為新兵，入伍前均已嚴(yán)格篩查，均屬正常體質(zhì)量者，位于拋物線中間。

骨髓水腫是由多種骨髓病變引起的繼發(fā)性改變，長(zhǎng)期肢體固定、偏癱、感染、腫瘤、無(wú)菌性壞死、外傷及高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)等均可以引起骨髓水腫。但是X線、CT檢查通常不能發(fā)現(xiàn)骨髓這些變化。有學(xué)者認(rèn)為其是一種繼發(fā)性的非特異性的病理過(guò)程[14]。目前關(guān)于外傷性單純性骨髓水腫的機(jī)理研究較多且仍有爭(zhēng)論，Lazzarini等[15]認(rèn)為，外傷性單純性骨髓水腫可能是骨髓局部的細(xì)微骨折，即骨髓內(nèi)的骨小梁發(fā)生細(xì)小骨折，局部充血水腫，病變組織血管過(guò)多，灌注過(guò)度，細(xì)胞外液外滲多產(chǎn)生骨髓水腫。但另外一些學(xué)者的實(shí)驗(yàn)顯示，骨髓水腫僅是骨髓對(duì)某種刺激的生理反應(yīng)，是由外力作用使骨髓局部充血，毛細(xì)血管床過(guò)度灌注而致的骨髓水腫，不存在骨折，疼痛一般不存在，具有可逆性，多在2周內(nèi)恢復(fù)[16-17]。

應(yīng)力性骨髓水腫是應(yīng)力性骨損傷的一種病理改變形式，好發(fā)于特定人群，以運(yùn)動(dòng)員、入伍新兵多見(jiàn)，近期劇烈體力運(yùn)動(dòng)的健康人群中也常見(jiàn)；膝關(guān)節(jié)為好發(fā)部位，臨床表現(xiàn)無(wú)特異性。應(yīng)力性骨損傷是低于急性骨折強(qiáng)度的應(yīng)力持續(xù)作用于骨骼引起的一系列損傷[18]，它包括骨髓水腫、骨膜水腫、軟組織腫脹、骨折等。本研究中180名新兵第一階段訓(xùn)練內(nèi)容為早操3 km跑步及隊(duì)列訓(xùn)練；第二階段加大訓(xùn)練量，除3 km跑步及隊(duì)列訓(xùn)練外，下午加5 km越野及軍體訓(xùn)練；第三階段增加2次27 km和2次8 km拉練。研究發(fā)現(xiàn)，隨著訓(xùn)練強(qiáng)度的增加，新兵的膝關(guān)節(jié)骨髓水腫率逐步升高，以第三階段骨髓水腫率最高，但各階段MRI主要表現(xiàn)為骨髓水腫，未發(fā)現(xiàn)骨膜和軟組織腫脹及骨折征象。本研究較以往報(bào)道的骨髓水腫率高[19]，考慮為本研究中新兵大多數(shù)入伍前未參加過(guò)大運(yùn)動(dòng)量體力運(yùn)動(dòng)，短期內(nèi)持續(xù)的大運(yùn)動(dòng)量訓(xùn)練導(dǎo)致身體的應(yīng)激反應(yīng)。此外，既往研究多為膝關(guān)節(jié)外傷后或膝關(guān)節(jié)疼痛治療后的MRI檢查，本研究是健康新兵在新訓(xùn)進(jìn)行過(guò)程中的膝關(guān)節(jié)MRI檢查。本研究中僅有11人于訓(xùn)練中出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)疼痛，均能于訓(xùn)練后休息緩解。所以，新訓(xùn)過(guò)程中，合理科學(xué)的安排訓(xùn)練量及多科目交叉訓(xùn)練，對(duì)訓(xùn)練中及訓(xùn)練后的恢復(fù)至關(guān)重要。

半月板是位于脛骨髁與股骨內(nèi)外髁之間的半月形纖維軟骨板，可增加脛骨運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，負(fù)重時(shí)起緩沖作用，保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨。半月板損傷多由扭轉(zhuǎn)外力引起，當(dāng)承重側(cè)小腿固定在半屈曲外展位時(shí)，身體及股部猛然內(nèi)旋，內(nèi)側(cè)半月板在股骨髁與脛骨之間受到旋轉(zhuǎn)壓力，可致半月板撕裂；外側(cè)半月板損傷的機(jī)制與上述相同，但作用力的方向相反。半月板損傷是膝關(guān)節(jié)疼痛及活動(dòng)障礙的主要原因，常由急、慢性損傷和進(jìn)行性退變引起。本研究中第二、三階段半月板損傷率升高，主要為半月板的退行性變，與新訓(xùn)第二階段增加障礙跑及5 km越野有關(guān)。

結(jié)合高海拔地區(qū)新訓(xùn)的實(shí)際情況及下肢損傷的發(fā)病機(jī)制和危險(xiǎn)因素，我們認(rèn)為采取以下措施可減少訓(xùn)練傷的發(fā)生：

（1）科學(xué)合理安排訓(xùn)練量及訓(xùn)練內(nèi)容，重視訓(xùn)練前的熱身運(yùn)動(dòng)，避免單一動(dòng)作長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度訓(xùn)練。將體力訓(xùn)練與技術(shù)訓(xùn)練交替安排，使膝關(guān)節(jié)有休息及微小損傷修復(fù)的機(jī)會(huì)。此外，因材施教、因人施訓(xùn)，對(duì)低海拔地區(qū)新兵的訓(xùn)練應(yīng)循序漸進(jìn)，合理安排體能訓(xùn)練和理論學(xué)習(xí)的課時(shí)量。（2）注重心理健康教育，規(guī)范技術(shù)動(dòng)作。（3）膝關(guān)節(jié)被動(dòng)伸展性抗阻訓(xùn)練是預(yù)防膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷的有效方法，可使肌肉、關(guān)節(jié)、韌帶的運(yùn)動(dòng)功能得到加強(qiáng)。建議施訓(xùn)人員向新兵示范講解，使其正確掌握，不僅有效減少新兵在軍訓(xùn)中的膝關(guān)節(jié)損傷，而且可以明顯提高新兵服役期間的身體素質(zhì)。（4）訓(xùn)練時(shí)加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)保護(hù)及保暖，佩戴護(hù)膝。（5）注重訓(xùn)練中及訓(xùn)練后的恢復(fù)鍛煉，新訓(xùn)后期新兵的膝關(guān)節(jié)應(yīng)力性骨髓水腫率達(dá)到高峰，因此新訓(xùn)后的常規(guī)訓(xùn)練應(yīng)減少下肢的訓(xùn)練負(fù)荷，以免影響膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)，防止應(yīng)力性骨折的發(fā)生。

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（收稿：2015-01-12 修回：2015-06-25）

MRI-based correlation study for recruit fundamental training and knee joint injury at high altitude

XU Qiang1,ZHAO Yong-dong1,CHEN Zhu-hong1,CHEN Hai-long1,SUN Xin-ping1,DU Pang2
（1.Gansu Province Corps Hospital of PAP,Lanzhou 730050,China; 2.Tangdu Hospital,the Fourth Military Medical University,Xi′an 710032,China）

Objective To study the correlation between the physical fitness training and knee joint injury of the recruit at high altitude so as to decrease the incidence rate of the injury.Methods Totally 180 recruits with different sources underwent MRI examinations monthly at the first three months of fundamental training.The lesions at all months were observed for the parts of knee joints including bone marrow,cortical bone,articular cartilage,meniscus,ligaments,soft tissues and articular cavity,and compared from the aspects of source,physical fitness before recruiting and body mass grading.Results The recruits from low-altitude area gained significantly higher detection rate of bone marrow edema than those from high-altitude area at the first month,with P＜0.05.Physical fitness before recruiting and body mass grading had no significant influences on the lesions of knee joint sclerotin,meniscus,ligaments,soft tissues and articular cavity, with P＞0.05.There were statistical differences between the detection rates of bone marrow lesions at different months, with P＜0.05,and the detection rate gained the peak value at the third month.The detection rates of meniscus lesion and articular cavity lesion at the first month were significantly different from those at the second and third month,with P＜0.05,and the detection rates gained the peak values at the third month.There were no statistical differences between the detection rates of the lesions of ligaments and soft tissues at all the months,with P＞0.05.Conclusion MRI may contribute to developing proper training strategies for protection and training to decrease or avoid training injury.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（11）：71-74]

high altitude area;recruit training;knee joint;magnetic resonance imaging

R318；R445；R684

A

1003-8868（2015）11-0071-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.11.071

武警部隊(duì)衛(wèi)生專(zhuān)業(yè)科研立項(xiàng)（WJWSB2012-12）

徐 強(qiáng)（1971—），男，放射科主任，主治醫(yī)師，主要從事CT、MR影像診斷方面的研究工作，E-mail：1065598920@qq.com。

730050 蘭州，武警甘肅省總隊(duì)醫(yī)院（徐 強(qiáng)，趙永東，陳柱鴻，陳海龍，孫新平）；710032 西安，第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院（杜滂）

杜 滂，E-mail：1291119743@qq.com