王元新，薛愛榮，閆磊，尚芳如，劉濤

(1.河南省直第三人民醫(yī)院 a.醫(yī)學運動科；b.骨科，河南 鄭州 450000；2.河南省中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院 康復科，河南 鄭州 450000)

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)是膝關節(jié)重要的穩(wěn)定結構，具有防止脛骨相對股骨向前滑動和內(nèi)旋的重要作用。ACL撕裂是指因外傷、暴力等因素造成ACL的部分或全部撕裂，是運動醫(yī)學中常見的膝關節(jié)損傷之一。全球每年ACL撕裂高達200萬例，我國每年ACL撕裂患者超過10萬例[1]。ACL撕裂常見的致傷因素是運動損傷、交通傷和墜落傷。其中運動損傷占前交叉韌帶損傷的70%以上[2]。女性髁間嵴較窄，且女性跳起落地時會出現(xiàn)較大的動態(tài)膝外翻，因此女性ACL損傷是男性的2～10倍。ACL撕裂的損傷機制主要包括膝關節(jié)的過度外展，膝關節(jié)和髖關節(jié)在緩沖過程中屈曲程度減小，脛骨相對于股骨的旋轉[3-5]。ACL撕裂往往還伴隨半月板及內(nèi)側副韌帶的損傷，需及時進行干預，治療不及時或治療不當會引起患者膝關節(jié)失穩(wěn)、軟骨損傷、髕股關節(jié)疼痛、膝關節(jié)骨性關節(jié)炎等[6]。

ACL完全斷裂的治療首選膝關節(jié)鏡下ACL韌帶重建術(anterior cruciate ligament reconstruction，ACLR)。ACLR的目的是重建患者膝關節(jié)的穩(wěn)定性，恢復受傷之前的生活質量與運動功能。ACLR能夠有效改善膝關節(jié)的動力學結構和膝關節(jié)的穩(wěn)定性。但ACLR術后患者下肢肌肉萎縮普遍存在，尤其是股四頭肌萎縮。股四頭肌萎縮伴隨的膝關節(jié)疼痛腫脹、膝關節(jié)屈曲攣縮、纖維化、僵硬等，成為患者術后回歸生活、重返運動的重要障礙[7]。

1 ACLR術后股四頭肌萎縮的原因

1.1 ACLR術后股四頭肌萎縮的病理機制分析近年來國內(nèi)外專家認為中樞抑制是ACLR術后股四頭肌萎縮的主要原因。ACL撕裂和ACLR術后患者前交叉韌帶中感受器損害可導致一級、二級本體感覺缺失，大腦皮質控制疼痛和運動的區(qū)域興奮性增高，從而出現(xiàn)中樞抑制、神經(jīng)肌肉通路改變，進而出現(xiàn)股四頭肌萎縮。Hunt等[8]運用大鼠無創(chuàng)性ACL損傷動物模型進行研究，發(fā)現(xiàn)在ACL損傷早期，神經(jīng)肌肉通路的改變先于調節(jié)股四頭肌肌肉質量的萎縮因子的上調，顯示ACL損傷后神經(jīng)肌肉通路的暫時中斷是股四頭肌萎縮的主要原因。國內(nèi)外對ACLR后股四頭肌萎縮病理機制的研究顯示，無論是關節(jié)源性肌肉抑制學說還是中樞抑制學說，其本質是患者膝關節(jié)疼痛腫脹對關節(jié)本身和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響。對ACLR術后股四頭肌萎縮的評估不但要關注膝關節(jié)本身，還要關注中樞神經(jīng)對膝關節(jié)的影響。治療上，早期要重點關注對疼痛腫脹的管理，后期重點關注本體感覺整合，尤其是神經(jīng)肌肉訓練和刺激。通過運動訓練或電刺激，刺激神經(jīng)肌肉直接激活運動神經(jīng)元并通過神經(jīng)反射對中樞神經(jīng)系統(tǒng)進行調節(jié)，從而對運動神經(jīng)的反饋機制進行調整，進而強化患肢神經(jīng)肌肉控制。

1.2 ACLR術后股四頭肌萎縮的術前因素與術后因素影響ACLR術后股四頭肌萎縮的術前因素有：關節(jié)腫脹疼痛，股四頭肌因關節(jié)源性肌肉抑制導致肌肉萎縮和無力；術前患者因為心理畏懼，支具固定時間長，不敢運動致使肌力不能很好維持；術前本體感覺訓練、核心力量訓練不足導致術后股四頭肌發(fā)力困難；術前康復時間不足[9]。影響ACLR后股四頭肌萎縮的術后因素有：術后疼痛管理不當，關節(jié)持續(xù)腫脹疼痛，中樞抑制和關節(jié)源性肌肉抑制導致股四頭肌持續(xù)不能激活；支具固定時間過長，影響康復訓練進展；運動康復方案制定不合理，例如早期運動強度過大造成肌肉持續(xù)疲勞，中期核心穩(wěn)定性訓練不足，健側和患側肌力及穩(wěn)定性不平衡，患肢股四頭肌內(nèi)外側力量不平衡，股四頭肌與腘繩肌力量不平衡導致髕骨關節(jié)持續(xù)疼痛，影響股四頭肌肌力的提升，晚期離心訓練、抗阻訓練、協(xié)調性訓練不足導致肌肉力量上升緩慢，不利于股四頭肌萎縮的康復；術后過度關注膝關節(jié)屈曲活動度，忽略了伸直活動度訓練，導致膝關節(jié)伸直障礙，運動時股四頭肌發(fā)力困難[10]。

2 ACLR術后股四頭肌萎縮的評估

2.1 下肢周徑的測定下肢周徑的測定往往選取髕骨進行測量，測量髕骨上緣 5、10、15 cm處的大腿肢體圍度。下肢周徑測定具有操作簡單、方便等優(yōu)點。有研究指出ACLR術后皮下脂肪可能會在短期內(nèi)增加[11]。所以下肢周徑測量可能無法真實反映ACLR患者的實際肌肉橫截面積。

2.2 MRIMRI可以準確測定膝關節(jié)周圍肌肉的體積。Norte等[12]運用MRI評估ACLR前后患者下肢肌肉體積，通過雙側下肢MRI獲得35塊肌肉的體積大小，結果顯示所有患者ACLR術后股直肌和股外側肌體積比對側肢體手術前肌肉體積減小15%以上；股直肌、股薄肌、股內(nèi)側肌、股中間肌和股外側肌體積比對側肢體手術前肌肉體積減小20%以上；股薄肌和半腱肌較術前肌肉體積萎縮超過30%。Lepley等[13]使用功能MRI評估大腦皮質激活情況，使用MRI量化肌肉體積，發(fā)現(xiàn)ACLR患者在負責運動和疼痛處理的大腦額葉區(qū)域表現(xiàn)出更大的激活。有研究顯示ACLR患者表現(xiàn)出系統(tǒng)性神經(jīng)差異，同時觀察到股四頭肌體積較小，股四頭肌肌無力，兩者存在相關性[14]。

2.3 經(jīng)顱磁運用經(jīng)顱磁評估、治療ACLR的情況在國外比較普遍[15]。ACLR術后中樞抑制致使脊髓反射性興奮性、皮質脊髓興奮性和自愿性激活，從而導致股四頭肌萎縮、無力，運用經(jīng)顱磁針對中樞神經(jīng)改變的康復策略可能有助于ACLR術后股四頭肌萎縮的恢復和股四頭肌肌力的增加。Zarzycki等[16]發(fā)現(xiàn)ACLR術后2周運動員皮質脊髓興奮性開始發(fā)生改變，直到恢復跑步時皮質脊髓興奮性仍未恢復正常。

2.4 肌骨超聲肌骨超聲可測量股四頭肌的厚度，用來評估股四頭肌萎縮。Lee等[17]使用便攜式超聲設備測量患者在ACLR術前1 h和術后48～72 h的雙側股四頭肌厚度，發(fā)現(xiàn)ACLR術后患側肢體的股中肌小于健側肢體。Yang等[18]使用超聲波測量ACLR術前、術后股四頭肌厚度，發(fā)現(xiàn)ACLR術后股中肌出現(xiàn)嚴重萎縮。

2.5 生化指標ACLR術后股四頭肌萎縮發(fā)生異常的生化指標有抑制肌生長抑制素、阿托品-1、肌環(huán)指1 mRNA、Smad-3、C-反應蛋白水平、衛(wèi)星細胞豐度等，尤其抑制肌生長抑制素在其中表現(xiàn)出高度相關性。研究表明在ACL損傷后肌肉質量下降、肌肉萎縮的原因與肌生長抑制素表達升高有關。國外學者對切斷ACL的大鼠進行研究發(fā)現(xiàn)，ACL橫斷后股四頭肌萎縮與肌生長抑制素、阿托品-1和肌環(huán)指1 mRNA水平的升高相關[19]?？辜∩L抑制素藥物對ACL撕裂后骨骼肌萎縮和無力有保護作用；重組肌生長抑制素能增加小鼠肌腱原代成纖維細胞的細胞增殖和Ⅰ型膠原的表達[20]。

3 ACLR術后股四頭肌萎縮的康復策略

3.1 術前預康復很多學者認識到ACLR術前預康復對抑制ACLR術后股四頭肌肌肉萎縮有益。術前預康復包括疼痛腫脹控制、本體感覺訓練、肌力訓練、物理治療等。Cheney等[21]提出術前本體感覺訓練有利于術后早期快速開展肌力、關節(jié)活動度訓練，神經(jīng)肌肉訓練應用于ACL損傷患者的術前康復對患者術后肌肉萎縮的抑制和膝關節(jié)功能恢復有良好作用；術前肌力訓練使患側肌力達到健側肌力80%以上可以有效預防術后肌肉萎縮。

3.1.1疼痛腫脹控制 ACL損傷后，早期應遵循PRICE原則(保護、休息、冰敷、加壓、抬高)以保護關節(jié)、減輕水腫及炎癥刺激；同時可以配合使用非甾體抗炎藥減輕疼痛。

3.1.2本體感覺訓練 ACL中有40余種感受器，這些感受器向中樞傳遞膝關節(jié)運動時肌肉肌腱收縮、關節(jié)位置、運動速度等信息，并通過反射性神經(jīng)肌肉控制維持膝關節(jié)的靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定及膝關節(jié)的運動協(xié)調[22]。ACL損傷后患者一級、二級本體感覺缺失，導致膝關節(jié)進行開鏈運動時位置覺、運動覺、負重感覺等不能被準確維持。神經(jīng)肌肉訓練是本體感覺訓練的重要組成部分，主要采用在運動訓練中結合電刺激進行微擾訓練[23]。研究表明將微擾訓練應用于ACL損傷患者的術前康復能夠刺激大腦皮質運動，增強無意識運動反應，提高患者膝關節(jié)的穩(wěn)定性，減輕術后股四頭肌萎縮[24]。

3.1.3肌力訓練 研究表明術前股四頭肌肌力不足會導致術后長時間股四頭肌肌力下降，股四頭肌萎縮，術中取腘繩肌肌腱導致腘繩肌緊張痙攣，進而對股四頭肌進行抑制，致使股四頭肌萎縮加重[25]。確診為ACL斷裂的患者，應在手術前維持較好的股四頭肌、腘繩肌強度及力量，這將為術后康復、術后股四頭肌萎縮的抑制打下良好的基礎。但是術前到底應該把股四頭肌、腘繩肌肌力維持在什么樣的水平，國內(nèi)外研究尚未達成共識。

3.1.4預康復的時間 Grapar等[26]研究表明短時間(低于2周)的術前預康復對抑制ACLR術后股四頭肌肌肉萎縮及改善膝關節(jié)運動功能無臨床意義，6周左右的術前預康復對抑制ACLR術后股四頭肌肌肉萎縮及改善膝關節(jié)運動功能有顯著效果，且這些效應在術后12周仍存在。因此建議所有ACL損傷患者在ACLR術前都接受合理、足量的康復訓練。

3.2 術后康復ACLR術后康復十分重要，不但要兼顧到對內(nèi)植物的保護，還要兼顧到膝關節(jié)功能的恢復。術后康復早期(0～4周)要重點關注對疼痛腫脹的管理，如支具固定、冰敷、藥物運用等；中期(4～12周)要重點關注膝關節(jié)本體感覺訓練和關節(jié)功能的管理，如神經(jīng)肌肉訓練、神經(jīng)肌肉電刺激、血流抑制訓練、臏股關節(jié)疼痛的干預等；后期(12周以后)要重點關注肌肉力量提升，如開鏈運動、離心訓練、負重訓練等。核心穩(wěn)定性訓練、神經(jīng)肌肉電刺激要貫穿到整個術后康復之中。

3.2.1支具固定與負重時機 在ACLR術后早期，臨床醫(yī)生常采用支具固定方式對患肢進行保護，但支具固定多長時間尚無定量。單純的ACLR，建議固定時間不超過2周；ACLR伴隨半月板縫合，建議固定時間不超過4周。去除支具固定后應拄雙拐，適當增加患肢的負重。研究表明支具固定時間及早期負重時機取決于腱骨愈合情況[27]。Ma等[28]研究認為ACLR后支具固定有利于韌帶移植物和移植物-隧道之間的早期愈合。但長時間的固定會導致骨隧道周圍基質金屬蛋白酶活動增多[29]，從而影響移植物-骨界面的愈合，進而影響康復進程。動物試驗表明ACLR后早期負重可以使肌腱骨接合處纖維軟骨數(shù)量增加，堿性磷酸酶增高[30]。鈣調蛋白基因表達上調，從而擁有較窄的瘢痕組織界面并提高肌腱-骨界面的生物力學強度，促進腱骨愈合。更多證據(jù)表明術后5 d患肢開始適度負重是最佳負重時機[31]。

3.2.2本體感覺訓練 ACLR術后應加強本體感覺訓練，本體感覺訓練對維持膝關節(jié)穩(wěn)定性，維持膝關節(jié)的位置覺、運動覺、震動覺，維持運動功能及姿勢控制有重要作用[32]。常用的本體感覺訓練方法有直腿抬高訓練、下肢神經(jīng)肌肉控制訓練、弓箭步彈力帶拉腿訓練、功率自行車訓練、平衡板訓練、平衡半球訓練、繩梯訓練、律動儀訓練等。術后早期可在支具保護下進行睜眼、閉眼直腿抬高訓練和下肢神經(jīng)肌肉控制訓練。神經(jīng)肌肉控制訓練是將電極片貼于股四頭肌和腘繩肌，當下肢運動時通過電刺激對下肢神經(jīng)肌肉進行控制。下肢神經(jīng)肌肉控制訓練能夠抵抗ACL損傷后機械感受器缺失導致的神經(jīng)肌肉控制分離，促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)重構，重建股四頭肌神經(jīng)肌肉通路；增強人體本體感覺，加強機體對于運動和姿勢的控制；有利于軟骨細胞修復和炎癥控制，提升肌力，促進股四頭肌萎縮的康復[33]。術后中期可采用弓箭步彈力帶拉腿、功率自行車訓練。弓箭步彈力帶拉腿具體操作：患者睜眼，弓箭步站立，上身直立，患肢在前，彈力帶固定于患肢小腿，治療師手持彈力帶向各個方向小力度、快頻率牽拉，每組30 s；再閉眼重復上述操作。每天睜眼、閉眼訓練各進行10組，訓練過程中患者要注意保持身體穩(wěn)定。術后后期可采用石頭人訓練、平衡板訓練、平衡半球訓練、繩梯訓練等進行本體感覺訓練。石頭人訓練可有效提升下肢穩(wěn)定性，具體操作：患者雙眼睜開，站立于平衡軟榻上，下肢微屈，上身挺直，兩上肢伸直于身體前方，兩手十指交叉，保持整個身體不動像石頭一樣，治療師無規(guī)律地輕推患者手部，患者盡量保持身體不動，每組30 s；再閉眼重復上述操作。每天睜眼、閉眼訓練各進行10組。

3.2.3血流限制訓練 血流限制訓練是一種已被證明可以減少不同人群的肌肉萎縮的技術，單獨或結合運動的血流量限制療法在促進肌肉肥大方面顯示出一定的作用[34]。Hoel等[35]運用40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)壓力作用于患者下肢造成一定的下肢間歇性負壓，可提升患者步行能力。有研究表明，ACLR康復過程中短期(2周)中等壓力血流限制訓練結合低阻力肌肉訓練不會對股四頭肌橫截面積產(chǎn)生明顯影響；相對較長的持續(xù)時間(15周)的中等血流限制訓練結合低阻力肌肉訓練可增加股四頭肌的橫截面積[36]。使用止血帶進行血流限制訓練結合低強度訓練在增強肌肉氧合、改善股四頭肌肌肉微循環(huán)和血管功能方面有效。

3.2.4肌肉訓練 (1)核心肌群訓練。有研究認為核心力量對軀干的控制是膝關節(jié)穩(wěn)定性改善的重要因素，ACL術后核心力量訓練至關重要[37]。在康復訓練的過程中，不但要對患肢進行訓練，對健側肢體甚至上肢、軀干都要進行訓練，維持核心穩(wěn)定性，促進患肢股四頭肌萎縮的康復。ACLR術后核心穩(wěn)定性訓練方法主要有腹橫肌訓練、三夾訓練等。(2)離心訓練與向心訓練。傳統(tǒng)上，對ACL重建肢體進行術后早期高強度離心阻力訓練是禁止的，因為ACL移植物、關節(jié)軟骨或周圍軟組織結構可能會受到損傷。最近的證據(jù)表明，當肌肉伸長，外力超過肌肉的力量時，肌肉的力量產(chǎn)生能力是最佳的，早期在有保護的安全范圍內(nèi)運用離心訓練比向心訓練更有可能通過組織超載來提高肌肉強度，以提高ACL重建后股四頭肌的強度[38]。(3)開鏈運動與閉鏈運動。王雨凡等[39]建議ACLR早期康復時采用無負載開鏈動作，且在有負載開鏈動作時應嚴格限制伸膝角度。有研究顯示術后早期(4周內(nèi))采用閉鏈運動，如等速肌肉訓練、膝關節(jié)恢復器訓練、弓箭步訓練等，有利于為移植物愈合提供良好的力學環(huán)境，可以達到維持肌力、預防肌肉廢用性萎縮、預防骨隧道增大及關節(jié)積液增多等諸多問題[40]。中期(4～12周)多采用開鏈運動與閉鏈運動相結合的訓練，如功率自行車、劃船機、弓箭步結合蚌式訓練、抗阻訓練等，才能更早、更好地恢復膝關節(jié)功能，改善關節(jié)活動，改善因膝關節(jié)內(nèi)外側、前后側肌力不平衡導致的髕股關節(jié)疼痛問題，為股四頭肌肌力恢復創(chuàng)造良好的條件。后期(12周以后)多采用開鏈運動訓練，如kersser氣阻訓練、繩梯訓練、折返跑訓練、負重訓練等，這些訓練能提供肌肉爆發(fā)力和肌肉耐力，協(xié)調膝關節(jié)運動、提高股四頭肌肌力、改善股四頭肌肌肉萎縮。神經(jīng)肌肉電刺激可改善大鼠ACL切斷后股四頭肌細胞外基質重塑及基因表達并延緩其萎縮，神經(jīng)肌肉電刺激通過刺激神經(jīng)肌肉直接激活運動神經(jīng)元并經(jīng)過神經(jīng)反射對中樞神經(jīng)系統(tǒng)進行調節(jié)從而對運動神經(jīng)的反饋機制進行調整，強化神經(jīng)肌肉控制。神經(jīng)肌肉電刺激夠刺激末梢神經(jīng)引起神經(jīng)元細胞應激，從而增加了受損傷神經(jīng)元再生相關的基因表達，對感覺以及運動神經(jīng)都有一定的作用，并且刺激神經(jīng)肌肉也能夠促進局部的靜脈以及淋巴回流，改善血液循環(huán)。ACLR術后神經(jīng)肌肉電刺激可抑制股四頭肌萎縮，增強股四頭肌肌力[41]。神經(jīng)肌肉電刺激治療應貫穿到ACLR術前術后全過程。

3.2.5中醫(yī)中藥 祖國醫(yī)學認為，股四頭肌萎縮屬于中醫(yī)“痿證”范疇。中醫(yī)治療ACLR術后股四頭肌萎縮的方法很多，常用的有中藥口服、穴位電針、埋線、推拿等。ACLR術后口服中藥必須按照患者四診情況進行辨證論治。常辨證為脾胃虛弱證、肝腎虧損證、脈絡瘀阻證，其中以肝腎虧虛證最為常見。張磊等[42]在患者術后運用電針防治膝關節(jié)ACLR后股四頭肌萎縮取得很好的效果，電針可提高患者痛閾，減輕疼痛和腫脹，消除炎癥，促進血液循環(huán)從而達到疏經(jīng)通絡、改善股四頭肌萎縮的目的。張新岳[43]在患者術后運用新身痛逐瘀湯進行治療，發(fā)現(xiàn)患者術后早期癥狀有明顯緩解，對股四頭肌萎縮的預防起到很好的作用。穴位埋線可對穴位進行長時間的針灸刺激，治療效果與電針相似。中醫(yī)推拿可提高骨骼肌細胞的代謝，糾正因股四頭肌肌肉萎縮造成的下肢生物力線不平衡問題，促進股四頭肌肌肉萎縮的改善[44]。

3.2.6心理康復 ACLR術后股四頭肌肌肉萎縮及功能恢復是一個艱巨的過程，患者需要承受巨大的精神壓力。盡管ACLR術后重建了穩(wěn)定的前交叉韌帶，許多患者仍然無法達到受傷前的生活水平及運動能力。這與ACLR術后患者認知和康復心理有重要關系。所以患者在ACLR術前應接受康復教育，使之對術后康復有一個明確的預期。在術后康復過程中，康復訓練瓶頸期患者可以運用激勵教育、案例教育、運動視頻教育等方法重塑信心，有效改善心理狀態(tài)，提高功能鍛煉依從性，緩解患者疼痛，縮短患者愈合時間[45]。

4 總結

ACLR術后股四頭肌萎縮的產(chǎn)生主要是由中樞抑制、神經(jīng)肌肉控制異常引起，并且與術前因素、術后因素相關。ACLR術后股四頭肌萎縮的康復治療常采用本體感覺訓練、核心穩(wěn)定性訓練、肌肉力量訓練、血流抑制訓練等。核心穩(wěn)定性訓練、神經(jīng)肌肉訓練、中醫(yī)中藥、心理康復要貫穿ACLR術前術后康復的每個階段。