李鵬程, 俸 玉, 陳小霞, 陳岳峰, 李維仁, 黃 麗, 姚 娜

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis,KOA)是一種慢性退行性疾病,常發(fā)生于中老年人,以膝關(guān)節(jié)軟骨及周?chē)浗M織受累為主,其臨床癥狀主要為膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、活動(dòng)受限,以及肌萎縮、肌無(wú)力等[1]。隨著人口老齡化加劇,KOA發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。近年我國(guó)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,癥狀性KOA的人群患病率達(dá)8.1%[2]。因此,有效防治KOA不僅可以改善中老年人的生活質(zhì)量,還可以減輕社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。血流限制(blood flow restriction,BFR)訓(xùn)練是一種新型訓(xùn)練方法,在訓(xùn)練過(guò)程中佩戴加壓裝置以限制肢體靜脈血回流,通過(guò)減少肢體動(dòng)脈血灌注來(lái)刺激機(jī)體產(chǎn)生一系列反應(yīng),從而達(dá)到增加肌肉體積、提升肌肉力量的效果[3-4]。在BFR作用下,僅需一次重復(fù)最大重量(one-repetition maximum,1RM)的20%～30%便能增強(qiáng)肌肉力量,提高肌肉適應(yīng)性[5-6]。本研究旨在通過(guò)表面肌電分析系統(tǒng)、超聲儀等技術(shù)方法比較BFR訓(xùn)練、等長(zhǎng)訓(xùn)練、等張訓(xùn)練對(duì)KOA患者股內(nèi)側(cè)肌(vastus medialis oblique,VMO)功能及形態(tài)學(xué)的影響差異,為臨床治療KOA提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象 招募2021年6月至2023年6月昆明市中醫(yī)醫(yī)院收治的KOA患者108例,KOA Kellgren-Lawrence X線分級(jí)(KOA K-L分級(jí))為2～4級(jí),采用隨機(jī)數(shù)字表法將其分為A觀察組、B觀察組和對(duì)照組,每組36例。三組基線資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見(jiàn)表1,具有可比性。本研究獲昆明市中醫(yī)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn),研究對(duì)象簽署知情同意書(shū)。

表1 三組基線資料比較

1.2納入、排除和剔除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合《中國(guó)骨關(guān)節(jié)炎診療指南(2021年版)》[7]中關(guān)于KOA的診斷標(biāo)準(zhǔn);(2)雙膝KOA K-L分級(jí)為2～4級(jí);(3)年齡40～75歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)合并類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、膝關(guān)節(jié)結(jié)核、膝關(guān)節(jié)腫瘤、關(guān)節(jié)內(nèi)骨折或代謝性骨病者;(2)合并嚴(yán)重心腦血管疾病、肝腎功能不全或造血系統(tǒng)疾病者;(3)合并精神類疾病者;(4)有BFR訓(xùn)練禁忌證。剔除標(biāo)準(zhǔn)：(1)依從性差,不能按時(shí)接受治療或同時(shí)接受其他治療;(2)發(fā)生嚴(yán)重不良反應(yīng),不能繼續(xù)接受治療。

1.3治療方法

1.3.1 對(duì)照組 采用VMO等張收縮訓(xùn)練?；颊呷⊙雠P位,膝關(guān)節(jié)下墊三角墊,保持膝關(guān)節(jié)屈曲30°,在踝關(guān)節(jié)處施加30% 1RM負(fù)荷,囑患者用力伸直膝關(guān)節(jié),并保持30 s后放下。30次/組,組間休息10 s,每天共訓(xùn)練3組,每周治療5次,持續(xù)治療3周。

1.3.2 A觀察組 采用VMO等長(zhǎng)收縮結(jié)合BFR訓(xùn)練的治療方案。下肢動(dòng)脈閉塞壓(lower limb arterial occlusion pressure,LOP)測(cè)量[8]：患者取仰臥位,用Theratools血流限制帶(型號(hào)：下肢大腿訓(xùn)練帶,109 cm×10 cm)纏繞于大腿近端,將GE超聲儀(型號(hào)：LOGIQ fortis,美國(guó)通用電氣)探頭置于足背動(dòng)脈處,將血流限制訓(xùn)練帶加壓充氣至超聲屏幕顯示足背動(dòng)脈血流完全閉塞,隨后放氣至血流出現(xiàn)的瞬間,此時(shí)血流限制訓(xùn)練帶的壓力值即LOP。將血流限制訓(xùn)練帶纏繞于大腿近端,加壓至60% LOP并持續(xù),隨后開(kāi)始VMO等長(zhǎng)收縮訓(xùn)練：患者取仰臥位,在膝關(guān)節(jié)下方放置4～5 cm高軟枕,囑患者用力下壓軟枕收縮VMO并保持90 s,30次/組,組間休息10 s,每天共訓(xùn)練3組,每周治療5次,持續(xù)治療3周。

1.3.3 B觀察組 采用VMO等張收縮結(jié)合BFR訓(xùn)練。將血流限制訓(xùn)練帶纏繞于大腿近端,加壓至60% LOP并持續(xù),隨后開(kāi)始VMO等張收縮訓(xùn)練,訓(xùn)練方案與對(duì)照組相同。

1.4觀察指標(biāo) 于治療前及治療3周后觀察以下指標(biāo)：(1)疼痛評(píng)分。采用視覺(jué)模擬量表(Visual Analogue Scale,VAS)評(píng)分進(jìn)行評(píng)估,總分10分,評(píng)分越高提示疼痛感越強(qiáng)。(2)大腿圍度?；颊呷⊙雠P舒適體位,應(yīng)用軟尺在大腿1/2處測(cè)量肌肉圍度。(3)VMO厚度?；颊呷⊙雠P舒適體位,采用GE超聲儀測(cè)量VMO厚度。測(cè)量位置：取大腿遠(yuǎn)端髕骨上緣至髂前上棘連線1/5處,并向內(nèi)橫向移動(dòng)至大腿圍度的1/8處,在此所獲得的超聲圖像上測(cè)量淺層筋膜與深層筋膜之間的垂直距離即VMO厚度。(4)VMO肌電值。采用表面肌電分析系統(tǒng)(型號(hào)：SA7550,加拿大Thought Technology)測(cè)量VMO的均方根(root-mean-square,RMS)值和積分肌電(integrated electromyography,iEMG)值。患者取仰臥位,沿著肌纖維方向?qū)⒈砻婕‰婋姌O貼于VMO肌腹兩端,參考電極貼于腓骨頭表面皮膚,囑患者行VMO等張收縮活動(dòng),記錄RMS值和iEMG值,數(shù)值越高,提示肌肉募集越多,收縮強(qiáng)度越大。

2 結(jié)果

2.1三組治療前后左膝及右膝VAS評(píng)分比較 在治療后,三組左膝及右膝VAS評(píng)分與治療前相比均顯著降低(P<0.05)。A觀察組和B觀察組的左膝及右膝VAS評(píng)分均低于對(duì)照組,且B觀察組評(píng)分更低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見(jiàn)表2。

表2 三組治療前后左膝及右膝VAS評(píng)分比較分]

2.2三組治療前后左、右大腿圍度比較 治療后,三組左、右大腿圍度與治療前相比均顯著增大(P<0.05)。A觀察組和B觀察組的左、右大腿圍度均大于對(duì)照組,且B觀察組圍度更大,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見(jiàn)表3。

表3 三組治療前后左、右大腿圍度比較

2.3三組治療前后左、右腿VMO厚度比較 治療后,三組左、右腿VMO厚度與治療前相比均顯著增加(P<0.05)。A觀察組和B觀察組的左、右腿VMO厚度均大于對(duì)照組,且B觀察組VMO厚度更大,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見(jiàn)表4。

表4 三組治療前后左、右腿VMO厚度比較

2.4三組治療前后左、右腿VMO的iEMG值、RMS值比較 在治療后,三組左、右腿VMO的iEMG值和RMS值與治療前相比均顯著增加(P<0.05)。A觀察組和B觀察組的左、右腿的iEMG值和RMS值均大于對(duì)照組,且B觀察組的指標(biāo)數(shù)值更大,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見(jiàn)表5、表6。

表5 三組治療前后左、右腿VMO的iEMG值比較

表6 三組治療前后左、右腿VMO的RMS值比較

3 討論

3.1肌萎縮、肌無(wú)力是KOA患者肌肉功能障礙的主要特征性表現(xiàn)。有研究顯示,KOA患者股四頭肌肌力衰退程度明顯大于正常老年人,導(dǎo)致肌肉收縮速度減慢,收縮力量減弱,運(yùn)動(dòng)時(shí)神經(jīng)支配效率下降[9]。因此,在針對(duì)KOA患者的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中,股四頭肌肌力增強(qiáng)訓(xùn)練可在一定程度上控制疾病進(jìn)展,改善患者臨床癥狀及膝關(guān)節(jié)功能。在股四頭肌的4個(gè)組成部分中,VMO最為重要,特別在伸膝運(yùn)動(dòng)的最后階段得到體現(xiàn)。于麗麗等[10]通過(guò)肌骨超聲評(píng)估中老年女性KOA患者早期膝關(guān)節(jié)周?chē)∪饨Y(jié)構(gòu)變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)VMO厚度變薄,VMO和股外側(cè)肌力量失衡。由此可見(jiàn),VMO對(duì)膝關(guān)節(jié)起穩(wěn)定作用,增強(qiáng)VMO肌力能有效預(yù)防KOA發(fā)病。本研究結(jié)果顯示,經(jīng)過(guò)3周VMO肌力訓(xùn)練后,三組患者膝關(guān)節(jié)VAS評(píng)分、VMO厚度、大腿圍度,以及VMO的iEMG值和RMS值與治療前相比均得到改善,證明VMO肌力訓(xùn)練有利于減輕KOA患者關(guān)節(jié)疼痛,增加VMO厚度,提高膝關(guān)節(jié)功能。

3.2根據(jù)肌肉收縮方式不同,肌力訓(xùn)練分為等長(zhǎng)收縮訓(xùn)練和等張收縮訓(xùn)練。等長(zhǎng)收縮訓(xùn)練能有效預(yù)防肌肉廢用性萎縮,但在訓(xùn)練過(guò)程中缺乏關(guān)節(jié)活動(dòng)的刺激,對(duì)增強(qiáng)肌肉力量、肌圍度的效果不夠理想。等張訓(xùn)練能夠有效改善肌肉萎縮,促使肌纖維增粗肥大,增強(qiáng)肌圍度、肌肉力量及肌耐力,但在訓(xùn)練時(shí)需要不斷增加抗阻負(fù)荷[11-12]。根據(jù)美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)學(xué)院建議,傳統(tǒng)肌力訓(xùn)練的抗阻力負(fù)荷最少要達(dá)60%～80% 1RM[13]?；贙OA疾病特點(diǎn),大負(fù)荷抗阻力訓(xùn)練會(huì)加重關(guān)節(jié)軟骨磨損及引起關(guān)節(jié)疼痛、腫脹等,導(dǎo)致患者對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的依從性降低。BFR訓(xùn)練起源于日本Yoshiaki Soto醫(yī)師的加壓訓(xùn)練法,其以較小負(fù)荷便能達(dá)到增強(qiáng)肌力、肌耐力及增大肌肉橫截面積的效果,訓(xùn)練效果與傳統(tǒng)肌力訓(xùn)練相當(dāng)[14]。Ferraz等[15]對(duì)KOA患者進(jìn)行12周低負(fù)荷BFR訓(xùn)練后,股四頭肌1RM增加23%,股四頭肌橫截面積增加7%。另外,秦蓓瑛和強(qiáng)乙[16]的研究顯示,BFR訓(xùn)練聯(lián)合低負(fù)荷抗阻訓(xùn)練可增強(qiáng)老年KOA患者股四頭肌力量,顯著改善膝關(guān)節(jié)功能和步行能力。本研究采用30%1RM的負(fù)荷,60% LOP,在持續(xù)性加壓下進(jìn)行等張收縮訓(xùn)練和等長(zhǎng)收縮訓(xùn)練,結(jié)果顯示,等張收縮結(jié)合BFR訓(xùn)練組和等長(zhǎng)收縮結(jié)合BFR訓(xùn)練組在大腿圍度、VMO厚度方面均較治療前改善,且等張收縮結(jié)合BFR訓(xùn)練組的治療效果更優(yōu)。這可能與BFR的肌肉缺血和代謝壓力作用機(jī)制有關(guān),BFR訓(xùn)練后肌內(nèi)及血液內(nèi)代謝產(chǎn)物積累導(dǎo)致乳酸濃度升高,血液內(nèi)酸性環(huán)境會(huì)刺激生長(zhǎng)激素(growth hormone,GH)分泌,同時(shí),肌內(nèi)乳酸濃度也會(huì)促進(jìn)GH和類胰島素生長(zhǎng)因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)分泌,促進(jìn)肌肉生長(zhǎng)[17]。持續(xù)加壓會(huì)帶來(lái)更高的代謝壓力,造成更多代謝產(chǎn)物堆積[18]。有研究顯示,BFR可通過(guò)激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶點(diǎn)(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號(hào)通路促進(jìn)肌肉生長(zhǎng)[19]。BFR也能抑制肌細(xì)胞泛素蛋白水解路徑,使叉頭蛋白O3A(forkhead box transcription factor 3A,FOXO3A)、泛蛋白連接酶atrogin-1及MuRF-1表達(dá)水平下調(diào),促使肌肉增大[20]。另外,在BFR作用下肌內(nèi)乳酸代謝產(chǎn)物的累積會(huì)抑制慢肌纖維運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元供應(yīng)通道,使快肌纖維的募集增加,在機(jī)械壓力作用下肢體等張收縮,使得缺血肢體肌電活動(dòng)增加,誘發(fā)肌肉疲勞而募集更多快肌纖維參與運(yùn)動(dòng),這可能是等張收縮訓(xùn)練的療效優(yōu)于等長(zhǎng)收縮訓(xùn)練的原因。有研究報(bào)道,在60%～80% LOP的BFR作用下肌肉容積增加更顯著,肌肉募集也相應(yīng)增加[21]。

3.3在BFR訓(xùn)練中,缺血、缺氧環(huán)境可誘導(dǎo)機(jī)體釋放類阿片、兒茶酚胺、大麻素等抑痛物質(zhì)和降低痛覺(jué)敏感性物質(zhì),從而緩解疼痛[22]。另外,BFR訓(xùn)練會(huì)產(chǎn)生條件性疼痛調(diào)節(jié)效應(yīng),通過(guò)內(nèi)源性鎮(zhèn)痛機(jī)制達(dá)到緩解疼痛的效果[23]。本研究結(jié)果也顯示,經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后,三組VAS評(píng)分均較治療前改善,且VMO等張收縮結(jié)合BFR訓(xùn)練組的改善情況最佳,這可能與VMO肌力增強(qiáng)、激活肌肉適應(yīng)性和膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性增加等有關(guān)。

綜上所述,BFR訓(xùn)練作為一種新型治療方法,能有效改善KOA患者關(guān)節(jié)疼痛,增加VMO肌厚度、肌圍度及肌肉募集能力。在低負(fù)荷BFR作用下,等張收縮訓(xùn)練在改善KOA患者疼痛和增加肌厚度及肌圍度、肌肉募集能力方面優(yōu)于等長(zhǎng)收縮訓(xùn)練。