【摘 要】目的：采用無線表面肌電分析技術(shù)探究運(yùn)動療法對早期膝骨關(guān)節(jié)炎患者干預(yù)前后的生物力學(xué)風(fēng)險(xiǎn)因素的影響。方法：選取2022年2月至2023年6月在福州市第二醫(yī)院骨科和康復(fù)科門診就診的早期膝骨關(guān)節(jié)炎患者98例，隨機(jī)分為觀察組和對照組，每組49例。觀察組采用等速肌力訓(xùn)練和平衡本體感覺訓(xùn)練，每周3次，持續(xù)4周；對照組采用健康宣教的方式，每周1次，持續(xù)4周。觀察2組治療前后股內(nèi)外側(cè)肌激活比值（VM/VL）、股外側(cè)肌和腘繩肌的激活比值（VL/BF）、前后軸距和左右軸距、西安大略大學(xué)和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)（WOMAC）評分、視覺模擬評分法（VAS）評分。結(jié)果：治療后，觀察組VM/VL提高，VL/BF降低，前后軸距和左右軸距降低，WOMAC評分、VAS評分顯著下降，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。對照組治療前后VM/VL、VL/BF、前后軸距和左右軸距、WOMAC評分、VAS評分比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。治療后，觀察組以上指標(biāo)均優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。結(jié)論：運(yùn)動療法可提升早期膝骨關(guān)節(jié)炎膝周內(nèi)外側(cè)和前后側(cè)肌群協(xié)同收縮能力，提升患者下肢平衡和本體感覺能力，改善患者疼痛與僵硬的癥狀，對早期膝骨關(guān)節(jié)炎患者疾病生物力學(xué)風(fēng)險(xiǎn)因素具有調(diào)控作用，可延緩疾病進(jìn)展，提高患者膝關(guān)節(jié)功能。

【關(guān)鍵詞】 早期膝骨關(guān)節(jié)炎；運(yùn)動療法；生物力學(xué)；風(fēng)險(xiǎn)因素；臨床研究

A Study on the Impact of Exercise Therapy on Lower Limb Biomechanical Risk Factors in Patients with Early Knee Osteoarthritis

CHEN Bo，SU Chan-juan，WANG Nai-zhen

【ABSTRACT】Objective：To explore the effects of exercise therapy on biomechanical risk factors in patients with early knee osteoarthritis before and after intervention using wireless surface electromyography analysis technology.Methods：Ninty-eight patients with early knee osteoarthritis were selected，who visited the orthopedics and rehabilitation clinics of Fuzhou Second Hospital from February 2022 to June 2023.The patients were randomly divided into an observation group and a control group，with 49 cases in each group.The observation group received isokinetic muscle strength training and balance proprioception training，three times a week for four weeks;The control group received health education，once a week，for a duration of four weeks.Observe the activation ratio（VM/VL）of the medial and lateral femoris muscles，the actbb360f6463c4af303599f07ce5e06c552de098c704e9fbd3f1d8e28d0c3488d6ivation ratio（VL/BF）of the lateral femoris and hamstring muscles，the anteroposterior and left and right wheelbases，the osteoarthritis index（WOMAC）scores of the University of Western Ontario and McMaster University，and the visual analogue scale（VAS）scores before and after treatment in two groups.Result：After treatment，the observation group showed an increase in VM/VL，a decrease in VL/BF，a decrease in front and rear wheelbase，left and right wheelbase，and a significant decrease in WOMAC and VAS scores，with statistical significance（P < 0.05）.There was no statistically significant difference in VM/VL，VL/BF，front and rear wheelbase，left and right wheelbase，WOMAC score，and VAS score between the control group before and after treatment（P > 0.05）.After treatment，the above indicators in the observation group were better than those in the control group，and the difference was statistically significant（P < 0.05）.Conclusion：Exercise therapy can enhance the ability of the inner，outer，anterior and posterior muscle groups to synergistically contract in early knee osteoarthritis，enhance lower limb balance and proprioceptive ability，improve symptoms of pain and stiffness，regulate the biomechanical risk factors of early knee osteoarthritis，delay disease progression，and improve knee joint function.

【Keywords】 early knee osteoarthritis;exercise therapy;biomechanics;risk factors;clinical research

流行病學(xué)調(diào)查顯示，中國膝骨關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）患病率為18%，且疾病負(fù)擔(dān)較重［1］。早期KOA患者膝關(guān)節(jié)表現(xiàn)出彌漫性和不確定性的受累［2］。若早期KOA病情進(jìn)一步發(fā)展可導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能喪失、殘疾、生活質(zhì)量下降［3］。早期KOA作為疾病的關(guān)鍵時(shí)期，關(guān)節(jié)軟骨仍存在再生能力，可采取治療阻止或延緩疾病進(jìn)展。有研究發(fā)現(xiàn)，在過去的10年中，骨關(guān)節(jié)炎的早期診斷和早期治療策略降低了患者的發(fā)病率和致殘率，減少了治療成本［4］。KOA發(fā)展過程受到很多風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，除去年齡、性別、基因遺傳史、種族、文化水平、體質(zhì)量指數(shù)（BMI）等不可改變或難以改變的風(fēng)險(xiǎn)因素外，影響KOA進(jìn)一步發(fā)展的生物力學(xué)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素［5］（如肌力、本體感覺、下肢力線）可以作為有效干預(yù)手段的突破點(diǎn)。運(yùn)動療法已經(jīng)成為相關(guān)指南推薦治療KOA的基礎(chǔ)方案［6］。運(yùn)動療法改善早期KOA患者膝關(guān)節(jié)功能狀態(tài)和KOA分級診療的治療模式、預(yù)防疾病的進(jìn)展已經(jīng)取得良好效果［7-10］。但大多數(shù)研究缺乏對可干預(yù)風(fēng)險(xiǎn)因素的全面探究和隨訪，以及風(fēng)險(xiǎn)因素對疾病進(jìn)展之間的相互影響，治未病的實(shí)施需要針對早期KOA風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行更早期的干預(yù)，探究各風(fēng)險(xiǎn)因素在疾病進(jìn)展中的“比重”，進(jìn)行針對性干預(yù)，延緩其發(fā)病或進(jìn)程，降低疾病的社會負(fù)擔(dān)。

1 臨床資料

1.1 研究對象 選取2022年2月至2023年6月在福州市第二醫(yī)院骨科和康復(fù)科門診就診的早期KOA患者98例，隨機(jī)分為觀察組和對照組，每組49例。2組患者在性別、年齡、病程、BMI等方面比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），具有可比性。見表1。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn) 按照早期KOA臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)［2］。①膝關(guān)節(jié)疼痛，去年至少發(fā)生過2次持續(xù)10 d的疼痛。②Kellgren-Lawrence分級0～Ⅱ級（僅骨贅）。③至少符合以下兩項(xiàng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)之一：關(guān)節(jié)鏡下發(fā)現(xiàn)軟骨病變，MRI顯示關(guān)節(jié)軟骨變性或半月板變性或軟骨下骨髓病變。

1.3 納入標(biāo)準(zhǔn) ①符合上述診斷標(biāo)準(zhǔn)；②年齡60～80歲［11］；③自愿參加并簽署知情同意書。

1.4 排除標(biāo)準(zhǔn) ①各種急性、感染性、傳染性疾病，內(nèi)臟功能不全者；②其他神經(jīng)系統(tǒng)或肌肉骨骼系統(tǒng)疾病影響步態(tài)者，如中風(fēng)等神經(jīng)源性關(guān)節(jié)病變、骨折、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等患者；③近2周內(nèi)曾接受過藥物治療、現(xiàn)代或中醫(yī)康復(fù)方法者；④長期規(guī)律進(jìn)行有氧運(yùn)動（每周≥3次，持續(xù)3個(gè)月以上為長期規(guī)律）者；⑤妊娠或哺乳期婦女、惡性腫瘤患者等；⑥其他原因不能配合評估、治療及檢測者。

2 方 法

2.1 治療方法 觀察組采用運(yùn)動療法進(jìn)行干預(yù)，對照組采用健康宣教的方式干預(yù)。

2.1.1 觀察組 ①等速訓(xùn)練。選用System 4Pro（美國 Biodex）多關(guān)節(jié)等速測試與訓(xùn)練系統(tǒng)：肌力訓(xùn)練模式，屈肌和伸肌均選擇向心/離心訓(xùn)練模式，訓(xùn)練體位為坐位，進(jìn)行3組角速度（60°·s-1、90 °·s-1、120 °·s-1）向心/離心肌力訓(xùn)練，每組進(jìn)行25次，要求患者以最大用力和最快速度完成膝關(guān)節(jié)屈、伸訓(xùn)練，每組間休息2 min，每日

6組。每周訓(xùn)練3次，持續(xù)4周。②平衡和本體感覺訓(xùn)練。采用Prokin平衡訓(xùn)練儀進(jìn)行靜態(tài)平衡和本體感覺功能訓(xùn)練：測試過程中要求所有受試者脫鞋參加測試。患者站在訓(xùn)練板的中央，分足站立（兩足跟并攏，兩足間分開30°）、兩手自然垂于兩腿側(cè)，盡量保持穩(wěn)定，雙足跟隨平衡板晃動進(jìn)行左右、前后訓(xùn)練，然后進(jìn)行單足訓(xùn)練，雙足和單足睜眼站立后進(jìn)行閉眼站立的訓(xùn)練模式。每次持續(xù)時(shí)間20 min，每日1次。每周訓(xùn)練3 d，持續(xù)4周。

2.1.2 對照組 主要是常規(guī)運(yùn)動療法與健康相關(guān)的主題講座，講座內(nèi)容主要涉及骨關(guān)節(jié)疾病的預(yù)防等。干預(yù)時(shí)間為4周，每周進(jìn)行1次，每次1 h，其中包括40 min演講及20 min問答。在此期間，對照組被要求維持以往的生活作息和習(xí)慣，不得采用任何新的康復(fù)方案。

2.2 相關(guān)指標(biāo)的評測 （1）表面肌電測試：采用16通道的無線表面肌電系統(tǒng)Delsys進(jìn)行治療前后肌力評測，肌電傳感器分別被置于早期KOA患者的脛前肌、腓腸肌、股四頭肌、腘繩肌，分析股內(nèi)外側(cè)肌激活比值（VM/VL）、股外側(cè)肌和腘繩肌的激活比值（VL/BF），比較膝關(guān)節(jié)周圍肌肉的功能狀態(tài)、肌肉募集情況。電極放置位置符合歐洲對肌肉無創(chuàng)評估的推薦［12］。（2）平衡測試：采用Prokin平衡訓(xùn)練儀（TecnoBody意大利，型號PK254）進(jìn)行平衡及本體感覺評估。平衡功能：①X軸偏移距離（△X）：移動軌跡在X軸移動距離，一般用閉眼移動距離的終點(diǎn)位置減去睜眼時(shí)的起始位置。②Y軸偏移距離（△Y）：移動軌跡在Y軸移動距離，一般用閉眼移動距離的終點(diǎn)位置減去睜眼時(shí)的起始位置。（3）功能狀況評價(jià)：采用西安大略大學(xué)和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)（WOMAC）評分評價(jià)2組患者治療前后疼痛、僵硬、關(guān)節(jié)功能情況；采用視覺模擬評分法（VAS）評價(jià)關(guān)節(jié)疼痛，０分為無痛，10分為劇痛無法耐受，分?jǐn)?shù)越高說明疼痛度越重。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料符合正態(tài)分布以表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布以中位數(shù)和四分位數(shù)間距［M（P25，P75）］表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料采用頻數(shù)（構(gòu)成比）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述。研究結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析使用遵循研究方案分析（PPT分析），脫落者不納入統(tǒng)計(jì)分析。符合正態(tài)分布者采用Pearson相關(guān)分析，不符合正態(tài)分布者采用Spearman相關(guān)分析。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié) 果

治療后，觀察組VM/VL提高，VL/BF降低，前后軸距和左右軸距降低，WOMAC評分、VAS評分顯著下降，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。對照組治療前后VM/VL、VL/BF、前后軸距和左右軸距、WOMAC評分、VAS評分比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。治療后，觀察組以上指標(biāo)均優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。見表2、表3、表4。

4 討 論

早期KOA的發(fā)生與進(jìn)展是一個(gè)多因素相互影響的過程，首要癥狀表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)疼痛、關(guān)節(jié)軟骨變化或影像學(xué)改變［13］。研究表明，早期KOA同樣存在關(guān)節(jié)不穩(wěn)定及關(guān)節(jié)力學(xué)的改變。關(guān)節(jié)軟骨長期暴露在異常的力學(xué)環(huán)境下，當(dāng)其累積的效應(yīng)超過軟骨細(xì)胞合成基質(zhì)和自我修復(fù)能力，早期KOA將進(jìn)一步發(fā)展成為KOA［14］。而生物力學(xué)因素［15］，如肌力、關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、下肢力線等在KOA發(fā)生、發(fā)展過程中均發(fā)揮著重要作用。國內(nèi)外多項(xiàng)指

南［6，16］均推薦以運(yùn)動療法作為治療KOA的首選方法，運(yùn)動療法對KOA生物力學(xué)風(fēng)險(xiǎn)因素如肌力、肌肉柔韌度、骨密度、下肢力線、平衡與協(xié)調(diào)等均有積極影響。

本研究中，觀察組在運(yùn)動干預(yù)后股內(nèi)外側(cè)肌群和前后側(cè)肌群激活比值趨于1∶1，表明早期KOA患者在經(jīng)過運(yùn)動療法有效干預(yù)后，膝關(guān)節(jié)周圍肌群協(xié)調(diào)收縮的狀態(tài)得到明顯提升。在日常生活中，股四頭肌起到如減震器和穩(wěn)定器類似的作用，有助于保護(hù)關(guān)節(jié)表面，維持膝關(guān)節(jié)前后穩(wěn)定性，一旦股四頭肌無力可能改變關(guān)節(jié)表面的機(jī)械負(fù)荷位置，易對關(guān)節(jié)軟骨造成過度的機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨損傷［17］。等速運(yùn)動可以降低KOA患者血清中白細(xì)胞介素-6和腫瘤壞死因子-α水平，抑制炎癥，緩解疼痛，增加肌肉力量［18］。故本研究提示運(yùn)動療法通過改善早期KOA患者膝周肌肉力量的激活比例穩(wěn)定膝關(guān)節(jié)，通過改善細(xì)胞因子水平緩解疼痛。

有橫斷面調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，與無行走困難的KOA老年人相比，行走活動有調(diào)整的KOA人群有顯著的平衡能力，整體健康狀況的下降，膝痛和軀體功能障礙增多［19］。早期KOA患者在站立行走測試中則需要更多的時(shí)間，表明早期KOA患者的下肢穩(wěn)定性控制能力有所降低［20］。相關(guān)研究表明，平衡和本體感覺訓(xùn)練能有效促進(jìn)早期KOA患者的疼痛緩解、減少搖晃、增強(qiáng)身體功能、減少膝關(guān)節(jié)的機(jī)械摩擦，應(yīng)納入康復(fù)計(jì)劃［21-23］。平衡和本體感覺訓(xùn)練可以提升下肢肌肉力量、耐力、關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、關(guān)節(jié)控制力，提高膝關(guān)節(jié)本身的體位感和平衡感，有利于對步態(tài)和自身平衡能力的控制，減少跌倒風(fēng)險(xiǎn)［22，24］。本研究結(jié)果表明，4周的平衡和本體感覺訓(xùn)練可以降低早期KOA患者重心移動范圍，減少身體的搖晃，患者平衡能力和本體感覺提升明顯。神經(jīng)肌肉鍛煉可以改善平衡、肌肉激活、功能對齊和關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，其主要目的是實(shí)現(xiàn)代償功能的穩(wěn)定性和改善感覺運(yùn)動控制［25］。

早期KOA患者身體功能的提升和疼痛程度的降低，證實(shí)了運(yùn)動療法的有效性，但本研究相關(guān)回歸分析中，把可選擇早期KOA患者的股四頭肌和腘繩肌的激活比，以及平衡指標(biāo)作為自變量因素，探究以WOMAC功能量表作為因變量因素的回歸分析中，并沒有體現(xiàn)出強(qiáng)的相關(guān)性?？紤]作為影響早期KOA疾病進(jìn)展的生物力學(xué)風(fēng)險(xiǎn)因素還有年

齡［26］、性別［27］、體質(zhì)量［28］、骨密度［29］、創(chuàng)傷史［30］、生活方式［31］等，而下肢肌力、平衡能力是短期影響早期KOA功能狀態(tài)和疼痛程度的相關(guān)指標(biāo)。故應(yīng)在探究影響早期KOA進(jìn)展的生物力學(xué)因素相關(guān)研究中，把長期可控風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)一步納入并持續(xù)追蹤，以此分析運(yùn)動療法對早期KOA患者下肢生物力學(xué)風(fēng)險(xiǎn)因素的影響。

綜上所述，運(yùn)動療法可以增加早期KOA患者下肢肌肉協(xié)調(diào)收縮能力，提高平衡和本體感覺，改善膝關(guān)節(jié)功能以及降低疼痛，表明運(yùn)動療法對早期KOA進(jìn)展的部分風(fēng)險(xiǎn)因素有積極影響，但影響早期KOA進(jìn)展的生物力學(xué)風(fēng)險(xiǎn)是多因素作用的結(jié)果，并受到時(shí)間效應(yīng)因素持續(xù)影響，故在進(jìn)一步探究中持續(xù)追蹤多因素效應(yīng)并定期回訪。

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收稿日期：2024-01-27；修回日期：2024-03-15