膝关节骨关节炎的运动学疗法

郝鑫; 贾健; 任雨昊; 成凯; 王小虎

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-134X.2024.02.015

中华关节外科杂志(电子版) >

2024 , Vol. 18 >Issue 02: 264 - 270

DOI: https://doi.org/10.3877/cma.j.issn.1674-134X.2024.02.015

综述

膝关节骨关节炎的运动学疗法

郝鑫 ¹ ,
贾健 ² ,
任雨昊 ³ ,
成凯 ² ,
王小虎 ^,⁴^,^†

展开

^1.030000　太原，山西医科大学；041000　临汾市人民医院
^2.041000　临汾市人民医院
^3.030000　太原，山西医科大学
^4.030000　太原，山西医科大学第二医院

通信作者：王小虎，Email：wangxiaohu94011@163.com

Copy editor: 张姝江 , 林敏颖

收稿日期: 2023-12-04

网络出版日期: 2024-05-09

基金资助

山西省卫生健康委员会"四个一批"创新计划(2020TD18)

山西省自然科学基金(20210302123298)

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收起

Exercise therapy for knee osteoarthritis

Xin Hao ¹ ,
Jian Jia ² ,
Yuhao Ren ³ ,
Kai Cheng ² ,
Xiaohu Wang ^,⁴^,^†

Expand

^1.Shanxi Medical Universit, Taiyuan 030000, China; Linfen People′s Hospital, Linfen 041000, China
^2.Linfen People′s Hospital, Linfen 041000, China
^3.Shanxi Medical Universit, Taiyuan 030000, China
^4.Second Hospital of Shanxi Medical Universit, Taiyuan 030000, China

Corresponding author: Wang Xiaohu, Email: wangxiaohu94011@163.com

Received date: 2023-12-04

Online published: 2024-05-09

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Fold

摘要

膝关节骨关节炎(KOA)的运动学疗法是一种非药物治疗方法，旨在通过特定的运动和锻炼来改善症状和功能。这种疗法结合了运动医学和康复原理，针对KOA的特点进行定制，旨在增加关节的稳定性、改善肌肉力量和耐力、提升关节的活动范围、减轻疼痛和改善日常功能。然而，KOA运动学疗法的临床效果尚不明确，且缺少统一的治疗标准。为此，笔者就KOA运动学疗法的概述、具体应用和前景展望等方面的研究进展进行综述，为KOA运动学疗法提供一些新思路。

关键词： 骨关节炎，膝; 运动疗法; 保守治疗

本文引用格式

郝鑫 , 贾健 , 任雨昊 , 成凯 , 王小虎 . 膝关节骨关节炎的运动学疗法[J]. 中华关节外科杂志(电子版), 2024 , 18(02) : 264 -270 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1674-134X.2024.02.015

Abstract

Exercise therapy for knee osteoarthritis (KOA) is a non-pharmacological treatment approach aimed at improving symptoms and function through specific exercises and physical activities. This therapy integrates principles from sports science and rehabilitation and is tailored to address the unique characteristics of KOA. The goals of exercise therapy include enhancing joint stability, improving muscle strength and endurance, increasing range of motion, alleviating pain, and enhancing daily functionality. However, the clinical efficacy of exercise therapy for KOA remains uncertain, and there is a lack of standardized treatment guidelines. Therefore, this review provided an overview of the research progress in exercise therapy for KOA, including its application and effectiveness evaluation, and proposed new perspectives for the advancement of exercise therapy for KOA.

Key words： Osteoarthritis, Knee; Exercise therapy; Conservative treatment

膝关节骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)是一种常见的关节炎类型，会导致关节疼痛、僵硬和活动受限。全球40岁及以上人群中，患病率达到22.9%^[1]。治疗KOA的主要目标是减轻症状和减缓疾病进展，以减少对患者功能和生活质量的影响^[2]。《骨关节炎诊疗指南》(2018年版)将KOA治疗分为基础治疗、药物治疗、修复性治疗和重建治疗4个层次，其中基础治疗包括健康教育、运动治疗、物理治疗和行动辅助支持^[3]。随后，《膝骨关节炎阶梯治疗专家共识》(2018年版)根据我国医疗现状，提出了KOA阶梯治疗的临床路径。该共识认为：KOA初期以基础治疗为主，药物治疗为辅；KOA早期以药物治疗为主，基础治疗为辅；KOA中期以修复性治疗为主，辅以基础治疗和药物治疗；KOA晚期以重建治疗为主，辅以基础治疗和药物治疗。基础治疗在KOA的任何时期都扮演着重要角色^[4]。此外，欧洲骨质疏松和骨关节炎临床与经济学会(European Society for Clinical and Economic Aspects of Osteoporosis, Osteoarthritis and Musculoskeletal Diseases，ESCEO)和国际骨关节炎研究学会(Osteoarthritis Research Society International，OARSI)也持有相同观点，对于KOA的非手术治疗，建议将运动学疗法作为核心治疗方法^[5]。由此可见，运动学疗法在KOA治疗中具有不可替代的作用。

为了全面了解膝KOA的运动学疗法的概述、具体应用和前景展望，笔者使用关键词"膝关节骨关节炎"、"运动学疗法"、"保守治疗"、"Knee osteoarthritis"、"exercise therapy"、"Conservative treatment"在中国知网、万方数据知识服务平台、PubMed、Web of Science等数据库进行了检索。检索的时间范围为建库至2023年10月。文献纳入的标准包括：(1)关于膝关节骨关节炎运动学疗法的基础研究或临床研究；(2)以期刊论文为主。文献排除的标准包括：(1)内容重复或相似；(2)无法获取全文。

一、膝关节骨关节炎的运动学疗法概述

(一)运动学疗法的定义和原理

运动学疗法是一种综合性治疗方法，通过特定的运动和体育活动来改善症状和治疗疾病。它起源于20世纪60年代的挪威^[6]。该疗法的理论基于生物心理社会模型，关注疾病本身和症状，并将前者定义为由解剖、病理或生理变化引起的特定身体结构或器官系统的破坏；后者则涉及疾病的主观体验或自我归因^[7]。运动学疗法的设计基于患者的病史和临床评估，并根据患者的功能障碍程度进行分级锻炼。在每次治疗过程中，至少进行1 h的主动运动。此外，每经过3～4次运动治疗后，需要进行重新评估，以确保治疗效果的有效性。

(二)运动学疗法治疗KOA的作用机制

根据KOA治疗指南，建议将运动学疗法作为首选治疗^[8]，其作用机制如下文所述。

1．关节润滑和营养供应改善

滑膜内膜层细胞产生黏液性液体，称为关节腔内的滑液。滑液不仅能够润滑和减少关节摩擦，还能为关节软骨提供营养，增强软骨细胞的活性^[9]。滑膜细胞对机械刺激敏感，运动可以刺激滑液分泌，进而改善关节的润滑效果^[10]。此外，运动还能够促进关节区域的血液循环，提供更多氧气和营养物质，同时清除废物和代谢产物，为关节软骨提供更理想的生存环境^[11]。

2．关节稳定和肌肉支持增强

膝关节的稳定性依赖于多种结构，包括韧带、滑膜和周围肌肉。通过特定的运动训练，可以增强股四头肌、半腱肌和半膜肌等关节周围肌肉的力量和控制能力，提高关节的稳定性^[12]。这有助于减少关节内异常运动，从而减轻关节软骨的压力和磨损。同时，强健的周围肌肉能够吸收和分散关节运动中产生的冲击和力量，从而减轻直接施加在关节软骨上的负荷^[13]。

3．炎症调节

炎症调节是运动学疗法治疗KOA的关键机制之一。KOA通常伴随着炎性细胞增生和炎症介质释放。运动训练可以通过多种途径调节炎症反应。运动可以促进关节内液循环，增加关节腔内营养物质供应，清除炎性因子；运动还可以促进血液循环，增加全身抗炎因子的运输和释放，减少炎症反应程度。研究表明，经过一段时间的运动后，关节腔滑液中的炎性因子如肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)α、白细胞介素(interlukin，IL) -1β和IL-6水平显著降低，而抗炎因子IL-10升高^[14,15]。

4．神经调节和疼痛缓解

KOA通常伴随神经异常活化和传导的改变，包括疼痛感受器敏化和神经纤维异常兴奋^[16]。运动训练可以通过多种途径缓解疼痛。运动可以促进垂体和下丘脑释放止痛物质β-内啡肽，β-内啡肽可以与外周神经或中枢神经的阿片受体结合，实现镇痛作用。运动还会激活内源性大麻素系统，释放内源性大麻素，与抗痛觉的瞬时感受器电位香草酸受体1(transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1)离子通道结合，阻断疼痛感觉^[17]。

二、运动学疗法治疗膝关节骨关节炎的应用

(一)行走

行走是运动学疗法中治疗KOA常用的应用之一。作为有氧运动，行走可以提高心肺功能、增强肌肉力量，并适度活动和负荷膝关节。指南建议，健康成年人应以每日步行7 000步强度进行日常活动，并且有动物模型研究发现，在患KOA以前，定期步行锻炼可以减轻关节疼痛^[18,19]。Klinedinst等^[20]研究也表示步行可以阻断中枢性疼痛途径，提高疼痛阈值。然而，Lo等^[21]和Master等^[22]却有着不同的观点，认为步行在改善关节疼痛方面效果有限，但可以有效提高KOA患者的生活质量和减缓疾病进展。综上所述，行走作为一种简单而有效的运动方式，在KOA的治疗中具有重要作用。但KOA患者在行走锻炼时，应遵循以下几点建议：首先，要量力而行，根据个人情况，选择适合自己的步行强度和距离；其次，要保持正确的步态和姿势，避免过度屈曲或过度伸展膝关节；最后，舒适的鞋子和合适的地面也同样重要。

(二)游泳

游泳对KOA患者有多种益处，水的浮力和阻力为患者提供了特殊的治疗效果。首先，水的浮力可以减轻身体的重量，患者在水中运动时对膝关节的冲击力较小，从而减轻了关节的负荷。这对于那些在陆地上运动时感受到明显疼痛的患者尤为重要。其次，在水中进行运动时，身体需要克服水的阻力，这对肌肉力量的提高和康复至关重要。流行病学研究表明，游泳对膝关节健康有益，特别是在生命早期(35岁以前)进行时^[23]。动物模型研究也验证了游泳对KOA的益处，研究发现，游泳显著增强了KOA软骨中Ⅱ型胶原蛋白的表达，并抑制了蛋白酶解性氨基酸酶类似物5的表达，从而抑制了软骨细胞的死亡，延缓了骨关节炎的进展^[24]。根据Xu等^[25]和Duan等^[26]的Meta分析研究，游泳在短期内对膝关节疼痛、身体功能、僵硬和运动能力都具有显著的正面效果。然而，需要进一步的研究来探究游泳对膝关节的长期影响，并确定其在膝关节治疗中的最佳应用方式。

(三)力量训练

力量训练是运动学疗法中的重要组成部分，KOA患者可以进行有针对性的肌肉力量锻炼，从而提高身体功能、增加肌肉质量、改善姿势控制和预防运动损伤。在进行力量训练时，应选择适宜的动作，避免关节过度负荷。KOA患者在训练时应主要针对股四头、半腱肌和半膜肌、腓肠肌等肌群。股四头肌位于大腿前侧，对膝关节的稳定和运动至关重要，常见锻炼方式包括直腿抬高和坐姿伸腿。半腱肌和半膜肌位于大腿后侧，是膝关节的主要屈曲肌群，常见锻炼方式包括俯身直腿屈曲和臀桥。腓肠肌位于小腿后侧，对于膝关节的稳定和下肢运动具有重要作用，常见的锻炼方式包括小腿抬高和坐姿下踩。对于单侧KOA患者，可先行对侧力量训练，研究表明力量训练可在对侧肌肉产生交叉训练效应^[27]。尽管对于力量训练强度的最佳选择尚无定论，但多项研究表明，高强度力量训练与低强度力量训练在改善膝关节疼痛、膝关节功能和生活质量方面具有相当的效果^[28,29]。因此，针对KOA患者的力量训练应根据个体特点、偏好和康复目标制定，以获得最佳效果。

(四)身心训练

身心训练是一种综合性的运动学疗法，旨在促进身体和心理的健康与平衡。它强调身体和心智之间的互动关系，通过各种技术和练习提高身体的健康状况、情绪管理和心理平衡。身心训练通常结合了多种元素，包括身体运动、呼吸控制、冥想和认知技巧等。这些元素相互配合，协同作用，以提升个体的整体福祉和健康状态。多项研究表明，像太极拳和瑜伽这样的身心训练对于改善KOA症状具有显著影响，有助于减轻疼痛、改善关节运动范围和增强肌肉力量，从而提高患者的身体功能和生活质量^[30,31]。然而，一些学者对太极拳和瑜伽治疗KOA持有怀疑态度，认为这两项运动中常包含半蹲动作，可能会增加KOA患者膝关节的负荷。但最新研究表明，太极拳典型动作如搂膝拗步和倒卷肱动作的练习过程中，膝关节内收力矩显著降低，从而减小了膝关节内侧间室应力，因此长期练习有助于改善内侧间室KOA患者的生活质量^[32]。瑜伽中的深蹲和弓步动作也会尽可能地激活股四头肌，产生较小幅度的膝关节负荷；而单腿直立动作则会产生较高的膝关节负荷，不适合KOA患者^[33]。因此，虽然太极拳和瑜伽可以为KOA患者提供综合的身心健康益处，但在进行这些活动时仍需要在专业人员的指导下进行，以避免由于不正确的姿势而进一步损伤膝关节。

(五)其他训练

除了前面提到的运动学疗法外，还有其他一些可用于治疗KOA的运动学疗法，包括固定自行车、平衡/本体感觉训练和关节活动训练。KOA患者常面临运动限制和疼痛。通过使用固定自行车，患者可以进行非负重的有氧运动，减少对膝关节的冲击和压力。相对于跑步或其他高冲击运动，这种低冲击的运动方式降低了对膝关节软骨的磨损和损伤风险。Luan等^[34]研究发现，固定自行车作为KOA患者的运动干预措施可以缓解疼痛、改善运动功能，但在临床上可能无法有效改善关节僵硬。一般来说，KOA患者的本体感受器容易受伤，使肌肉和神经控制能力减弱，从而导致老年人容易失去平衡并摔倒。平衡/本体感觉训练是一种专注于提高身体平衡和本体感知能力的方法。研究表明，与无干预相比，平衡/本体感觉训练显著改善了KOA患者的疼痛、关节僵硬、关节位置感和关节活动范围，且与其他训练相结合时效果更好^[35]。最后一种运动学疗法为关节活动训练，关节活动训练是一种专注于增加关节灵活性和稳定性的方法。它旨在改善关节的运动能力和预防关节损伤。关节活动训练可以通过主动和被动两种方式实现，但不建议将关节活动训练作为独立的干预措施治疗KOA，而是与其他形式的训练结合共同治疗^[36]。

三、临床实践中的前景

KOA的运动学疗法在临床实践中展现出了巨大的潜力和前景。未来的发展将着重于个性化康复计划、多学科合作和智能化辅助等方面，为患者提供更加个性化、科学化和综合化的治疗方案，进一步提高治疗效果，改善患者的生活质量。

(一)个性化治疗策略的实施与挑战

个性化治疗是根据每位患者的独特情况和需求制定的治疗方案和策略。在KOA的运动学疗法中，个性化治疗发挥着关键作用，以满足患者的特殊需求并提供最佳治疗效果。在治疗开始前，应进行全面评估，包括病史、体格检查和影像学检查。还要根据患者的需求和期望，制定明确的治疗目标和康复计划。此个性化康复计划会根据患者的能力、喜好和限制进行调整，并定期评估患者的治疗进展和治疗效果，随时根据需要进行调整。

然而，个性化治疗策略的实施面临一些挑战。首先，个性化治疗需要充足的资源和时间，包括医疗专业人员的专业知识和技能、先进设备以及详细的评估和监测过程。这可能对医疗机构和医疗团队的能力和资源造成压力。其次，个性化治疗还需要密切的沟通和协作，以确保医疗专业人员与患者之间的配合和协调。然而，时间限制和沟通障碍可能会阻碍协作。此外，治疗成本是不可忽视的因素，最佳治疗效果和最佳治疗成本通常相互矛盾^[37]。最后，临床上对于运动类型和强度的选择缺乏具体标准。研究显示，各种类型的运动疗法对KOA患者都有良好的临床效果，但没有明确的指南建议哪种运动类型更好。此外，针对不同属性的KOA患者(如年龄、性别、体重、严重程度、持续时间)，运动类型的推荐和运动强度的选择仍需进一步的临床研究来证实^[38,39]。

(二)多学科团队协作

多学科团队协作在KOA的运动学疗法中扮演重要角色。治疗KOA通常需要综合运动学、康复医学、物理疗法、骨科学、营养学等多个领域的专业知识。多学科团队由各领域专业人员组成，共同汇集专业知识和经验，制定综合治疗方案。研究发现，将运动学疗法与其他治疗方式结合使用能取得更好的临床结果。Liao等^[40]研究发现，与单纯运动学疗法相比，将运动学疗法与蛋白质营养补充剂相结合在治疗老年KOA患者方面具有更出色的临床效果，显著改善患者肌肉质量、身体活动水平和关节功能评分。Wang等^[41]研究表明，中药热敷与运动学疗法联合应用可以显著改善KOA患者的疼痛、关节感知和临床功能，相比单独运动学疗法，联合应用效果更好。Park等^[42]研究发现，将运动学疗法与全身肌肉电刺激相结合可以改善早期KOA患者的肌肉力量、膝关节功能和血清炎性因子水平。同样，Stausholm等^[43]研究发现低能量激光治疗联合运动学疗法也体现出良好的临床效果，减少了KOA患者止疼药的使用。

(三)技术创新与智能化辅助治疗的发展

运动监测和分析：智能化辅助技术可通过传感器、运动捕捉设备或可穿戴设备等监测患者的运动和活动。这些创新技术能准确捕捉和记录患者的运动数据，如步态、姿势和关节运动范围。医疗专业人员可通过分析这些数据，更高效地评估患者的情况并预测疾病的发展，从而制定相应的治疗方案^[44,45]。Wang等^[46]利用传感器测量KOA患者的膝关节负荷，并使膝关节负荷曲线可以实时显示在平板设备上。随后调整KOA患者行走时的足部前进角度，使膝关节负荷峰值能够减少20%。在进行上述的步态训练6周后，缓解了KOA患者内侧关节疼痛，并增强了膝关节功能。

远程医疗和在线锻炼：随着技术的发展，远程医疗成为可能。患者可通过智能手机、平板电脑或计算机与医疗专业人员进行远程沟通和康复指导。这对无法亲自前往医疗机构或需要长期康复的患者非常有帮助。远程医疗能提供及时的支持和指导，减少患者负担和出行成本。Bennell等^[47]和Harris等^[48]通过远程医疗为KOA患者提供运动和减肥计划，取得了较好的临床效果。此外，近年来出现了一种新型健身方式，即在线锻炼。人们可通过互联网和移动应用程序，在任何时间、任何地点进行线上健身活动，并取得较理想的临床效果^[49]。

四、小结与展望

综上所述，运动学疗法是治疗KOA的一种重要方法，可以改善症状、增强肌肉支持、提高功能和活动能力，并促进患者的整体康复和生活质量的提高。然而，KOA通常被认为是一种不可逆的进行性疾病，运动学疗法也仅对轻中度KOA患者有着良好的临床效果。对于重度KOA患者，手术治疗仍然是主要的治疗选择。此外，目前在临床实践中，对于运动学疗法的运动类型和强度缺乏具体的标准，这导致治疗效果的差异性。因此，亟需构建统一完备的治疗体系，明确适用于不同阶段和个体的运动方案。在未来，个性化医疗将成为新的趋势，运动学疗法也将朝着个体化治疗方向发展。通过基因检测、生物标志物检测等手段，可以更准确地预测患者对特定运动的反应，从而实现更精确、有效的治疗。新兴技术的不断发展也将为运动学疗法提供更多可能性。虚拟现实(virtual reality，VR)和增强现实(augmented reality，AR)等技术可以提供沉浸式的运动体验，增强患者的参与度和治疗效果。运动监测器、智能设备和移动应用程序等技术也可以帮助患者监测和管理运动计划，提供实时反馈和指导。随着健康教育的普及，运动学疗法将更多地融入社区和日常生活中。通过社区健康教育活动、康复中心和在线平台等，运动学疗法可以不仅成为KOA的治疗方法，还成为预防方法，使得越来越多的人免于遭受KOA的痛苦。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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