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膝骨性关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是一种常见的以关节软骨损害为特征的慢性关节疾病，其发生发展是一种长期、慢性、逐步渐进的病理过程。根据大型流行病学数据显示，我国症状性KOA 的患病率约为8.1%[1]。尽管近年来对该病临床研究越来越多，但对其治愈方法仍不明确，治疗目的只是缓解疼痛、纠正力线、改善功能[2]；而在国外多项指南[3-5]均推荐以运动疗法为其首选治疗方法，国内亦有大量基于循证医学的研究报道[1-2，6]推荐将物理疗法作为KOA 的常规康复治疗方法。本文就运动疗法在KOA 中的应用作一综述。

1 KOA 发病因素及其机制探讨

骨关节炎是一种复杂多因素病因引发的疾病，与高龄、肥胖、居住环境潮湿阴暗、缺少锻炼、从事重体力、骨关节炎家族史、营养不良、基础解剖疾病与创伤、绝经期间的妇女雌激素减少等[7]有关。KOA 的产生是软骨退行性病变和滑膜继发性炎症导致的骨质增生及软骨细胞凋亡[8]。白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是经典的炎症反应调节剂[9]。此外，有研究[10]认为IL-17 可反映KOA患者疼痛和功能损伤程度，但不能反映X线严重程度。其中IL-17A 的表达与病变严重程度呈正相关，如阻断IL-17A 信号通路，可改善膝关节的破坏[11]。以往认为KOA是非炎性关节疾病，其炎性血清标志物等并不升高，但近年来研究显示，超敏C 反应蛋白（hs-CRP）、红细胞沉降率（ESR）在KOA患者体内表达升高并且与疾病进展、预后等密切相关[12]。IL-1β 和TNF-α 联合作用会促进细胞的基质金属蛋白酶（MMPs）产生以及软骨寡聚基质蛋白（COMP）的减少。MMPs 被认为是软骨退变的有关媒介，在KOA 发生发展中加速软骨破坏，从而导致关节破坏畸形[13]。有研究[14]表明，血清COMP水平有可能被用作KOA 中软骨代谢的生物学标志物，其临界值（21.51 ng/mL）可用于区分KOA患者和健康个体。

除了分子生物学因素外，KOA 也与生物力学因素有关。最早普遍认同的是肌肉力量减弱，肌力失衡，就会使关节稳定性降低，载荷率升高，导致所施加应力的幅度及总负载在软骨接触面上的分布异常，加重软骨退变，最终导致关节软骨不可逆性的改变[15]。在正常行走时，每一步的开始会在膝关节上产生外翻力矩，为了维持平衡会相应产生较大且持续长的内收力矩（EKAM），从而导致膝关节内侧软骨压力偏大[16]。也有研究[17]认为，随着年龄增长，骨质疏松加重，胫骨平台骨小梁变细、数量减少，在重力和长期负荷作用下胫骨平台发生沉降现象。而胫骨外侧平台有腓骨支撑，沉降不明显，内侧平台承受膝关节载荷的2/3，而且无骨性支撑，沉降较外侧明显；内外侧平台差异性沉降导致下肢负重力线内移，内侧平台载荷进一步增大，形成恶性循环，导致内侧间室型KOA。关节软骨只具有有限的修复和再生能力，如果遭遇长时间或非正常的高压力，会快速衰退。

2 运动疗法

2.1 肌力训练

膝关节周围肌肉力量下降是造成膝关节稳定性下降、功能障碍的最直接和最初的因素。有研究[18]显示，KOA 者患侧膝关节的股四头肌及腘绳肌收缩速度减慢、收缩力量减小、抗疲劳性增加，同时患肢的伸肌及屈肌峰力矩、峰力矩均值、平均功率、单次最佳做功及总功都较健侧下降[19]。目前的肌力训练根据肌肉收缩方式分为等长肌力训练、等张肌力训练和等速肌力训练。

2.1.1 等长肌力训练等长肌力训练是肌纤维长度不产生明显变化而肌张力改变的静态抗阻训练，因没有关节活动，所以适合肌肉力量弱、关节活动受限和积液多的患者，如直腿抬高练习、股四头肌等长收缩练

习等。但是此法缺乏关节活动，对改善肌肉神经控制作用不良。Huang 等[20]的研究表明，等长肌力训练可在短期内明显缓解KOA患者的疼痛症状、改善关节功能，其短期疗效优于理疗联合口服非甾体抗炎药治疗。蔡民等[21]将97例KOA患者分为屈膝组、伸膝组和药物组，前两组均给予等长肌力训练等综合康复治疗，药物组给予双氯酚钠缓释片口服及双氯酚酸二乙胺乳胶剂外用，结果显示，屈膝组与伸膝组西部安大略湖与麦克马斯特骨性关节炎指数（WOMAC）总评分均低于药物组（P＜0.05），屈膝组WOMAC 中的疼痛、身体功能评分较伸膝组降低更显著（P＜0.05）。说明以屈膝肌群训练为主的康复训练优于药物，且膝关节屈肌群在膝关节功能中有重要作用。

2.1.2 等张肌力训练等张肌力训练是在阻力负荷恒定下产生的关节运动，渐进抗阻练习是最常用的方法。等张肌力训练是一种动力性肌力训练，可增强运动神经对肌肉的控制，使得肌纤维增粗、萎缩的肌肉逐渐增大，有利于增强肌力和肌耐力，提高关节稳定性，适用于急性期之后。刘福英等[22]将60例KOA患者均分为观察组和对照组，对照组采用透明质酸钠关节腔注射，观察组在对照组的基础上加股四头肌等长等张收缩训练，结果显示，两组3、6个月的Lysholms评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05），但是1年后观察组优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。说明坚持等长、等张收缩练习，能有效缓解关节疼痛，增强关节稳定性，改善关节功能，其远期效果优于玻璃酸钠。但等张训练在关节活动范围内的阻力矩与最大肌力矩不一致，会影响训练效果，不适用于有明显关节挛缩、活动疼痛的患者。同时等张肌力训练可能导致应力聚集，是慢性肌肉损伤的因素之一。

2.1.3 等速肌力训练等速肌力训练需要专门的等速训练仪器，利用仪器提供一种可变顺应性阻力，使肌肉收缩时关节运动的角速度恒定，让肌肉在整个关节活动范围内始终承受最大阻力，保证了肌力训练的高效性和安全性，但其仪器昂贵操作复杂不易普及，目前关于等速肌力训练的研究远比以上两种多。甄天赛等[23]将100例KOA患者随机分为观察组与对照组（每组各50例），对照组给予等长肌力训练，观察组给予等速肌力训练，结果表明，治疗后观察组膝关节活动范围明显大于对照组，疼痛视觉模拟量表（VAS）评分、Lysholm 膝关节评分、健康调查量表各维度评分及显效率明显优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。同样卢岩岩等[24]的研究也表明，小针刀联合等速肌力训练比联合等长肌力训练效果好，可以有效增强KOA患者肌力、本体感觉，改善膝关节功能。何霞等[25]将120例KOA患者随机分为空白组、对照组和观察组（每组各40例），三组均采用关节腔内注射玻璃酸钠与关节松动术治疗。对照组在此基础上增加常规肌力训练，观察组在此基础上增加膝关节等速肌力训练，训练模式为普通等速向心/向心模式，结果显示，观察组膝关节屈伸肌峰力矩、VAS评分、Lysholm 评分、10 m步行时间及6 min 步行距离优于对照组和空白组（P＜0.05）。有研究[26]显示，等速肌力训练在增强肌力方面优于等长肌力训练，与等长肌力训练、等张肌力训练、有氧运动、玻璃酸钠关节腔注射等疗法相比，等速肌力训练在减轻KOA患者关节疼痛、改善关节功能方面的效果更好。但是离心收缩速度与肌肉损伤有关，且快速离心运动较容易引发伸膝肌群酸痛及造成肌肉细微损伤现象[27]。

2.2 有氧训练

有氧训练也称全身耐力训练，是运动疗法中提高机体代谢运动能力的方法，能减少关节负荷和保护关节。常见的有氧训练如：跑步、游泳、骑自行车以及一些传统健身功法。李军[28]的临床研究表明，跑步运动及游泳运动对KOA 均具有明显疗效，且联合有氧运动训练对KOA 疗效明显优于单一有氧运动训练。郑丽娣等[29]对56例KOA患者进行研究发现，功率自行车运动不仅可以减轻体重对膝关节的负荷，还可以通过调节座椅高度来减轻膝关节压力负荷，对慢性KOA患者具有显著疗效。此外有研究[30]显示，对于老年KOA患者来说，太极拳是一种理想的锻炼方式。张旻等[31]的研究发现，太极倒卷肱动作可降低膝关节内侧间室的应力。张琥等[32]将68例KOA患者随机分为太极拳锻炼组和自行车锻炼组（每组各34例），结果发现，两者均能增加早期KOA患者的步长和步速，但太极拳锻炼的效果更好，作用机制与太极拳训练能增加髋关节内收力矩，减小膝关节内收力矩有关。

2.3 其他训练

其他训练包括水中运动、平衡及本体感觉训练、神经肌肉运动训练（NEMEX）。

2.3.1 水中运动水中运动是指在温水中进行步行等训练，兼有运动疗法及温热治疗的作用，能减少关节负荷，增加关节活动范围，恢复控制、平衡及协调能力，增强心肺功能，减轻疼痛，加快康复[33]。吴立红等[34]将187例KOA患者随机分为水中运动训练组和徒手运动训练组，结果显示，水中运动训练组Lequesne 评分均优于徒手运动训练组，差异有统计学意义（P＜0.05），说明相比物理因子治疗、关节功能训练及下肢肌力训练等常规治疗，水中步行训练可更好地提高膝关节的稳定性及本体感觉，改善患者临床症状及日常生活能力。仝伟[35]将62例KOA患者随机分为观察组和对照组，观察组行水中运动训练，对照组行徒手运动训练，结果表明，观察组能有效改善患者的膝关节伸展、髋关节外展、肌肉力量和膝关节功，组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。Kunduracilar 等[36]的研究表明，水中运动训练对KOA 的治疗有益处，且在水运动训练上下肢和躯干运动比单纯下肢运动改善下肢功能更为有效。

2.3.2 本体感觉训练本体感觉训练可以增加机体的平衡性、关节的稳定性、动作的协调性以及神经肌肉控制能力。膝关节损伤时降低股四头肌运动神经元兴奋性，降低股四头肌的自主激活从而导致股四头肌无力，并降低本体感受的敏锐度[37]。彭文洁等[38]对80例KOA患者的临床研究表明，本体感觉训练可改善患者步态特征和平衡能力，与本体感觉训练可以增加KOA患者的步长有关。王文龙等[39]将106例均分为试验组和对照组，对照组常规康复治疗，试验组在其基础上增加本体感觉强化训练，结果显示，本体感觉强化训练对KOA患者静态平衡能力、动态平衡能力以及关节本体感觉效果显著优于日常生活活动的步行训练。亦有研究[40]显示，本体感觉不仅与膝关节伸肌肌群呈负相关，与屈肌肌群也存在同样的关系，随着KOA患者膝关节肌力下降，本体感觉水平也出现下降，这可能是造成膝关节稳定性、平衡性和协调性下降的原因。

2.3.3 NEMEX NEMEX 是基于生物力学和神经肌肉原理，结合本体感觉和肌力训练，针对患者的感觉功能、运动功能和稳定功能三个方面来进行改善。此法是针对有膝关节损伤的年轻人产生的感觉运动缺陷和功能不稳定而开发的，因为老年性KOA患者存在类似问题而被逐渐应用[41]。Holsgaard-Larsen 等[42]的一项研究发现，经过NEMEX 后，KOA患者在步行时EKAM有所降低，提示NEMEX 可能通过降低膝关节内侧间室负荷来减缓关节软骨磨损，从而延缓KOA 进展；同时其另一项研究[43]表明从长远来看，NEMEX 是缓解KOA 症状的最佳选择，同时避免了止痛药和抗炎药的潜在副作用。梁邱等[44]对70例KOA患者的临床研究显示，NEMEX 与股四头肌肌力训练在缓解疼痛方面作用相近，但随着训练时间的延长，NEMEX 较股四头肌肌力训练改善越明显。国外亦有研究[41]认为与肌力训练或有氧训练相比，NEMEX 在减轻症状和改善功能上至少具有同等的效果，而且更针对退行性膝关节疾病相关的感觉运动缺陷和功能不稳定性。并且对于轻度至中度KOA患者，不适合用含有跳跃动作的NEMEX[45]。

3 小结

综上所述，运动疗法作为一种有效改善KOA 的物理疗法，目前在临床上得到广泛应用。其作用机制包括：在分子生物学方面，能够降低KOA患者关节滑液中IL、TNF-α、hs-CRP 和MMP-3 的水平，抑制炎症因子对关节软骨的破坏，从而延缓关节软骨退变的进程[46]；在生物力学方面，可以增强关节周围肌肉力量、改善本体感受功能及关节稳定性，从而恢复关节周围组织的生物力学平衡，打破肌肉萎缩、关节失稳、疼痛三者之间的恶性循环[47]。此外，运动疗法也可以通过调节背外侧前额叶皮层（DLPFC）和血清程序性死亡受体-1（PD-1）水平来缓解患者疼痛，进而有缓解焦虑和抑郁症状的作用[48]。

肌力训练针对性强，可以用不同的训练姿势锻炼相对应肌肉，短期肌力训练对疼痛的疗效优于有氧训练，而有氧训练锻炼全身大肌群，增强心肺功能，易于消耗患者体内脂肪，减轻体重，降低体重指数，进而减少关节载荷。水中运动作用类似有氧运动且可以保护关节，增强稳定性，但是对于陆地行走没有太大帮助。本体感觉训练是针对患者感受和辨别身体运动、位置和状态能力的训练，帮助患者维持身体协调和稳定。神经肌肉训练是整合了肌力训练和本体感觉训练，可以增强下肢肌力，提高患处神经肌肉控制能力，改善下肢力线，进而降低活动损伤，在增强心肺功能、减轻体重方面不如有氧训练。

目前运动疗法的种类繁多，国内以肌力训练为主要方式，但是如何确定老年人KOA患者的最佳治疗参数，如训练强度、时间和肌群等，如何保证运动疗法有效性的同时避免运动损伤，都有待进一步研究；同时运动疗法对膝关节疼痛的缓解和改善功能的作用能持续2～6个月，而在6个月后，疗效不稳定[49]，患者的依从性和坚持长期运动训练可以使治疗效果最大化，因此要以患者为中心，制订针对性的计划和良好的健康教育方案，才能让运动疗法更好地在临床上应用，使更多的KOA患者受益。

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