资料来源：“中国骨与联合手术杂志” 2019年12月，第12卷，第12期

中国骨与联合外科杂志，第12卷，第12期，2019年12月

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1。北皮科和关节炎诊断与治疗中心，北京大学人民医院

2.第4级，2014年，北京大学8年级临床课程

联合第一作者**传播作者

【摘要】膝盖骨关节炎是一种慢性退化性疾病，在中年和老年人中广泛发生，这给患者带来了巨大的身体疼痛和沉重的社会经济负担。近年来，由于其安全性，有效性和经济性，运动治疗已被广泛用于膝关节骨关节炎的一线治疗。本文总结了膝盖骨关节炎治疗的研究进度，该研究主要包括运动治疗的类型和临床作用，并分别从生物力学水平和分子生物学水平引入了运动治疗的可能机制。

膝盖骨关节炎（KOA）是一种慢性退化性疾病，在中年和老年人中很常见。它的特征是关节软骨的变性，破坏和骨增生。它可以在临床上表现为肿胀，疼痛和膝关节的受限运动，在严重的情况下，甚至关节畸形。我国有许多KOA患者。一项最新的大型流行病学调查[1]表明，在我国45岁以上的中年和老年人中，有症状KOA的总体患病率为8.1％，其中女性患病率为10.3％，男性为5.7％，甚至在特定地区为13.7％。

目前，没有有效的KOA治疗方法，其治疗策略主要仅限于药物治疗和手术程序。对于前者，尽管非甾体类抗炎药（NSAID）可以有效地镇痛，但它们不能延迟或阻止关节软骨的变性和坏死从发病机理中。此外，大量随机对照临床试验表明，长期使用NSAID将增加胃肠道出血，不良心血管事件和死亡的风险。

尽管人造关节置换是治疗末期膝盖骨关节炎的重要方法，但由于假体寿命的限制，该方法不适合年轻患者。此外，诸如持续的术后疼痛和假体修订之类的并发症也会给患者带来巨大的身体疼痛和沉重的经济负担[2-15]。

近年来，运动疗法的逐渐增长为治疗KOA提供了另一种想法。大量基于证据的医学证据表明，运动治疗可以有效缓解关节疼痛，改善膝关节功能并延迟终末期手术干预时间。这是一种安全有效的保守治疗方法。许多国内外学术机构，例如美国风湿病学会，英国骨科医师和中国医学协会的骨科分支机构，已发布指南，将运动治疗包括在骨关节炎的一线治疗措施中[16-24]。

本文总结了近年来在国内外运动治疗的研究进展，并从运动治疗的类型，效果和机制方面总结了这一点。

1种运动疗法

从广义上讲，任何增强或保持肌肉力量，促进身体健康并改善整体健康的活动都可以归类为运动疗法。运动治疗的目的可能是减肥和增加肌肉，但更重要的是，是减轻骨关节炎的症状。

目前，尚无统一的运动疗法分类方法：根据运动学的动态，可以将其分为主动运动和被动运动；根据肌肉收缩方法，它可以分为等距运动，等素素运动和等距运动。根据运动的生理特征，它可以分为强度运动，耐力运动，平衡运动，协调运动等。根据运动的媒介，可以将其分为土地运动和水运动[2-5]。

1.1肌肉力量训练

肌肉力量的变化在KOA过程中具有重要意义。一方面，肌肉强度的降低会降低膝关节周围肌腱和韧带等柔软组织的强度，这又使关节不稳定，从而导致胫骨和tello骨关节表面的异常应力分布[2]，这会加剧OA疗程的进度。另一方面，由于KOA患者肌肉组织的萎缩，伸肌和屈肌的肌肉强度显着弱化[3]，形成了恶性循环。因此，增强肌肉训练可以在一定程度上稳定膝关节的稳定性，改变胫骨和pat骨关节表面的应力分布，从而减轻受影响的膝盖的疼痛并改善膝关节功能。

力量训练的主要部分包括：股四头肌，腿筋，髋关节绑架和内收肌群，其中股四头肌肌肉力量训练是最广泛使用的。据报道，KOA患者的股四头肌强度的降低可以达到10％至60％[3]，而股股四头肌的力量训练可以减少膝盖关节的内向扭矩[4]，从而减少膝盖关节的载荷上的负载，并降低了膝盖腔内的载荷，并延迟了出现和发展的效果。

此外，外国学者发现股四头肌肌肉力量训练还可以减轻患者的感觉运动功能障碍。 Devita等。 [6]选择了30名KOA患者，并在股股四头肌上进行了12周的力量训练，并发现膝盖的疼痛和功能得到了显着改善。考虑到股股四头肌强度的降低将伴随着腿筋肌肉强度的弱化，一些学者认为，保持腿筋肌肉与股股骨股股的适当比率对于维持膝盖稳定非常重要。

至于髋关节绑架和内收肌群体训练，由于学术界存在争议，即关于膝关节骨关节炎患者的髋关节内收肌群体肌肉强度的变化[7-9]，因此，原则上需要进一步研究这种方法的合理性，并且需要进行进一步的研究并在临床上进行了巨大使用。

根据肌肉收缩的方式，可以将肌肉力量训练分为：等距收缩训练，等距收缩训练和等距收缩训练。

①ISO长度收缩训练：肌肉纤维的长度不变时会产生张力，因此ISO长度的肌肉力量训练不会伴有关节活动，这是一种静态训练。

对于膝关节周围肌肉力量较弱的老年人和患者，在关节腔中相对明显的疼痛或更多的液体积累，隔离力量训练可以有效缓解关节疼痛并防止浪费的肌肉萎缩。但是，考虑到在训练过程中缺乏关节活动，等距收缩训练在改善神经肌肉控制方面并不理想[9]，并且需要与其他肌肉力量训练方法结合使用。

②同位性收缩训练：恒定阻力负荷下的肌肉收缩运动，因此在整个运动过程中肌肉张力保持不变。一方面，等渗力训练可以使肌肉纤维更厚，肥大有效地改善了肌肉萎缩，从而增强了肌肉力量和恢复耐力水平。另一方面，等渗强度训练主要是在等渗强度训练之后安排的，并且两者的组合可以更有效地改善肌肉力量并改善肌肉功能。但是，由于急性阶段的局部肌肉力量较弱，患者在训练过程中经常遭受强大肌肉群的赔偿，从而导致力量训练失衡，因此不适合等渗性力量训练。

③结构速度收缩训练：这是一种动态的肌肉力量训练方法。通过以不同速度提供强度训练，这种方法可以使肌肉在整个运动范围内始终具有最大的电阻并产生最大的强度，从而具有等距收缩和等渗收缩的优势。此外，该训练技术可以根据患者的肌肉力量水平来调节阻力，完全考虑患者的个体差异，并且具有更好的安全性。

1.2联合运动训练

KOA患者的关节内外通常存在纤维组织缩合和疤痕粘附，这会导致关节刚度并减少关节运动范围。因此，联合运动训练是一种训练方法，可以减轻膝盖刚度的程度并改善关节的运动范围，以减轻患者的疼痛症状并提高生活能力。

对于有一般条件并可以完成一些活动活动的患者，鼓励他们进行积极的运动活动。患者可以通过关节的逐渐轴向运动来拉动周围的组织，例如肌肉和肌腱，以改善关节运动的范围。对于无法进行活跃活动的患者，可以使用完全由外部力量（自我修复的四肢，其他人，治疗装置等）产生的被动肌肉收缩，以实现联合运动训练范围[5-10]。

1.3有氧运动

KOA患者通常有氧代谢下降的程度不同，这会加剧下肢运动功能障碍，例如在地面上行走，上下楼梯和其他日常活动。有氧运动可以增强患者的有氧代谢能力并提高其身体耐力水平。对于老年人，中和低强度的有氧运动可以帮助改善心脏和肺功能，并且相对安全。常见的培训方法包括：步行，慢跑，游泳和骑自行车。

Mangani [11]等。对435名KOA患者进行了18个月的随机对照临床试验。结果表明，有氧运动可以显着缓解关节疼痛，提高步行速度并降低功能障碍得分。随着中药的进展和促进，有氧运动方法，例如太极拳，BA Duan Jin和其他中国特征，已逐渐被广泛用于预防和治疗KOA。 [12]发现，经过一年的Baduanjin练习，患者的WOMAC得分和SF-36分数得到了显着提高，并且在治疗过程中没有发生不良反应。

1.4水运动

水上疗法是一种基于浮力和水对人体的浮力的影响，是一种新型的运动疗法。水温通常以32 ℃〜36℃[13]控制。

水运动的好处是：

①促进血液和淋巴循环，减轻关节内部和外部纤维组织之间的粘附，并在一定程度上修复受损的关节[10]；

②减轻关节压力负担，放松肌肉，并减轻骨骼肌系统的疼痛和僵硬；

③水本身是一种很好的温暖治疗培养基，该方法具有运动治疗和温暖治疗的双重影响。

Bartels等。 [14]发现水疗法可以缓解关节疼痛，在短期内提高膝盖功能，并改善患者的生活质量和心理健康；但是，在长期（6个月）随访中未观察到这种影响。因此，医务人员可以选择水处理作为第一个领导长期运动治疗计划的方式。

1.5其他运动疗法

其他运动治疗方法包括：基于生物力学[16]等基于生物力学的手动治疗技术，本体感受培训[15]，神经生理疗法和瑜伽培训。根据文献报道，所有这些都具有治疗效果，可改善膝关节功能，从而改善膝关节功能，从而改善膝关节功能，并促进患者的康复。

2运动治疗的临床效果

根据文献报道，运动治疗的临床功效主要包括：减轻关节疼痛，改善膝盖功能和改善生活质量。

Huang等。 [17]将250名KOA患者随机分配给传统治疗组和运动治疗组，然后进行3个月。结果表明，在1个月后，运动治疗组的VAS得分和WOMAC得分显着下降，而在3个月后，就疼痛缓解和膝关节功能改善而言，运动治疗组明显优于对照组。 Cao Manlin等。 [18]还通过研究了72例身体合并运动的治疗，得出了类似的结论。

此外，一项随机对照临床试验的观察时间最长为1年，也得出了类似的结论。 Nejati等。 [19]发现运动疗法可以显着缓解患者的疼痛，并改善VAS评分和野蛮分数。他们还发现，在五个坐姿和6分钟步行试验中，患者的表现要比对照组好。

Liu Kemin等。 [20]通过一年的前瞻性研究发现，力量训练可以有效地提高WOMAC分数和HSS分数，并且患者的投诉和平衡功能也得到了不同程度的改善。 Kuntz [16]研究发现，瑜伽运动疗法可以有效地改善KOOS疼痛评分并减轻患者间歇性疼痛。至于身体机能，用瑜伽运动治疗的患者的自我功能评估通常比对照组的患者更好，并且患者的生活质量得分也相对较高。

Aglamis等。 [21]招募了34名KOA患者，并允许他们参加为期12周的多运动治疗计划。结果表明，治疗组中的SF-36分数和WOMAC得分明显高于对照组中的SF-36分数。接受运动治疗后，在训练的中间和晚期，患者的活力评分，身体表现和整体健康评分得到了显着提高。运动治疗的临床效果不是静态的，并且随着治疗时间的增加，其功效略有不同。

在系统的综述中，弗朗森[22]指出，运动治疗的疼痛缓解作用在开始训练后略有2到​​6个月略有下降，但与基线水平的统计差异仍然显着。经过6个月的训练，与对照组相比，运动治疗无法有效缓解疼痛，但是运动治疗的作用对于改善膝关节功能仍然很重要。

因此，运动治疗缓解关节疼痛是一种短期作用，治疗6个月后的作用并不显着。但是，运动治疗的长期持久性可以帮助恢复和改善膝关节功能，从而改善患者的生活质量。

3。运动疗法的机制

3.1生物力学机制

正常的生物力学环境在维持关节软骨的完整性中起着重要作用。关节载荷传导中异常的压力和疾病异常会导致软骨细胞，细胞外基质和软骨下骨的合成分解中的不平衡，从而导致膝关节炎的发生和发育。运动治疗通过增加肌肉力量来减轻骨关节炎症状的缓解。

弗兰森等。 [22]发现，运动治疗前后股股四头肌的收缩力的变化与患者的主观疼痛缓解和功能改善呈正相关。同时，Shakoor等人。 [23]使用WOMAC疼痛评分标准来评估患者的疼痛状况，并发现了相似的结果。此外，Knoop等人。 [24]发现这种关系不仅限于股股股，而是增加大腿后肌肉的强度（例如腿筋等）也可以缓解膝盖疼痛，改善膝盖WOMAC功能得分，并获得更好的开始测试结果。

一方面，增强大腿肌肉强度可以减少膝关节内向的峰值，将地面反应力的动作点向外移动，并减少膝盖内侧腔室的负载。在一定程度上，它在减轻疼痛和改善膝关节功能方面发挥了作用。另一方面，强大的大腿肌肉力量可以使患者能够完成更多的日常活动，例如上下楼梯和步行活动。由此产生的心理和心理状态，例如抑郁症，自我效能感评估，整体健康以及避免运动的改善也是减轻症状缓解的可能原因之一。

此外，股四头肌强度的增加增强了对膝关节的挤压作用，从而改善了软骨的营养状况，并对增加软骨质量和减轻软骨炎症具有积极作用。在一定程度上，它可以预防或延迟软骨的进一步变化[22]。肌肉强度的增强对关节的周围组织具有一定的保护作用，例如关节胶囊，肌腱，韧带等，从而降低了对膝关节进一步损害的风险[25]。同时，强肌收缩可以促进静脉和淋巴回流，这有助于消除关节肿胀和增强关节功能[2-10]。

运动疗法可以改善本体感受功能，这也可能是运动治疗介导骨关节炎症状缓解的可能机制之一。

一方面，先前的文献表明：本体感受的丧失和丧失不仅会导致关节稳定性降低，关节运动控制差和步态异常，而且还导致了软组织损伤之后，例如前十字韧带和孟子膜[26] [26] [26]

另一方面，骨关节炎患者的联合机械感受器受到不同程度的损害，肌肉力量的弱化也会抑制γ-运动神经元的激活并降低肌肉班的敏感性[29]。这些反过来将加剧本体感受障碍并形成恶性循环。

运动疗法可以通过特殊的训练方法直接对本体感受器作用，从而促进特经信号通过肌肉，肌腱，关节胶囊，韧带，韧带，半月板和膝盖关节关节的关节软骨传递到神经中心，并通过反射反应和肌肉调节效果介导肌肉的肌肉进行效果[2-15]，以介导肌肉的接头[2-15]。

Lin等。 [15]发现基于改善本体感受功能的运动治疗方法可以显着增加膝盖伸肌力矩，并有效提高膝盖位置的意识，步行速度和肌肉力量。但是，一些研究结果表明，本体感受的改善并不能显着改善WOMAC功能得分和KOOS评分[30,31]。

可以看出，运动治疗的本体感受改善机制主要保持在假设水平，其有效性和理性仍然需要进一步的研究来支持它。

3.2分子生物学机制

近年来，许多研究表明，细胞因子和炎症介质参与KOA的发病机理，这是重要的影响因素。

Helmark等。 [32]发现运动疗法可以显着提高患者关节腔和滑膜周围的IL-10水平。作为重要的合成细胞因子，IL-10可以作用于软骨细胞，抑制分解的细胞因子（例如IL-1和TNF-α）的合成以及NOS和MMP的表达，并对软骨细胞具有直接的保护作用[33]。

MMP-3是基质金属蛋白家族（MMP）的重要成员之一，并且参与了各种细胞外基质的降解[34]；同时，MMP-3可以激活其他基质金属蛋白，进一步加速软骨的破坏和骨关节炎的发作[35]。在另一个为期4周的随机对照临床试验中，Chen Hui等人。 [36]发现，与单独的药物治疗相比，与双氯芬酸治疗相结合的运动可以更大程度地降低联合滑液中MMP-3的含量，从而在一定程度上延迟了关节软骨的退化过程。

软骨寡聚基质蛋白（COMP）目前是关节疾病的最广泛使用的生物学标志物，它可以更好地反映骨关节炎的潜在风险以及骨关节炎疾病的发生，发育和预后[37]。研究表明，运动疗法可以显着降低血清和关节滑液中的COMP浓度[38,39]。这也间接地反映了运动疗法在调节关节软骨代谢和减少软骨损失方面的潜在作用，但其具体机​​制仍然不清楚，仍然需要进一步研究。

氧化系统 - 氧化系统失衡在骨关节炎的发作中起重要作用[40]。在病理条件下，过度的生理机械应力刺激关节软骨细胞产生大量活性氧（ROS），加速了线粒体的衰老和死亡。同时，骨关节炎中的自由基清除剂超氧化物歧化酶（SOD）具有一定程度的损害，反映了对抗氧化剂系统的损害。

一方面，运动疗法可以改善抗氧化剂酶活性，并减少由软骨细胞和组织ROS引起的氧化应激损害。 Cifuentes等。 [41]发现，在跑步机进行了8周的中度强度运动后，大鼠的SOD活性明显高于骨关节炎对照组（运动治疗组：13.90 nmol/mg;骨关节炎控制组：7.17 nmol/mg）。

另一方面，尽管中度强度运动刺激了中性粒细胞脱粒并促进髓过氧化物酶（MPO）的产生，但其程度比骨关节炎的程度较弱。此时，SOD尚未损坏，因此氧化系统 - 抗氧化系统保持平衡。此外，MPO可以提高血液抗菌能力，激活骨髓以产生更多的粒细胞，并募集大量富含溶酶体阳离子蛋白的中性粒细胞进入循环[42]。

运动疗法也可能对关节腔的微环境产生一定的影响。研究表明，连续的被动运动，例如关节屈曲和延伸，有利于改善关节腔的微环境并使其更有利于关节软骨修复，并且这种阳性保护作用只能在正常的关节负载条件下表现出来。

Song等。 [43]通过手术方法建立了大鼠骨关节炎模型，进一步的研究发现，中等强度的运动可以促进II型胶原蛋白和蛋白聚糖相关基因的表达，同时改善大鼠关节软骨的形态，组织学和免疫学评分。

至于锻炼治疗以缓解疼痛，Allen等人。 [44]认为它可能与阿片受体相关途径的激活有关。

4 Outlook

作为一种安全有效的物理治疗方法，运动疗法已被广泛用于KOA的一线治疗。越来越多的证据表明，除了研究较高和广泛使用的力量训练之外，各种形式的运动治疗（例如，运动训练，有氧运动和水运动）还可以有效缓解关节疼痛，改善膝盖功能并改善患者的生活质量。

在生物力学方面，运动疗法可以通过增强肌肉力量和提高本体感受功能来介导骨关节炎症状的缓解；在分子生物学水平上，细胞因子稳态，MMP-3和COMP是运动疗法的潜在机制，需要进一步的研究和确认。

在此阶段，运动治疗也有许多问题：

①没有完全考虑患者骨关节炎状况的变化和患者基本运动能力水平的差异；

②大多数现有的临床指南都不针对细节，特定形式，强度和运动治疗过程设计标准和规格。不当运动可能会加剧原始症状，甚至引起不可逆的畸形；

③相关的研究设计和质量控制是多种多样的，并且某些实验在选择标准对照方面存在某些缺点，因此研究异质性很高。

总而言之，应充分考虑不同患者的生理特征的差异，应评估和监测身体健康状况，并应制定安全有效的个性化“运动处方”，以最大程度地提高运动治疗的益处，同时避免相关的副作用和不良事件。

*基金项目：中国国家自然科学基金会（81672183）；中国北京自然科学基金会（7182172）；北京大学北京大学医院医院北京大学（RDY2018-04; RDY2016-15）; 2015年国际骨关节炎研究协会（OARSI）访问学者学者学者； 2016年国际软骨恢复协会（ICRS）学者； 2016年北京HAOAI联合健康慈善基金会青年学者学者； 2017年德国骨科年会学者

参考：