综述:前交叉韧带重建(ACLR)患者与非重建个体康复训练期间的膝关节生物力学:一项系统综述

【字体: 时间:2025年05月12日 来源:Clinical Biomechanics 1.4

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  本文聚焦前交叉韧带重建(ACLR)患者康复训练时的膝关节生物力学。通过系统回顾相关研究,发现目前数据存在诸多问题,如数据收集方法多样、报告变量不统一等。这对康复方案制定意义重大,值得专业人士深入研读。

  

引言


前交叉韧带(ACL)损伤在年轻活跃人群中较为常见,在青少年和成年群体里,手术干预的比例也在不断上升。对于那些希望重返运动的人来说,ACL 重建(ACLR)是恢复膝关节稳定性和功能的标准治疗方法。一般认为,患者能重返运动并恢复一定运动表现,就算手术成功,超过 80% 接受 ACLR 的运动员和活跃个体都能恢复一定运动水平。

然而,接受 ACLR 的患者与未进行手术的 ACL 损伤患者相比,患创伤后膝关节骨关节炎(PTOA)的风险相似,甚至更高。有研究表明,ACLR 患者骨关节炎患病率为 41%,非手术治疗且伤前活动水平相似的患者患病率为 35%。这可能是因为 ACL 损伤后引起的膝关节生物力学变化,如胫骨旋转和膝关节内收力矩改变,在手术后依然存在,进而改变了胫股关节的自然负荷模式,导致关节逐渐退变。

ACLR 后的康复计划旨在通过强化膝关节周围肌肉来恢复膝关节运动学,但康复对预防或延缓 PTOA 的效果却缺乏足够证据。此前研究发现,ACLR 后胫股关节间隙宽度会变窄,而这一变化与骨关节炎诊断前的关节软骨变化有关。而且,股四头肌力量不足越严重,关节间隙宽度变窄越明显。这意味着,制定能更有效维持和增强股四头肌力量的康复方案,或许能改善与骨关节炎发展相关的预后。但目前,ACLR 并没有标准的康复方案,不同临床机构的康复效果差异较大。

虽然临床医生都认可力量训练在康复中的重要性,但对于训练开始时间、具体训练类型、康复时长和训练进度等问题,还存在争议。比如,开放动力链运动(如腿屈伸,运动时脚可自由活动)在康复中的应用就存在争议,尽管有证据表明其增强力量的效果与闭合动力链运动相似,且不会影响 ACL 移植物的松弛度。在制定康复方案时,人们更关注未成熟 ACL 移植物的保护,却较少研究运动对 ACLR 后胫股关节力学的影响。

胫股关节能在六个自由度上运动,包括三个旋转轴和三个平移轴。ACLR 后平移变化相关数据较少,这可能与研究人员使用的三维运动捕捉方法有关。基于标记的运动捕捉方法虽常用,但在测量平移运动时,若要求毫米级精度,会因软组织伪影出现准确性问题;而基于透视、射线照相和 MRI 技术的图像匹配方法虽能确定平移,但可采集的数据量有限。这些技术的不足限制了对膝关节六个自由度生物力学数据的获取,也使研究结果存在差异。

以往的系统综述研究了 ACLR 后步态、日常生活活动(如上下楼梯和平衡)以及重返运动评估中的运动学和动力学变化,发现 ACLR 后膝关节峰值旋转角度和力矩有改变,但未考虑胫股关节平移变化,尽管 ACL 的主要作用是防止胫骨前移。还有综述研究了健康人深蹲和弓步运动时膝关节的旋转和平移运动学,但未涉及 ACLR 患者。目前,尚无针对 ACLR 患者不同康复运动生物力学的系统综述,而这些数据对于制定考虑 ACLR 后特定运动安全性和有效性的康复方案至关重要。本系统综述旨在综合已发表的关于健康参与者和 ACLR 患者在常用下肢抗阻康复运动中膝关节生物力学的运动学和动力学数据,为了解术后早期强化康复过程中膝关节的生物力学变化提供参考。

方法


本综述按照系统评价和荟萃分析的首选报告项目(PRISMA)声明进行。

研究特征


最终分析纳入 34 项研究,其中 8 项包含 ACLR 患者,30 项包含健康参与者,共涉及 607 名健康参与者(年龄 27.7±7.9 岁)和 175 名 ACLR 患者(年龄 28.3±8.3 岁)。有一项研究的数据存在重复,已将重复数据排除。所选研究测量的运动包括单腿深蹲(n = 16)、前弓步(n 未完整给出) 。

讨论


ACL 损伤和重建(ACLR)后的膝关节生物力学可能会影响个体患创伤后膝关节骨关节炎(PTOA)的风险。康复运动中的运动学和动力学数据,能为 ACLR 后运动的适用性和安全进展提供重要信息,有助于降低 PTOA 风险。本系统综述旨在综合常用下肢康复运动中的运动学和动力学数据。

结论


目前,关于常见康复运动中膝关节生物力学的数据在数据收集方法、报告变量、结果的大小和极性等方面差异很大。这凸显了未来研究在报告运动学和动力学数据时,需注重一致性和可重复性。本综述还发现,康复运动中胫骨平移和旋转数据较少,尽管 ACLR 的主要目的是恢复膝关节功能,预防胫骨过度前移等异常运动,但相关数据的缺乏不利于深入了解康复运动对膝关节生物力学的影响,也给制定精准有效的康复方案带来困难。

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