1. 引言
ACL是膝关节最容易损伤的韧带，通常在运动过程中发生损伤 [1] 。ACL位于膝关节内部，韧带中没有血管，其营养物质主要来源于关节内的滑液和附着在韧带表面的毛细血管供应，ACL发生撕裂后很难自愈 [2] 。ACL损伤不仅会导致患者出现膝关节疼痛、肿胀和活动受限，还会导致反复的膝关节不稳定、半月板撕裂、软骨损伤 [3] 。根据最近的流行病学统计，ACL损伤的发生率一直在增加。仅在美国，每年就有超过25万人患有前交叉韧带损伤 [4] 。目前自体肌腱重建ACL是治疗ACL撕裂的首选方法。然而，术后的康复是巩固手术效果和恢复关节健康的关键 [1] 。许多患者在术后受到肌肉质量损失和股四头肌自主激活抑制的影响而在最初的康复阶段出现明显的股四头肌无力，部分患者重建ACL术后的力量不足甚至持续长达三年 [5] [6] 。患者在术侧肢体和未手术肢体之间力量不平衡的情况下重返运动，可能导致膝关节的异常力学改变和功能受限，增加韧带损伤和膝关节骨性关节炎发展的风险 [7] [8] 。
目前关于ACLR的隧道路径、移植物的选择有较多研究，但缺乏针对前交叉韧带重建术后重返运动的相关报道 [8] [9] [10] 。本研究拟采用患者自述结合膝关节功能评分的判定标准、术后1月、术后3月的股四头肌等速肌力测试结果，对患者进行随访，并回顾分析病例的临床资料，探讨ACL损伤的发病机制以及影响ACL重建术预后的相关因素，为今后ACL重建患者的预后研究和ACL术后辅助重返运动的设备开发提供参考依据和理论基础。
2. 研究方法
本研究为前瞻性研究，在2021年12月至2024年2月收集了来自青岛大学附属医院、青岛市立医院的前交叉韧带重建患者的病例资料，所有患者均由同一主任医师完成ACL重建。根据患者术后4周后是否能够坚持进行为期2月的等速训练进行分组纳入与排除。遵循的程序符合人体试验伦理学标准，并得到青岛市立医院伦理委员及会的批准(批件号：2024-KY-012)以及青岛大学附属医院伦理委员会的批准(批件号：QYFY WZLL 28381)。
2.1. 一般资料
ACL重建组分为等速训练组、常规康复治疗组
1) 纳入标准：a) 年龄18~40岁，性别不限。b) 能够坚持采用等速训练康复治疗的ACL重建术后患者纳入等速训练组，未能够进行持续等速训练康复治疗、仅接受常规康复方案的患者纳入对照组。
2) 排除标准：a) 双侧ACL损伤患者；b) 合并有其他韧带损伤；c) 合并有下肢骨折患者；d) 存在先天的关节发育异常、下肢畸形的患者；e) 既往有膝关节周围手术史的患者；f) 存在中断训练超过3天的患者不得纳入任何分组；g) 合并较多基础疾病，不能参与一般活动者，所有入选患者均能进行等速肌力测试，部分患者在损伤急性期，由于剧烈疼痛、肿胀，膝关节不能耐受主观症状，因而不能主动屈伸活动，应予以排除；合并较多基础疾病患者不能耐受等速肌力测试，也应给予排除。
坚持采用等速训练康复治疗的ACL重建术后患者49例作为等速训练组，未进行过等速训练康复治疗仅在术后4周内进行了常规康复治疗的ACL重建术后患者作为对照组，纳入46例。最终，49例患者被纳入等速训练组，46例患者被纳入对照组。以上85例患者的ACL重建术均由主任医师主刀完成，韧带来源为自体同侧腘绳肌肌腱，术后未出现感染、髌骨脱位现象等并发症。等速训练组为纳入的于术后4周末开始接受等速运动训练的患者。
2.2. 病例一般资料
记录每位纳入病例的基本信息：姓名、性别、年龄、身高、体重、联系方式、病例信息(具体诊断、手术时间、康复流程)。
2.3. 手术方案
患者麻醉实施成功后取仰卧位，左下肢处于可屈膝90˚位，常规消毒、铺巾，贴护皮膜。充气止血带充至260 mmHg。自左膝关节间隙水平髌韧带两侧旁各开一0.8 cm入口直达关节腔。自外侧入口处置入关节镜，依一定次序检查关节腔，见膝关节髌骨关节面光滑完整，外侧间沟处滑膜皱襞增多，关节腔内滑膜轻度增生，前交叉韧带股骨止点撕裂，后交叉韧带结构尚完整，外侧半月板后角与体部纵行撕裂，内侧半月板完整，膝内其余结构尚完整。清理关节内增生的滑膜。应用刨削器、篮钳将外侧半月板后角体部修整，半月板缝合器缝合两针，探钩探查缝合的半月板牢固。获取自体肌腱：作左膝胫骨结节内侧一约3 cm纵形切口，逐层切开皮肤、皮下组织、浅筋膜、显露鹅足，取腱器取半腱肌、股薄肌肌腱，处理肌腱，编制备用，半腱肌腱双折、股薄肌腱双折后形成4股肌腱移植物，测直径为股骨侧8 mm，胫骨侧8 mm。应用刨削器作髁间窝清理术，定位前交叉韧带股骨止点，打入导针，用4.5 mm空心钻扩孔，测量股骨隧道深度为36 mm，选用可调悬吊钛板，股骨隧道用8 mm空心钻钻深度为20 mm。定位胫骨隧道内口，安装胫骨隧道导向器，打入导针，用8 m胫骨钻扩孔。屈膝90˚位，将编好的肌腱由导针引入，经胫骨隧道拉入股骨隧道，翻转带袢钛板使其固定于股骨髁上，于胫骨隧道处拧入一钉鞘及一枚6-8X30 mm螺钉固定。再次被动活动左膝，并作前后抽屉试验，稳定性良好；探查见重建的前交叉韧带张力良好，伸直位无撞击。大量生理盐水冲洗关节腔，清点器无误后撤除关节镜器械，逐层缝合皮肤，缝合后关节腔内注射玻璃酸钠、凝血酶、罗哌卡因，弹力绑带加压包扎后松止血带。术后由1名骨科医师、1名外科护士、1名麻醉师、1名护工在患者家属陪同下护送患者安全返回病房。
2.4. 康复方案
2.4.1. 术后常规康复治疗方案
术后1天到2周内行股四头肌收缩训练、踝泵训练、关节活动度训练、仰卧位和坐位足跟滑动训练。术后3天如无疼痛、肿胀现象，佩戴支具行直腿抬高训练、髋关节外展、后伸练习。患者可根据自身耐受情况，在铰链式膝关节支具和拐杖支撑下行部分负重训练。术后2~4周可借助拐杖或助行器行保护下渐进负重练习，在仰卧位行髋关节外展、内收肌群的肌力强化练习，在坐位加强膝关节屈伸肌的主动肌力训练。在患者耐受情况下指导患者循序渐进地进行康复训练，运动后需冰敷15~20分钟。
2.4.2. 等速运动组康复流程
Figure 1. Isokinetic pre-training warm-up exercises
图1. 等速运动训练前热身练习
术后4周内按照医院常规康复流程进行康复训练，术后4周开始进行等速运动训练。所有患者在进行等速测试或训练前，均由专业的关节外科医师及康复治疗师进行评估，并记录膝关节ROM、膝关节疼痛评分、Lysholm膝关节评分，告知患者等速肌力测试及训练过程中的注意事项。在等速肌力测试开始前帮助患者熟悉测试过程，以便患者能很好的配合完成测试。在等速训练前，患者进行10分钟的热身训练(见图1)。采用适配器位置选择在内踝上方约5 cm处 [11] 。患者在进行等速肌力训练前、训练4周后及训练8周后分别进行等速肌力测试。患者能正确完成测试动作后，休息2分钟，然后对研究对象进行膝关节等速肌力测试。测试角度为0~90度，测试速度为60˚/秒，重复5次，重力补偿。等速肌力训练前后各时间点等速肌力测试方法一致。记录患者峰力矩值、总功、H/Q比值 [12] [13] 。
2.5. 康复治疗指标
2.5.1. 疼痛VAS评分
要评分范围为0~10内的数字，其中规定数字0代表“无疼痛感”，数字1，2，3代表患者的“轻微疼痛感”并不对生活产生不利，数字4，5，6则代表患者“一般的疼痛程度，对患者的生活有一定程度的影响，且该影响以通过休息后减弱”，数字7，8，9代表患者的“中度疼痛感，该疼痛感已经产生比较严重的不利，导致患者的睡眠受到干扰的程度”，而数字10表示“疼痛的最高级，使得患者对该疼痛无法忍受”。
2.5.2. 膝关节活动度
使用特制的关节角度尺对患者的关节活动进行测量，将量角器的放于股骨侧，同时保持手臂与股骨方向保持一致，外侧和大腿腓骨头的连线为测量的移动臂，患者尽力伸展和屈曲膝关节3次，关节角度尺测量是二次运动中伸展和屈曲的角度值，并对三次测量值取均值。
2.5.3. Lysholm评分
通过膝关节Lysholm评分表进行评分，该评分以100分为满分，其中得分越高者代表其膝关节功能性越好。是评价康复治疗和骨科治疗中膝关节的中整体症状和功能状况的参数，是采取调查统计的方法得出的，通常包括膝关节的有无疼痛感、肿胀感、有无出现走路障碍、走路是否耑要进行辅助、身体关节是否出现不稳定、身体重心下沉是否出现痛苦、爬坡上楼梯是否有障碍，该评分以100分为满分，其屮得分越高者代表其膝关节功能性越好。
2.5.4. 峰力矩值
峰力矩值(PT)：是等速过程中肌肉最大收缩时的力矩，是衡量等速运动过程重要参数之一，通常在运动中可以采集多次，本康复训练中使用广州一康A-8等速训练仪进行测量受试者的屈伸肌值，可通过等速仪分析后在界面记录(见图2) [14] 。
2.5.5. 腘绳肌与股四头肌峰力矩值比值(H/Q比值)
H/Q比值为腘绳肌与股四头肌峰力矩比值，可用来评价膝关节前后稳定性及肌群的协调性，正常范围约为50%~60%。膝关节损伤后H/Q比值发生改变，达不到正常范围。H/Q比值若恢复到正常范围，则代表膝关节稳定性的提高 [15] [16] 。
2.6. 统计学分析
将上述采集的ACL重建术后患者的康复训练前、训练4周、训练12周的数据汇总后使用SPSS统计软件进行数据处理和分析。数据中呈现正态分布进行t检验；对于不呈现正态分布的数据采用秩和检验。双侧α = 0.05，P < 0.05为差异有统计学意义。在比较等速训练组和对照组的年龄、身高、体重、BMI、术后时间、疼痛VAS评分、膝关节活动度、Lysholm评分、峰力矩值、H/Q比值时，根据其是否满足正态性和方差齐性，采用两独立样本t检验或Mann-Whtinue U检验；在比较性别、侧别、H/Q正常比值的分布等分类变量时，本研究采用卡方检验的统计方法。对于等速训练组在训练开始时(术后4周)、训练4周后(术后8周)、训练8周后(术后12周)的60˚/s伸肌和屈肌峰值力矩、180˚/s的伸肌和屈肌峰值力矩数据在分析前要进行球形检验，检验结果P > 0.05，则说明这组重复测量数据之间不存在相关性，测量数据符合Huynh-Feldt条件，采用单因素方差分析；如果检验结果P < 0.05，则说明重复测量数据之间存在相关性，使用重复测量设计的方差分析模型。
Figure 2. Isokinetic tester curve interface
图2. 等速测试仪曲线界面
3. 结果
3.1. 患者一般情况比较
在本研究纳入的85例研究对象中，最终79例在术后3月获得随访，失访率为5.9%。在79例完成随访的患者中，根据术后4周后是否坚持进行了1个月以上的等速运动训练，分为等速训练组(40例)和对照组(39例)。其中等速训练组的年龄分布在18岁~28岁，在基线上等速训练组数据和对照组数据之间没有观察到显著差异(P > 0.05) (见表1)。
Table 1. Comparison of general baseline information between isometric training and control groups
表1. 等速训练组和对照组的一般基线资料比较
3.2. 疼痛VAS评分
ACL重建术后患者膝关节仍然存在不同程度的疼痛，我们统计分析了两组术后4周、术后8周、术后12周的VAS评分(见表2)。40名等速训练组患者术后4周内平均VAS评分为6.38 ± 0.44。对照组术后4周内平均VAS评分为6.38 ± 0.24。术后8周复查时，等速训练组平均VAS评分为4.89 ± 0.30，对照组4.98 ± 0.72。术后4周、术后8周两组疼痛评分无显著差异，VAS差值无显著差异(P > 0.05) (见图3)。患者康复训练8周后，即术后12周，与对照组相比存在差异。术后12周等速训练组平均VAS评分为2.55 ± 0.85，对照组2.96 ± 0.74。术后8周~12周的等速训练对于减轻部分患者膝关节的疼痛可能有一定作用。
Table 2. Comparison of changes in scores in isometric training and control groups (
)
表2. 等速训练组和对照组的评分变化比较(
)
Figure 3. VAS scores at 4 weeks postoperatively, 8 weeks postoperatively, and 12 weeks postoperatively in both groups. Pain decreased gradually with postoperative time
图3. 两组患者术后4周、术后8周、术后12周VAS评分。随着术后时间的推移，疼痛逐渐减轻
3.3. 膝关节活动度
ACL重建术后患者通常存在一定程度的关节活动受限，经过等速康复训练后患者的活动范围能够有所改善。术后4周等速训练组和对照组的ROM分别为85.0 ± 2.8，85.7 ± 3.8，无显著差异(P > 0.05)。术后8周、术后12周等速训练组、对照组的ROM分别为104.7 ± 9.2，95.0 ± 4.6，20.5 ± 9.3，20.0 ± 10.3，差异有意义(P < 0.01) (见表3)。通过比较两组患者术后4周、术后8周、术后12周ROM测量值的数据，我们发现随着术后时间推移，患者关节活动度逐渐增高。
Table 3. Knee isokinetic training group and control group mobility (
)
表3. 膝关节等速训练组与对照组活动度(
)
3.4. Lysholm评分
采用Lysholm评分评估膝关节整体功能，分析后发现经过等速运动训练组患者较之前评分明显提高，膝关节功能改善明显。术后4周两组患者评分分别为46.17 ± 5.57，47.77 ± 2.77，两组比较无显著差异(P > 0.05)。术后8周两组分别为57.50 ± 3.80，52.74 ± 3.57。术后12周两组分别为75.03 ± 3.35，70.15 ± 2.72。术后8周、术后12周两组Lysholm评分有显著意义(P < 0.001)。术后8周到术后4周的变化值差异有显著意义(P < 0.001)，而术后12周到8周的变化值差异无显著意义(见表4)。
Table 4. Isometric training group vs. control group lysholm score (
)
表4. 等速训练组与对照组lysholm评分(
)
3.5. 峰力矩值
ACL重建术患者治疗后存在运动功能减退的情况，经过等速运动康复训练后患者膝关节肌力有所提升，采用峰力矩值进行衡量，对比训练前后数据发现等速训练4周后，训练角速度为60˚/s条件、180˚/s下伸肌和屈肌峰力矩值都呈现显著性差异(P < 0.05)。接受等速训练8周患者在60˚/s条件、180˚/s条件下伸肌和屈肌峰力矩值都呈现显著差异(P < 0.05) (见表5)。
Table 5. Peak moment values of knee muscle strength after isokinetic training (
)
表5. 等速训练后膝关节肌力峰力矩值(
)
3.6. 患侧腘绳肌与股四头肌峰力矩值比值(H/Q比值)
前交义韧带重建术患者治疗后仍存在一定程度的关节不稳问题，正常H/Q比值范围约在50%~60% [17] 。对比训练前、等速训练第4周、8周的受试者，按照50%~60%程度的H/Q进行评估，详细记录，分析后发现经过康复治疗后患者Ｈ/Q比值卡方检验有统计学意义(χ2 = 7.68, P = 0.021) (见表6，图4)。
Table 6. Distribution of abnormal H/Q numbers before and after isometric training
表6. 等速训练前后的异常H/Q人数分布
Figure 4. Distribution of H/Q numbers at 4, 8 and 12 weeks of isokinetic training
图4. 等速训练4周、8周、12周H/Q人数分布
4. 讨论
ACL重建手术后，由于肌肉萎缩和关节源性抑制，患者的下肢力量显著丧失 [18] [19] 。在手术后的前12周，膝伸肌和屈肌肌肉明显无力，损害下肢功能和生活质量 [10] [15] [20] 。ACLR手术后，肌肉无力可能持续数年，并与功能慢性下降、高再损伤风险和关节退化有关 [21] [22] [23] 。因此，在康复过程的早期针对肌肉力量减弱进行系统的运动训练是当务之急。
与传统的徒手肌力测试或测力计不同，等速肌力测试系统能够预先设定肌肉工作的角速度，保证肌肉工作过程中的等速运动，从而实现了测试的安全性，保障受试者在锻炼和康复中的安全 [24] 。此外，多个临床研究已经等速肌力测试系统具有可重复性高、结果相对准确稳定的特点 [25] [26] 。等速肌力测试系统已经成为评估肌肉力量和疲劳指数的常用手段，然而目前等速肌力训练仍未推广 [15] 。当前需要更多关于等速训练的临床研究以确证等速训练是否能够有效改善患者的膝关节功能和双侧屈伸肌的平衡恢复情况 [25] [27] 。本研究就等速运动对ACL重建术后的膝关节屈伸肌力和运动功能进行了研究，探索ACL术后运动康复方案的优化设计。
根据统计结果可以看出，等速训练对膝关节屈伸肌力恢复以及双侧膝关节前后动态平衡恢复的显著意义。H/Q值是评价膝关节屈伸肌力平衡和对称性的重要指标，是影响膝关节稳定性的重要因素。国外研究给出的等速向心收缩时H/Q的参考值60(˚)/s时为0.60~0.69 [28] 。国外临床研究前交叉韧带重建术后经过运动训练的患侧等速肌力通常在术后12周伸肌的峰力矩值达到110~150 N*m，本研究中得到的伸肌峰力矩值测试结果平均值与相关文献的等速肌力范围相符 [29] [30] 。本研究发现为期2月的等速运动训练能够有利于双侧屈肌、伸肌肌肉力量平衡的恢复和膝关节整体功能水平的提高，有利于患者更早地重返日常活动和生活。本研究从多个中心招募ACL重建术后病例，根据是否在术后4周~12周进行规律的、系统的等速运动训练分为等速训练组和对照组，结果证明在ACL重建术后患者的康复训练中加入系统的等速运动训练能够有效提高膝关节屈伸肌的峰值力矩和肌肉耐力，促进患者回归正常的H/Q值。本研究在术后4周、术后8周、术后12周对两组患者进行了疼痛和Lysholm评分的分析，结果显示等速训练能够在一定程度上改善患者的疼痛，提高患者下肢肢体控制能力和日常活动功能。
然而，本研究仍存在以下不足之处。首先，本研究没有对非术侧肢体进行等速肌力的评估，忽略了患侧腿与健侧腿膝关节屈伸肌力量和平衡能力的对比。其次，本研究应扩大样本量，收集更多地区的ACL重建资料，以探讨其发病特点和康复预后结局。
5. 结论
综上所述，在ACL重建术后患者的康复训练中加入系统的等速运动训练能够有效改善ACL重建术后患者的疼痛，提高膝关节屈伸肌的力量和平衡，促进患者重返健康的运动模式。
基金项目
1) 山东省重点研发计划项目(2021SFGC0502)；
2) 青岛市市南区科技局计划项目(2023-2-011-YY)。
NOTES
*通讯作者。