引用本文： 林奕鵬, 李韜, 熊燕, 李箭, 付維力. 膝關節自體軟骨細胞移植術后康復的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(6): 758-763. doi: 10.7507/1002-1892.201801034 復制
關節軟骨是關節中重要的解剖結構，有減輕關節摩擦力、增強運動順滑性，以及緩沖壓力負荷的功能。軟骨缺損是臨床常見疾病，由于關節軟骨缺少神經和血管分布，自愈修復能力有限，進而影響了臨床治療效果。目前，膝關節軟骨缺損的外科治療手段主要有微骨折技術、自體/同種異體骨軟骨移植技術及自體軟骨細胞移植術（autologous chondrocyte implantation，ACI）[1]。
ACI 技術是一個基于細胞層面的軟骨修復技術，首先于關節鏡下評估軟骨缺損部位，獲取軟骨細胞并進行體外培養，然后將培養的細胞重新移植至缺損病灶，取脛骨近段骨膜覆蓋其上[2]。ACI 技術修復軟骨缺損的療效除了與手術技巧有關外，還與術前癥狀持續時間、術前損傷史、移植物大小、患者年齡、術后康復訓練有密切關系[3]。近年來，ACI 術后移植物的成熟過程以及膝關節生物力學研究均取得長足進展，同時患者對快速康復的需求也在增加。因此，一個符合移植物在體內成熟和分化過程，以及膝關節固有的生物力學特點的康復方案，才能滿足臨床康復要求。此外，ACI 手術技巧不斷改進，為適應新的手術方式，康復方案也需要進一步調整[4]。現對膝關節 ACI 術后康復的基礎及臨床相關研究報道作一綜述，歸納循證醫學證據，并提出康復方案，以期為術后患者康復鍛煉提供參考。
1 基礎研究
ACI 術后康復鍛煉旨在通過機械運動，提供一個適宜軟骨再生的環境。適當機械刺激可促進移植物的成熟[5]，但過度、不恰當的負荷不利于移植物的成熟。另外，移植物的成熟也與關節軟骨細胞的增殖及關節軟骨細胞外基質的生成有密切關系[6]。由于軟骨移植物在體內再生和分化過程不同階段，其生物學特性不同[7]，因此科學的康復方案必須以移植物在成熟過程中不同階段所具有的特性為基礎。有研究表明，壓縮循環負荷可促進軟骨形成，加速軟骨修復和成熟[8]。而術后過度制動及靜止壓縮負荷，則不利于軟骨的修復和再生[9]。
基于目前的臨床試驗和動物實驗研究，軟骨細胞植入后移植物成熟過程可分為 4 個階段[10]。第 1 階段為增生期（術后 0～6 周），此時軟骨細胞增生、填充至缺損部位，并產生細胞外基質。此階段原始軟骨細胞開始附著在缺損處骨結構的下表面，缺損部位注入的移植物（主要由軟骨細胞及其產生的細胞外基質構成）呈液態，此時患者體位改變即會影響軟骨細胞的遷移。任何剪切力和過度的壓縮負荷均不利于此階段的軟骨修復。但適當的關節運動和部分負荷對軟骨細胞的營養和生長很重要。因此，此階段康復主要為軟骨細胞提供適當的良性刺激，同時防止瘢痕組織過度增生形成關節粘連。第 2 階段為過渡期（術后 6～12 周），是軟骨細胞產生蛋白多糖和Ⅱ型膠原的過程。過渡期間移植物逐漸固化，并整合至周圍關節軟骨和軟骨下骨。從此階段開始，康復的主要目標為最大程度達到關節傷前運動范圍，逐步增加負重，并恢復正常步態。第 3 階段為重塑期（術后 12～26 周），此時軟骨細胞繼續產生一個包含蛋白多糖、Ⅱ型膠原和其他基質蛋白的細胞外基質，移植物進一步固化。此階段康復重心應轉移至肌肉力量強化、耐力訓練及運動功能的恢復訓練[11]。第 4 階段為成熟期（術后 26 周～2 年），此時基質蛋白大片聚集且固定在組織中，Ⅱ型膠原網格整合進軟骨下骨。此階段康復目標為恢復至傷前功能狀態，回歸正常體育活動。
關節軟骨損傷后制動或未適當負重均不利于關節功能康復。其中，制動可能會導致軟骨產生退行性改變[12-14]。Campbell 等[15]進行了一項動物實驗，他們對 11 只家兔進行單側腿嚴格制動（實驗組）、對側腿假手術處理（對照組），32 周后膝關節組織學分析結果顯示：與對照組相比，制動 32 周后實驗組膝關節中軟骨逐步被骨性組織代替，其中非負重部位改變更明顯。Nomura 等[16]對一組大鼠進行了自身對照研究，采用組織形態學、免疫組織化學等方法觀察制動或未負重后軟骨改變，結果發現制動或未負重后軟骨體積明顯縮小。他們提出這可能與軟骨細胞代謝狀態改變有關，包括蛋白聚糖加速分解和軟骨基質過度鈣化。基于制動會誘導軟骨退行性病變，Nagai 等[17]以 Wistar 兔為研究對象，觀察制動一段時間后再恢復運動對關節的影響。結果顯示，相對于制動后不恢復運動，制動后恢復運動兔軟骨退行性疾病更顯著，即恢復運動“放大”了制動的危害，并且可能會在特定部位（如運動時應力傳導過渡區域）形成囊腫。
隨著對軟骨細胞成熟過程和組織學認識的逐漸深入，以及移植物及手術方式的發展，學者們認為功能鍛煉的負重程序也應適應新的移植物種類或新的手術方式，這主要體現在從部分負重過渡到完全負重所需時間方面[18]。最早基于骨膜的 ACI（periosteal ACI，PACI）術后康復相對保守，主要體現在恢復完全負重的時間較長，需要 1 個 6 周的趾觸負重，隨后再經過 6 周逐漸負重，才可達到完全負重[19]。之后，以膠原覆蓋的 ACI（collagen-covered ACI，CACI）出現，此時開始提倡術后負重遞增速度增快，但患者恢復完全負重仍需要 11～12 周[20]。早期負重方案相對保守與早期術式（PACI、CACI）移植物固定方法創傷相對較大有關，而創傷較小的基質誘導的 ACI（matrix-induced ACI，MACI）出現后，早期負重方案則不再適合。有研究結果顯示，在不損害移植物整合和不影響功能恢復的前提下，可將恢復完全負重的時間提前至術后 8～12 周[21]。近期，Ebert 等[22]報道進一步將完全負重時間提前至術后 6 周。他們設計了一項隨機對照研究，對 35 例接受 MACI 的患者隨機分為兩組，快速康復組在 6 周恢復完全負重，對照組采用傳統的 8 周達完全負重，結果表明快速康復組可在不影響移植物生物活性的前提下，減少使用輔助設備行走時間。此外，Werner 等[23]的研究中，20 例接受自體骨軟骨移植術患者術后即開始行 50% 負重鍛煉，4 周后達完全負重，隨訪 4 年未觀察到相應并發癥，且患者回歸運動的時間明顯縮短。
Freedman 等[24]采用 MRI 對不同屈曲角度時膝關節髕股關節接觸面積的差異進行了研究，結果顯示從屈曲 60°到 140°，髕股關節接觸面積呈現先變大再變小的趨勢。髕股關節應力可視為髕韌帶和股四頭肌韌帶對髕骨的合力。因此，綜合髕股關節應力和接觸面積考慮，在無負重的開鏈運動下膝關節屈曲 30～90° 時應力最小，這也是新的關節軟骨受到損傷最小的運動范圍。術后康復時運動范圍由移植物的具體位置（即原軟骨缺損的位置）決定，例如當膝關節屈曲 90～120° 時，內側股骨髁與內側脛骨平臺接觸，因此若損傷以及移植部位在關節內側，康復時應避免深度屈曲，將運動范圍控制在 0～80°；若損傷在內側關節時，在內旋 15° 時內側關節間應力會明顯增加，要避免此動作[25]。
2 臨床研究
2.1 術前
術前對患者進行教育，了解并幫助患者建立對于疾病治療的期望對術后康復很重要。Toonstra 等[26]的一項研究提示，術前對患者教育并鼓勵其進行術前康復相關訓練，建立術后明確康復計劃目標，可明顯提高術后康復的依從性以及長期效果。另一項針對 122 例患者的前瞻性研究表明，對于膝關節病患者，術前 6 周進行運動訓練可有效改善術后膝關節運動范圍，可更快地達到膝關節屈曲 90°，并可明顯縮短住院時間[27]。另一個多中心隨機對照試驗也提出，一個完善的術前和術后康復訓練方案，可顯著提高患者自述的恢復效果[28]。
2.2 術后
2.2.1 增生期（術后 0～6 周）
術后由于移植物尚處于液態，易被過高應力損傷，因此此期康復鍛煉的主要目標是減輕關節內滲出，維持髕骨穩定性，恢復關節運動范圍，以及給予移植物有效刺激，同時減輕移植部位剪切力。但此期需要注意維持“保護”和“刺激”之間的平衡。因為，有研究表明早期過度關節制動，對肌肉和關節軟骨仍有不利影響，甚至短期制動也會使軟骨萎縮以及軟骨整合不完全[29]。
早期關節運動范圍主要與損傷和移植部位有關。動物實驗顯示，持續性被動運動（continuous passive motion，CPM）對早期預防關節僵硬、恢復完整運動范圍有積極作用[5, 30]。對于 MACI 而言，在術后幾個小時內即可開始最大達 30°的被動屈膝運動；脛股關節 CPM 可在 6 周內逐漸增加至 60°，髕股關節可逐漸增加至 90° ；主動運動在術后 2 周內可達 30°，在 6 周內最大可達 125°[9]。一個起限制作用的支架在早期康復中具有重要作用。雖然缺乏高質量的實驗研究數據，但臨床經驗和文獻均推薦在早期康復中使用限制性支架[31]。在早期康復階段，為了不損傷移植物，在術后 2 周內支架應控制在 30°范圍內，6 周時可逐步放寬至 45° [32]。
由于脛股關節和髕股關節生物力學不同，兩者早期負重計劃也稍有區別。對于髕股關節而言，應鼓勵患者術后立刻進行膝關節全伸直位下的完全負重，因該體位不會對移植物造成損害。對于脛股關節而言，主張術后 2 周內關節無負重，隨后在 2～6 周內逐步增加至體質量的 60% 負重。在此階段患者需要扶雙拐輔助行走，以控制負重量。雖然許多研究表明術后早期進行負重對移植物的成熟和分化有利，進而促進關節功能恢復[5, 15, 17, 33]。但也有動物實驗報道指出，早期機械負重可能使炎癥期和修復期延長，延緩組織修復[34]。
對于早期術后疼痛，有學者建議用冷凍療法進行緩解，其作用機制可能為限制炎性反應、減少血流和減輕細胞代謝[35]。同時還可以選擇水療控制疼痛。一項 Meta 分析顯示[36]，水療在提升骨骼肌肉疾病患者的肌肉力量和耐受力方面，相對于空白組（不進行鍛煉）和對照組（陸地鍛煉），均未見明顯差異。作者提出若患者可在無痛、無運動障礙的前提下，將膝關節屈曲 90° ，即可開始固定臥式自行車等其他運動。Callaghan 等[37]通過 MRI 觀察了在負重下佩戴膝關節支架時，髕股關節的生物力學狀態，提出髕骨支架可改變髕股相對位置，增加接觸面積，減少關節應力，因此他們認為術后在負重下髕骨支架可更好地保護關節軟骨。
2.2.2 過渡期（術后 6～12 周）
在過渡期，運動對促進軟骨修復同樣有著重要的作用[38]。此期間患者康復鍛煉目標為在無痛情況下，膝關節運動范圍恢復至與傷前相近的范圍；在無需輔助情況下患者能完成 6 min 步行試驗，恢復步行功能，且步態基本正常；在無支架輔助情況下可進行豎直自行車運動。對于脛股關節而言，此時可去掉限制性支架，使膝關節運動范圍達到傷前狀態，并從 60% 負重逐步恢復至完全負重。對于新一代的 ACI（如 MACI）術后 8 周即可恢復完全負重。Wondrasch 等[39]進行了一項隨機對照試驗，對 31 例患者分別選擇于 ACI 術后 6 周或者 10 周完全負重，在術后 2 年及 5 年隨訪時，發現兩組患者臨床功能評分和膝關節影像學評估無顯著差異。除了運動范圍的恢復訓練，適當的肌肉收縮訓練也是必要的，否則也不利于膝關節軟骨恢復[40]。ACI 術后本體感覺障礙是常見并發癥，這可能與開放手術損傷機械感受器有關[41]。因此，在康復計劃中需要增加神經肌肉訓練[9]，注意神經肌肉和力量訓練應該在恢復完全負重后盡早進行，可以采用膝關節下擠壓[42]、閉鏈運動、在不平穩的地面步行、在泡沫墊上站立等方法訓練。有報道患者可用一個基于智能手機的 Iproprio 康復系統，在出院后進行本體感覺訓練，應注意從雙腳到單腳、從睜眼到閉眼等循序漸進[43]。在此階段尚不可劇烈運動，否則會產生不同程度的軟骨退行性改變[13]。除了常規的訓練外，有動物實驗顯示小劑量激光療法對調節軟骨代謝、抑制軟骨退化也有幫助[44]。
2.2.3 重塑期（術后 12～26 周）
重塑期移植物已基本固定，此期康復鍛煉的目標為患者恢復無痛性、完全負重的正常步態行走，并可在無痛情況下緩慢上下樓梯，本體感覺進一步恢復，并可逐步回歸工作和生活。此階段可進行開鏈運動（如直腿抬高）或閉鏈運動（如改良腿部推舉運動），同時結合直立自行車等。等長力量訓練可有效刺激軟骨組織，使關節軟骨增厚[45]。有研究報道在此階段開始用抗重力跑步機，可增強康復的效果和改善主觀膝關節運動功能，抗重力跑步機 alter-G 作為最新的術后康復方式，不僅可以從情緒角度提高患者的術后狀態[46]，并且可以通過更頻繁的訓練來提升康復效果[47]，而這方面的研究也成為了臨床研究熱點。目前，臨床將在速度為 8 km/h 的機器上跑步堅持超過 10 min 作為進入下一階段的評價指標[48]。Iijima 等[49]的動物研究證實在跑步機上慢跑有助于抑制軟骨下骨囊腫形成，減少軟骨退化，抑制骨細胞凋亡。此時可逐步開始心臟耐力訓練，但不宜與肌肉力量訓練同步。Bailey 等[50]進行了一項隨機對照研究，他們將 11 例 ACI 術后患者隨機分為傳統肌肉訓練和心臟耐力同步康復訓練組（對照組），以及兩種訓練不同步組（控制組）。48 周后，與對照組相比，控制組在膝關節損傷與骨關節炎評分（KOOS）、國際膝關節文獻委員會（IKDC）膝關節評估表、神經肌肉的峰力值、電機械延遲值等方面均顯著改善，提示心臟耐力訓練與肌肉力量訓練不同步更有利于關節功能恢復。
2.2.4 成熟期（術后 26 周～2 年）
此階段主要是回歸運動。關節軟骨缺損后許多患者出現股四頭肌力量減弱，特別是在上樓時[51]，且雙側肢體在等動力運動中力量不對稱[52]，因此肌肉力量訓練為本階段訓練重點。可進行騎行、跑步等訓練，目標是達到健側肌肉力量的 90% 以上。另外，閉鏈運動和本體感覺訓練加大難度，并從慢跑逐漸過渡到更劇烈的對抗性運動。同時需要注意若患者體質量指數過高，會持續增大膝關節應力，從而不利于軟骨恢復，所以患者需要適當控制體質量[53]。
運動員是膝關節軟骨損傷高發人群，對于運動員而言需要進行特定運動相關的訓練，完全回歸賽場的時間需要結合患者本身、病灶特定、合并癥以及運動特點來決定。一般來說術后 9 個月內不建議完全回歸運動。一項對 MACI 術后隨訪 24 個月的研究顯示，與術后 12 個月后恢復正常運動相比，術后 12 個月內即恢復正常運動臨床療效較差[54]。各階段康復鍛煉計劃詳見表 1。
3 總結
基于移植物在體內的分化和成熟過程、損傷部位、患者自身情況、特定職業和運動要求等，康復訓練也逐步個體化。目前，軟骨缺損手術技術已趨于成熟，ACI 已從早期的基于 PACI 逐步改進到 MACI，但術后康復不能完全適應新的手術技術。一些康復手段，如冷療、水療等，大多停留在理論或者個案報道階段，缺少高質量的隨機對照試驗支持。同時許多運動訓練未考慮到根據移植物損傷的具體部位，并據此來調整運動的具體模式。此外，術后的負重計劃、主動運動范圍在多個研究中也存在差異，在不同訓練階段之間的銜接，如何界定患者可進入下一階段康復訓練等指標，均需要進一步研究。
表1
各階段康復鍛煉計劃
Table1.
Postoperative rehabilitation protocol
關節軟骨是關節中重要的解剖結構，有減輕關節摩擦力、增強運動順滑性，以及緩沖壓力負荷的功能。軟骨缺損是臨床常見疾病，由于關節軟骨缺少神經和血管分布，自愈修復能力有限，進而影響了臨床治療效果。目前，膝關節軟骨缺損的外科治療手段主要有微骨折技術、自體/同種異體骨軟骨移植技術及自體軟骨細胞移植術（autologous chondrocyte implantation，ACI）[1]。
ACI 技術是一個基于細胞層面的軟骨修復技術，首先于關節鏡下評估軟骨缺損部位，獲取軟骨細胞并進行體外培養，然后將培養的細胞重新移植至缺損病灶，取脛骨近段骨膜覆蓋其上[2]。ACI 技術修復軟骨缺損的療效除了與手術技巧有關外，還與術前癥狀持續時間、術前損傷史、移植物大小、患者年齡、術后康復訓練有密切關系[3]。近年來，ACI 術后移植物的成熟過程以及膝關節生物力學研究均取得長足進展，同時患者對快速康復的需求也在增加。因此，一個符合移植物在體內成熟和分化過程，以及膝關節固有的生物力學特點的康復方案，才能滿足臨床康復要求。此外，ACI 手術技巧不斷改進，為適應新的手術方式，康復方案也需要進一步調整[4]。現對膝關節 ACI 術后康復的基礎及臨床相關研究報道作一綜述，歸納循證醫學證據，并提出康復方案，以期為術后患者康復鍛煉提供參考。
1 基礎研究
ACI 術后康復鍛煉旨在通過機械運動，提供一個適宜軟骨再生的環境。適當機械刺激可促進移植物的成熟[5]，但過度、不恰當的負荷不利于移植物的成熟。另外，移植物的成熟也與關節軟骨細胞的增殖及關節軟骨細胞外基質的生成有密切關系[6]。由于軟骨移植物在體內再生和分化過程不同階段，其生物學特性不同[7]，因此科學的康復方案必須以移植物在成熟過程中不同階段所具有的特性為基礎。有研究表明，壓縮循環負荷可促進軟骨形成，加速軟骨修復和成熟[8]。而術后過度制動及靜止壓縮負荷，則不利于軟骨的修復和再生[9]。
基于目前的臨床試驗和動物實驗研究，軟骨細胞植入后移植物成熟過程可分為 4 個階段[10]。第 1 階段為增生期（術后 0～6 周），此時軟骨細胞增生、填充至缺損部位，并產生細胞外基質。此階段原始軟骨細胞開始附著在缺損處骨結構的下表面，缺損部位注入的移植物（主要由軟骨細胞及其產生的細胞外基質構成）呈液態，此時患者體位改變即會影響軟骨細胞的遷移。任何剪切力和過度的壓縮負荷均不利于此階段的軟骨修復。但適當的關節運動和部分負荷對軟骨細胞的營養和生長很重要。因此，此階段康復主要為軟骨細胞提供適當的良性刺激，同時防止瘢痕組織過度增生形成關節粘連。第 2 階段為過渡期（術后 6～12 周），是軟骨細胞產生蛋白多糖和Ⅱ型膠原的過程。過渡期間移植物逐漸固化，并整合至周圍關節軟骨和軟骨下骨。從此階段開始，康復的主要目標為最大程度達到關節傷前運動范圍，逐步增加負重，并恢復正常步態。第 3 階段為重塑期（術后 12～26 周），此時軟骨細胞繼續產生一個包含蛋白多糖、Ⅱ型膠原和其他基質蛋白的細胞外基質，移植物進一步固化。此階段康復重心應轉移至肌肉力量強化、耐力訓練及運動功能的恢復訓練[11]。第 4 階段為成熟期（術后 26 周～2 年），此時基質蛋白大片聚集且固定在組織中，Ⅱ型膠原網格整合進軟骨下骨。此階段康復目標為恢復至傷前功能狀態，回歸正常體育活動。
關節軟骨損傷后制動或未適當負重均不利于關節功能康復。其中，制動可能會導致軟骨產生退行性改變[12-14]。Campbell 等[15]進行了一項動物實驗，他們對 11 只家兔進行單側腿嚴格制動（實驗組）、對側腿假手術處理（對照組），32 周后膝關節組織學分析結果顯示：與對照組相比，制動 32 周后實驗組膝關節中軟骨逐步被骨性組織代替，其中非負重部位改變更明顯。Nomura 等[16]對一組大鼠進行了自身對照研究，采用組織形態學、免疫組織化學等方法觀察制動或未負重后軟骨改變，結果發現制動或未負重后軟骨體積明顯縮小。他們提出這可能與軟骨細胞代謝狀態改變有關，包括蛋白聚糖加速分解和軟骨基質過度鈣化。基于制動會誘導軟骨退行性病變，Nagai 等[17]以 Wistar 兔為研究對象，觀察制動一段時間后再恢復運動對關節的影響。結果顯示，相對于制動后不恢復運動，制動后恢復運動兔軟骨退行性疾病更顯著，即恢復運動“放大”了制動的危害，并且可能會在特定部位（如運動時應力傳導過渡區域）形成囊腫。
隨著對軟骨細胞成熟過程和組織學認識的逐漸深入，以及移植物及手術方式的發展，學者們認為功能鍛煉的負重程序也應適應新的移植物種類或新的手術方式，這主要體現在從部分負重過渡到完全負重所需時間方面[18]。最早基于骨膜的 ACI（periosteal ACI，PACI）術后康復相對保守，主要體現在恢復完全負重的時間較長，需要 1 個 6 周的趾觸負重，隨后再經過 6 周逐漸負重，才可達到完全負重[19]。之后，以膠原覆蓋的 ACI（collagen-covered ACI，CACI）出現，此時開始提倡術后負重遞增速度增快，但患者恢復完全負重仍需要 11～12 周[20]。早期負重方案相對保守與早期術式（PACI、CACI）移植物固定方法創傷相對較大有關，而創傷較小的基質誘導的 ACI（matrix-induced ACI，MACI）出現后，早期負重方案則不再適合。有研究結果顯示，在不損害移植物整合和不影響功能恢復的前提下，可將恢復完全負重的時間提前至術后 8～12 周[21]。近期，Ebert 等[22]報道進一步將完全負重時間提前至術后 6 周。他們設計了一項隨機對照研究，對 35 例接受 MACI 的患者隨機分為兩組，快速康復組在 6 周恢復完全負重，對照組采用傳統的 8 周達完全負重，結果表明快速康復組可在不影響移植物生物活性的前提下，減少使用輔助設備行走時間。此外，Werner 等[23]的研究中，20 例接受自體骨軟骨移植術患者術后即開始行 50% 負重鍛煉，4 周后達完全負重，隨訪 4 年未觀察到相應并發癥，且患者回歸運動的時間明顯縮短。
Freedman 等[24]采用 MRI 對不同屈曲角度時膝關節髕股關節接觸面積的差異進行了研究，結果顯示從屈曲 60°到 140°，髕股關節接觸面積呈現先變大再變小的趨勢。髕股關節應力可視為髕韌帶和股四頭肌韌帶對髕骨的合力。因此，綜合髕股關節應力和接觸面積考慮，在無負重的開鏈運動下膝關節屈曲 30～90° 時應力最小，這也是新的關節軟骨受到損傷最小的運動范圍。術后康復時運動范圍由移植物的具體位置（即原軟骨缺損的位置）決定，例如當膝關節屈曲 90～120° 時，內側股骨髁與內側脛骨平臺接觸，因此若損傷以及移植部位在關節內側，康復時應避免深度屈曲，將運動范圍控制在 0～80°；若損傷在內側關節時，在內旋 15° 時內側關節間應力會明顯增加，要避免此動作[25]。
2 臨床研究
2.1 術前
術前對患者進行教育，了解并幫助患者建立對于疾病治療的期望對術后康復很重要。Toonstra 等[26]的一項研究提示，術前對患者教育并鼓勵其進行術前康復相關訓練，建立術后明確康復計劃目標，可明顯提高術后康復的依從性以及長期效果。另一項針對 122 例患者的前瞻性研究表明，對于膝關節病患者，術前 6 周進行運動訓練可有效改善術后膝關節運動范圍，可更快地達到膝關節屈曲 90°，并可明顯縮短住院時間[27]。另一個多中心隨機對照試驗也提出，一個完善的術前和術后康復訓練方案，可顯著提高患者自述的恢復效果[28]。
2.2 術后
2.2.1 增生期（術后 0～6 周）
術后由于移植物尚處于液態，易被過高應力損傷，因此此期康復鍛煉的主要目標是減輕關節內滲出，維持髕骨穩定性，恢復關節運動范圍，以及給予移植物有效刺激，同時減輕移植部位剪切力。但此期需要注意維持“保護”和“刺激”之間的平衡。因為，有研究表明早期過度關節制動，對肌肉和關節軟骨仍有不利影響，甚至短期制動也會使軟骨萎縮以及軟骨整合不完全[29]。
早期關節運動范圍主要與損傷和移植部位有關。動物實驗顯示，持續性被動運動（continuous passive motion，CPM）對早期預防關節僵硬、恢復完整運動范圍有積極作用[5, 30]。對于 MACI 而言，在術后幾個小時內即可開始最大達 30°的被動屈膝運動；脛股關節 CPM 可在 6 周內逐漸增加至 60°，髕股關節可逐漸增加至 90° ；主動運動在術后 2 周內可達 30°，在 6 周內最大可達 125°[9]。一個起限制作用的支架在早期康復中具有重要作用。雖然缺乏高質量的實驗研究數據，但臨床經驗和文獻均推薦在早期康復中使用限制性支架[31]。在早期康復階段，為了不損傷移植物，在術后 2 周內支架應控制在 30°范圍內，6 周時可逐步放寬至 45° [32]。
由于脛股關節和髕股關節生物力學不同，兩者早期負重計劃也稍有區別。對于髕股關節而言，應鼓勵患者術后立刻進行膝關節全伸直位下的完全負重，因該體位不會對移植物造成損害。對于脛股關節而言，主張術后 2 周內關節無負重，隨后在 2～6 周內逐步增加至體質量的 60% 負重。在此階段患者需要扶雙拐輔助行走，以控制負重量。雖然許多研究表明術后早期進行負重對移植物的成熟和分化有利，進而促進關節功能恢復[5, 15, 17, 33]。但也有動物實驗報道指出，早期機械負重可能使炎癥期和修復期延長，延緩組織修復[34]。
對于早期術后疼痛，有學者建議用冷凍療法進行緩解，其作用機制可能為限制炎性反應、減少血流和減輕細胞代謝[35]。同時還可以選擇水療控制疼痛。一項 Meta 分析顯示[36]，水療在提升骨骼肌肉疾病患者的肌肉力量和耐受力方面，相對于空白組（不進行鍛煉）和對照組（陸地鍛煉），均未見明顯差異。作者提出若患者可在無痛、無運動障礙的前提下，將膝關節屈曲 90° ，即可開始固定臥式自行車等其他運動。Callaghan 等[37]通過 MRI 觀察了在負重下佩戴膝關節支架時，髕股關節的生物力學狀態，提出髕骨支架可改變髕股相對位置，增加接觸面積，減少關節應力，因此他們認為術后在負重下髕骨支架可更好地保護關節軟骨。
2.2.2 過渡期（術后 6～12 周）
在過渡期，運動對促進軟骨修復同樣有著重要的作用[38]。此期間患者康復鍛煉目標為在無痛情況下，膝關節運動范圍恢復至與傷前相近的范圍；在無需輔助情況下患者能完成 6 min 步行試驗，恢復步行功能，且步態基本正常；在無支架輔助情況下可進行豎直自行車運動。對于脛股關節而言，此時可去掉限制性支架，使膝關節運動范圍達到傷前狀態，并從 60% 負重逐步恢復至完全負重。對于新一代的 ACI（如 MACI）術后 8 周即可恢復完全負重。Wondrasch 等[39]進行了一項隨機對照試驗，對 31 例患者分別選擇于 ACI 術后 6 周或者 10 周完全負重，在術后 2 年及 5 年隨訪時，發現兩組患者臨床功能評分和膝關節影像學評估無顯著差異。除了運動范圍的恢復訓練，適當的肌肉收縮訓練也是必要的，否則也不利于膝關節軟骨恢復[40]。ACI 術后本體感覺障礙是常見并發癥，這可能與開放手術損傷機械感受器有關[41]。因此，在康復計劃中需要增加神經肌肉訓練[9]，注意神經肌肉和力量訓練應該在恢復完全負重后盡早進行，可以采用膝關節下擠壓[42]、閉鏈運動、在不平穩的地面步行、在泡沫墊上站立等方法訓練。有報道患者可用一個基于智能手機的 Iproprio 康復系統，在出院后進行本體感覺訓練，應注意從雙腳到單腳、從睜眼到閉眼等循序漸進[43]。在此階段尚不可劇烈運動，否則會產生不同程度的軟骨退行性改變[13]。除了常規的訓練外，有動物實驗顯示小劑量激光療法對調節軟骨代謝、抑制軟骨退化也有幫助[44]。
2.2.3 重塑期（術后 12～26 周）
重塑期移植物已基本固定，此期康復鍛煉的目標為患者恢復無痛性、完全負重的正常步態行走，并可在無痛情況下緩慢上下樓梯，本體感覺進一步恢復，并可逐步回歸工作和生活。此階段可進行開鏈運動（如直腿抬高）或閉鏈運動（如改良腿部推舉運動），同時結合直立自行車等。等長力量訓練可有效刺激軟骨組織，使關節軟骨增厚[45]。有研究報道在此階段開始用抗重力跑步機，可增強康復的效果和改善主觀膝關節運動功能，抗重力跑步機 alter-G 作為最新的術后康復方式，不僅可以從情緒角度提高患者的術后狀態[46]，并且可以通過更頻繁的訓練來提升康復效果[47]，而這方面的研究也成為了臨床研究熱點。目前，臨床將在速度為 8 km/h 的機器上跑步堅持超過 10 min 作為進入下一階段的評價指標[48]。Iijima 等[49]的動物研究證實在跑步機上慢跑有助于抑制軟骨下骨囊腫形成，減少軟骨退化，抑制骨細胞凋亡。此時可逐步開始心臟耐力訓練，但不宜與肌肉力量訓練同步。Bailey 等[50]進行了一項隨機對照研究，他們將 11 例 ACI 術后患者隨機分為傳統肌肉訓練和心臟耐力同步康復訓練組（對照組），以及兩種訓練不同步組（控制組）。48 周后，與對照組相比，控制組在膝關節損傷與骨關節炎評分（KOOS）、國際膝關節文獻委員會（IKDC）膝關節評估表、神經肌肉的峰力值、電機械延遲值等方面均顯著改善，提示心臟耐力訓練與肌肉力量訓練不同步更有利于關節功能恢復。
2.2.4 成熟期（術后 26 周～2 年）
此階段主要是回歸運動。關節軟骨缺損后許多患者出現股四頭肌力量減弱，特別是在上樓時[51]，且雙側肢體在等動力運動中力量不對稱[52]，因此肌肉力量訓練為本階段訓練重點。可進行騎行、跑步等訓練，目標是達到健側肌肉力量的 90% 以上。另外，閉鏈運動和本體感覺訓練加大難度，并從慢跑逐漸過渡到更劇烈的對抗性運動。同時需要注意若患者體質量指數過高，會持續增大膝關節應力，從而不利于軟骨恢復，所以患者需要適當控制體質量[53]。
運動員是膝關節軟骨損傷高發人群，對于運動員而言需要進行特定運動相關的訓練，完全回歸賽場的時間需要結合患者本身、病灶特定、合并癥以及運動特點來決定。一般來說術后 9 個月內不建議完全回歸運動。一項對 MACI 術后隨訪 24 個月的研究顯示，與術后 12 個月后恢復正常運動相比，術后 12 個月內即恢復正常運動臨床療效較差[54]。各階段康復鍛煉計劃詳見表 1。
3 總結
基于移植物在體內的分化和成熟過程、損傷部位、患者自身情況、特定職業和運動要求等，康復訓練也逐步個體化。目前，軟骨缺損手術技術已趨于成熟，ACI 已從早期的基于 PACI 逐步改進到 MACI，但術后康復不能完全適應新的手術技術。一些康復手段，如冷療、水療等，大多停留在理論或者個案報道階段，缺少高質量的隨機對照試驗支持。同時許多運動訓練未考慮到根據移植物損傷的具體部位，并據此來調整運動的具體模式。此外，術后的負重計劃、主動運動范圍在多個研究中也存在差異，在不同訓練階段之間的銜接，如何界定患者可進入下一階段康復訓練等指標，均需要進一步研究。
表1
各階段康復鍛煉計劃
Table1.
Postoperative rehabilitation protocol
