膝关节软骨修复术后康复

（一）概述

关节软骨是构成关节并能使关节行使其正常功能的基础结构。临床上由于外伤，骨关节炎、剥脱性骨软骨炎或骨坏死等疾病均可能引起关节软骨的缺损。关节软骨自行修复的能力极差，一旦损伤，受损的关节将逐步被破坏，形成不可逆转的损害，严重者最终丧失其功能。软骨受损的情况多见于髋关节，膝关节、踝关节等负重的大关节。关节软骨受损后的治疗方法较多，并在临床上取得一定的疗效。目前多采用软骨膜和骨膜移植、自体软骨细胞种植、自体或异体软骨移植等方法。随着膝关节软骨缺损在关节镜下进行移植修复手术的开展，术后正确、有效的康复训练方法，提供了术后关节功能恢复过程的安全性，也是重获关节运动功能的重要保障。

（二）关节软骨组织结构及生物力学

康复医师与治疗师了解关节软骨组织结构与生物力学基础，有助于在康复训练中能更好应用解剖与生物力学原理，也是我们在制定合理、科学的康复治疗计划中必须具备的知识。

众多的研究证实了自体软骨膜和骨膜移植能够修复关节软骨缺损并能形成正常透明软骨。但是，经软骨膜修复后的再生软骨的生物化学和力学特性，其抗压能力比正常软骨差，容易发生退行性变，并且受取材限制，并不适合负重大的关节软骨的修复。

自1987年应用与临床用来治疗膝关节软骨缺损，ACI作为一种先进的细胞生物技术，至今全世界至少有12000位患者接受了该手术，这种自体同种透明软骨细胞来修复关节软骨治疗软骨缺损的新生组织在组织学与机械力学特征上与透明软骨相似，术后总优良率达75%以上。其机制一，种植的软骨在缺损处聚集并产生新的软骨基质，骨膜片对水溶液起封闭作用,隔离软骨细胞并使之分裂、分化、充填缺损处。二是骨膜内有生长因子促进种植的软骨细胞分裂。三是移植物和骨膜片刺激邻近的软骨细胞修复缺损处，骨膜片还起到半透膜作用，允许从滑液来的营养物质作用于种植的软骨细胞。但也有人提出ACT可能存在的缺点及不足。软骨细胞可能由移植区向外渗漏、游离。其次就是因为移植物自身重力原因，再生的软骨面可能分布不平整，移植前做软骨细胞培养时发生去分化及细胞肥大等。

自体软骨镶嵌移植治疗适用于局灶性软骨缺损，创面的直径在1～3cm的软骨缺损。这种治疗植入了有活力的软骨下骨，植入的软骨容易成活，同时保持了软骨与软骨下骨骨质的紧密连接和完整性，植入小的骨软骨柱可以避免不对称的负荷和关节面的切应力，挤压入骨洞的固定设计可以提供早期的安全附着，软骨下骨的存在，使软骨不易塌陷。该方法优点就是创伤小、操作简单、疗效确切。不足的是治疗软骨缺损面积有限，无法进行较大面积的病损修复。

同种异体软骨移植可以缓解关节疼痛和改善关节功能，其移植物的骨性部分还可以与宿主骨相融合。研究证实，异体骨软骨移植能有效治疗青少年和青壮年局部创伤性软骨缺损或退行性关节炎，剥脱性骨软骨以及缺血性股骨髁坏死。

修复关节软骨手术成功的关键因素包括了手术适应证的选择，较高的外科操作技术，手术后的康复等。单纯关节软骨缺损直径小于3cm，没有累及骨的可以采用微骨折，同种自体软骨移植，同种异体软骨移植和骨膜移植；关节软骨缺损直径小于3cm，深度小于1cm的可以采用同种自体软骨移植，同种异体软骨移植和骨膜移植；关节软骨缺损直径大于3cm，深度大于1cm的可以用同种异体软骨移植。

关节软骨或透明软骨是一种关节面上的弹性物质，在日常生活和体育活动中起到了缓冲震荡、负重和减少关节之间摩擦的重要作用。在关节表面反复的运动中，关节软骨起到减少摩擦的作用，使运动员在高水平的训练和比赛中没有任何症状。尽管关节软骨是一种强硬并且耐用的组织，但是在参加体育运动中可以发生关节软骨撕裂，破裂。有相关实验证据表明正常的日常生活活动，如步行时髋关节软骨表面接触应力范围在4～9MPa，这种水平的应力对正常的关节不会造成明显损伤。就是说一般正常的日常生活活动产生的应力被认为更小，在1～3MPa。观察资料显示正常关节活动像跑步很少达到超过10MPa的应力。单纯的冲撞，碰撞要使正常的关节软骨发生破裂需要至少25MPa的甚至更大的应力。人类关节软骨慢性反复的对应力的耐受程度在目前是不可知的，但是关节软骨表面的损伤和恶化可以是在应力小于25MPa情况下发生的。

关节软骨的特殊性能取决于其特殊的组织结构。

正常关节软骨是由细胞外基质和软骨细胞构成，基质是由水、蛋白多糖、胶原质组成，其中Ⅱ型胶原占到胶原总量的90%～95%，Ⅴ、Ⅵ、Ⅸ、Ⅹ和Ⅺ型只占剩下的5%～10%。其中水的含量占软骨组织65%～85%，根据负重情况、部位及是否有退行性变，水的含量有一定差别。例如，骨关节炎早期水的含量可以多达90%。

胶原分子集合在一起构成的小纤维，再通过大量的小纤维特殊精致的结构排列形成关节软骨的不同层次结构。胶原纤维不能直接抵抗压力，但在一定张力状态下是坚固、强硬的。因此，在长期负重和压力下提供对抗牵拉的张力。胶原纤维的强硬坚固的结构是和它的高度网络状的横向交叉耦合键密切相关。一种是直接的纤维与纤维缠绕型交叉连接（图4-4-21A）；另一种是通过一些介质来达成连接（图4-4-21B）。

图4-4-21　胶原纤维的连接

A.纤维与纤维缠绕型交叉连接；B.胶原纤维通过介质达成连接

关节软骨功能结构单元是由4个层次组成：即浅层、中间层、深层、钙化层。潮线处在关节软骨深层和钙化层之间扮演着由无钙化转变成钙化的软骨的作用。关节软骨和钙化软骨是传递负荷中起到持续重要作用的组织结构。有弹性顺应力的功能负重单元是维持关节活动稳定、持久的关键。

Brittberg从9个瑞典患者取17份直径2mm的关节软骨的样本，包括了各种关节软骨修复技术修复过后的软骨组织和正常关节软骨组织，以及一对退化的关节软骨和正常软骨的样本进行改良后的摩擦学设计程序测试。结果表明：①两对同种异体软骨细胞移植修复后的软骨摩擦力明显小于正常关节软骨；②其他技术修复后的软骨产生的摩擦力比正常关节软骨多；③患单纯的骨关节炎患者的软骨测试结果与正常软骨无明显差异，这与目前多数研究结果关节炎软骨容易磨损恰好相反；④负重和摩擦学测试后关节软骨中羟基脯氨酸浓度增高；⑤摩擦力水平与关节润滑机制有关，而与摩擦总量无相关性。

Duda GN和Maldonady Z研究得出了在手术的2周恢复手术前的负重。关节软骨修复后在4周、6周和12周时组织学的形态，在缺损区下，4～6周时破骨细胞活跃和骨的再吸收明显，骨小梁形成。最初的软骨区负重减少27%，缺损区周围的变形超过200%。最近的研究表明了机械力学的作用是软骨恢复过程中除了生物学作用外一个重要影响因素。在术后6周和12周时，移植物的钢度和韧度保持一致，生物力学测试表明12周时移植物特性高于3周。6周和12周的样本与正常样本比较治疗组和对照组在任何时候强度无明显差异。

Noriyoshi和Nakaji等实验研究表明骨软骨移植后OATS（osteochondral autograft transfer system）1周、3周、8周、12周时采用AXIOM强度评估系统评估软骨强度，结果手术后即刻的强度107695.1N/cm2，1周后95386.8N/cm2，3周时92899.3N/cm2，8周时为95969.8N/cm2，12周时为104683.7N/cm2，术后的1周、3周、8周时强度低于正常软骨强度。而术后即刻与12周时的强度与正常关节软骨无明显差异。

以上实验结果表明，在术后的不同阶段，移植软骨在局部的强度有不同，在手术早期负重部位的负荷对软骨愈合的影响是康复治疗中需要考虑的问题。

（三）康复评定

1.膝关节功能评定评分标准　采用HSS膝关节评分标准（1976年美国特种外科医院标准），临床疗效评定具体为：优＞85分；良：70～84分；中：60～69分；差：＜59分。

2.美国膝关节外科学会人工膝关节置换术后评分法（1989）　此评分方法将病人分为A、B、C三级。

膝评分：疼痛（50分），活动度（25分），稳定性（在任何位置最大活动度）（25分）。功能评分：行走能力（50分），上下楼能力（50分）。

3.Dawson膝关节功能问卷　记录在过去4周期限内12个项目的情况：①描述因膝关节引起的疼痛程度；②因膝关节问题造成患者自己洗澡或擦干困难程度；③上下汽车或乘公交车困难程度；④膝关节疼痛变严重前患者能走多长距离（使用或不使用手杖）；⑤从椅子上站起来时因膝关节造成的疼痛程度；⑥是否有跛行；⑦是否能跪下然后再起来；⑧在床上是否有因膝关节造成的问题；⑨因膝关节导致日常生活（包括家务劳动）受影响的程度；⑩是否有膝关节突然打软；⑾能否自己去商店；⑿能否走下飞机悬梯。

4.膝关节功能评分（百分法）　对7个方面进行评定：①疼痛；②关节不稳定感；③上下楼梯；④步行；⑤关节屈曲活动度；⑥肿胀；⑦绞锁。结果共有100分。

5.Lysholm膝关节评分表　常用于膝关节韧带损伤的评定，包括8项内容：①跛行；②负重；③绞锁；④关节不稳；⑤疼痛；⑥肿胀；⑦爬楼梯；⑧下蹲。

在手术后第1年内，手术医生和物理治疗师的临床检查始终贯穿患者的整个恢复过程。术后根据需要定期进行关节功能的评估，通常每半年进行1次临床检查和评估。

（四）康复治疗原则

康复的基本原则就是使软骨移植细胞的恢复程序最优化，主要包括以下两方面：

1.防止康复过程中移植物的松动和磨损　手术后的最初12周内康复治疗训练应该避免过多的冲击、负重、剪切力，过度的应力可能损害或分散种植修复的软骨细胞。

2.促进修复组织的愈合　严格控制手术后关节负荷活动训练、循序渐进的肌肉力量训练。适当负重活动在骨膜新生组织层的间叶细胞分化成软骨细胞，并最终形成透明软骨的过程中起到了关键性的作用。

（五）膝关节ACL重建伴同种自体骨膜移植术后的康复

膝关节软骨膜移植患者手术后的5d内，在硬膜外麻醉止痛泵给予止痛下行CPM治疗，手术后第1天就开始0°～70°的关节屈曲训练，白天每隔2h进行1次CPM训练，每天6次，并连续做5d。第6天开始把CPM增加到0°～90°，取消止痛泵。开始膝关节主动屈曲活动0°～90°，增加股四头肌的等长收缩训练，持拐进行部分负重的步态训练。第7天出院，开始实施家庭康复计划。手术后的3周内，给予膝关节支具限制膝关节屈曲在0°～90°范围，按照手术医生和物理治疗师要求，进行主动膝关节活动度训练，直至获得全范围膝关节活动度，循序渐进进行肌肉力量康复训练和进行日常生活的负重活动训练。

（六）同种自体软骨细胞移植后的康复

1.ACI第Ⅰ阶段（术后1～2周）　关节镜软骨切片，软骨细胞培养。

同种自体软骨细胞移植的康复自关节镜最初的软骨细胞取样就开始了，在2次手术之间有4～6 周的时间为第Ⅱ阶段的手术及康复做准备。

第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段之间这段时间的康复目标和原则：①关节镜手术后的恢复期间，要让患者了解有关关节镜的手术大概内容和手术后的康复基础训练的意义。②能够理解并为第Ⅱ阶段的康复做好准备；在术后的最初几天里，患者的膝关节可能会有不适和关节肿胀。这些问题应该在1～2周解决。利用抬高患肢、制动、冷敷、加压包扎来减轻和消除肿胀。③术后在治疗师指导下，逐渐在耐受范围内患肢负重。④为了防止感染患者应该保持膝关节干燥、清洁、纱布覆盖，在手术后的2～3d可以在膝关节切口有防水措施保护的情况下淋浴。伤口愈合之前不可以开始游泳或盆浴，伤口愈合一般需要7～10d时间。

2.ACI第Ⅱ阶段（术后4～6周）　软骨细胞移植。

用关节镜取软骨细胞培养到第2次手术植入培养好的软骨细胞，需要4～6周的时间。

ACI第Ⅱ阶段康复目标和原则：①手术后的恢复；②控制和减少疼痛和炎症；③防止伤口感染；④保护ACI修复后的部位；⑤恢复关节活动范围；⑥改善下肢肌肉力量，增强关节稳定性；⑦日常生活和工作避免ACI修复部位的冲击力；⑧恢复正常步态；⑨恢复对自己膝关节的信心；⑩恢复以前的日常生活水平（包括运动）。

（七）胫股关节缺损后同种自体软骨细胞移植后康复计划（表4-4-1）

表4-4-1　胫股关节缺损后同种自体软骨细胞移植后康复计划

（八）髌股关节缺损后同种自体软骨细胞移植后康复计划（表4-4-2）

表4-4-2　髌股关节缺损后同种自体软骨细胞移植后康复计划

（九）股骨结节同种自体软骨细胞移植后早期康复计划（表4-4-3）

表4-4-3　股骨结节同种自体软骨细胞移植后早期康复计划

（续　表）

（十）滑车髌骨关节同源自体软骨细胞移植后早期康复计划（表4-4-4）

表4-4-4　滑车或髌骨同种自体软骨细胞移植后早期康复计划

（十一）康复治疗注意事项

1.康复时间取决于手术移植后的软骨成熟时间，这至少需要12～18个月的时间。必须了解刚刚术后的软骨细胞在手术后1周后硬度类似“水”状，3个月后类似“乳酪”状，6个月后类似“生面团”状，9个月类似“干酪”状，12个月类似“橡胶”状。在这段时间内，需要严格地按照康复的程序循序渐进地进行关节的功能恢复锻炼。

2.康复计划需要得到患者充分的理解和较好的依从性。康复治疗人员耐心细致讲解软骨移植后自然的生理恢复时间，要求患者要尽力按照要求去做，每天分配足够的时间来完成训练项目。患者要做好充足的准备来维持手术后12个月的康复过程，能够按照手术医生和康复治疗师的要求完成自身限制性的运动。在整个康复治疗过程中患者必须与负责的治疗师和医师保持联系。

3.康复治疗可以促进软骨细胞的成熟，并且成为持久耐用的软骨。但软骨缺损的复原取决于其损伤类型、大小、严重程度，修复的范围和患者年龄，运动水平，手术方式等因素。

4.患者必须知道手术后恢复的进展,取决于手术前的肌肉力量,关节的灵活性和手术后的康复治疗。

（张仲文　谢　鹏　李振华 王惠芳）