关键词：下肢康复；术后康复；NASA 反重力跑步机
摘要
探讨单侧和双侧全膝关节置换术（TKA）后早期体重⽀撑（BWS）和步⾏速度对反重⼒跑步机上⾏⾛时⼼⾎管反应的影响。
本研究为横断⾯研究设计。50 名患者（7 名男性和 43 名⼥性；平均年龄 72.0±5.1 岁）在单侧（n=25）和双侧（n=25）初次 TKA 术后 4 周参与了本研究。受试者在反重⼒跑步机上以2.5 公⾥/⼩时和 3.5 公⾥/⼩时的速度⾏⾛，BWS 分为 3 个⽔平（50%、25% 和 0%）。通过测量耗氧量(VO2)、⼼率 (HR)、收缩压和舒张压 (SBP/DBP)、呼吸交换率 (RER) 和⼼率压⼒积 (RPP) 来监测⼼⾎管反应。每次试验后⽴即记录 Borg ⾃觉⽤⼒程度 (RPE) 评分和膝关节疼痛的视觉模拟量表 (VAS)。单、双侧TKA组患者的⼼⾎管反应⽆明显差异。重复测量⽅差分析显⽰，单、双侧TKA组患者的VO2、HR、RPP、RPE、RER、VAS均随BWS的3个⽔平（50%、25%、0%）⽽明显升⾼。⽽SBP、DBP则不受BWS差异的影响。在3.5 km/h时， VO2、 RPE、RER均明显⾼于相同BWS条件下2.5 km/h时。我们发现，活动代谢需求的减少，加上下肢的正压，减少了随着 BWS 的增加， VO2和 HR 值也增加。在反重⼒跑步机⾏⾛期间，⼼⾎管反应会根据 BWS 和步速⽽变化。BWS ⽽不是步态速度对⼼⾎管反应和膝盖疼痛的影响最⼤。
1.引⾔
膝关节⻣关节炎
(OA)是⽼年⼈致残的主要原因，患侧关节疼痛、肿胀往往伴有功能活动的逐渐下降。终末期膝⻣关节炎患者通常体重超标，肢体肌⾁⼒量和运动耐受⼒较低⽐没有膝关节⻣关节炎的患者更容易发⽣；这会导致⼼⾎管功能下降。
终末期膝关节⻣关节炎患者的平均峰值氧耗量 (VO2峰值) ⽔平通常在 13.9±3.3 ⾄14.4±3.2 mL/kg/min 之间。这⽐年龄和性别匹配、⾮残疾、久坐不动（但其他⽅⾯⼼⾎管失调不仅会降低患者的活动能⼒，从⽽损害⽇常⽣活活动能⼒并降低⽣活质量，⽽且还会加剧潜在的⼼⾎管和代谢危险因素，如⾼⾎压、肥胖、糖尿病和⾎脂异常。因此，接受全膝关节置换术（TKA）的患者往往有更⾼的冠⼼病患病率。Smith等报道，⼼肌梗死是选择性髋关节和膝关节置换术后30天内最常⻅的死亡原因。
接受全膝关节置换术 (TKA) 的终末期膝⻣关节炎患者必须进⾏强化有氧运动，例如渐进式步态训练，以在术后早期改善⼼⾎管健康状况。全膝关节置换术后早期活动和康复可减轻疼痛、恐惧、焦虑和术后静脉⾎栓栓塞性疾病的⻛险。然⽽，并⾮所有患者此时都能够完全负重活动。因此，反重⼒跑步机是全膝关节置换术后患者早期康复的有⽤设备，尤其是那些体⼒下降和⼼⾎管健康状况较差的患者。
反重⼒跑步机由⼀个封闭在⽓密室内的跑步机组成。施加在下半⾝的⽓压可提供不同程度的体重⽀撑 (BWS)，从⽽减少负重锻炼期间膝关节的净地⾯反作⽤⼒和负荷。与其他 BWS 训练⽅法（如步态辅助器、治疗池和⾼架悬挂安全带）不同，反重⼒跑步机不会影响步态运动或肌⾁激活。在步⾏速度⽅⾯，Gojanovic 等⼈证明反重⼒跑步机训练可以提供等效的最⼤强度 VO2和⼼率 (HR)，同时增加运动员的峰值步⾏速度，⽽ Webber 等⼈证实 BWS跑步机步⾏可使全膝关节置换术后患者步⾏更快和/或耐受更⼤的坡度。本研究的主要⽬的是研究不同 BWS 和步⾏速度条件下在反重⼒跑步机上锻炼时⼼⾎管反应对术后早期有何影响。此外，我们想知道如何控制 BWS 和步⾏速度以保持步⾏速度⽽不会加剧全膝关节置换术后膝盖疼痛。最后，我们想知道单侧和双侧全膝关节置换患者的研究结果是否相同。
据我们所知，之前仅有⼀项研究报道了全膝关节置换⽼年患者在静息和反重⼒跑步机上进⾏亚极量运动时的⼼⾎管反应；然⽽，该研究仅招募了单侧全膝关节置换患者。因此，本研究旨在调查单侧和双侧 TKA 术后早期在反重⼒跑步机上⾏⾛时 BWS 和步⾏速度对⼼⾎管反应的影响。
2. 对象与⽅法
2.1. 实验设计 本研究为横断⾯研究，单侧/双侧TKA的分配⽐例为每组25⼈，⼀对⼀。
2.2. 参与者
本研究招募了 50 名⽼年⼈（7 名男性和 43 名⼥性；平均年龄 72.0±5.1 岁），他们被诊断为终末期原发性膝关节 OA，并接受了单侧或2015 年 9 ⽉⾄ 2016 年 11 ⽉期间，OO 国⽴⼤学医院⻣科实施了双侧初次 TKA ⼿术。TKA术后约 2 周，所有患者被转⾄康复科，并在那⾥参与了研究。
⼊选标准是能够在没有肢体帮助的情况下⾏⾛，⽆论是否借助步⾏辅助器。患有晚期充⾎性⼼⼒衰竭、伴有跛⾏的外周动脉疾病、不稳定型⼼绞痛和/或未控制的⾼⾎压或先前患有导致⾏⾛障碍的神经或⻣科疾病（例如，下肢⻣科损伤导致⽆法参加运动压⼒测试）的患者被排除在外。
所有患者在筛选期间和反重⼒跑步机步⾏测试期间均继续服⽤常规药物。每位参与者均收到有关研究的信息并提供书⾯知情同意书。研究⽅案已获得国⽴⼤学医院机构审查委员会的批准。
2.3. 结果测量
⼀位经验丰富的物理治疗师进⾏了以下评估。转⼊康复科后⽴即、⼿术后约2周进⾏基于基线表现的⾝体功能评估，⼿术后约4周进⾏⼼⾎管反应评估。
2.4. 评估基线基于表现的⾝体功能
2.4.1. 计时起⽴⾏⾛测试。计时起⽴⾏⾛测试 (TUG) ⽤于评估动态平衡。
每位受试者背靠在椅⼦上（座椅⾼度 44 厘⽶；深度 45 厘⽶；宽度 49 厘⽶；扶⼿⾼度 64 厘⽶），椅⼦放在⼀条 3 ⽶⻓的标记线的末端。指⽰患者在听到“⾏⾛”⼀词时站起来，以舒适的速度⾏⾛，直到他们经过 3 ⽶标记，转⾝，⾛回去，然后在没有任何⾝体帮助的情况下再次坐在椅⼦上。测试是
计时的。TUG ⼯具在测量动态平衡⽅⾯具有可接受的并发效度。
3.结果
3.1. 参与者的试验流程
2015 年 9 ⽉⾄ 2016 年 11 ⽉期间⼊院的共 102 名参与者接受了筛选。在被排除的患者中，38 名患者有⻣科损伤史，11 名患者患有晚期充⾎性⼼⼒衰竭、伴有跛⾏的外周动脉疾病、不稳定型⼼绞痛和未控制的⾼⾎压。其余 3 名有中⻛和脊髓病等神经系统疾病史的患者被排除在外。其余 50 名患者符合条件并同意参与。
3.2. ⼈⼝统计学、疾病相关特征和⾝体功能
基线⼈⼝统计学、疾病相关特征和平均基线基于表现的⾝体功能数据列于表 1。平均体质指数为 26.0±3.5 kg/m2 。平均 TUG 和 10MWT 值分别为 10.5±1.9 秒和 11.3±2.5 秒。单侧 TKA 组和双侧 TKA 组之间没有显著差异（除⻣质疏松症患者数量外）。
3.3. ⼼⾎管反应和疼痛的评估
表 2 列出了 3 种不同 BWS 条件（50%、25%、0% BWS）和 2 种步⾏速度条件（2.5 km/h 和 3.5 km/h）下的平均 VO2、HR、SBP、DBP、RER、RPP、RPE 和 VAS 值。使⽤学⽣ t 检验⽐较单侧 TKA 和双侧 TKA 患者的⼼⾎管反应和膝关节疼痛。平均 VO2值范围为10.8±2.016.5±3.4mL/kg/min，单侧 TKA 组和双侧 TKA 组之间没有显著差异。
5. 结论
本⽂表明，在反重⼒跑步机上训练时，⼼⾎管反应会受到 BWS 和步⾏速度的影响。此外，运动期间膝盖疼痛程度受 BWS ⽔平的影响⼤于受步⾏速度的影响。因此，在尝试改善全膝关节置换术后患者的有氧适应能⼒（使⽤反重⼒跑步机和/或助⾏器）时，应仔细考虑并适当设置 BWS 和步⾏速度。