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物理治療

換膝後大腿發不出力?拆解股四頭肌抑制與肌力復康關鍵

明明換膝手術過程順利、傷口癒合理想,為何下床時大腿卻彷彿「斷電」,心想用力抬腿卻偏偏提不起來?面對這種情況,不少病人及家屬的第一反應都是懷疑手術傷及肌肉,甚至誤以為長者抗拒步行、故意裝弱。以下先為大家釐清這個最令患者與家人焦慮的疑問。

換膝手術後一個月,股四頭肌肌力可銳減約 62%。導致大腿「發不出力」的元凶主要是股四頭肌抑制(即隨意徵召失效),其影響程度約為肌肉萎縮的兩倍(Mizner 2005);若由術後 48 小時起利用神經肌肉電刺激(NMES)配合主動運動,肌力及活動功能均可獲顯著改善(Peng 2021、Stevens-Lapsley 2012)。換言之,術後初期的無力感多數源於「訊號受阻」而非肌肉損毀,而這種神經訊號絕對可以透過復康重建。

換膝後大腿發不出力與股四頭肌抑制的關係

不妨先從實際數據了解問題的嚴重性。Mizner 等(2005)曾量度單側全膝關節置換病人的數據,發現術後平均第 27 天,患者的股四頭肌肌力較術前大幅倒退,同時伴隨自主徵召能力及肌肉橫切面積同步縮減。這種「連自己都無法指揮大腿用力」的無助感,正是股四頭肌抑制的典型臨床表現,絕非病人怠惰不願出力。Petterson 等(2011)在另一批單側換膝病人身上亦觀察到類似的早期肌力急挫——術後四週手術側的股四頭肌肌力顯著下跌,而決定早期肌力強弱的關鍵在於「能否成功徵召肌肉」,多於肌肉本身的體積。

−62%
股四頭肌肌力(術後約27天)
較術前下降(Mizner 2005)
−17%
隨意肌肉徵召
同期下降(Mizner 2005)
−10%
最大橫切面積
同期萎縮幅度(Mizner 2005)

必須留意,Mizner 提出的「62%」跌幅(術後約 27 天)與 Petterson 針對術後四週手術側股四頭肌肌力明顯下滑的觀察,源自不同研究及評估時點,不宜直接取其平均值或混為一談。然而,兩項研究均指向同一核心結論:換膝初期的大腿無力,並非因為肌肉消失,而是大腦「叫不動」肌肉。這亦解釋了為何部分病人的膝關節明明能夠伸直,步行時卻總覺得雙腿發軟——問題往往出於伸直方向的肌肉徵召不足,而非關節結構卡死。有關膝關節屈伸幅度的復康標準,可另行參閱 換膝後伸直與屈曲角度目標一文。

神經抑制與肌肉萎縮的分別

為何必須嚴格區分「抑制」與「萎縮」?因為兩者的復康策略截然不同。簡單來說,換膝初期的無力感主要歸咎於「徵召失效」——大腦發出的收縮指令受關節腫脹及發炎干擾而猶如被「靜音」,令肌肉無法接收收縮訊號;至於肌肉體積實質縮小的影響,則要到復康中後期才逐漸浮現。Petterson 等(2011)指出,大約在術後 12 週起,肌肉體積對整體肌力的影響比重才會逐步增加。因此,若在術後初期只是一味等待「肌肉重新長大」,便會錯失重建神經訊號的黃金時機;復康治療必須按時間階段各有側重。

這個復康時序亦為病人帶來重要啟示:術後首兩至三週即使勤加鍛煉,肉眼亦未必見到患側大腿明顯「變粗」,皆因現階段修復的是神經訊號而非肌肉體積;若因表面看來「毫無寸進」而過早氣餒放棄,反而會白白錯失復康良機。如欲深入了解何謂「徵召失效」,以及如何透過等長收縮重新喚醒「叫不動」的股四頭肌,請參閱 換膝後大腿發不出力如何重新啟動股四頭肌一文。

NMES 電刺激:術後48小時起介入,繞過抑制直接喚醒肌肉

既然術後初期的癥結在於大腦「叫不動」肌肉,復康便需要另覓途徑繞過這種抑制機制。神經肌肉電刺激(NMES)利用體外電流直接觸發股四頭肌收縮,原理有如為被靜音的神經訊號「接駁跳線」;部分復康方案更可於術後 48 小時便開始介入(Stevens-Lapsley 2012),繞過受阻的自主徵召直接激活肌肉,作為主動運動的輔助手段而非替代品。綜合 9 項 RCT、共 691 名病人的數據顯示,NMES 對改善短期肌力的效果較為明確,惟不少評估指標仍未達最小臨床重要差異(MCID),而長遠的組間差距亦會隨時間收窄,故不應將其過度神化(Peng 2021)。

至於患者應否接受電刺激、何時開始最為恰當,以及如何衡量其療效與局限,可詳見 換膝後電刺激(NMES)值不值得做一文。

專業監督訓練與自行在家練習的成效差異

電刺激雖有助重新打通神經訊號,但要真正令肌力恢復,始終有賴足夠訓練量且循序漸進的主動鍛煉,當中「有否專業人員監督」正是決定成敗的關鍵。Pozzi 等(2013)回顧了 19 項對照試驗,總結出換膝後若有專人現場或遙距監督,並進行漸進式強化及功能性運動,最能帶來理想的長遠復康效果;相反,缺乏直接監督的純家居訓練方案,往往容易出現「復康不足」,令患者遺留肌力薄弱及活動功能缺損。

除了專業監督,訓練強度亦必須充足。Bade 等(2011)一項小型可行性研究(每組僅 8 人)對比了早期高強度與較低強度的復康方案,發現高強度組別在術後 3.5 及 12 週的股四頭肌肌力與功能表現均較優勝,而且並無增加關節活動受限或肌肉骨骼受損的風險。儘管該研究樣本較小、僅屬初步實證而未能視為定論,但其結果仍支持「按部就班推高訓練強度」的方向。反觀 Bade 等(2010)另一項研究則發現,只接受標準復康療程的病人,需時六個月才恢復至術前狀態,且與同齡健康長者相比仍存在同等程度的功能限制,反映單憑「照足標準流程」亦未必足以令患者完全復原。

「練得不夠強度」是很常見的復康問題。如果單靠在屋企跟住網上影片自己練,沒有專業人員幫手調校阻力和進度,患者很容易長期停留在低強度訓練而不自知。建議最少在復康初期由物理治療師做詳細評估,確保動作能夠準確帶動目標肌肉,並訂好進度目標,之後才慢慢過渡到自己在屋企練習。至於在屋企環境可以怎樣安排訓練,可以參考 換膝後居家復康怎樣練的具體做法。

家居肌力訓練的四個階段:等長收縮、直腿抬高、坐站練習與彈力帶阻力

掌握了「先打通訊號、後增肌體積、須專人監督、具足夠強度」四大原則後,家居股四頭肌強化訓練便有清晰的進階藍圖。基本原則是每個階段都必須在沒有代償動作、且膝關節伸直方向徵召良好的前提下才可晉級,而訓練強度亦須隨復康進度遞增,而非長期維持不變(Bade 2011、Pozzi 2013)。

第一階 · 股四頭肌等長收縮平躺並將膝關節伸直,用力將膝頭後面朝床面壓落去(想像收緊大腿前側的肌肉),維持幾秒之後放鬆。這個動作的目的是重新打通神經訊號,令大腦「叫得郁」大腿肌肉,最適合在手術後剛開始、膝頭仍然好腫好痛的時候做。
第二階 · 直腿抬高當做等長收縮已經可以穩定收緊肌肉之後,就可以試下保持膝頭伸直,將成隻腳抬離床面。如果抬起腳時膝頭總是會微彎一下(即伸直遲滯),就代表肌肉發力還未夠穩定,應該退回第一個階段繼續打好底子。
第三階 · 坐立起身由坐姿企起身,再慢慢坐返低,將股四頭肌訓練融入日常承重和活動入面。香港屋企空間一般不大,患者只要坐在床邊或者梳化重複練習就可以,有需要時亦可以暫時扶住穩固的餐枱邊借力。
第四階 · 彈力帶阻力當動作控制和肌肉發力都穩定下來,就可以加入彈力帶來增加阻力,進一步加強肌力和恢復肌肉大小。至於彈力帶要用幾大阻力、每次做幾多下,最好由物理治療師按實際進度逐個調整。

請注意,以上僅集中探討肌力訓練的漸進階梯;如欲了解整體復康時間表及各星期進度指標,可參閱 換膝後復康時間表;至於熱敷、連續被動關節活動機(CPM)等被動療法與主動訓練之間的取捨,則可閱讀 換膝後被動機器與主動訓練的迷思。

血流限制訓練(BFR)的研究實證與安全要求

近年不少患者查詢「血流限制訓練(BFR)」——即透過專用束帶局部限制下肢血流,藉此在低負重狀態下仍能刺激肌力增長。這項技術固然值得留意,但現階段必須審慎看待。目前質素較高的 RCT 大多集中於術前介入:Jørgensen 等(2024)針對 86 名病人的研究發現,術前八週進行低負荷 BFR,對術後 3 或 12 個月的活動功能及病人自評結果,並無優於常規術前護理,僅在術後 3 個月錄得較大的下肢肌力增幅,惟至 12 個月時兩組差距已經消失。Kubo 等(2024)的小型研究(每組 11 人)同樣屬於術前介入,結果顯示 BFR 與低強度阻力訓練相比並無明顯額外優勢,而相關安全指標(D-dimer、hs-CRP)亦未見顯著變化。如欲了解各項研究的詳細解讀,以及換膝病人是否適合嘗試,可參閱 血流限制訓練(BFR)對換膝有沒有用的深入剖析。

BFR 屬於新興方法,用在換膝手術後的研究證據仍然很薄弱。前面提到比較有說服力的研究,全部都是在手術前做的,而且對改善手術後的功能並無明顯優勢;至於在換膝手術後直接用 BFR 的高質素研究,目前還未夠充足。如果考慮採用,一定要在物理治療師嚴密監督之下進行,並事先評估血栓等風險,絕對不建議患者自己試做。如果想重溫整體的復康方向,可以返回 全膝關節置換術後物理治療總覽。

何時需要尋求物理治療師協助

物理治療師上門評估時,最常見的情況是家屬誤以為長者抗拒步行、故意裝弱,但實情卻是患者受股四頭肌抑制影響而根本發不出力。此時治療師會先指導患者進行等長收縮,並在條件許可下配合 NMES 重建神經徵召,同時向家屬詳細解釋「發不出力絕非偷懶」,以免家人過度催逼而加劇長者跌倒的風險及抗拒心理。另一常見問題,則是病人因害怕關節僵硬而只顧練習屈膝,卻忽略了伸直方向的肌肉徵召,導致膝關節看似「伸不直」——這往往源於股四頭肌未被有效徵召,而非關節結構卡死,因此家居漸進訓練必須優先確保伸直方向的主動收縮。

倘若患者持續出現伸直遲滯、抬腿時明顯無力,又或術後兩至三週仍毫無寸進甚至反覆倒退,便應盡早安排物理治療師作詳細評估。Nova Health 的註冊物理治療師所提供的上門肌力訓練,能親臨患者家中評估股四頭肌的徵召狀況、調校合適的電刺激參數與漸進阻力,並指導家屬正確的扶抱及協助技巧,確保訓練量與強度真正到位。

本地醫療及社區資源。在公立醫院排期做全膝關節置換手術,往往要等好幾年。醫院管理局轄下設有關節置換中心,手術後會由物理治療師指導病人一步步強化股四頭肌;而在排期等做手術期間,亦設有非手術的膝關節管理計劃,當中包括物理治療(想了解詳情和名額,可以打醫管局熱線 2300 6555 查詢)。社區支援方面,香港復康會亦有提供手術後的社區物理治療和運動指導轉介服務(查詢電話:2549 7744)。

常見問題

換膝後大腿彷彿完全發不出力,是否傷了肌肉?
多數並非肌肉受損。術後約一個月,股四頭肌肌力可下跌約 62%,但研究指出主因是「股四頭肌抑制」——關節腫脹、發炎及痛楚干擾了大腦傳遞至肌肉的徵召訊號,而肌肉實際萎縮只佔小部分原因(Mizner 2005)。這類訊號傳遞問題並非永久創傷,透過針對性訓練及電刺激即可重建。
電刺激(NMES)真的有效,還是噱頭?
針對股四頭肌抑制確有實證支持。一項涵蓋 9 項 RCT、共 691 人的統合分析指出,術後採用 NMES 能提升短期至長期的股四頭肌肌力;部分研究更顯示,患者於術後 48 小時已可開始結合主動運動進行治療(Peng 2021、Stevens-Lapsley 2012)。電刺激能繞過受抑制的自主徵召機制,直接激活肌肉,但定位上屬於輔助性質,不能取代主動運動;另外亦要注意,不少研究結果仍未達到最小臨床重要差異。
自行在家跟影片做運動是否足夠?
多項研究反覆證實,缺乏專業監督的家居運動極易流於「復康不足」,令患者遺留肌力薄弱及功能缺損的問題;相反,在專人現場或遙距監督下進行漸進式強化,才能取得最理想的長遠成效(Pozzi 2013)。建議至少在復康初期由物理治療師評估合適的阻力與進度,確保動作能準確徵召目標肌肉,其後才逐步過渡至自行在家練習。
應該由哪一個動作開始訓練股四頭肌?
家居訓練一般分為四個漸進階段:首先進行股四頭肌等長收縮(平躺並將膝窩向下壓)以重建神經徵召,接著進階至直腿抬高及坐立起身,最後才加入彈力帶作阻力訓練。每個階段均須在沒有代償動作、且膝關節伸直時肌肉徵召良好的前提下才可升級,訓練強度亦應隨進度遞增,而非一成不變(Bade 2011、Pozzi 2013)。
聽說有「血流限制訓練(BFR)」,換膝是否適用?
BFR 屬於新興訓練技術,目前具較高質素的 RCT 多數集中於術前階段,結果顯示其對術後功能的改善並未優於常規護理,僅短期肌力錄得較大增幅,惟一年後組間差距已見消失(Jørgensen 2024)。由於術後階段應用的實證仍然薄弱,若考慮採用,必須在物理治療師監督下進行,現階段不建議患者自行嘗試。

免責聲明:本文內容僅供健康資訊參考,不構成專業醫療建議。如有任何健康疑慮,請諮詢合資格的醫護專業人員。

參考文獻

  1. Mizner, R. L., Petterson, S. C., Stevens, J. E., Vandenborne, K., & Snyder-Mackler, L. (2005). Early quadriceps strength loss after total knee arthroplasty. The contributions of muscle atrophy and failure of voluntary muscle activation. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume, 87(5), 1047–1053. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15866968/
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  9. Kubo, Y., Fujita, D., Sugiyama, S., Takachu, R., Sugiura, T., Sawada, M., et al. (2024). Safety and effects of a four-week preoperative low-load resistance training with blood flow restriction on pre- and postoperative quadriceps strength in patients undergoing total knee arthroplasty: A single-blind randomized controlled trial. Cureus, 16(7), e64466. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39156304/