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換膝伸不直訓練:為何完全伸直 0° 與屈曲同樣要練回

量度換膝後的關節活動度時,多數人只留意屈曲能彎到多少度,卻甚少察覺站直時膝關節其實尚差幾度才算完全伸直。走路時感覺撐不直、站立稍久便覺大腿前方疲倦——問題往往不在於彎得不夠,而是伸不到 0°。

先說核心結論:換膝復康絕不能只練屈曲。膝部伸不到 0°(即伸直遲滯)會令患者步行時撐不直腳、出現跛行,並加重腰、髖及對側膝關節的負荷。術後首 6 週約 14% 病人會有伸直遲滯,惟多數屬於肌肉抑制而非關節機械性卡死;透過重力被動伸直配合股四頭肌收縮訓練,大部分個案於一年內可回復至 5° 以內(Anania 2013;Thomas 2012)。下文將逐一剖析伸不直帶來的後果、為何成因多屬「肌肉未能收縮」而非「卡死」,以及具體的家居訓練步驟。

為何需要正視膝關節伸直遲滯

首先要確立一個重要觀念:伸直到 0° 絕非「錦上添花」,而是正常步態的根基。膝關節唯有在完全伸直的一刻,方能依靠骨骼與韌帶結構「鎖」定體重,免卻肌肉硬撐;一旦無法鎖直,站立中段的每一步都必須由股四頭肌持續出力支撐。

如果膝頭長期伸不直,大腿的股四頭肌就會一直受累。膝關節無法完全伸直,會迫使股四頭肌在行路時長時間用力,結果令體力消耗增加、行路變慢,步姿亦會變得不正常(Su 2012)。加上膝頭長期微彎與功能評分較差有直接關係,所以將膝頭「鎖直」和練習屈曲角度一樣重要。

簡言之,屈曲度數決定「能否完成特定動作」,伸直度數則決定「動作是否順暢省力」。若要全面掌握兩個方向的復康標準,可先閱讀母篇 換膝後屈曲角度目標,了解各項日常活動所需的屈曲度數,再回頭專門處理伸直問題。

膝關節伸不到 0° 對身體的影響

膝部伸不直具體會引發甚麼問題?影響可分為三個層次,由膝關節本身逐步蔓延至身體其他關節。

膝關節本身的影響

  • 無法鎖直:企立時無法靠骨骼鎖定機制自然承重,變成要由股四頭肌一直出力硬撐
  • 股四頭肌長期用力會很容易疲倦,企得稍為耐一點,大腿前面就會覺得痠痛
  • 行路速度減慢,並出現不正常的步姿(Su 2012)

蔓延至其他關節的影響

  • 拐下拐下的步姿會令另一隻腳承受太大負荷,結果好腳那邊的關節反而先勞損
  • 身體軀幹的姿勢改變,會增加腰椎的負荷(Nakatsuji 2022,機制外推)
  • 膝頭持續伸不直,亦與較差的功能評分有關(Su 2012)

至於「波及腰部」這一點,必須如實註明屬於外推結論:Nakatsuji 等人(2022)的研究對象並非換膝患者,而是讓 17 名健康男性佩戴支具,人為限制膝關節伸直。結果發現,當支具限制伸直達 15° 至 30° 時,步行期間 L4-L5 節段的關節反作用力顯著上升——前向力增加 14.2% 至 36.5%,垂直向力增加 10.0% 至 23.0%;限制達 30° 時,腰椎伸展力矩亦明顯增加,腰椎多裂肌與豎脊肌的發力程度更隨限制角度擴大而上升。這項研究從生物力學機制提供了旁證,解釋為何膝伸不直會牽連腰部及其他關節,推論方向合理,但不能直接視作換膝病人身上的實測數據。

屈曲與伸直在復康過程中的分別

同樣是關節活動度,屈曲與伸直在復康過程中的「待遇」卻截然不同。屈曲訓練有明確的度數目標,每次練習後看著數字上升,患者較易獲得成功感;相反,伸直角度「只差 5°」表面上微不足道,偏偏這 5° 正是最妨礙正常步行的關鍵。

屈曲(彎)
  • 有明確度數目標,數字看得見、易追蹤
  • 早期恢復雖慢,但方向明確,多數人會主動練習
  • 彎得不夠影響的是「能做到多少動作」(上樓梯、浸浴)
伸直(直)
  • 「差幾度」易被忽略,不少人根本沒有量過主動伸直
  • 越遲處理,疤痕與習慣性屈曲越難回復,補救更困難
  • 伸不直影響的是「每一步是否順暢」,直接拖低功能評分(Anania 2013)

因此,術後復康的常見盲點並非「不懂得練」,而是將所有注意力集中在屈曲度數上,任由伸直角度不足的問題慢慢定型。若發覺伸直進度停滯不前,甚至推到某個角度便硬性卡住,就必須分辨到底屬於肌肉抑或機械問題——這涉及關節僵硬的鑑別,詳見 換膝關節僵硬如何分辨。

肌肉未能收縮與機械性卡死的分別

最令患者釋懷的一點是:術後早期的伸直遲滯,大都不是關節結構「卡死」,而是股四頭肌「未能收縮」。分辨方法非常直接——假如在治療師協助下膝部可以「被動」伸直,惟病人自己發力卻「主動」伸不到最後那段角度,便屬於伸直遲滯(extension lag)。這純粹是肌肉活化問題,不一定需要動手術鬆解。

伸直遲滯(肌肉未能收縮)如果旁人幫忙時膝頭伸得直,自己用力卻伸不到,問題是出於股四頭肌活化不足。在手術後 3 至 4 週,股四頭肌的肌力會比手術前下跌約 60%,而早期因為「中樞活化不足」導致的力量流失,大約是肌肉萎縮所造成的兩倍(Thomas 2012)。換句話說,肌肉本身並不是真的嚴重萎縮,只是大腦暫時未能有效叫動肌肉,只要重新學習用力收縮,就可以一步步練回來。
機械性固定屈曲(真正卡死)如果連外力幫手都無法將膝頭拉直,推到某個角度就硬生生卡住,通常就與疤痕過度增生(arthrofibrosis)有關。這種情況不能單靠練肌肉解決,必須盡快覆診,由醫護人員評估。
為何重要要先分清楚這兩種情況,才知道應該加強練肌肉,還是盡早求醫。研究顯示,超過五成患者在手術後一年仍然有不同程度的功能受損(Thomas 2012),這反映出盡早把握黃金期做肌肉活化訓練十分重要。

有一組臨床數據足以證明「主動收縮」才是訓練核心:Dabadghav 等人(2019)針對 28 名接受雙側換膝手術的病人進行研究(同一名患者的左右膝隨機分組),在術後 0 至 2 週的常規股四頭肌運動之上,一側膝部加用神經肌肉電刺激(NMES),另一側則單純做運動。結果顯示,兩組的伸直遲滯均有顯著改善(組內 P<0.05),惟兩組之間的差異並不顯著(P>0.05)。由此可見,主動收縮股四頭肌本身已是改善遲滯的主力,電刺激僅屬輔助性質。

如何練回 0°:結合重力被動伸直與股四頭肌主動收縮

要練回完全伸直,必須雙管齊下:一方面利用重力將膝關節「拉直」(被動端),另一方面則重新鍛煉肌肉「主動鎖直」的能力(主動端),兩者缺一不可。系統回顧研究亦指出,換膝術後復康的核心目標,正是透過強化股四頭肌與關節活動範圍運動,協助患者恢復包括完全伸直在內的活動度(Mistry 2016)。

居家可做的兩大類練習方向(實際次數與進度由治療師分級):

  • 重力被動伸直—坐低或平躺時墊高腳跟,讓膝關節懸空,下面不要墊任何東西,靠小腿自己的重量慢慢將膝頭拉直,每次維持幾分鐘。期間亦可以在大腿近膝頭的位置放少許重物,溫和地向下壓。千萬不要反過來在膝頭下面墊枕頭托住休息,這樣只會令關節長期處於微彎的狀態。
  • 股四頭肌主動收縮—股四頭肌等長收縮練習:坐直身體,用力將膝頭向下壓直,同時收緊大腿前面的肌肉,心裏數 5 秒之後放鬆。之後可以進階做直腿抬高訓練,練回自己用力將膝關節鎖直的能力,補回主動伸直差了的那一段角度。
  • 循序漸進、痛則暫停—訓練份量應該由淺入深慢慢增加,期間如果覺得明顯痛楚或者異常疲倦,就應該立即停低。如果練了幾個星期都未見起色,又或者覺得關節硬生生卡住,就要由治療師評估究竟是肌肉問題,還是關節被卡住。

在練習伸直的同時,亦不應將股四頭肌訓練分割看待——伸直遲滯的本質正是股四頭肌發力問題,因此有系統的 股四頭肌肌力訓練 與伸直訓練,實質上是相輔相成的一體兩面。

手術後 6 週、3 個月與 1 年的伸直恢復進程

患者最關心的實際問題往往是:目前膝蓋伸不直,需要恐慌嗎?大多數情況下都不必過慮。Anania 等人(2013)追蹤了 319 個換膝關節的自然復康進程,描繪出一條相當令人安心的恢復曲線——早期出現伸直遲滯頗為普遍,但只要堅持持續練習,大部分遲滯最終都會消退。

6 週 · 14.4%
新發伸直遲滯的高峰期
319 個膝關節中有 46 個出現新發遲滯,平均約 8°(±3.9°);術後早期出現實屬常見,並非永久定型(Anania 2013)
4 個月 · 約 2°
保守處理下幅度明顯回落
單靠伸直運動等保守方法處理,平均遲滯幅度已大幅降至約 2°(±3°)(Anania 2013)
1 年 · ≤5°
絕大多數個案回復理想角度
術後一年平均遲滯僅約 0.8°(±1.8°),所有個案均收窄至 5° 或以內(Anania 2013)
1 年 · 0.3%
真正持續不退的遲滯極為罕見
術後一年新發並持續存在的遲滯僅約 0.3%——只要及早並每日練習,多數不會定型(Anania 2013)

這組數據帶出的訊息非常明確:術後 6 週發現伸直遲滯無須驚慌,但絕不能放任不管、乾等它自行痊癒——「多數會消退」的大前提是患者有持續練習伸直。若到了術後三個月進度依然原地踏步,便必須認真檢視究竟是訓練量不足、方法有誤,抑或已出現機械性卡死。

香港家居環境訓練建議與何時尋求物理治療師協助

將上述復康原則融入香港的家居環境,其實無須添置特別器械,利用家中兩個常見場景已十分足夠:

切實可行的家居伸直訓練方式
  • 在梳化或睡床上做重力被動伸直:將腳跟放在矮凳或茶几邊,保持膝頭懸空,下面不加承托,靠小腿的重量慢慢將膝關節拉直,每次維持 5 至 10 分鐘(亦可以在大腿近膝頭位置放小重物適度加壓)
  • 睇電視時練習股四頭肌等長收縮:坐直身體,用力將膝頭向下壓直,收緊大腿前面的肌肉維持 5 秒後放鬆,每組重複 10 至 15 次,將主動伸直變成日常習慣
  • 香港的屋企空間普遍有限,做直腿抬高訓練時可以貼住牆或者在床邊練習,完全不需要額外器材
  • 千萬不要在膝頭下面墊枕頭托住休息。枕頭墊錯位置,復康效果就會完全相反

至於何時應尋求專業協助:倘若伸直進度連續數週停滯不前、連外力協助下亦無法被動伸直達標,又或因痛楚劇烈而無法持續練習,便應及早求助。Nova Health 註冊物理治療師提供的上門物理治療服務,會先為患者準確量度主動與被動伸直兩個度數,釐清問題出於股四頭肌活化不足抑或機械性卡死,再針對性地指導重力伸直與股四頭肌收縮的訓練進度。在臨床實務所見,不少病人初次接受評估時只懂得報告屈曲度數,從未有人提醒他們注意伸直角度,結果一量度主動伸直,才發現存在 5 至 10° 的遲滯——因此復康教育的首要工作,正是向患者說明「鎖直」與屈曲同樣重要。另一個常見誤區,是病人在家中休息時習慣將枕頭墊在膝下「托住」,結果令膝關節長期處於微彎狀態;正確做法應是墊高腳跟、讓膝部懸空藉重力拉直。單單是墊枕頭的位置之別,效果已是南轅北轍。

如欲使用公立復康服務,患者可經由主診醫生轉介至醫院管理局轄下各聯網的骨科及物理治療部,跟進術後 ROM 及伸直訓練;如有查詢可致電醫管局熱線 2300 6555(www.ha.org.hk)。本文內容專為已完成全膝關節置換術後的伸直復康而設,至於日常各項活動所需的屈曲度數,則可參閱 屈曲角度目標。

常見問題

換膝之後為何一定要練到完全伸直 0°?
膝關節必須「鎖得直」,站立中段才可單靠骨骼結構支撐體重,無須肌肉硬撐。若伸不到 0°,每踏出一步都要股四頭肌持續發力,不但容易疲勞、步速變慢及引致跛行,長遠更會加重腰椎、髖關節及對側膝部的負擔(Su 2012;Nakatsuji 2022 屬機制外推)。
屈曲與伸直,哪一樣較重要?
兩者皆不可或缺,惟伸直角度往往較易被忽略,事後亦更難補救。日常站立與步行極度依賴膝部「鎖直」(即伸直達 0°),但不少病人術後只緊盯屈曲度數的「數字」變化。研究顯示,殘留的伸直遲滯與較差的功能評分相關,故患者每日均須預留時間專門練習伸直(Su 2012;Anania 2013)。
現時伸不直,是否永久?
絕大多數並非永久定型。研究指出,術後 6 週約有 14% 患者出現新發的伸直遲滯(平均約 8°),但在接受保守處理後,絕大多數人於一年內均可回復至 5° 或以內,真正持續未能改善的個案僅約 0.3%。復康關鍵在於及早並堅持每日練習,切忌拖延(Anania 2013)。
伸直遲滯是「卡住」還是「肌力不足」?
術後早期大都屬於「肌肉未能收縮」——即外力協助下可被動伸直,但患者無法自行發力伸直(extension lag)。此現象主要源於股四頭肌活化不足,而非肌肉真正萎縮。只要重新學習收緊股四頭肌便可改善,不一定要接受手術鬆解(Thomas 2012;Dabadghav 2019)。
在家中如何練回完全伸直?
可循兩個方向入手:第一是重力被動伸直,坐下或平臥時墊高腳跟、讓膝部懸空,藉小腿自身的重量慢慢將膝關節拉直,維持數分鐘;第二是股四頭肌主動收縮(例如直腿抬高、股四頭肌等長收縮),重新鍛煉「主動鎖直」的能力。若情況持續未見好轉或痛楚明顯,便應尋求註冊物理治療師作詳細評估(Mistry 2016;Dabadghav 2019)。

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. Su, E. P. (2012). Fixed flexion deformity and total knee arthroplasty. The Journal of Bone and Joint Surgery. British Volume, 94(11 Suppl A), 112–115. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23118396/
  2. Anania, A., Abdel, M. P., Lee, Y. Y., Lyman, S., & González Della Valle, A. (2013). The natural history of a newly developed flexion contracture following primary total knee arthroplasty. International Orthopaedics, 37(10), 1917–1923. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23835560/
  3. Thomas, A. C., & Stevens-Lapsley, J. E. (2012). Importance of attenuating quadriceps activation deficits after total knee arthroplasty. Exercise and Sport Sciences Reviews, 40(2), 95–101. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22249398/
  4. Dabadghav, R., Potdar, A., Patil, V., Sancheti, P., & Shyam, A. (2019). Additional effect of neuromuscular electrical stimulation on knee extension lag, pain and knee range of motion in immediate postsurgical phase (0-2 weeks) in primary total knee arthroplasty patient. Annals of Translational Medicine, 7(Suppl 7), S253. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31728377/
  5. Mistry, J. B., Elmallah, R. D., Bhave, A., Chughtai, M., Cherian, J. J., McGinn, T., Harwin, S. F., & Mont, M. A. (2016). Rehabilitative guidelines after total knee arthroplasty: A review. The Journal of Knee Surgery, 29(3), 201–217. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26963074/
  6. Nakatsuji, S., Kawada, M., Takeshita, Y., Matsuzawa, Y., Hata, K., Araki, S., & Kiyama, R. (2022). Effect of unilateral knee extension restriction on the lumbar region during gait. Journal of Healthcare Engineering, 2022, 1151753. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36046010/