翁千雯 林俊德 許晏潔 趙偉丞 韋翔
西園醫院復健科 物理治療師
水中體適能運動對退化性關節炎之效果
前言
隨著醫療科技的進步、衛生環境的改良、國民生活水準及經濟生活普遍的提昇，
人口老化已經成為全世界共同的現象，我國早在民國82年就已正式邁入聯合國定義的高齡化社會，預估到民國106年，65歲以上老年人口將達到13.67﹪，距離14%的「高齡社會」只有幾步之遙。對於台灣老年人口比率趨於增多，其問題的異質性自然增大，不同年齡層的老人，其問題與需求也截然不同，曾有學者研究調查指出，老人的需求可歸納為5個重要面向，包括健康醫療、經濟安全、教育休閒、居住安養、心理及社會適應，其中又以健康醫療需求在老人心目中最為重要。1
隨著年齡增長，老年人的身體器官與活動功能將會逐年改變，其中又以關節骨骼退化與肌肉力量減退最為嚴重，而老化的問題常伴隨著肌力下降、身心理的疾患、下肢和全身退化性的關節病變，甚或是平衡感的缺失造成跌倒傷害，都在世界各國造成醫療上龐大的負擔。根據內政部統計處2005年資料顯示，肌肉骨骼系統疾病占65歲以上老人罹慢性病種類之第2位；湯等學者針對南台灣疼痛病患之病例分析發現，影響疼痛和健康問題的疾病以關節炎、坐骨神經痛、下背痛等問題為主，且以60-80歲年齡層增加趨勢最多。中央健康保險局分析2000年全民健保總醫療費用支出，退化性關節炎所致之人工膝、髖關節置換術中，以全膝關節置換術醫療費用支出達26.3億元，為住院醫療費用支出之第2名；由以上研究可知，關節炎已成為多數老年人困擾的問題，尤其又以膝部退化性關節炎為最，與其他年齡層族群相較，老人退化性關節炎之健康問題顯得更為嚴重且普遍，實為不可輕忽之議題。2,3
退化性關節炎與老年患者關係
退化性關節炎又稱為骨性關節炎，常見好發於高齡人口，它是一種多因性的關節疾病，會導致關節功能退化，此疾病易發生於膝關節、髖關節、脊椎、手指及足部等富含軟骨構造的關節，其中膝關節因為負擔身體的重量，還有身體每天進行的承重活動，如上下樓梯、蹲、站和步行跑步等，所以人體各個關節中以膝關節退化最為常見。4退化性膝關節炎患者常見的的症候包括疼痛、關節僵硬、肌肉無力、關節腫脹、輾軋音、關節活動限制、關節變形及日常生活活動失能等問題。5
Baird等人探討不同獨立程度的老人罹患退化性關節炎後對其所造成的困擾發現，這些老人認為退化性關節炎會為個人帶來許多的衝擊，其中包含疼痛、行動困難、日常生活活動受影響及焦慮與憂鬱的情緒產生；6 Dominick等多位學者研究也指出罹患退化性膝關節炎的患者，其一般的健康狀況、生理健康、心理健康、活動及疼痛程度、睡眠狀況及活力部分的得分都比未罹患膝關節炎的患者來的低；7 Quintana等學者研究指出退化性關節炎患者在疾病進展到「末期關節病變」的階段，通常已經經歷過一段長時間關節疼痛、身體受限、不良於行以及社交功能限制，這些問題也嚴重影響其睡眠與生活品質。由上述研究可得知退化性關節炎對於老年人造成嚴重的影響，而治療退化性關節炎已是刻不容緩的。臨床上退化性膝關節炎的治療方式包括物理治療、輔具使用及人工關節置換等方式，另外近年來研究證實從是規律運動對於中老年人在身心狀態皆有正向幫助。8
超過65歲老年人肌力約較年輕時減少20％，到了70歲時候約減少40%，其中又以下肢的肌肉量流失的最多，因老化而發生的肌肉質和量的變化也造成下肢關節力學形態的改變。9 以生物力學的觀點來觀察退化性關節炎對關節力學所造成的變化，可以發現因為關節力學的改變，病患常不自覺的產生一些特殊的步態來減緩其症狀和解除疼痛，如降低步行速度、減少步頻和縮短每一步的距離，觀察實際患者的步態也可以發現患者常以身體傾向健側和增加膝部外轉來減輕症狀，10 而這些代償的步態雖然可以某種程度上減緩患者的症狀，但是不正常的關節力學和形態，往往更加遽關節內部軟組織退化的現象，並無法阻止關節軟骨退化的情形。11 在回顧文獻時，我們也發現髖部外展肌群和膝部伸展肌群都在退化性關節炎患者的功能之中，相當具有指標性的意義；以髖部外展肌群來說內側退化性關節炎患者常會因膝部內收變形而使大部分的重力通過膝關節內側，連帶使得膝部關節內收力矩增加(knee varus moment)，而髖部外展肌群在作用時有助於減少此力矩，而使關節內側受力減少，平衡不正常的力矩，患者的症狀也可以減輕；膝部伸展肌群若有異常現象或是肌力減退，也會造成步態中垂直重力的增加，讓膝部的軟骨無法承受過度力量，而發生膝部疼痛和關節功能下降的現象。12
所以為了減少退化性關節炎為高齡人口帶來的症狀和限制，臨床上常給予退化性膝關節炎患者的保守性治療包括物理治療、運動治療及矯具使用等方式，而或是選擇積極性外科手術的方式來進行治療，像是關節鏡手術(arthroscopy)，或是全關節置換術(total knee/hip replacement)，但所需費用較高、恢復期間較長及常伴隨侵入性治療的風險存在；而藥物治療也有其效果的限制，無法增加日常功能及延長患者使用關節的年限。13相較於其他的治療方法，運動治療目前是較經濟且又帶有實證療效的一種方式，Wang等學者的研究報告指出運動治療可增加關節的靈活度、降少僵硬度來減緩膝部關節炎的症狀，14除了減緩關節炎症狀，近年來研究證實從事規律運動對於中老年人在身心狀態皆有正向幫助，研究表示老年人從事運動的能力，可經由訓練能獲得改善：肌肉動力學、肌腱強度及心血管系統的效率，可以因規律運動訓練維持甚而是恢復原有狀態15。檢視運動治療的模式，在陸地上運動會因重力與地面接觸所產生的反作用力，對罹患膝關節炎的老人，反而容易造成關節疼痛及病情加重，而水中體適能運動可降低老年人運動傷害發生的機率，是一項擁有多種益處的運動治療方式。一般來說水中體適能運動中規律緩和的動作，可以維持重要關節的動作範圍，如膝關節或肩關節，且不會造成任何傷害和危險，除了關節活動度，維持肢體剩餘的肌力，對保留基本的身體技能及平衡也是必須的，且可減少跌倒意外發生的風險，以往研究指出適度運動可有效增加老年人的肌力、肌耐力及身體活動能力，並可提昇生活品質。3
水中體適能運動
水中體適能運動是指約在26-30℃的水溫中，主要以身體垂直的姿勢在淺水或深水做運動，藉由水的壓力、水的浮力、阻力（包括拖曳力、亂流、漩渦阻力、作用力與反作用力、慣性）等物理特性，配合音樂、蛙掌或輔助器材，發展出一套適合團體與個人的低衝擊運動課程。當水深超過胸口以上，靜水壓上升造成靜脈和淋巴回流增加，中樞血流量也隨之增加，並導致心搏量的上升，最終使得心輸出量增加；除了中樞血流量的增加，水對胸壁和腹部的壓力也會導致呼吸功的上升；當水深至肚臍，水的浮力可減少將近一半的體重負荷，若和陸地上行走相比，在胸部高度的水中行走，會減少約一半的反作用力，即承重關節可減少約一半的壓力；水的阻力來自於水分子之間的張力 (黏滯力)，當身體浸在水中時，阻力可運動在任何面、任何動作模式或身體姿勢，人體在水中移動時會受下列因素影響，包括拖曳力、亂流、漩渦阻力、作用力與反作用力、慣性、速度、槓桿，這些影響阻力的因素只要有些微的變化就會使運動強度產生明顯的差異。拖曳力與身體在水中移動時的受力面積和形狀有關，拖曳力對動作造成阻礙，當物體的受力面積變大時，拖曳力會隨著增加，移動身體所做的功與強度也會增加，減少受力面積、流線型都會減少拖曳力，可藉由四肢身體和輔助器材在水中拖曳移動的方式改變受力面的大小而變化運動的強度；亂流是多方向上下起伏的水流，是藉由身體在水中移動而產生；快動作和非流線型的物體會製造較大的亂流；漩渦水流是當人體在水中行進而產生的，前進時水從身體前方壓力較大的區域流向身體後方壓力較小的區域，這些水流會將身體向後拖拉，增加動作的阻力。2
綜合水的物理特性，在水中體適能運動時因浮力使得體重減輕，讓全身感覺更容易運動，而溫水亦使肌肉柔軟度增加，增加關節的活動度，在溫水中運動，除了身體感受舒適的溫感，也有鎮痛、鎮靜、及放鬆肌肉的作用，此外水能支撐身體姿勢，有助於訓練平時在陸地上較無法使用到的肌肉群，達到訓練肌力和肌耐力的目的。水中體適能運動讓肌肉骨骼系統疼痛患者可以從事較有效率的運動方式，而不必為疼痛等症狀影響運動的表現；連帶也可以因為水壓和溫暖的環境的關係，有助於止痛和消腫。15
水中體適能運動對退化性關節炎之影響
近年來越來越多的研究投入水適能運動之中探討水適能活動對於高年齡層特有的症狀和疾病的益處，不僅投入的速度越來越快，規模也越來越大。Foley等人在2003年以105位膝部或是髖部退化性關節炎患者進行為期6週的運動訓練，將受測者分成水適能組、陸上運動和控制組，比較水適能和一般陸上運動組和控制組運動效果的差異，發現陸上運動組在訓練後，陸上運動組在下肢的肌力表現上較水適能組表現優異，而水適能組在6分鐘步行距離和日常生活功能評估上(SF-12)則都有顯著的進步；16 Cochrane等人在2005年的研究中以106位60歲以上有膝部和髖部退化性關節炎患者進行水適能運動訓練，進行為期1年的訓練活動，並在訓練完畢和6個月後進行疼痛分數、退化性關節炎指數評估和日常生活評估，他們發現1年期的水適能運動的確明顯地減少退化性關節炎患者的疼痛和增加這些患者日常生活的功能，其餘測試像是大腿後側肌群和肌四頭肌肌力，步行和上下樓梯測試，雖有進步但缺乏統計上的顯著差異，另外在6個月後的連續測驗之中效果有些微減退的跡象，但仍有統計上顯著的結果。17
在2007年Wang等學者的研究中，研究人員以38位患有膝部和髖部退化性關節炎的患者進行為期12和6週的水適能運動訓練，訓練內容包括40-60分鐘的暖身運動、伸展運動和阻力強化運動，除了疼痛分數和健康相關的問卷外，也利用量角器進行身體關節活動度的測量和利用測力儀測量膝部和髖部屈曲和伸展時的肌力大小；結果的部分支持經過了6-12週的水適能運動訓練，不僅增加了下肢膝、髖部關節的活動程度，對於下肢承重和活動的肌四頭肌和膝部外展肌群也有增益的效果。14 另一份在2007年由Hinman等學者的研究，他們徵召71名膝部與髖部退化性關節炎患者進行為期六週的水適能運動訓練，結果的評估則包含了疼痛指數、日常生活功能程度、生活品質問卷和肌力大小，研究指出水適能運動可以減緩了關節疼痛的情形，其他像是關節僵硬和日常生活功能的評估，也都有七成患者表現出進步的情況，另外對於退化性關節炎患者常遭遇的日常生活功能障礙也都有明顯和持久的進步情況。18
日本是較早面臨高齡化社會的國家，他們在評估高齡人口的問題時也發現了平衡缺失會造成老年人口跌倒的風險，於是在進行20位高齡人口的水適能運動訓練時在環境上可以利用水的特性和浮力來預防平衡能力不足的患者在陸上運動跌倒的問題，在水中運動也因此變得比較輕鬆和安全，也發現水適能運動可以增加下肢肌肉的力量、步行速度和距離和整體平衡能力(time up and go test)，這樣的發現可以有助能提升高齡人口平衡和步行的能力，增進老人生活品質；19 此外，由Cadmus等學者在2009年的文獻中提到，退化性關節炎患者常因長期處於疼痛、行動困難、日常生活活動受影響而產生焦慮與憂鬱的情緒產生。罹患退化性膝關節炎的患者，其一般的健康狀況和心理健康也受到疾病嚴重程度的影響，他們將249位55-75歲的中高齡退化性關節炎患者分成2組，水適能組進行為期20週的團體水適能活動; 而控制組則是維持一般日常的生活活動，結果發現水適能活動組在憂鬱情形(depressive symptom)、自我疼痛和症狀的控制、日常生活功能和一些健康相關的評估之中都和控制組有顯著的差異性。20 這些研究都證實水適能活動不僅只是在生理和疾病症狀的控制上有明顯的效果，同時對於高齡人口自我和心理層面上，也有相當程度的貢獻。
結論
退化性關節炎影響著老年人的生理、心理健康與社交功能，目前要延緩其病程的治療方式也相當有限，經研究發現每週從事2-3回，每回30-60分鐘中等強度的水適能運動不但可減緩退化關節炎所造成的疼痛和關節僵硬，且有助於改善下肢肌力、柔軟度並提昇身體活動功能和生活品質，而藉由水的物理特性輔助，退化性關節炎患者在水中甚至可從事相對強度較高的有氧運動來強化心肺耐力，且不會造成下肢關節額外的負擔。
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