運動會損害膝蓋嗎？

06-26

我們是中科院主管、科學出版社主辦，與日本知名科普雜誌Newton版權合作的一本綜合性科普月刊。

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我住在山下，幾乎每天都要花一個半小時去爬一趟山當作鍛煉身體，美國人謂之野外遠足（hiking）。按手機自帶軟體的測算，我每走一趟，共15000步、10公里，相當於爬70層樓高。有一些人擔心，每天都這麼走，膝蓋受得了嗎？更有人言之鑿鑿，某某年輕時喜歡爬山，年老膝蓋就得了關節炎。最近在網上流傳一篇北醫三院醫生寫的文章，也說爬山會對膝關節造成損傷，建議最好不要爬山。

關節炎極為常見，根據美國疾控中心的報道，18歲以上的美國人有22.7%患有關節炎，年齡越大，患病比例越高，65歲以上的美國人有一半患有關節炎。身體最容易出現關節炎的部位是膝蓋。幾乎一半的美國人早晚都會得膝骨關節炎，肥胖者得膝骨關節炎的比例則高達2/3。

中國人的關節炎問題可能更嚴重，但缺乏較準確的數據。有人估計，在中國大陸60歲以上的人群中患病率達50%，75歲以上的人群中則達80%，目前有一億關節炎患者。所以，喜歡爬山的人，難免有很多後來膝蓋會得關節炎，因此就很容易把病因歸咎於爬山。

關節炎有很多種，最常見的是骨關節炎。骨關節炎是關節發生了退行性病變所致。關節軟骨里沒有血液供應，沒有血液細胞來幫助修復受損傷的組織，所以關節軟骨一旦受損傷就很難修復。由於損傷或反覆的撞擊讓關節軟骨磨損越來越厲害，變得越來越薄，最終關節兩頭的骨骼失去了軟骨的緩衝，直接撞到一起，就出現了關節炎。人們想當然地以為，下肢的運動會壓迫膝關節，磨損關節軟骨，長期下去，必然會出現骨關節炎。

這種想法低估了關節的適應性。在正常情況下，施加在膝關節上的力大部分被肌肉吸收，剩下的部分則分散到骨上，並不被軟骨吸收。如果發生了損傷、錯位、肌肉功能障礙或半月板被摘除，力才分散到軟骨上，導致軟骨磨損。那麼運動是否會導致關節軟骨磨損？

運動能否損傷膝關節，與膝關節承受的壓力大小有關係。不停地加大壓力，當然最終膝關節會承受不了。那麼這個壓力有多大呢？實驗表明，人的關節軟骨能夠承受25兆帕的壓強而沒有出現明顯的損傷，壓強超過25兆帕後，會導致骨細胞死亡和軟骨出現裂縫。這樣的力量已足以導致股骨骨折，也就是說，還來不及影響到關節，骨頭先就斷了。但是也有研究發現，外力只達到導致骨折所需的力的一半時，也能使關節軟骨的某些地方承受的壓強超過25兆帕。不過，在一般的運動中，如果關節沒有受到意外的創傷（例如摔傷、撞傷），是達不到這麼大的力的。

在關節沒有受傷的情況下，長期的運動反覆地給關節施壓，是否會導致關節軟骨的磨損呢？動物實驗結果表明，適度的運動不僅不會損害關節，反而能保護關節。例如，讓狗每天跑4千米，每周跑5天，持續40周後，發現它們的關節軟骨不僅沒有受磨損，軟骨厚度、蛋白聚糖含量反而增加了。蛋白聚糖是一類和多糖相結合的蛋白質，它們是軟骨的重要組成部分，並能吸附水分起到潤滑關節的作用，蛋白聚糖含量增加說明運動後關節得到了改善。

但是如果增加運動量，讓狗每天跑20千米，每周跑5天，持續15周，則它們的軟骨厚度、蛋白聚糖含量都會有所下降。不過，繼續增加運動量，讓狗每天跑40千米，持續一年後，這些狗並沒有出現退行性關節病。這表明雖然長期的高強度重複運動會讓關節軟骨的成分和性質發生變化，但是這可能是一種適應性，未必是骨關節發生退化的徵兆。

當然，動物實驗的結果未必能直接應用於人類。但我們無法用人來做這種實驗，常用的研究方法是對退役運動員進行跟蹤調查，看看他們是否比一般人更容易患骨關節炎。調查結果與退役運動員原來從事的體育類別有關係。對117名男性退役高水平足球、舉重、賽跑、射擊運動員（45～68歲）做X射線照相檢查的結果表明，原足球和舉重運動員更容易患膝骨關節炎。

舉重運動員容易患膝骨關節炎可能與他們體重比較重有關。已知體重超重、肥胖是膝骨關節炎的重要風險因素，這可能是因為他們的膝關節要一直承受比較重的負荷而容易受損，但是研究發現體重超重、肥胖的人的其他與負重無關的關節例如手部關節也容易得關節炎，說明還有別的原因與之有關（例如脂肪細胞會釋放導致炎症的細胞因子）。足球運動員容易患膝骨關節炎則可能是因為他們的膝蓋容易受傷。

足球運動員患膝骨關節炎的風險是一般人的5倍。有的研究發現，在退役頂級足球運動員中，膝骨關節炎的發病率高達60%～80%。其他接觸性體育項目運動員也有類似的高風險，例如膝部受過傷的美國橄欖球運動員在退役10～30年後，超過80%患有膝骨關節炎。

長跑不是接觸性體育項目，但卻是膝關節活動最頻繁的。許多人相信，膝關節頻繁的活動會導致磨損，容易患膝關節炎，以致有「跑步膝」的說法。由於長跑運動員或長跑愛好者的膝蓋很少會嚴重受傷，而且他們往往能很好地記得參加跑步的時間長短和頻率，長跑就成了研究鍛煉對骨關節炎長期影響的最佳案例。

根據長跑運動員或愛好者跑步的時間長短、頻率高低進行分組，比較他們的身體狀況，這叫做隊列研究。如果是根據他們過去的長跑情況做的對比，叫做回顧性隊列研究；如果是根據他們當前和將來的長跑狀況做一段時間的追蹤調查，叫做前瞻性隊列研究。前瞻性隊列研究的說服力要比回顧性隊列研究強。有多項前瞻性隊列研究的結果都表明，長跑並不增加膝骨關節炎的風險。

有的研究甚至發現，長跑不僅不增加膝骨關節炎的風險，反而能降低其風險。1984年起，美國斯坦福大學醫學院的研究人員開始對比研究51名長跑俱樂部成員和62名對照對象的膝骨關節炎的發病率，這些人的年齡都已超過50歲。到2002年這項長達18年的研究告一段落時，有些研究對象退出或死亡，還剩下45名長跑愛好者和53名對照。

在設計該研究時，研究人員設想長跑組膝骨關節炎發病率和嚴重程度都會高於對照組。結果卻出乎意料。1984年研究剛開始時，45人的長跑組有6.7%患有輕微膝骨關節炎，53人的對照組沒人患關節炎。18年後，長跑組有20%膝部有關節炎，其中2.2%為嚴重關節炎，而對照組卻有32%膝部有關節炎，其中9.4%為嚴重關節炎。

1997年，奧地利多瑙河醫院的研究人員對參加維也納馬拉松比賽的7名運動員和1名因傷退役的前運動員的膝部做磁共振造影。10年以後，他們對這些人的膝部再次做磁共振造影。與10年前相比，7名現役馬拉松運動員中有6名的膝關節並未出現新損傷，有一名發生了關節炎病變，但屬於自然退化。而那名前運動員的膝關節則嚴重惡化。

有些人患了膝骨關節炎，就覺得要靜養，不敢再鍛煉。其實對他們來說，適度地從事跑步等鍛煉有助於緩解關節炎癥狀，這是治療關節炎的重要措施。為什麼跑步反而對膝關節健康有好處呢？這是因為它能讓膝部的肌肉、韌帶變得更強健，從而讓關節更能承受壓力、更靈活。

我未能找到有關休閑式登山對膝骨關節炎的影響的研究。但可以將休閑式登山與長跑對膝關節的影響強度做一個比較。根據各種體育和鍛煉活動對骨關節的撞擊和扭力負荷的程度，可以將它們的強度分成三類：

低強度：休閑式游泳、固定器械划船或滑雪、健身操、高爾夫球、散步、交際舞、水中有氧運動。

中強度：保齡球、擊劍、騎自行車、划船、滑冰、攀岩、網球雙打、爵士舞和芭蕾舞、有氧運動、舉重、帆船運動、快步走、越野滑雪、乒乓球、皮划艇運動、野外遠足、騎馬、單排輪滑、高山滑雪。

高強度：棒球、壘球、籃球、排球、足球、橄欖球、手球、壁球、網球單打、跑步、長曲棍球、滑水、空手道。

既然休閑式登山（包含在野外遠足中）對膝關節的影響強度低於跑步，而跑步並不增加甚至降低膝骨關節炎的風險，那麼經常登山應該也會降低膝骨關節炎的風險，當然，前提是關節沒有受傷。在運動過程中，身體對膝蓋的感覺（叫做「本體感覺」）有可能惡化，影響了身體對膝蓋運動的控制，就會增加關節受傷的風險。

研究發現，上山不會影響對膝關節的本體感覺，下山則會削弱對膝關節的本體感覺，所以膝關節受傷往往是在下山時發生的。如果負載過重的話，更會增加下肢關節疼痛和受傷的風險。所以在下山時要特別注意不要讓膝關節受傷。下山時使用登山杖可以有效地減輕下肢關節的負荷。在陡峭的山坡，放慢步伐能有效地減輕下肢關節負荷，從而避免疼痛和受傷，特別是在下山時效果更為明顯。許多人認為使用護膝能夠在登山時保護膝關節不會磨損，這並沒有研究依據。護膝限制了關節的活動範圍，反而可能達不到應有的鍛煉效果。

所以，在爬山時負載不要太重，步伐不要太快，必要時使用登山杖，避免膝蓋受傷，應該是不用擔心會增加患膝骨關節炎的風險的。鍛煉，只要適度和防止受傷，總體上有益於膝蓋健康。

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