膝骨關節(jié)炎患者平衡功能下降的影響因素分析

郭燕梅，黃 鵬，甕長水，陳 蔚，焦偉國，李曉瑛

膝骨關節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)是以膝關節(jié)軟骨非炎性反應性退行性改變伴關節(jié)表面及其邊緣反應性新骨形成為特點的一種疾病，也是老年人的常見病、多發(fā)病。KOA 患者和與之性別、年齡、身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)密切相匹配的無KOA 者相比，存在平衡缺陷［1］;KOA 造成的關節(jié)損害會導致患者出現(xiàn)下肢運動控制能力下降、運動神經(jīng)元興奮性降低、本體感覺精準性受損、肌力下降和功能受限等表現(xiàn)，且KOA 患者會通過姿勢擺動頻率增加和步態(tài)機制改變等變化來適應對疼痛的忍受［2］;KOA 患者表現(xiàn)出的疼痛加劇、僵硬程度加重、功能日趨下降等臨床表現(xiàn)和其膝關節(jié)影像學改變相比，與跌倒風險有著更為密切的關系［3］。但在上述諸多KOA 患者疾病自身特征性因素中，哪些是導致其平衡功能下降的因素尚未明確。因此，本研究旨在通過多種臨床測試方法，收集較為全面的KOA 患者疾病自身特征性因素，以明確導致KOA 患者平衡功能較之無KOA 者更差的疾病自身特征性因素。

1 對象與方法

1.1 對象 2009－09 至2010－12，選擇我科就診的KOA 患者作為受試對象。入選標準符合美國風濕病學會2001 年制定的KOA 診斷標準［4］，滿足下列7 項中的3 項即可:(1)年齡≥50 歲;(2)晨僵時間＜30 min;(3)關節(jié)活動時有骨響聲;(4)膝關節(jié)檢查提示骨性肥大;(5)有骨壓痛;(6)滑膜無明顯升溫;(7)放射學檢查有骨贅形成。排除標準:(1)曾行膝關節(jié)置換手術者;(2)下肢在6 個月前曾行外科手術者;(3)類風濕關節(jié)炎患者;(4)在過去的30 d 內(nèi)曾應用阿片類鎮(zhèn)痛或皮質(zhì)類固醇或鎮(zhèn)痛注射液干預膝關節(jié)疼痛者;(5)高血壓未得到很好控制或在運動鍛煉期間存在并發(fā)心臟病的中高度危險因素者;(6)不能安全參與測試者(例如:嚴重的視力問題;神經(jīng)功能障礙;主要或明顯受限的腰背痛;嚴重骨質(zhì)疏松者;腳踝病變者;不借助輔助工具無法步行10 m 者);(7)無法理解和完成測試者;(8)聲明不能參與或完成測試者;(9)經(jīng)常有頭暈或暈眩癥狀者，有體位性低血壓、傾倒發(fā)作、外周前庭和(或)中樞神經(jīng)功能明確病變者;(10)以“太極”作為日常身體鍛煉項目者(因有文獻報道“太極拳”有助于提高機體的平衡功能［5，6］)。受試者均簽署了知情同意書。

1.2 測試步驟與方法

1.2.1 人口統(tǒng)計學基本信息采集 包括年齡、性別、身高、體質(zhì)量、BMI、患膝視覺模擬疼痛評分(visual analogue pain scale，VAS)、KOA 病程和患膝關節(jié)影像學分級。BMI 是評估受試者是否超重的國際通用指標，而超重是導致KOA 的已知危險因素［7］;VAS 評分方法以100 mm 線段為評分尺，受試者根據(jù)對疼痛的主觀感受在評分尺上用一條垂線劃出目前膝關節(jié)的疼痛程度。0 mm 為沒有疼痛，100 mm為劇烈疼痛。膝關節(jié)影像學得分以Kellgren/Lawrence 膝關節(jié)影像學分類標準［8］為依據(jù)，對受試者放射影像學較差的一側(cè)膝關節(jié)進行打分，得分與分級相對應，即:0 級為0 分;Ⅰ級為1 分;Ⅱ級為2 分;Ⅲ級為3 分;Ⅵ級為4 分。

1.2.2 姿勢穩(wěn)定極限性(limits of stability，LOS)測試 應用美國Biodex Medical System 公司生產(chǎn)的Biodex Balance System(BBS)SD 型平衡測試訓練系統(tǒng)。受試者站立于測試平臺上(測試平臺設置為靜態(tài)水平)，雙腳分開、與肩同寬，雙手自然懸垂于身體兩側(cè)，在不發(fā)生雙腳位置移動和屈膝動作的前提下，通過身體重心轉(zhuǎn)移來完成身體重心從居中位置分別到前、后、左、右、右前、左前、右后、左后8 個方位的姿勢穩(wěn)定極限測試。這8 個方位的出現(xiàn)順序是隨機的，共測試3 次，每次測試間歇10 s，以第3 次測試所得數(shù)值作為測試結果。本研究以LOS 總分作為判斷受試者平衡功能的評價指標，LOS 總分越高表明受試者平衡功能越好。

1.2.3 反應性測試 應用荷蘭CW Haarlem 公司生產(chǎn)的MRS－E0701 型功能性蹲屈測試訓練系統(tǒng)完成反應性測試。受試者仰躺于背靠板上，頭部靠于頭墊，肩部緊靠肩墊，受測下肢的足部置于踏板上，踝關節(jié)處于中立位，髖、膝關節(jié)處于屈曲90°位置。鉛塊重量選擇10 kg。測試順序為先健側(cè)或癥狀相對較輕側(cè)下肢，后患側(cè)或癥狀相對較重側(cè)下肢。以患膝的反應時間(reaction time，RT)和整體反應時間(total response time，TRT)作為評價指標［9］:RT越小表明大腦指令患膝對新刺激做出的知覺反應能力越快;TRT 越短表明患膝對反應運動的適應性與可塑性越強。

1.2.4 位置覺測試 應用荷蘭CW Haarlem 公司生產(chǎn)的MRS－E0701 型功能性蹲屈測試訓練系統(tǒng)完成位置覺測試。受試者仰躺于背靠板上，頭部靠于頭墊，肩部緊靠肩墊，受測下肢的足部踏放于踏板上，踝關節(jié)處于中立位，髖、膝關節(jié)處于屈曲90°位置。鉛塊重量選擇10 kg。測試順序為先健側(cè)或癥狀相對較輕側(cè)下肢后患側(cè)或癥狀相對較重側(cè)下肢。以患膝的復位誤差平均值［10］作為評價指標，復位誤差平均值越大表明患膝本體感覺越差。

1.2.5 等速肌力測試 應用美國Biodex Medical System 公司生產(chǎn)的Biodex System 4 型等速肌力測試訓練系統(tǒng)完成受試者的膝關節(jié)伸肌(主要為股四頭肌)和屈肌(主要為腘繩肌)的等速向心收縮測試。測試前囑患者常規(guī)熱身10 min，然后取坐位，髖關節(jié)屈曲85°，坐椅及動力頭旋轉(zhuǎn)均為0°。測試順序為先健側(cè)或癥狀相對較輕側(cè)膝，后患側(cè)或癥狀相對較重側(cè)膝。兩膝測試時間間隔5 min。測試準備體位為膝關節(jié)完全屈曲位，使用伸、屈肌向心(concentric，CON)連續(xù)收縮模式進行等速肌力測試。伸、屈肌向心收縮測試方案:伸60°/s × 5;屈60°/ s × 5(即慢速向心收縮重復5 次);伸180°/s × 10，屈180°/s × 10(即快速向心收縮重復10 次)?；颊咴诼傧蛐氖湛s測試與快速向心收縮測試之間間歇30 s。取峰力矩(PT)［11］作為評價指標，能夠反映受試者患膝的肌力情況。

1.3 統(tǒng)計學處理 應用SPSS 17.0 統(tǒng)計軟件包。計量資料以±s 表示。推論性統(tǒng)計部分:(1)以控制年齡變量后偏相關分析檢驗LOS 總分分別與身高、體質(zhì)量、BMI、VAS 評分、KOA 病程、患膝的關節(jié)影像學分級、RT、TRT、復位誤差平均值、60°伸肌峰力矩之間的相關性;(2)以分層多元回歸分析探討各自變量對LOS 總分的影響程度。以P ＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 相關信息 89 例受試者為46 ～93 歲，平均(71.82 ±9.76)歲，其中男67 例(75.30%)，女22例(24.70%)。其他指標，如身高、體質(zhì)量、BMI、VAS 評分、患膝關節(jié)影像學分級、LOS 總分、反應性測試、位置覺測試和等速肌力測試數(shù)據(jù)(表1)。

2.2 KOA 患者平衡功能相關因素分析 將年齡作為控制因素，經(jīng)Pearson 偏相關分析后發(fā)現(xiàn)LOS 總分與受試者的VAS 評分、患膝RT、患膝復位誤差平均值和患膝60°伸肌峰力矩之間均存在相關性(P ＜0.05);但LOS 總分與受試者的身高、體重、BMI、KOA 病程、患膝關節(jié)影像學分級和患膝TRT 之間不相關(P ＞0.05，表1)。

2.3 KOA 患者平衡功能影響因素分析 通過進行回歸的殘差分析和變量之間的多元共線性診斷，檢驗結果顯示各變量間符合無共線性原則。以患膝的復位誤差平均值、60°伸肌峰力矩和RT 作為自變量進入對LOS 總分的分層多元回歸分析，并以強迫進入法作為回歸方程式的建立模式。首先納入患膝復位誤差平均值變量;然后再納入患膝60°伸肌峰力矩變量;最后再納入患膝RT 變量，因變量為LOS 總分(表2)，提示患膝的復位誤差平均值、60°伸肌峰力矩和RT 這3 個變量是LOS 總分的重要影響因素，可解釋LOS 總分26%的變異量。

表1 KOA 患者LOS 總分與采集數(shù)據(jù)之間的Pearson 偏相關系數(shù)(n=89)

表2 KOA 患者LOS 總分影響因素的分層多元回歸分析(n=89)

3 討論

軀體平衡控制對日常生活是極其重要的，從靜態(tài)姿勢維持到復雜的動態(tài)活動完成都需要平衡控制的參與。軀體平衡包括靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡，KOA患者和與之性別、年齡和BMI 密切相匹配的無KOA對照組相比，存在平衡缺陷［1］，但失衡和跌倒的發(fā)生最常見于與運動相關的活動［12，13］中，而幾乎很少發(fā)生于靜止性動作(例如:站立)中。在老年人當中，平衡功能受損與跌倒風險增加也與較差的轉(zhuǎn)移測試有關［14］。因此，本研究著重于反映局部運動活動動態(tài)屬性的重心轉(zhuǎn)移能力測試——LOS 測試，并將LOS 總分作為KOA 患者平衡功能的評價指標。研究表明，KOA 具有疾病自身的一些特征性表現(xiàn):(1)超重:是導致KOA 的已知危險因素［7］;(2)下肢肌力下降:尤其以伸肌—股四頭肌肌力減弱明顯，且股四頭肌肌力與膝關節(jié)疼痛和功能狀況之間存在十分密切的聯(lián)系［15］，下肢肌力下降也是造成KOA 患者膝關節(jié)負重增加和導致病情進一步發(fā)展的危險因素［16］;(3)膝關節(jié)本體感覺減退:KOA 患者與無KOA 者相比，有著更差的膝關節(jié)本體感覺［17］，KOA患者因疼痛而導致失用性肌肉萎縮的同時，會導致肌梭內(nèi)本體感受器數(shù)目的減少及感覺敏感性的減退［18］;(4)Kellgren/Lawrence 膝關節(jié)影像學分級:KOA 患者進行骨性關節(jié)炎指數(shù)(the western ontario and McMaster universities osteoarthritis index，WOMAC)自我評估中的身體功能得分與Kellgren/Lawrence 膝關節(jié)影像學分級之間有著較弱的相關性［19］。根據(jù)上述KOA 疾病自身特征性表現(xiàn)，加之反應性被認為是老年人中樞神經(jīng)系統(tǒng)結構和功能退變的最重要敏感指標之一［20］，且研究已證實成年人反應性隨著年齡的增長而延長，這種隨年齡增長而行動普遍減緩的現(xiàn)象對于老年人意外事件(如跌倒)發(fā)生率的上升具有重要的現(xiàn)實意義［21］。因此，本研究有針對性地通過病史詢問和相關測試對KOA 患者的年齡、身高、體重、BMI、KOA 病程、膝痛VAS 評分及患膝的關節(jié)影像學分級、股四頭肌肌力、本體位置覺和反應性等信息進行了采集以進一步明確導致KOA 患者平衡功能較之無KOA 者更差的疾病自身特征性影響因素。

平衡功能與年齡密切相關［22］，隨著年齡的增長和各系統(tǒng)生理功能的下降，平衡控制能力也隨之下降［23］。60 歲是平衡能力的分水嶺，60 歲以后機體的平衡能力每10 年下降16%或更多，80 歲以后平衡功能下降更快［24］。本研究將年齡作為控制因素，并經(jīng)Pearson 偏相關分析后發(fā)現(xiàn)LOS 總分與受試者的膝痛VAS 評分、患膝RT、患膝復位誤差平均值和患膝60°伸肌峰力矩之間均存在相關性;但LOS 總分與受試者的身高、體重、BMI、KOA 病程、患膝關節(jié)影像學分級和患膝TRT 之間不相關。由此可見，疼痛、大腦指令膝關節(jié)對新刺激做出的知覺反應能力、本體感覺、下肢肌力與KOA 患者的平衡功能密切相關。換言之，KOA 患者膝關節(jié)疼痛越重、大腦指令患膝對新刺激做出的知覺反應能力越慢、本體感覺功能越差及下肢肌力下降越明顯，其平衡控制能力也就越差。在此基礎之上，本研究又進一步通過多元線性回歸分析發(fā)現(xiàn)，患膝的復位誤差平均值、60°伸肌峰力矩和RT 是LOS 總分的主要影響因素，且在這3 個主要影響因素之間，大腦指令膝關節(jié)對新刺激做出的知覺反應能力與下肢肌力相關(r =－0.211，P = 0.048)，而與膝本體感覺無關(r =0.079，P=0.462)。由此可知，雖然本研究表明膝關節(jié)疼痛本身并不會直接引起KOA 患者平衡功能的下降，但由膝關節(jié)疼痛導致KOA 患者下肢肌力下降和失用性肌肉萎縮的同時，既會導致肌梭內(nèi)本體感受器數(shù)目的減少及感覺敏感性的減退［18］，又會引起大腦指令患膝關節(jié)對新刺激做出知覺反應能力的減慢，從而共同對KOA 患者的平衡控制能力產(chǎn)生更加不利的負面影響。

本研究結果初步表明，超重、膝關節(jié)疼痛、KOA病程、膝關節(jié)影像學分級不是導致KOA 患者平衡功能下降的主要影響因素，而因膝關節(jié)疼痛導致的下肢肌力下降、本體感覺減退和大腦指令患膝關節(jié)對新刺激做出知覺反應能力的減慢是導致KOA 患者平衡功能較之無KOA 者更差的疾病自身特征性主要影響因素。

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