膝骨性關(guān)節(jié)炎平衡功能障礙影響因素研究進(jìn)展

凌康，夏清

膝骨性關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)又稱膝增生性關(guān)節(jié)炎、膝骨關(guān)節(jié)病、退行性骨關(guān)節(jié)炎等，是中、老年人的常見病和多發(fā)病之一。良好的平衡功能是日常生活能力如行走、上下樓梯以及其他下肢運(yùn)動(dòng)的重要保障，膝關(guān)節(jié)周圍組織及結(jié)構(gòu)的損傷導(dǎo)致KOA患者平衡控制能力減退，跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加，嚴(yán)重影響患者的健康水平和生活質(zhì)量[1]。人體正常平衡功能的維持是一個(gè)綜合的神經(jīng)肌肉共同協(xié)同運(yùn)動(dòng)的過程，牽涉到感覺信息的輸入，進(jìn)而評(píng)估身體的姿勢(shì)以及在空間中的動(dòng)作，最終通過骨骼肌肉系統(tǒng)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)募∪夤趋婪磻?yīng)，去控制身體在特定環(huán)境與動(dòng)作下的姿勢(shì)[2]。因此平衡功能的維持需要3個(gè)環(huán)節(jié)的參與：感覺輸入、中樞整合、運(yùn)動(dòng)控制。本文從感覺輸入系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)兩個(gè)方面分析影響KOA患者平衡功能的因素。

KOA患者的靜態(tài)平衡功能障礙主要表現(xiàn)為身體重心穩(wěn)定性下降，然而與靜止性的動(dòng)作相比，失衡和跌倒主要見于與動(dòng)態(tài)平衡相關(guān)的活動(dòng)中，動(dòng)態(tài)平衡功能測(cè)試可以更好地評(píng)估患者的跌倒風(fēng)險(xiǎn)[3]。對(duì)KOA患者動(dòng)態(tài)平衡功能評(píng)定發(fā)現(xiàn)：患者不僅存在身體重心穩(wěn)定性下降，擺動(dòng)幅度增加同時(shí)還存在姿勢(shì)控制能力的減弱[4]。KOA患者通常存在股四頭肌肌力減退，進(jìn)而降低患者的姿勢(shì)控制能力，研究表明對(duì)股四頭肌進(jìn)行肌力訓(xùn)練可以增加膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，提高患者對(duì)外界干擾的應(yīng)變能力以及姿勢(shì)控制能力[5]。

1 感覺輸入系統(tǒng)對(duì)KOA患者平衡功能的影響

1.1 疼痛 安靜狀態(tài)下或活動(dòng)時(shí)膝關(guān)節(jié)疼痛是KOA患者最突出、最常見的癥狀，疼痛會(huì)改變平衡控制的運(yùn)動(dòng)策略以及影響自發(fā)性姿勢(shì)反應(yīng)時(shí)肌肉活動(dòng)的協(xié)調(diào)性[2]。對(duì)膝關(guān)節(jié)疼痛者進(jìn)行靜態(tài)平衡功能測(cè)試發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)蜗リP(guān)節(jié)疼痛導(dǎo)致患者身體重心左右方向的擺動(dòng)增加，雙側(cè)膝關(guān)節(jié)疼痛不僅使得患者身體重心左右方向擺動(dòng)增加，而且也會(huì)增加患者身體重心前后方向的擺動(dòng)[6]。如果疼痛持續(xù)，將會(huì)產(chǎn)生次發(fā)性的肌力下降和活動(dòng)機(jī)能損傷：膝關(guān)節(jié)疼痛會(huì)降低個(gè)體姿勢(shì)控制能力，使得個(gè)體在面對(duì)外界干擾時(shí)，身體重心擺動(dòng)幅度的增加，同時(shí)也會(huì)影響股四頭肌肌群間的協(xié)調(diào)性，干擾肌群間的協(xié)同運(yùn)動(dòng)(所謂肌群間的協(xié)同運(yùn)動(dòng)是指：肌群功能連結(jié)后，作為一個(gè)整體單元共同運(yùn)動(dòng))，影響平衡調(diào)節(jié)過程[7]。疼痛不僅使得肌群間的協(xié)調(diào)性降低，同樣也會(huì)降低肌肉的力矩[8-9]。Ozer等[10]研究發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)疼痛會(huì)降低膝關(guān)節(jié)伸肌和屈肌肌群的峰力矩，損傷膝關(guān)節(jié)本體感覺功能。分布在膝關(guān)節(jié)周圍組織的本體感受器通過收集有關(guān)肌肉收縮和關(guān)節(jié)伸展程度及位置的信息，為腦部神經(jīng)元進(jìn)行運(yùn)動(dòng)行為分析提供條件，在維持人體姿勢(shì)穩(wěn)定中起著重要的作用，本體感覺功能受損會(huì)降低患者的姿勢(shì)控制能力[11]。Shakoor等[12]認(rèn)為疼痛與本體感覺間存在著聯(lián)系，疼痛的變化直接影響到KOA患者的本體感覺功能。Felson等[13]認(rèn)為膝關(guān)節(jié)疼痛會(huì)導(dǎo)致KOA患者本體感覺缺陷，從而降低患者平衡控制能力。疼痛與KOA患者平衡功能密切相關(guān)，疼痛導(dǎo)致KOA患者膝關(guān)節(jié)周圍肌群的力矩與協(xié)調(diào)性降低，同時(shí)也會(huì)使得膝關(guān)節(jié)對(duì)新刺激做出反應(yīng)的時(shí)間延長(zhǎng)，干擾人體正常的姿勢(shì)調(diào)節(jié)能力，降低患者的平衡控制能力。

1.2 本體感覺 良好的軀體平衡控制，有賴于感覺運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的完整整合，而本體感覺在感覺運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中起著感覺傳入和傳出的作用。研究表明與年齡、性別、體重指數(shù)相匹配的正常健康人群相比，KOA患者存在膝關(guān)節(jié)本體感覺功能缺陷[14]。在一項(xiàng)通過膝關(guān)節(jié)復(fù)位測(cè)試評(píng)估膝關(guān)節(jié)本體感覺功能的實(shí)驗(yàn)中，KOA患者的關(guān)節(jié)復(fù)位成功率只有7.5%，而與其年齡相匹配的正常健康人群的關(guān)節(jié)復(fù)位成功率為53%[15]。同時(shí)KOA患者還存在著關(guān)節(jié)位置覺閾值的增高，這將會(huì)導(dǎo)致患者在感知姿勢(shì)發(fā)生改變的速度降低以及重新獲得姿勢(shì)穩(wěn)定的時(shí)間延長(zhǎng)[16]。本體感覺缺陷導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)失去控制，使得患者平衡控制能力減退，而平衡控制能力降低又會(huì)進(jìn)一步加重患者的關(guān)節(jié)損傷[17]。Baert等[18]指出KOA患者本體感覺缺陷與病程有關(guān)，KOA晚期患者常伴有本體感覺功能缺陷而早期患者不存在本體感覺功能缺陷，分析后認(rèn)為這是由于膝關(guān)節(jié)本體感受器主要位于膝關(guān)節(jié)周圍肌梭、肌腱、韌帶、關(guān)節(jié)囊、皮膚等處，疾病晚期通常伴有這些部位的嚴(yán)重?fù)p傷，使得本體感覺功能受損。因此對(duì)于晚期KOA患者而言，在常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上輔以本體感覺訓(xùn)練有助于改善患者本體感覺功能，提高姿勢(shì)控制能力，降低跌倒風(fēng)險(xiǎn)。

2 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)KOA患者平衡功能的影響

2.1 肌肉系統(tǒng) 肌肉系統(tǒng)在人體姿勢(shì)平衡的維持中起著重要的作用，主要表現(xiàn)在產(chǎn)生適當(dāng)?shù)募埩σ约巴ㄟ^肌肉收縮控制重心的位置[19]。研究表明KOA患者存在膝關(guān)節(jié)周圍肌群和髖關(guān)節(jié)周圍肌群肌力的減弱[20-21]。肌力下降會(huì)影響膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，從而使得在平衡調(diào)節(jié)的過程中無法產(chǎn)生足夠的力矩對(duì)抗重心位置的改變[22]。Becker等[23]研究證實(shí)，與正常對(duì)照組相比，KOA患者股四頭肌最大隨意等長(zhǎng)收縮在患側(cè)和健側(cè)膝關(guān)節(jié)均明顯下降，股四頭肌激活下降改變了關(guān)節(jié)的傳入沖動(dòng)，引起傳出運(yùn)動(dòng)神經(jīng)沖動(dòng)下降，加重了關(guān)節(jié)損傷。疼痛和下肢功能水平的降低導(dǎo)致KOA患者發(fā)生失用性肌萎縮，引起股四頭肌肌力下降，進(jìn)而使得患者活動(dòng)受限，而活動(dòng)受限又會(huì)加重患者肌肉萎縮，最終形成惡性循環(huán)[24-26]。研究表明KOA患者不僅存在膝關(guān)節(jié)周圍肌群肌力的減退，其髖關(guān)節(jié)周圍肌群肌力也存在不同程度的降低。Hinman等[27]研究發(fā)現(xiàn)與無癥狀的健康人群相比，KOA患者髖關(guān)節(jié)伸展肌群肌力減少了16%，外旋肌群肌力減少了27%，同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)外展肌群肌力減弱程度與KOA嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。王劍雄等[28]研究發(fā)現(xiàn)KOA患者雙側(cè)髖外展肌肌力存在顯著的差異性，雙側(cè)癥狀嚴(yán)重程度不相同時(shí)，對(duì)髖外展肌肌力的影響程度也不相同，膝關(guān)節(jié)癥狀較重的一側(cè)髖外展肌肌力下降的更加明顯。Duffell等[29]研究發(fā)現(xiàn)與年齡相匹配的正常人相比早期KOA患者在步行過程中沒有表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)的改變，但是對(duì)KOA患者進(jìn)行單腿直立平衡功能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：不論是健側(cè)還是患側(cè)單腿直立時(shí)，患者的平衡功能都明顯降低，同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)KOA患者會(huì)通過加強(qiáng)雙側(cè)臀中肌肌力來維持單腿直立時(shí)的平衡狀態(tài)。KOA和髖關(guān)節(jié)周圍肌群肌力改變兩者之間相互影響的具體機(jī)制尚不清楚，但是有研究顯示對(duì)KOA患者髖關(guān)節(jié)內(nèi)收肌和外展肌肌力訓(xùn)練可以緩解患者膝關(guān)節(jié)疼痛以及提高姿勢(shì)控制能力[30]。

2.2 關(guān)節(jié)活動(dòng)度 膝關(guān)節(jié)是人體的主要負(fù)重運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，它可以在站立位時(shí)通過與髖關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的協(xié)同作用來維持身體平衡，而且也是行走、上下樓梯等活動(dòng)的功能單位。下肢活動(dòng)是以開鏈、閉鏈的運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行，一個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，會(huì)影響整個(gè)下肢的姿勢(shì)及平衡功能。例如：KOA患者常伴有膝關(guān)節(jié)疼痛和僵硬，從而使得在平衡調(diào)節(jié)過程中無法使用懸吊性策略，(所謂懸吊性策略，就是一個(gè)人快速地將膝關(guān)節(jié)彎曲，以降低身體的質(zhì)心時(shí)，造成踝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)聯(lián)合屈曲)導(dǎo)致平衡控制中踝、髖關(guān)節(jié)策略和軀干活動(dòng)使用增加。由于疼痛和膝關(guān)節(jié)周圍組織的損傷使得KOA患者存在不同程度的膝關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，而膝關(guān)節(jié)在矢狀面上的屈伸運(yùn)動(dòng)與姿勢(shì)調(diào)節(jié)以及動(dòng)態(tài)平衡功能密切相關(guān)[31]。Mundermann等[32]研究發(fā)現(xiàn)與正常人相比，KOA患者足跟著地期伸膝角度、支撐期最大屈膝角度和支撐期最大伸膝角度均有減小。Farrokhi等[33]研究發(fā)現(xiàn)足跟著地期KOA患者的膝關(guān)節(jié)屈曲程度小于正常對(duì)照組，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)KOA患者踝關(guān)節(jié)支撐期最大跖屈角度、最大背屈角度和最大伸髖角度也顯著減小。人體主要依靠髖、膝、踝關(guān)節(jié)角度的規(guī)律性變化，使左右腳持續(xù)交替擺動(dòng)而實(shí)現(xiàn)行走，以及維持運(yùn)動(dòng)過程中姿勢(shì)的穩(wěn)定性。Turcot等[34]研究發(fā)現(xiàn)KOA患者會(huì)通過增加矢狀面上膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)以及骨盆的活動(dòng)性，來應(yīng)對(duì)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降造成的步行障礙，同時(shí)在起-立測(cè)試中KOA患者會(huì)采取軀干前傾的方式來維持運(yùn)動(dòng)過程中的姿勢(shì)穩(wěn)定。

3 小結(jié)

平衡功能的維持離不開神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，然而膝關(guān)節(jié)疼痛、本體感覺功能缺陷、肌力下降、關(guān)節(jié)活動(dòng)受限這些因素的存在，影響了神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)動(dòng)過程，導(dǎo)致KOA患者平衡功能下降。目前對(duì)于KOA的研究很少有關(guān)于神經(jīng)肌肉系統(tǒng)缺陷對(duì)KOA患者動(dòng)態(tài)平衡功能影響的報(bào)道，同時(shí)也很少有關(guān)于當(dāng)KOA患者姿勢(shì)平衡被打破后重新獲得姿勢(shì)穩(wěn)定的過程中，神經(jīng)肌肉系統(tǒng)變化的研究。關(guān)于神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)對(duì)KOA患者姿勢(shì)調(diào)節(jié)過程的影響，有待于進(jìn)一步全面、客觀的研究分析，以便更好地理解KOA患者在回應(yīng)外來干擾和重新獲得姿勢(shì)穩(wěn)定的過程中神經(jīng)肌肉控制系統(tǒng)的變化，從而有利于KOA患者平衡功能的評(píng)定與治療。

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