膝骨關(guān)節(jié)炎患者與相匹配的正常人群動靜態(tài)平衡功能障礙的對比研究

王 歡，王鎖良，李 峰

(西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院：1. 疼痛科；2. 康復(fù)科，陜西西安 710061)

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis, KOA)是一類臨床常見的引起關(guān)節(jié)疼痛和功能障礙的疾病，可以引起老年人姿勢控制能力的下降和跌倒風險的增高。生物因素和機械性損傷因素的相互作用共同導(dǎo)致關(guān)節(jié)的生物力學(xué)紊亂，引起KOA患者的姿勢控制能力下降。再者，KOA患病人群為中老年人，該類人群往往存在本體感覺下降、肌肉力量下降和中樞整合能力相應(yīng)降低等方面的問題，這些問題的聯(lián)合作用會加重平衡能力的障礙，引起跌倒風險的增高。跌倒風險增高增加其他疾病的發(fā)病率，如骨折、腦出血等[1-2]。由于該病病程長、病情反復(fù)，給中老年患者造成生活質(zhì)量下降，并不同程度影響了患者的職業(yè)、社會及家庭角色。因此，膝骨關(guān)節(jié)炎的診治一直是國內(nèi)外醫(yī)學(xué)研究的主要項目之一。

1 資料與方法

1.1研究對象和分組選擇2015年3月至2015年11月在西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院疼痛科就診的膝骨關(guān)節(jié)炎患者47例，其中男7例，女40例，年齡41～76歲，平均(58.85±9.49)歲。診斷依據(jù)病史、臨床表現(xiàn)和影像學(xué)檢查，采用1995年美國風濕病學(xué)會推薦的膝OA診斷標準。病例組雙側(cè)膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者15例，單側(cè)膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎32例，全部入選病例生活均可基本自理。另選取正常成人22例，列為對照組，其中男6例，女16例，年齡49～79歲，平均(60.18±7.48)歲。每位研究對象測試前均簽訂知情同意書。

所有KOA患者均在過去6個月內(nèi)進行膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X線檢查，檢查結(jié)果由放射科醫(yī)師閱片。X線嚴重程度依據(jù)WHO推薦使用的影像學(xué)分級標準Kellgren-Lawrence放射學(xué)分級法分級：0級為正常；Ⅰ級為出現(xiàn)可疑的關(guān)節(jié)間隙狹窄和增生的唇樣骨贅；Ⅱ級為明顯的骨贅和可疑的關(guān)節(jié)間隙狹窄；Ⅲ級為多發(fā)的中等程度的骨贅，明顯的關(guān)節(jié)間隙狹窄和骨端的輕度增生硬化并有可疑的畸形；Ⅳ級為出現(xiàn)大的骨贅，顯著的關(guān)節(jié)間隙狹窄，骨端的嚴重硬化和肯定的畸形。

在本研究中，通過X線分級去除X線分級Ⅳ級病例4例和Ⅰ級病例2例，共41例，其中Ⅱ級18例，Ⅲ級23例。分別命名為OA-Ⅱ組和OA-Ⅲ組。采用法國RM ingenierie公司生產(chǎn)的Biorescue系統(tǒng)評估患者的平衡功能，采集體質(zhì)量分布指數(shù)、靜態(tài)穩(wěn)定指數(shù)、動態(tài)穩(wěn)定指數(shù)等相關(guān)參數(shù)；同時應(yīng)用VAS疼痛視覺模擬評分、Lequesne指數(shù)、Berg量表、TUG站起-行走測試分析KOA患者與正常相匹配人群足底壓力分布規(guī)律及平衡控制功能的變化情況。

1.2平衡功能的實驗室測試本實驗的平衡測試在西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院疼痛科功能評定室進行。

實驗室平衡評定采用法國RM ingenierie公司生產(chǎn)的Biorescue全身智能康復(fù)系統(tǒng)儀，平衡功能的量化通過重量分布指數(shù)(weight distribution indices, WDI)(圖1)和穩(wěn)定指數(shù)(stability indices, SI)來實現(xiàn)。穩(wěn)定性指標量化用靜態(tài)穩(wěn)定指數(shù)和動態(tài)穩(wěn)定指數(shù)。向受試者講明實驗過程及注意事項，為減小誤差，正式測試前可讓受試者進行適應(yīng)。所有受試者均脫鞋，檢查并記錄足部有無畸形，足部皮膚完好性，有無胼胝、疤痕、潰瘍，檢查足部關(guān)節(jié)的活動度，肌力、肌肉有無萎縮，膝反射和踝反射，有無足部疼痛。

實驗室平衡測試的具體方法：測量體質(zhì)量分布-壓力/區(qū)域面積時，囑受試者脫鞋，站立平板上，按照儀器所標識的線雙足分開60度，立于有效測量區(qū)域，雙手自然下垂，眼睛平視前方1 m處屏幕顯示部分的紅色標識。睜眼測試(eyes-open, EO)：受試者以自然狀態(tài)，直立位站立于壓力平板上，測試時間為30 s，測試過程中雙足位置不能改變。閉眼測試(eyes-closed, EC)：測試時受試者閉眼30 s，體位同上，測試時體位盡量與睜眼測試時保持一致。穩(wěn)定極限(limit of stability, LOS)，受試者脫鞋，雙足分開60°，站立在壓力平板上。受試者觀察顯示屏上自己的重心位置，并通過調(diào)整姿勢移動重心，進行8種不同的重心轉(zhuǎn)移。

圖1兩組研究對象足底壓力分布示例

Fig.1 Weight distribution indices in the two groups

A：對照組；B：KOA組。

1.3主要觀察指標①體質(zhì)量分布指數(shù)。體質(zhì)量分布指數(shù)反映的是體質(zhì)量在足部4個區(qū)域的分布比例，實驗中受試者靜止站立位體質(zhì)量產(chǎn)生的壓力在左右雙足的分布。壓力分布情況分別表示為：體質(zhì)量分布指數(shù)-區(qū)域面積(weight distribution index-surface area, WDI-Sa)；體質(zhì)量分布指數(shù)-壓力(weight distribution index-pressure, WDI-Pr)；面積左右比和前后比(areas front/back, L/R)；壓力分布前后比和左右比(pressures front/back, L/R)。②靜態(tài)穩(wěn)定指數(shù)。包括穩(wěn)定指數(shù)-漂移面積(stability index-surface area ellipse, SI-Sae)、穩(wěn)定指數(shù)-長度(stability index-Length, SI-L)和穩(wěn)定指數(shù)-平均速度(stability index-average speed, SI-As)，分別在EO和EC兩種狀態(tài)下進行。③動態(tài)穩(wěn)定指數(shù)。應(yīng)用LOS的測定表示，包括每側(cè)的區(qū)域面積(LOS-surface area per side, LOS-Sa)和區(qū)域比(LOS-area ratio, LOS-Ar)。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析采用統(tǒng)計軟件SPSS 22.0進行分析，所有統(tǒng)計均為雙側(cè)檢驗，統(tǒng)計檢驗均取α=0.05作為檢驗水準。對所有參數(shù)進行統(tǒng)計描述，統(tǒng)計量選擇均數(shù)和標準差的形式表示。對兩組年齡、身高、體質(zhì)量是否存在差異采用兩獨立樣本t檢驗，對兩組的性別組成是否存在差異采用卡方檢驗。最小期望計數(shù)大于5，選則pearson卡方，大于1小于5，選擇連續(xù)校正卡方。小于1，選擇Fisher精確檢驗。對功能評定與平衡參數(shù)進行相關(guān)性分析。數(shù)據(jù)均通過單個樣本K-S檢驗，P值均大于0.05，符合正態(tài)分布，故兩組定量資料比較均采用獨立樣本t檢驗。

2 結(jié) 果

2.1研究對象一般資料的比較兩組性別、年齡、身高、體質(zhì)量、體質(zhì)指數(shù)比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

表1對照組與KOA組基礎(chǔ)資料的比較

Tab.1 The baseline data of control group and KOA group

參數(shù)對照組(n=22)mean(SD)KOA組(n=47)mean(SD)性別 男6(27．3%)7(14．9%) 女16(72．7%)40(85．1%)年齡(歲)60．18(7．48)58．85(9．49)身高(cm)161．64(6．46)160．12(6．19)體質(zhì)量(kg)62．50(1．68)63．94(9．01)BMI(kg/m2)23．89(2．59)24．89(2．79)

兩組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，有可比性。

2.2兩組研究對象平衡檢測相關(guān)指標結(jié)果

2.2.1體質(zhì)量分布指數(shù)-壓力在兩組的差異 由圖2可看出，除了右足后區(qū)(RB)體質(zhì)量分布指數(shù)-壓力KOA組大于對照組，其余區(qū)域皆為KOA組小于對照組，其中右足后區(qū)(RB)差異有統(tǒng)計學(xué)意義。左足兩組相比較，KOA組小于對照組，右足兩組相比較，KOA組大于對照組，兩者差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。

圖2KOA組與對照組體質(zhì)量分布指數(shù)-壓力(WDI-Pr)對比

Fig.2 Weight distribution index-pressure WDI-Pr of control group and KOA group

A：左前，右前，右后，左后；B：左，右，前，后。

2.2.2動靜態(tài)平衡測試相關(guān)指標結(jié)果 由表2可見，實驗室平衡測試在兩組之間的差異表現(xiàn)在靜態(tài)穩(wěn)定指數(shù)以及動態(tài)穩(wěn)定極限的多個參數(shù)中。靜態(tài)穩(wěn)定指數(shù)反映在SI-Sae、SI-L，SI-Sae在睜眼和閉眼兩種狀態(tài)下兩組之間差異都有統(tǒng)計學(xué)意義，SI-L在閉眼時兩組有統(tǒng)計學(xué)差異，睜眼時無差異，該結(jié)果提示，閉眼狀態(tài)KOA患者平衡能力下降較睜眼時明顯，分析可能是睜眼狀態(tài)下視覺代償?shù)脑?。動態(tài)穩(wěn)定極限的差異在試驗所測各個方向均有表現(xiàn)，KOA組各方向的面積均小于對照組，且各方向差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2.3X線分級Ⅱ級和Ⅲ級實驗室平衡測試結(jié)果 如表3所示，根據(jù)X線分級分組后，KOA-Ⅱ與KOA-Ⅲ兩組之間在VAS、Lequesne、TUG及Berg四種評分系統(tǒng)中除Lequesne評分的差異有統(tǒng)計學(xué)意義，余評分均無統(tǒng)計學(xué)差異。這提示影像學(xué)分級后的兩組患者在現(xiàn)有的大多數(shù)關(guān)節(jié)功能評分方法上無差異。在穩(wěn)定極限-區(qū)域面積(LOS-Sa)該項測試中，除RB(右后)的P值大于0.05外，其余方向差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。該結(jié)果提示動態(tài)穩(wěn)定極限可以較好的反映關(guān)節(jié)影像學(xué)分級后兩組患者在平衡功能方面的差異。

表2KOA組與對照組平衡測試相關(guān)指標差異結(jié)果匯總

參數(shù)KOA組(n=47)對照組(n=22)P值VAS5．32±1．021．39±0．14<0．001?Lequesne9．32±2．452．31±1．24<0．001?TUG12．20±0．7057．65±0．32<0．001?Berg35．47±1．0652．27±0．58<0．001?SI(穩(wěn)定指數(shù)) SI?Sae?EO(mm2)56．30±8．9515．59±10．95<0．001? SI?Sae?EC(mm2)64．48±9．7916．16±12．39<0．001? SI?L?EO(cm)18．17±7．1314．78±5．160．051 SI?L?EC(cm)21．66±9．6615．18±7．610．007? SI?As?EO(cm/s)0．52±0．110．53±0．150．848 SI?As?EC(cm/s)0．54±0．130．55±0．140．713SA表面面積(mm2) L3172±2338355±41500．004? R2866±2414150±345<0．001? F3710±2925195±5250．010? B2328±1853160±2060．009? T8355±6736083±439<0．001?AR面積比 L/R1．26±0．571．01±0．220．013? F/B1．74±0．711．64±0．610．559

WDI：體質(zhì)量分布指數(shù)；WDI-Sa：區(qū)域面積；WDI-Pr：壓力；SI：穩(wěn)定指數(shù)；SI-Sae-EO：區(qū)域面積-睜眼；SI-Sae-EC(mm2)：區(qū)域面積-閉眼；SI-L-EO(cm)：軌跡長度-睜眼；SI-L-EC(cm)：軌跡長度-睜眼；SI-As-EC(cm/s)：平均速度-閉眼；SI-As-EO(cm/s)：平均速度-睜眼；SA(mm2)：表面面積；LS：左側(cè)；RS：雙側(cè)全部；F：前側(cè)；B 后側(cè)；T：全部；AR：面積比； L/R：左側(cè)/右側(cè)；F/B：前側(cè)/后側(cè)。*P<0.05。

2.3平衡評定各參數(shù)之間的相關(guān)性Berg評分、TUG測試、實驗室平衡測試、Lequesne指數(shù)及VAS各參數(shù)之間的相關(guān)性如表4所示，其中Berg評分與實驗室平衡測試指標LOS(T)有較好的相關(guān)性，且為正相關(guān)(Pearson=0.705，P<0.001)。TUG測試與實驗室平衡測試指標LOS(T)有較好的相關(guān)性，為負相關(guān)(Pearson=-0.540，P<0.001)。VAS評分與LOS(T)有一定的相關(guān)性，Lequesne指數(shù)與TUG、Berg評分及實驗室平衡測試指標LOS(T)均有較好的相關(guān)性，其中與TUG正相關(guān)，與Berg評分及LOS(T)負相關(guān)。

3 討 論

保持姿勢的穩(wěn)定性在日常生活中至關(guān)重要，只有正常的平衡控制能力，才可以保障正常的運動模式和保護性姿勢反射，從而降低跌倒的風險[1]。平衡功能評定目的首先是檢測患者的平衡功能是否正常，如有異常則進一步確定影響平衡功能的原因。平衡功能評定的方法主要包括臨床評定和實驗室測試兩種。臨床評定主要采用觀察法和量表法，實驗室測試主要通過平衡測試儀來評定。KOA患者的平衡評定臨床常用的有Berg量表、TUG坐起-行走計時測試、Romberg法和Bathel指數(shù)等。這些方法均是評定平衡功能的一些較為粗略的定性或等級量化的方法，較為廉價，操作方便，在兩次測試間具有較好的相關(guān)性和可靠性，可以大體上對患者的平衡功能的狀況作出判斷，現(xiàn)在這些方法仍然大量應(yīng)用在神經(jīng)科、骨科及康復(fù)科等的臨床工作中。然而，這些評價工具在對平衡進行評定時具有主觀性，很難區(qū)分平衡和姿勢異常之間的相互影響[3-4]，在定性和定量要求高的臨床和科研中的使用受到制約，所以并不是十分理想的功能評定手段。

表3KOA組X線分級Ⅱ級和Ⅲ級兩組實驗室平衡測試各項指標的比較

參數(shù)KOA?Ⅱ(n=18)KOA?Ⅲ(n=23)P值VAS5．89±1．234．39±1．340．134Lequesne7．50±2．9310．91±3．010．001?TUG9．37±2．5610．99±3．570．113Berg39．56±6．5337．09±6．800．248SI(穩(wěn)定指數(shù)) SI?Sae?EO(mm2)44．17±10．1466．91±12．400．18 SI?Sae?EC(mm2)53．53±12．5776．36±14．840．264 SI?L?EO(cm)19．37±1．5117．73±8．050．486 SI?L?EC(cm)24．57±2．7219．75±7．830．141 SI?As?EO(cm/s)0．51±0．030．53±0．020．684 SI?As?EC(cm/s)0．51±0．030．54±0．030．514SA表面面積(mm2) L4141±15522589±13330．001? R3655±18052449±14740．024? F4846±19693081±17770．005? B2949±14221957±10620．015? T7767±29005038±1777<0．001?AR面積比 L/R1．36±0．661．20±0．530．407 F/B1．80±0．661．73±0．770．761

注同表2。

表4平衡評定各參數(shù)之間的相關(guān)性

Tab.4 Analysis of correlations among the parameters

參數(shù)PearsonPBergvs．SA(T)0．705<0．001?Bergvs．EO(SI?Sae)-0．0310．835Bergvs．EC(SI?Sae)-0．0160．917TUGvs．SA(T)-0．540<0．001?TUGvs．EO(SI?Sae)0．2370．109TUGvs．EC(SI?Sae)0．1460．327VASvs．TUG-0．1820．221VASvs．Berg0．3820．008?VASvs．SA(T)0．3660．011Lequesnevs．TUG0．543<0．001?Lequesnevs．Berg-0．674<0．001?Lequesnevs．SA(T)-0．679<0．001?

注同表2。

本研究利用實驗室平衡測試系統(tǒng)，研究發(fā)現(xiàn)KOA患者存在體質(zhì)量分布指數(shù)異常。膝骨關(guān)節(jié)炎患者因為疾病導(dǎo)致的關(guān)節(jié)力學(xué)模式的失調(diào)，使得關(guān)節(jié)軟骨、肌肉、韌帶等組織對作用于關(guān)節(jié)的負荷無法以正常的模式傳導(dǎo)，關(guān)節(jié)接觸面發(fā)生改變，從而影響站立時雙足的足底壓力的分布。在本研究中發(fā)現(xiàn)膝骨性關(guān)節(jié)炎患者與正常對照者足底壓力大小分布區(qū)域有明顯的不同，主要體現(xiàn)在體質(zhì)量分布指數(shù)-壓力。在結(jié)果中除了右足后區(qū)KOA組壓力大于對照組，其余方向均為KOA小于對照組，提示KOA患者因為多種因素導(dǎo)致的姿態(tài)異常主要體現(xiàn)在靜止站立時，重力過多的分布于右足后側(cè)，而足底其他部位的壓力分布減少，兩側(cè)對稱性明顯差于對照組。靜態(tài)穩(wěn)定指數(shù)在膝骨關(guān)節(jié)炎組和健康對照組之間的差異顯著，這與之前的報道相一致[5-6]。KOA患者穩(wěn)定指數(shù)-漂移面積在睜眼和閉眼兩種狀態(tài)下與對照組都有統(tǒng)計學(xué)差異，閉眼情況下穩(wěn)定指數(shù)-長度與對照組亦有差異。靜態(tài)穩(wěn)定性的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包括膝關(guān)節(jié)的前后交叉韌帶、內(nèi)外側(cè)副韌帶和關(guān)節(jié)囊等結(jié)構(gòu)，它們在日?；顒又芯S持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性[7]。膝骨關(guān)節(jié)炎患者靜態(tài)穩(wěn)定性降低的主要原因為關(guān)節(jié)的應(yīng)力失衡和下肢的力學(xué)軸線異常，從而引起膝關(guān)節(jié)脛骨關(guān)節(jié)面的磨損和關(guān)節(jié)邊緣的骨贅形成。有研究認為，膝骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)周圍肌纖維因疾病可逐漸萎縮，從而引起肌力下降，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定，加重該病的臨床癥狀[8]。在姿勢控制的穩(wěn)定性測試中，無論是對照組還是KOA組的穩(wěn)定極限面積圖中，各區(qū)域面積由大到小的排列依次為：左前方、右前方、左側(cè)后方、右側(cè)后方，可以看出面積左側(cè)大于右側(cè)，前方大于后方。在面積的左右比值，KOA組與對照組相比前后的比值與正常人群無差異，左右的比值有差異。此項測試中面積越大則姿勢控制能力越好。實驗結(jié)果可看出，與正常人群相比，KOA在各個方向的姿勢控制均有所下降，但姿勢控制的規(guī)律符合一般正常人的規(guī)律，即前方控制能力優(yōu)于后方，左側(cè)優(yōu)于右側(cè)。左右對比的差異可以反映出KOA患者存在兩側(cè)平衡控制能力不對稱性下降。臨床提示在指導(dǎo)患者的平衡訓(xùn)練中需要各個方向兼顧，對于測試結(jié)果后方的控制能力低于前方應(yīng)客觀看待，不應(yīng)視為異常而一味的去糾正。

有研究認為，KOA影像學(xué)所反映出的形態(tài)學(xué)改變與疾病所引起的功能障礙以及社會參與能力相關(guān)[9]。本課題在對病例組的X線分級分組后膝關(guān)節(jié)癥狀評分除Lequesne評分外其他指標兩組之間均有差異。Lequesne評分OA-Ⅱ組小于OA-Ⅲ組，分數(shù)越高表示病情程度和功能狀態(tài)情況越嚴重。這也與RIDDLE[10]對25 932例KOA患者5年的觀察結(jié)果一致，該研究提示X線等級與病情相關(guān)。而這種差異在穩(wěn)定極限(LOS)的表現(xiàn)更明顯。穩(wěn)定極限區(qū)域面積均為OA-Ⅱ大于OA-Ⅲ，除了在左后方無差異外，其他幾個方向均有差異?？梢钥闯鲎藙菘刂茰y試的差異更客觀、更敏感。KIM[11]將KOA根據(jù)X線的Kellgren-Lawrence分級，所得結(jié)果為X線分級高的一組在姿勢控制方面與低的一組有統(tǒng)計學(xué)差異，X線分級越高則姿勢控制能力越差。

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，Berg評分、TUG測試和實驗室平衡測試指標有很好的相關(guān)性。在疼痛評分以及關(guān)節(jié)癥狀評分與臨床和實驗室平衡測試指標的相關(guān)分析結(jié)果中，也顯示出較好的相關(guān)性。提示實驗室平衡測試與臨床平衡評定有很好的相關(guān)性，是一種可應(yīng)用于該疾病功能評定的新方法，且可以很好地反映疾病的癥狀。

總之，由于KOA患者所存在的平衡控制障礙問題，首先在疾病的初期進行平衡評定可以對姿勢異常早期發(fā)現(xiàn)，并給予干預(yù)手段，從而預(yù)防疾病的進一步發(fā)展[12]。我們建議在膝骨關(guān)節(jié)炎的臨床治療中進行平衡功能的評估，在疾病的早期階段其他檢查尚不足以對疾病進行明確診斷的情況下，測試結(jié)果用于指導(dǎo)患者糾正不良姿勢；再者，可將平衡功能評估用于膝骨關(guān)節(jié)炎治療療效評估中，來制定更好的治療方案。

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