膝骨關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)功能、本體感覺、屈伸肌群肌力、BMI變化及意義

吳祖貴，許學(xué)猛，劉文剛，趙傳喜，吳淮

(1廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣州510405；2廣東省第二中醫(yī)院)

膝骨關(guān)節(jié)炎(KOA)是老年人群膝關(guān)節(jié)疼痛和功能受限的主要原因[1]。KOA患者常伴有膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)、本體感覺下降、肌力降低以及關(guān)節(jié)功能障礙等[2]。本體感覺下降、肌力降低等均與膝關(guān)節(jié)功能直接相關(guān)，超重和肥胖會(huì)導(dǎo)致肌肉力量和膝關(guān)節(jié)本體感覺的顯著下降，而本體感覺減退會(huì)進(jìn)一步影響股四頭肌肌力，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)功能的下降[3,4]。目前國內(nèi)外對(duì)影響KOA發(fā)生的因素研究較多，但對(duì)于聯(lián)合分析各影響因素之間的相關(guān)性研究較少。本研究觀察了KOA患者膝關(guān)節(jié)功能、本體感覺、屈伸肌群肌力及BMI變化，現(xiàn)分析各因素之間的相關(guān)性，旨在為KOA發(fā)生機(jī)制的研究提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2017年11月～2018年3月廣東省第二中醫(yī)院收治的KOA患者60例作為觀察組，其中男16例、女44例，年齡(61.63±8.53)歲，身高(158.12±6.25)cm，體質(zhì)量(63.81±3.05)kg，KOA部位：左膝18例，右膝42例。均符合1995年美國風(fēng)濕病學(xué)會(huì)修定的KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)：①近1個(gè)月內(nèi)反復(fù)膝關(guān)節(jié)疼痛；②X線片(站立或負(fù)重位)示關(guān)節(jié)間隙狹窄、軟骨下骨硬化和(或)囊性變、關(guān)節(jié)緣骨贅形成；③關(guān)節(jié)液(至少2次)清亮、黏稠，WBC<2 000個(gè)/mL；④年齡≥40歲；⑤晨僵≤30 min；⑥活動(dòng)時(shí)有骨摩擦感(音)。符合①+②或①+③+⑤+⑥或①+④+⑤+⑥即可診斷為KOA。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合美國風(fēng)濕病學(xué)會(huì)修訂的KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)；②年齡40～75歲；③疼痛視覺模擬評(píng)分(VAS)≥3分。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有中風(fēng)病史；②既往有下肢手術(shù)史；③合并嚴(yán)重高血壓、心臟病等疾?。虎軠y(cè)試前1周內(nèi)膝關(guān)節(jié)接受過治療；⑤不能正常步行；⑥合并精神病或者認(rèn)知功能障礙；⑦合并肢體殘疾、平衡功能障礙、髖關(guān)節(jié)或踝關(guān)節(jié)疾病等。選取同期體檢健康志愿者60例作為對(duì)照組，男14例、女46例，年齡(60.79±7.64)歲，身高(162.15±6.49)cm，體質(zhì)量(58.49±3.15)kg。兩組性別構(gòu)成比、年齡具有可比性。本研究通過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核，患者及其家屬均知情同意。

1.2 相關(guān)指標(biāo)觀察

1.2.1 膝關(guān)節(jié)功能 采用國際公認(rèn)的西大略湖麥克馬斯特大學(xué)OA指數(shù)(WOMAC)評(píng)分評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)功能。WOMAC評(píng)分分為疼痛、僵硬和關(guān)節(jié)功能三個(gè)部分，疼痛部分包括5個(gè)項(xiàng)目共計(jì)20分，僵硬部分包括2個(gè)項(xiàng)目共計(jì)8分，關(guān)節(jié)功能部分包括17個(gè)項(xiàng)目共計(jì)68分，三部分總計(jì)96分。WOMAC評(píng)分越低表示膝關(guān)節(jié)功能越好。

1.2.2 膝關(guān)節(jié)本體感覺 采用本體感覺定量測(cè)試系統(tǒng)(Pro-kin 254P型，意大利Tecnobody公司)，選取多軸本體評(píng)價(jià)模塊，圈數(shù)默認(rèn)值及阻力緩沖器均設(shè)置為“5”。受試者雙上肢垂直放于身體兩側(cè)，雙下肢脫鞋脫襪，健側(cè)下肢垂直站立于動(dòng)靜態(tài)平衡儀面板上，患側(cè)下肢足掌置于平衡板中心，足跟正中點(diǎn)與第二趾正中點(diǎn)的連線對(duì)準(zhǔn)A1-A5軸線，足弓最高點(diǎn)的橫切線對(duì)準(zhǔn)A3-A7軸線。開始測(cè)試之前重置平衡板，受試者以膝關(guān)節(jié)為發(fā)力中心，先熟悉測(cè)試過程，進(jìn)行2次本體感覺預(yù)評(píng)估的測(cè)試，再正式開始多軸本體評(píng)價(jià)測(cè)試。測(cè)試時(shí)受試者按照系統(tǒng)提示，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，在最快速度和最佳準(zhǔn)確度的前提下，左足以逆時(shí)針方向(右足以順時(shí)針方向)沿著系統(tǒng)規(guī)定的軌跡描繪“5”圈。所有受試者由同一個(gè)研究員按照相同的方法進(jìn)行測(cè)試，要求測(cè)試環(huán)境安靜，身體保持標(biāo)準(zhǔn)體位，避免代償用力。記錄多軸本體感覺評(píng)價(jià)相關(guān)指標(biāo)平均軌跡誤差(A.T.E)、平均力量差和穩(wěn)定指數(shù)(SI)。A.T.E是反映本體感覺的黃金指標(biāo)，A.T.E越小表明膝關(guān)節(jié)控制能力越好，本體感覺越好。平均力量差反映本體感覺中的負(fù)重感覺，其數(shù)值越小表明本體感覺越好。SI反映膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，SI越小表明膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性越好。

1.2.3 膝關(guān)節(jié)屈伸肌群肌力 采用等速肌力測(cè)試系統(tǒng)(Biodex System 4 pro，美國BIODEX公司)，嚴(yán)格按照使用手冊(cè)的規(guī)定操作儀器及系統(tǒng)，測(cè)試之前先輸入受試者的基本信息，安裝膝關(guān)節(jié)適配器。受試者處于坐位狀態(tài)，座椅及動(dòng)力儀均固定不動(dòng)，上身及患側(cè)下肢用尼龍帶固定，于小腿內(nèi)踝上2 cm處固定膝關(guān)節(jié)適配器阻力墊。測(cè)試之前進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)，設(shè)定膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度，設(shè)定測(cè)試方案為單邊等速向心運(yùn)動(dòng)，角速度為低速60°/s，循環(huán)終止次數(shù)為5次。囑患者進(jìn)行5次膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)，明確膝關(guān)節(jié)的測(cè)試活動(dòng)范圍安全并熟悉測(cè)試過程。受試者休息10 min后開始測(cè)試，測(cè)試時(shí)下肢伸直，使膝關(guān)節(jié)處于完全伸展位，開始測(cè)試時(shí)以最大力量屈伸膝關(guān)節(jié)，并循環(huán)5次直至系統(tǒng)提示結(jié)束。以峰力矩表示膝關(guān)節(jié)屈伸肌群肌力，峰力矩為肌肉收縮過程中產(chǎn)生的最大力矩輸出。測(cè)試結(jié)束后要求測(cè)試結(jié)果變異系數(shù)(CV)低于15%，變異系數(shù)大于15%者按要求重新測(cè)試。

1.2.4 BMI BMI=體質(zhì)量(kg)/身高(m)2。

2 結(jié)果

2.1 兩組膝關(guān)節(jié)功能、本體感覺、屈伸肌群肌力及BMI比較 觀察組WOMAC評(píng)分、A.T.E、平均力量差、SI及BMI均高于對(duì)照組，屈、伸肌群肌力均低于對(duì)照組(P均<0.05)。見表1。

表1 兩組膝關(guān)節(jié)功能、本體感覺、屈伸肌群肌力及BMI比較

注：與對(duì)照組比較，*P<0.05，#P<0.01。

2.2 觀察組膝關(guān)節(jié)功能、本體感覺、屈伸肌群肌力及BMI的相關(guān)性 觀察組WOMAC評(píng)分與A.T.E、平均力量差、SI、BMI均呈正相關(guān)關(guān)系(r分別為0.372、0.355、0.371、0.872，P均<0.01)，與屈、伸肌群肌力均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r分別為-0.399、-0.460，P均<0.01)。A.T.E、平均力量差、SI與BMI均呈正相關(guān)關(guān)系(r分別為0.326、0.354、0.320，P<0.05或<0.01)，與屈肌群肌力均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r分別為-0.357、-0.292、-0.327，P<0.05或<0.01)，與伸肌群肌力均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r分別為-0.381、-0.260、-0.326，P<0.05或<0.01)。屈、伸肌群肌力與BMI均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(r分別為-0.318、-0.294，P均<0.05)。

3 討論

KOA不是單純的軟骨局限性疾病，而是關(guān)節(jié)軟骨、半月板、韌帶和關(guān)節(jié)周圍肌肉等組織由于多種病理生理機(jī)制引起的關(guān)節(jié)疼痛和功能受限的慢性關(guān)節(jié)疾病。膝關(guān)節(jié)本體感覺傳入沖動(dòng)主要來源于本體感受器，而本體感受器主要分布于皮膚、肌肉、肌腱、韌帶、關(guān)節(jié)囊、半月板和軟骨等處，主要包括Ruffini小體、pacini′s小體、肌梭和腱器官等[5]。研究發(fā)現(xiàn)，股四頭肌是膝關(guān)節(jié)的主要?jiǎng)討B(tài)穩(wěn)定器，股四頭肌肌梭對(duì)本體感覺敏銳度具有重要作用[6]，而本體感覺較差的患者在關(guān)節(jié)功能方面表現(xiàn)出較多的局限性[7]。超重和肥胖與肌力之間相互影響，肌力較差的患者本體感覺相對(duì)也較差，而本體感覺差可以通過足夠的肌肉力量補(bǔ)償[8]。Lephart等[9]發(fā)現(xiàn)，隨著BMI的增加，KOA患者的本體感覺呈下降趨勢(shì)。本研究結(jié)果顯示，觀察組WOMAC評(píng)分、A.T.E、平均力量差、SI及BMI均高于對(duì)照組，屈、伸肌群肌力均低于對(duì)照組，說明KOA患者膝關(guān)節(jié)功能、本體感覺、屈伸肌群肌力及BMI均存在異常，亦可能相互影響，共同參與KOA的進(jìn)程。

Vand等[10]報(bào)道，KOA患者伴有本體感覺受損。本體感覺通過協(xié)調(diào)股四頭肌和腘繩肌等相關(guān)肌肉，控制膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，降低膝關(guān)節(jié)損傷[11]。Oh等[12]研究報(bào)道，本體感覺訓(xùn)練能顯著地減輕KOA患者的疼痛程度。本研究結(jié)果顯示，KOA患者WOMAC評(píng)分與A.T.E、平均力量差、SI均呈正相關(guān)關(guān)系，說明本體感覺受損與KOA患者膝關(guān)節(jié)功能降低有關(guān)?？赡苁怯捎贙OA患者本體感覺受損，活動(dòng)時(shí)以異常方式加載膝關(guān)節(jié)，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)疼痛加重。目前，KOA患者的膝關(guān)節(jié)本體感覺和關(guān)節(jié)功能之間相互作用的機(jī)制尚不明確。Van等[7]推測(cè)可能是由于KOA患者的關(guān)節(jié)囊、韌帶、軟骨和半月板等組織的病理性損傷，導(dǎo)致分布在該處的本體感受器和神經(jīng)受到破壞，從而引起KOA患者的膝關(guān)節(jié)本體感覺下降。

肌力下降是KOA發(fā)生的主要原因之一，并且與KOA的病程進(jìn)展密切相關(guān)。Slemenda等[13]研究發(fā)現(xiàn)，KOA患者膝關(guān)節(jié)周圍肌力比未發(fā)展為KOA的健康人群膝關(guān)節(jié)周圍肌力下降18%左右，KOA越嚴(yán)重的患者膝關(guān)節(jié)周圍肌力下降越明顯，而增加股四頭肌的強(qiáng)度可以緩解關(guān)節(jié)間隙狹窄的進(jìn)程，從而減輕關(guān)節(jié)疼痛和功能障礙[14]。胡煜等[15]研究發(fā)現(xiàn)，肌力訓(xùn)練等運(yùn)動(dòng)療法可顯著改善KOA患者的關(guān)節(jié)功能。Scott等[16]研究發(fā)現(xiàn)，KOA患者由于膝關(guān)節(jié)長期的疼痛和功能受限可能會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)周圍肌容量的減少及肌力的降低。Papalia等[17]認(rèn)為，目前沒有相關(guān)證據(jù)表明膝關(guān)節(jié)周圍肌容量減少會(huì)促進(jìn)KOA的進(jìn)展。本研究結(jié)果顯示，KOA患者WOMAC評(píng)分與屈、伸肌群肌力均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明肌力下降與KOA患者膝關(guān)節(jié)功能降低有關(guān)。分析其原因，任何導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)周圍肌力下降的因素，都會(huì)降低膝關(guān)節(jié)主動(dòng)保護(hù)機(jī)制，KOA患者由于疼痛和功能障礙而減少膝關(guān)節(jié)活動(dòng)，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)周圍肌肉的廢用性肌萎縮及肌力下降，形成惡性循環(huán)。

Jiang等[18]研究發(fā)現(xiàn)，BMI每增加5個(gè)單位，KOA的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)就升高35%。一項(xiàng)動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，過度的體質(zhì)量負(fù)載到軟骨上可誘導(dǎo)軟骨變形和損傷[19]。另一項(xiàng)臨床研究也證實(shí)，關(guān)節(jié)負(fù)荷異常會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨的組成、結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的改變，從而加重疼痛[20]。本研究結(jié)果顯示，KOA患者WOMAC評(píng)分與BMI均呈正相關(guān)關(guān)系。關(guān)于其影響機(jī)制，Vincent等[21]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)體質(zhì)量增加時(shí)，雖然肌肉和脂肪含量均會(huì)增加，但肌肉所占比例卻相對(duì)較低，不能與作用于關(guān)節(jié)軟骨的生物機(jī)械負(fù)荷相適應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)的疼痛與功能障礙。肥胖患者由于體質(zhì)量過大，體力活動(dòng)相對(duì)較少，關(guān)節(jié)內(nèi)壓力顯著增加，造成關(guān)節(jié)內(nèi)的軟骨及半月板等組織的損傷，從而導(dǎo)致疼痛和功能障礙加重。

Holla等[2]研究發(fā)現(xiàn)，KOA患者均不同程度伴有膝關(guān)節(jié)本體感覺及周圍肌力下降，其本體感覺和膝關(guān)節(jié)屈伸肌力之間存在正相關(guān)。Van等[7]研究認(rèn)為，增加膝關(guān)節(jié)周圍肌力可作為本體感覺下降的一種補(bǔ)償因素。本研究結(jié)果顯示，KOA患者A.T.E、平均力量差、SI與與屈伸肌群肌力均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明本體感覺障礙與膝關(guān)節(jié)屈伸肌群肌力降低之間存在正相關(guān)關(guān)系。分析其原因：①肌肉力量較弱的KOA患者可能肌肉含量相對(duì)較少，本體感受器也相對(duì)較少，因此會(huì)減少本體感覺輸入；②肌肉力量較弱的患者關(guān)節(jié)負(fù)荷顯著增加，會(huì)加重分布于軟骨、半月板及交叉韌帶等處的本體感受器的損傷，導(dǎo)致本體感覺輸入受損；③在膝關(guān)節(jié)活動(dòng)過程中，肌肉力量較弱的患者使用最大力量相對(duì)較多，降低肌梭的敏感性，導(dǎo)致本體感覺輸入受損。因此，本體感覺障礙與肌力降低之間相互作用，共同促進(jìn)KOA的進(jìn)展。

肥胖將顯著增加KOA患者膝關(guān)節(jié)的生物機(jī)械負(fù)荷，導(dǎo)致關(guān)節(jié)周圍組織的病理性變化，從而破壞關(guān)節(jié)周圍組織的本體感受器。本體感受器負(fù)責(zé)本體感覺功能的收集，具有敏感性高、易損傷等特點(diǎn)，其一旦遭到破壞將顯著降低本體感覺的功能。Shakoor等[3]發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)負(fù)荷和本體感覺敏銳度之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。本研究結(jié)果顯示，KOA患者A.T.E、平均力量差、SI與BMI均呈正相關(guān)關(guān)系，說明患者膝關(guān)節(jié)本體感覺受損與其BMI升高有關(guān)。Lephart等[9]研究發(fā)現(xiàn)，體質(zhì)量的增加會(huì)導(dǎo)致姿勢(shì)控制能力的下降，姿勢(shì)控制能力包括三部分，即視覺(21.3%)、前庭感覺(22.4%)和本體感覺(56.3%)。在姿勢(shì)控制能力方面，本體感覺起著非常重要的作用，超重和肥胖將導(dǎo)致本體感覺功能下降。

Jadelis等[8]研究發(fā)現(xiàn)，超重和肥胖與肌肉無力相關(guān)。潘曉雨等[22]研究發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)屈伸肌群肌力與BMI之間呈顯著負(fù)相關(guān)。Culvenor等[23]研究發(fā)現(xiàn)，隨著BMI的升高，女性膝關(guān)節(jié)屈伸肌纖維產(chǎn)生力的能力降低，但男性則不然。本研究結(jié)果顯示，KOA患者屈、伸肌群肌力與BMI均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。二者之間相互作用機(jī)制尚不明確。Hassan等[24]研究發(fā)現(xiàn)，肥胖患者的促炎生物因子水平較正常人高，當(dāng)肥胖加重時(shí)，這些促炎生物因子水平提高的同時(shí)會(huì)加快肌肉代謝以及肌力下降的速度，從而影響肌肉力量。

綜上所述，KOA患者膝關(guān)節(jié)功能及屈伸肌群肌力降低、本體感覺受損、BMI升高；四者之間具有相關(guān)性，并在一定程度上相互影響，共同參與KOA的進(jìn)程。