前交叉韌帶重建術(shù)后姿勢(shì)控制障礙的表現(xiàn)

王晨曦 馬玉寶 謝 地

1.前言

前交叉韌帶(Anterior Cruciate Ligament，ACL)中具有豐富的機(jī)械受體，在姿勢(shì)控制中被稱為軀體感覺(jué)器官，不僅具有穩(wěn)定膝關(guān)節(jié)的機(jī)械力學(xué)作用，還具有作為感受器向中樞神經(jīng)系統(tǒng)提供本體感受信息的感覺(jué)輸入作用[1]。ACL獲得的感覺(jué)信息與視覺(jué)和前庭系統(tǒng)的感覺(jué)信息一起通過(guò)神經(jīng)輸入并同時(shí)進(jìn)行處理，人體得以根據(jù)特定環(huán)境中計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)任務(wù)穩(wěn)定身體姿勢(shì)。ACL損傷是常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)損傷之一[2]，大多數(shù)ACL損傷患者進(jìn)行前交叉韌帶重建術(shù)(Anterior Cruciate Ligament Reconstruction，ACLR)，但是再次損傷的概率高達(dá)30%[3]，并且重建術(shù)后10～20年內(nèi)膝關(guān)節(jié)炎的發(fā)生率高于50%[4]。雖然ACLR可以很好地恢復(fù)膝關(guān)節(jié)機(jī)械穩(wěn)定性和一般功能，但是一旦回到日常生活運(yùn)動(dòng)中，就會(huì)發(fā)現(xiàn)平衡及姿勢(shì)控制障礙[5]，也有研究表明姿勢(shì)控制障礙是引發(fā)二次損傷的風(fēng)險(xiǎn)因素之一[6]。

ACLR后患者基本在術(shù)后一年后回歸正常的生活和運(yùn)動(dòng)，在不同特定動(dòng)作中的姿勢(shì)控制障礙反映著患者不同功能上的缺失，這種功能上的缺失反映著目前治療方案的不完整性。本文從姿勢(shì)控制障礙的不同表現(xiàn)方面進(jìn)行論述，意在找出現(xiàn)代康復(fù)過(guò)程中可能遺漏的關(guān)注點(diǎn)，為未來(lái)康復(fù)目標(biāo)的制定和康復(fù)鍛煉提供新的思路和建議。

2.姿勢(shì)控制的定義

廣義的姿勢(shì)控制(posture control，PC)特指中樞神經(jīng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)肌肉活動(dòng)控制而實(shí)現(xiàn)的身體局部和整體空間定位與身體穩(wěn)定性維系。而通常意義上的姿勢(shì)控制是指身體直立站姿和身體重心穩(wěn)定的維系，其控制機(jī)制涉及大腦、小腦等結(jié)構(gòu)的多種感知覺(jué)、決策和控制等復(fù)雜信息加工過(guò)程，包含下意識(shí)的前饋控制、反饋控制和意識(shí)性的隨意姿勢(shì)控制等不同控制方式[7]。2000年humway-Cook與Woollacott將姿勢(shì)控制定義為保持姿勢(shì)平衡和維持姿勢(shì)在空間中的定向能力。這一定義從姿勢(shì)控制的目的出發(fā)，具有兩方面的含義：保持平衡需要感覺(jué)系統(tǒng)持續(xù)輸入；姿勢(shì)的空間定向需要通過(guò)與環(huán)境的交互，使質(zhì)心(center of mass，COM)維持在一定范圍內(nèi)。

3.ACLR后姿勢(shì)控制障礙的表現(xiàn)

3.1 姿勢(shì)控制反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng) 姿勢(shì)控制的時(shí)間包括反應(yīng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間。反應(yīng)時(shí)間是指從平衡狀態(tài)的改變到出現(xiàn)可見(jiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。Armitano等[8]通過(guò)研究16名行單側(cè)ACLR的成年人和16名匹配的健康對(duì)照者相比，發(fā)現(xiàn)ACLR患者的姿勢(shì)反應(yīng)時(shí)間明顯減慢，說(shuō)明ACLR后對(duì)姿勢(shì)的影響并不完全是僅限于關(guān)節(jié)的機(jī)械性影響，還影響姿勢(shì)控制的神經(jīng)機(jī)制，并且改變個(gè)人在具有挑戰(zhàn)性平衡任務(wù)下的反應(yīng)能力。Kirsch等[9]通過(guò)較ACLR后患者和健康對(duì)照者的下肢靈活性和平衡性發(fā)現(xiàn)在敏捷性測(cè)試中發(fā)現(xiàn)ACLR組的反應(yīng)時(shí)間比對(duì)照組慢。運(yùn)動(dòng)中姿勢(shì)控制反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)質(zhì)量下降，在突發(fā)性的活動(dòng)中處理不及時(shí)而導(dǎo)致跌倒或碰撞等損傷。建議未來(lái)康復(fù)治療手段中加入對(duì)反應(yīng)時(shí)和敏捷性任務(wù)的訓(xùn)練。

3.2 本體感覺(jué)減退 ACL包含各種機(jī)械感受器，如帕希尼氏小體(快適應(yīng)力感受器)、魯菲尼氏纖維(慢適應(yīng)力感受器)、高爾基腱體以及各種神經(jīng)末梢，這些感受器在膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)中起著重要作用[10]。ACL的機(jī)械感受器提供膝關(guān)節(jié)位置、運(yùn)動(dòng)和力量的重要信息，這被稱為本體感覺(jué)[11]。當(dāng)ACL損傷后本體感覺(jué)減退，行ACLR及康復(fù)訓(xùn)練可以恢復(fù)部分功能，但與健側(cè)肢體和健康成年人相比仍然存在差異。

關(guān)節(jié)位置覺(jué)減退在高水平運(yùn)動(dòng)員和普通成年人中均有發(fā)現(xiàn)，Relph等[12]將10名行ACLR后一年以上的高水平運(yùn)動(dòng)員和10名能力相當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)員進(jìn)行關(guān)節(jié)位置覺(jué)(joint position sense，JPS)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)患側(cè)與健側(cè)和健康成年人相比都表現(xiàn)出更大的角度誤差，而健側(cè)與健康成年人相比無(wú)顯著性差異，Hanz[13]在普通成年人中進(jìn)行JPS測(cè)試也有著類似的發(fā)現(xiàn)。有研究發(fā)現(xiàn)無(wú)論是否行ACLR肢體運(yùn)動(dòng)感覺(jué)與健康成年人相比均存在差異。孫鳳龍等[14]在30名行ACLR后的患者術(shù)前與術(shù)后3月、6月、12月時(shí)進(jìn)行被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)閾值(threshold to detection of a passive motion，TDPM)測(cè)試并將數(shù)據(jù)與健康成年人相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)術(shù)后6月、12月時(shí)與對(duì)照組相比仍有所差距。Ageberg[15]對(duì)ACL損傷未行ACLR15年后的患者進(jìn)行TDPM測(cè)試也發(fā)現(xiàn)類似的表現(xiàn)。雖然現(xiàn)有的康復(fù)治療手段[16，17]中已經(jīng)加入本體覺(jué)訓(xùn)練，但比重和重視程度仍然較低，存在調(diào)整空間。

3.3 蹲起運(yùn)動(dòng)中不對(duì)稱性增大 功能性動(dòng)作篩查[18]中指出蹲起運(yùn)動(dòng)可以檢測(cè)身體兩側(cè)的對(duì)稱性，髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)以及踝關(guān)節(jié)的靈活性，發(fā)現(xiàn)潛在損傷風(fēng)險(xiǎn)。ACL通常是一側(cè)損傷，在康復(fù)訓(xùn)練后術(shù)側(cè)的肌力和關(guān)節(jié)活動(dòng)度基本恢正常，患者可以進(jìn)行蹲起運(yùn)動(dòng)，但是運(yùn)動(dòng)中對(duì)稱性的問(wèn)題卻鮮有關(guān)注。

在蹲起運(yùn)動(dòng)中，Clark等[19]以健康人為對(duì)照，研究了進(jìn)行ACLR后6～12月患者在蹲起過(guò)程中下肢承重的對(duì)稱性，將兩側(cè)下肢承重的差異與體重的比值作為對(duì)稱指數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ACLR后患者的不對(duì)稱性顯著高于健康對(duì)照者。Adam等[20]對(duì)97名ACLR患者術(shù)后12月和48名健康對(duì)照組進(jìn)行單腿深蹲的姿勢(shì)控制動(dòng)作比較，發(fā)現(xiàn)ACLR組的平均壓力中心偏移(Centre of pressure excursion，COP)路徑速度比健康對(duì)照組高16%，表明ACLR后的動(dòng)態(tài)平衡更差，而進(jìn)行ACLR側(cè)肢體與未損傷的對(duì)側(cè)肢體的動(dòng)態(tài)平衡性能相似，提示ACL損傷后不僅重建側(cè)存在姿勢(shì)控制障礙，未手術(shù)側(cè)也可能存在姿勢(shì)控制障礙的問(wèn)題(表1)。蹲起運(yùn)動(dòng)在日常的康復(fù)訓(xùn)練中均有涉及，但運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量關(guān)注度卻稍有不足，提示未來(lái)康復(fù)訓(xùn)練中應(yīng)不僅僅關(guān)注動(dòng)作的數(shù)量更要關(guān)注動(dòng)作的質(zhì)量。

表1 ACLR后蹲起運(yùn)動(dòng)中不對(duì)稱性增大

3.4 跳躍運(yùn)動(dòng)中動(dòng)作質(zhì)量下降 大多與體育相關(guān)的前交叉韌帶損傷是通過(guò)非接觸性或至少低接觸性情況發(fā)生的。許多非接觸性損傷是在從跳起的狀態(tài)著地、迅速且大力的減速時(shí)發(fā)生的，因此ACLR后的患者在跳躍運(yùn)動(dòng)中的表現(xiàn)就尤為重要。跳躍運(yùn)動(dòng)包括在水平平面內(nèi)跳躍的單腳跳(Single Leg Hop，SLH)和雙腳跳(double Leg Hop，DLH)以及從高處落地的單腿跳躍落地(single-leg jump cutting，SLJC)和雙腿跳躍落地(double-leg jump landing，DLJL)。

在單腳跳和雙腳跳動(dòng)作中，與健側(cè)相比，患側(cè)在對(duì)稱性和生物力學(xué)中存在著差異。Burland等[19]將26名ACLR后2年以上患者的單腳跳的生物力學(xué)指標(biāo)與8名健康成年人對(duì)比，發(fā)現(xiàn)ACLR肢體和健康對(duì)照組肢體之間的動(dòng)力學(xué)結(jié)果(膝關(guān)節(jié)伸展力矩的峰值和比率)和激活模式不同。除了肌電圖在開(kāi)始時(shí)間時(shí)以外，所有生物力學(xué)變量在ACLR組均觀察到不對(duì)稱；而在健康組中卻沒(méi)有觀察到這種不對(duì)稱。所以ACLR后多年，股四頭肌功能缺陷仍然持續(xù)存在，從而導(dǎo)致功能性任務(wù)中神經(jīng)肌肉控制策略的改變，也增加再次損傷的風(fēng)險(xiǎn)。Samaan等[20]對(duì)女運(yùn)動(dòng)員受傷前與重建后27月單腳跳成績(jī)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)損傷后單腳跳距離下降，行ACLR后27月恢復(fù)到損傷前水平。但是研究發(fā)現(xiàn)單腳跳期間下肢的生物力學(xué)發(fā)生了改變，表現(xiàn)為膝蓋屈曲角度峰值時(shí)膝關(guān)節(jié)外旋角度增加，術(shù)側(cè)半腱肌和腓腸肌內(nèi)側(cè)頭肌力峰值增加，股四頭肌、股二頭肌和腓腸肌外側(cè)頭肌力峰值減少。髖關(guān)節(jié)內(nèi)收和踝關(guān)節(jié)背屈峰值增加，對(duì)側(cè)肢體膝關(guān)節(jié)屈曲峰值和內(nèi)旋角降低，說(shuō)明單腳跳期間的距離可能不足以測(cè)試ACLR之后的膝關(guān)節(jié)功能。Gardinier等[21]對(duì)29名ACLR后6月患者進(jìn)行單腳跳，發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)內(nèi)部壓力分布與功能表現(xiàn)相關(guān)，在不能返回賽場(chǎng)的患者中，患側(cè)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)壓力顯著減少。ACLR后這種膝關(guān)節(jié)壓力持續(xù)的不對(duì)稱會(huì)增加再傷的風(fēng)險(xiǎn)，而且是導(dǎo)致ACL重建者發(fā)生膝關(guān)節(jié)炎的重要因素。

DLJL測(cè)試中初始接觸地面時(shí)膝關(guān)節(jié)伸展力矩不對(duì)稱的增加已被前瞻性地確定為ACL再損傷的危險(xiǎn)因素[22]。Dai等[23]對(duì)500名大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了DLJL測(cè)試，其中有8名男運(yùn)動(dòng)員和6名女運(yùn)動(dòng)員在后來(lái)發(fā)生了ACL損傷并行ACLR，將受傷前的數(shù)據(jù)作為基線，與基線相比ACLR后6月受傷腿的跳躍峰值和著陸力較小，跳躍和著陸力不對(duì)稱增加。Chang[24]通過(guò)研究18名ACLR后女性和12名健康女性，發(fā)現(xiàn)不管是否通過(guò)功能測(cè)試與健康女性相比，DLJL和SLJC期間脛骨前剪切力的峰值均表現(xiàn)出更大的不對(duì)稱性(表2)。

有研究[20]表示ACLR患者在跳躍運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)作質(zhì)量下降可能與最初前交叉韌帶損傷導(dǎo)致的膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)缺失有關(guān)。原發(fā)性前交叉韌帶內(nèi)的機(jī)械感受器的受損可能導(dǎo)致用于穩(wěn)定和保護(hù)膝關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)肌肉模式的紊亂。

表2 ACLR后跳躍運(yùn)動(dòng)中動(dòng)作質(zhì)量下降

3.5 日常生活活動(dòng)中肌肉激活模式異常 Patras等[25]則通過(guò)測(cè)量肌電研究ACLR后的步行策略，要求14名行ACLR后足球運(yùn)動(dòng)員和14名健康運(yùn)動(dòng)員在跑步機(jī)上進(jìn)行兩個(gè)強(qiáng)度下的測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高強(qiáng)度狀態(tài)下對(duì)照組和健側(cè)腿股外側(cè)肌的肌電活動(dòng)度都明顯增加，而患側(cè)腿的股外側(cè)肌活動(dòng)強(qiáng)度卻沒(méi)有改變，但患側(cè)腿的股二頭肌活動(dòng)強(qiáng)度明顯增加。這一結(jié)果表明在高強(qiáng)度下兩側(cè)呈現(xiàn)出了策略上的不對(duì)稱:健側(cè)肢體表現(xiàn)出了股四頭肌主導(dǎo)策略，而患側(cè)肢體表現(xiàn)出了股后肌群主導(dǎo)策略。Michelle[26]通過(guò)研究17名ACLR后1年的患者上下樓梯過(guò)程中COP偏移和COP速度以及動(dòng)態(tài)時(shí)間-邊界(dynamic time-toboundary，TTB)發(fā)現(xiàn)樓梯下降過(guò)程中患側(cè)與健側(cè)相比具有較高的內(nèi)側(cè)-外側(cè)COP偏移，與標(biāo)準(zhǔn)化的站立時(shí)間內(nèi)外側(cè)TTB相比術(shù)側(cè)具有較低的內(nèi)側(cè)-外側(cè)TTB。

3.6 認(rèn)知活動(dòng)增加時(shí)姿勢(shì)控制質(zhì)量下降 盡管傳統(tǒng)上認(rèn)為姿勢(shì)的維持是一個(gè)自動(dòng)過(guò)程，最近的證據(jù)顯示姿勢(shì)控制可能需要注意[27]，調(diào)節(jié)姿勢(shì)的注意需求通常采用雙重任務(wù)范式，其中姿勢(shì)任務(wù)與次要認(rèn)知任務(wù)同時(shí)完成。當(dāng)主要任務(wù)和次要任務(wù)所需的資源超過(guò)有限的注意能力時(shí)，干擾可能會(huì)影響一項(xiàng)或兩項(xiàng)任務(wù)的執(zhí)行[28]。在同時(shí)執(zhí)行一項(xiàng)需要注意的任務(wù)后，姿勢(shì)穩(wěn)定性下降可能是危險(xiǎn)的，當(dāng)執(zhí)行的姿勢(shì)任務(wù)復(fù)雜且所處理的信息巨大且多變時(shí)，這就變得更加重要。ACLR后患者在同時(shí)進(jìn)行認(rèn)知任務(wù)和姿勢(shì)控制任務(wù)時(shí)若超過(guò)負(fù)荷，會(huì)采取犧牲認(rèn)知任務(wù)還是姿勢(shì)控制任務(wù)目前還尚無(wú)定論。

有關(guān)研究表明在面對(duì)認(rèn)知雙任務(wù)時(shí)ACLR后患者為了優(yōu)化姿勢(shì)穩(wěn)定性表現(xiàn)而犧牲了認(rèn)知功能。Shahrzad等[29]對(duì)17名ACLR后運(yùn)動(dòng)員和17名健康對(duì)照運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。參與者ACLR后6～12月，同時(shí)進(jìn)行了類似的術(shù)后康復(fù)計(jì)劃，但都沒(méi)有進(jìn)行雙重任務(wù)訓(xùn)練。在Biodex穩(wěn)定系統(tǒng)中進(jìn)行單腿站立的姿勢(shì)穩(wěn)定任務(wù)，被要求在兩種基本的支持條件下保持平衡。在兩種視覺(jué)條件下，眼睛睜開(kāi)和閉上，共分成四組，在有或無(wú)聽(tīng)覺(jué)Stroop任務(wù)的情況下進(jìn)行。發(fā)現(xiàn)在三組中雙任務(wù)對(duì)姿勢(shì)穩(wěn)定性的影響無(wú)顯著差異，只有在睜著眼睛的不穩(wěn)定平面的前后穩(wěn)定指數(shù)和整體穩(wěn)定指數(shù)中，ACLR后患者在雙任務(wù)條件下表現(xiàn)出較低的姿勢(shì)穩(wěn)定性。然而，這些患者在所有的姿勢(shì)條件下都表現(xiàn)出較差的反應(yīng)時(shí)間和錯(cuò)誤率。

但也有研究表明在面對(duì)認(rèn)知雙任務(wù)時(shí)ACLR后患者為了保持認(rèn)知功能犧牲了姿勢(shì)穩(wěn)定性。Negahban等[30]以健康成人為對(duì)照，研究ACLR后一年以上者姿勢(shì)控制的功能，健康者的優(yōu)勢(shì)側(cè)和非優(yōu)勢(shì)側(cè)分別與患者的健側(cè)和患側(cè)相匹配。要求健康者和ACL重建者在平衡板上做四種情況下的單腳站立動(dòng)作，分別為健側(cè)直膝站立、患側(cè)直膝站立、健側(cè)屈膝站立、患側(cè)屈膝站立，在做動(dòng)作的同時(shí)進(jìn)行認(rèn)知任務(wù)，認(rèn)知能力的評(píng)估是通過(guò)計(jì)算數(shù)字跨度任務(wù)中的錯(cuò)誤數(shù)來(lái)進(jìn)行的。結(jié)果發(fā)現(xiàn)ACLR后患者與健康成人相比在單任務(wù)和認(rèn)知雙任務(wù)下的認(rèn)知功能均無(wú)差異，但ACLR后患者與健康成人相比在單一姿勢(shì)控制任務(wù)上姿勢(shì)控制能力弱。ACLR后患者在面對(duì)單一姿勢(shì)任內(nèi)務(wù)與認(rèn)知雙任務(wù)時(shí)姿勢(shì)控制能力變?nèi)?，但在健康成人中沒(méi)有觀察到這一現(xiàn)象。表明在面對(duì)認(rèn)知雙任務(wù)時(shí)ACLR后患者為了優(yōu)化認(rèn)知功能表現(xiàn)而犧牲了姿勢(shì)穩(wěn)定性。但此研究用的平衡測(cè)試方式是平衡板，有可能在單腿站立時(shí)參與者在沒(méi)有接觸地板的情況下經(jīng)歷了相對(duì)較大的漂移，這可能使平衡板對(duì)輕微的姿勢(shì)缺陷不太敏感。還有學(xué)者[28]用類似的方法研究了數(shù)字記憶任務(wù)對(duì)ACLR后患者平衡的影響，測(cè)量了27名ACLR后患者和27名健康對(duì)照者在雙任務(wù)情況下單腳站立和雙腳站立過(guò)程中的壓力中心，結(jié)果表明ACLR后患者為了優(yōu)化認(rèn)知功能表現(xiàn)而犧牲了姿勢(shì)控制。

Gokeler等[31]研究了注意力對(duì)ACLR后患者單腳跳躍動(dòng)作的影響，在測(cè)試過(guò)程中測(cè)試人員用語(yǔ)言提示受試者分別把注意焦點(diǎn)放在自身內(nèi)部的膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)上和動(dòng)作外部的動(dòng)作效果上(跳躍效果)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與關(guān)注患者本身膝關(guān)節(jié)相比，關(guān)注跳躍效果時(shí)的著地時(shí)刻屈膝角度、膝關(guān)節(jié)屈曲峰值角度和關(guān)節(jié)活動(dòng)度更大，達(dá)到屈膝峰值角度的時(shí)間更長(zhǎng)。若ACL重建者在康復(fù)過(guò)程中對(duì)關(guān)注自身的患側(cè)膝關(guān)節(jié)過(guò)多，而不把注意焦點(diǎn)放在外部認(rèn)知任務(wù)上，姿勢(shì)動(dòng)作的控制會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量下降，降低運(yùn)動(dòng)的安全性，增加二次損傷的概率(表3)。

表3 認(rèn)知活動(dòng)增加時(shí)姿勢(shì)控制質(zhì)量下降

4.小結(jié)

ACL損傷是較常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)損傷，ACLR也被廣泛應(yīng)用于治療ACL損傷。近年來(lái)在ACLR后存在的姿勢(shì)控制障礙的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)ACLR后一年以上患者仍然存在反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，本體感覺(jué)減退，蹲起運(yùn)動(dòng)中雙側(cè)不對(duì)稱性增大，跳躍運(yùn)動(dòng)中動(dòng)作質(zhì)量下降，日常生活活動(dòng)中肌肉激活模式異常以及認(rèn)知活動(dòng)增加時(shí)姿勢(shì)控制質(zhì)量下降。這種不同的姿勢(shì)控制障礙表現(xiàn)反映著目前治療方案的不完整性。本文從姿勢(shì)控制障礙的不同表現(xiàn)方面進(jìn)行論述，意在找出現(xiàn)代康復(fù)過(guò)程中可能遺漏的關(guān)注點(diǎn)，為未來(lái)康復(fù)目標(biāo)的制定和康復(fù)鍛煉提供新的思路和建議。