杠桿試驗(yàn)中施加于大腿側(cè)的壓力研究*

李飛龍 張文濤，2

1 安徽醫(yī)科大學(xué)北京大學(xué)深圳醫(yī)院臨床學(xué)院，廣東省深圳市 518035； 2 北京大學(xué)深圳醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科

膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶(Anterior cruciate ligament, ACL)是膝關(guān)節(jié)中的前向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。ACL起自股骨外側(cè)髁內(nèi)后部，向前、向內(nèi)、向下斜行，止點(diǎn)位于脛骨平臺(tái)髁間隆起前。通過對(duì)ACL進(jìn)行力學(xué)分析，在屈膝近30°時(shí)，膝關(guān)節(jié)中ACL限制脛骨相對(duì)股骨前移的作用達(dá)到最大[1]。在膝關(guān)節(jié)外傷中易造成ACL損傷，約占膝關(guān)節(jié)內(nèi)部韌帶損傷的56%。發(fā)生ACL損傷后因其前向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)受損常導(dǎo)致患者本體感覺下降，也會(huì)因膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度增大導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)內(nèi)部半月板、軟骨磨損概率提高。ACL斷裂后,如不經(jīng)有效ACL重建治療可導(dǎo)致創(chuàng)傷性膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生[2]。ACL損傷在臨床現(xiàn)有的物理檢查手段主流為前抽屜試驗(yàn)、Lachman試驗(yàn)、軸移試驗(yàn)等[3]。其中，Lachman試驗(yàn)因其在麻醉下與非麻醉狀態(tài)下的檢查結(jié)果準(zhǔn)確性較高[4]，故作為臨床上最常用的物理檢查手段。這些檢查往往憑借經(jīng)驗(yàn)及手感進(jìn)行判斷，客觀性弱，初學(xué)者乃至經(jīng)驗(yàn)不足者可造成漏診及誤診。有學(xué)者指出即便是目前物理檢查手段中表現(xiàn)較優(yōu)的Lachman試驗(yàn)其對(duì)ACL部分撕裂以及部分清醒患者敏感性降低。急性患者常因恐懼疼痛而無意識(shí)的增大肌張力從而影響檢查者在進(jìn)行Lachman試驗(yàn)時(shí)膝關(guān)節(jié)的松弛程度[5]。目前臨床上診斷多為患者自身的病史、癥狀、查體及影像學(xué)相結(jié)合，但確診ACL斷裂的金標(biāo)準(zhǔn)目前仍是進(jìn)行關(guān)節(jié)鏡檢查[6]。

2016年由Lelli A等人在主流檢查手段之外提出杠桿試驗(yàn)(Lever sign test, LST)作為新的檢查ACL損傷的物理檢查手段[7]。Lelli A等人通過400例臨床研究指出杠桿試驗(yàn)診斷慢性ACL損傷敏感度極高，在急性ACL損傷患者中，杠桿試驗(yàn)的表現(xiàn)其敏感度同樣優(yōu)于主流物理檢查手段[7]。因杠桿試驗(yàn)提出者在ACL斷裂患者中極優(yōu)的表現(xiàn)，此后有多位學(xué)者對(duì)杠桿試驗(yàn)與主流ACL斷裂物理檢查手段進(jìn)行對(duì)比研究，通過重復(fù)性進(jìn)行杠桿試驗(yàn)指出的敏感度并沒有Lelli A等人提出的那般極高，通過數(shù)個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究評(píng)價(jià)杠桿試驗(yàn)在檢查ACL斷裂時(shí)其敏感度優(yōu)于前抽屜試驗(yàn)，低于Lachman試驗(yàn)[8-9]。在McQuivey Kade S等人通過在急診科進(jìn)行ACL斷裂疾病篩查時(shí)，除了常規(guī)地使用前抽屜試驗(yàn)、Lachman試驗(yàn)、軸移試驗(yàn)等添加了杠桿試驗(yàn)來篩查ACL斷裂，通過研究發(fā)現(xiàn)在急診增加杠桿試驗(yàn)作為物理檢查手段后能降低ACL斷裂的未檢出率[10]。

本研究通過采用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的重物塊代替手動(dòng)加壓，以直觀的壓力數(shù)值量化施加于大腿部的壓力，觀察并記錄使足跟抬離檢查床面時(shí)施加在大腿側(cè)的最小壓力，通過比較在杠桿試驗(yàn)中同一杠桿的支點(diǎn)位置時(shí)使足跟抬離檢查床面，需要施加在患者健側(cè)與患側(cè)大腿部分的最小壓力數(shù)值，用以判斷ACL損傷中患側(cè)與健側(cè)腿之間是否存在數(shù)值差異。分析差異是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2018年12月—2019年12月就診北京大學(xué)深圳醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科的患者53例，所有患者均由該科室專業(yè)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)生進(jìn)行臨床查體及MRI診斷。在本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試前，對(duì)所有參加實(shí)驗(yàn)的被檢查者均告知本次實(shí)驗(yàn)所要進(jìn)行的詳細(xì)內(nèi)容，所有被檢查者均閱讀并簽署了北京大學(xué)深圳醫(yī)院研究倫理委員會(huì)批準(zhǔn)的知情同意書。53例被檢查者中男46例，女7例。左腿損傷24例，右腿29例。被檢查者年齡(30.7±8.5)歲，身高(171.6±8.21)cm，體重(71.8±10.95)kg，受傷時(shí)間(134.4±355.35)d，BMI 24.3±2.84。小腿長度：左側(cè)(37±2.03)cm，右側(cè)(36.9±2.02)cm。小腿腿圍：左側(cè)(36.3±2.5)cm，右側(cè)(36.1±3.02)cm。

1.2 入選標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)單側(cè)ACL撕裂；(2)年齡18～65歲成年人；(3)肌張力正常。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)外單側(cè)ACL撕裂外合并任何膝關(guān)節(jié)損傷，包括但不限于炎癥、關(guān)節(jié)積液、半月板損傷、側(cè)支或后交叉韌帶損傷；(2)患肢膝關(guān)節(jié)既往有手術(shù)史；(3)對(duì)側(cè)肢體傷病史或手術(shù)史；(4)肌張力較高。

1.3 實(shí)驗(yàn)材料 硬質(zhì)平板檢查床，經(jīng)3D打印高度為10cm堤壩型杠桿的支點(diǎn)，恒定質(zhì)量重物若干(啞鈴片)作為施加壓力載體，最小壓力可調(diào)節(jié)范圍為0～10kg，最小調(diào)節(jié)值0.5kg；卷尺2m；記號(hào)筆。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 傳統(tǒng)的杠桿實(shí)驗(yàn)方法：Lelli A等人提出杠桿試驗(yàn)的檢查方法見圖1。其中圖1-a為杠桿試驗(yàn)陰性結(jié)果，此時(shí)足跟抬離檢查床面，說明ACL完整。圖1-b為杠桿試驗(yàn)陽性結(jié)果，此時(shí)足跟仍在檢查床面。圖1-c所示為本次杠桿試驗(yàn)示意圖。

圖1 Lelli A杠桿試驗(yàn)(a、b)與本次研究杠桿試驗(yàn)(c)示意圖

1.4.2 本次研究中杠桿試驗(yàn)：囑被檢查者放松下肢，將標(biāo)準(zhǔn)重物無初速度放置于髕骨上極近端5cm處，支點(diǎn)位置選取脛骨結(jié)節(jié)遠(yuǎn)端3cm處，觀察被檢查者足跟能否抬離檢查床面，當(dāng)足跟抬離檢查床面一指(約1cm)高度時(shí)記為足跟抬離檢查床面；如足跟未達(dá)到抬離檢查床面標(biāo)準(zhǔn)，告知患者休息，待患者自覺休息充分后，增加標(biāo)準(zhǔn)重物質(zhì)量，重復(fù)觀察被檢查者足跟，直至被檢查者足跟抬離檢查床面，記為足跟抬離檢查床面，記錄此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)重物質(zhì)量，每杠桿的支點(diǎn)每條受試腿重復(fù)5次取眾數(shù)作為使足跟抬離檢查床面所需要施加于大腿側(cè)的最小壓力數(shù)值。

1.5 關(guān)節(jié)鏡檢查與診斷金標(biāo)準(zhǔn) 本次所有被檢查者均于杠桿試驗(yàn)后行關(guān)節(jié)鏡檢查。在檢查中所有的關(guān)節(jié)鏡器械均為Arthrex公司生產(chǎn)的相關(guān)專業(yè)關(guān)節(jié)鏡器械產(chǎn)品。所有被檢查者均由2名運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)專科副主任或以上醫(yī)師進(jìn)行專業(yè)關(guān)節(jié)鏡檢查，確診ACL有無損傷，以及有無合并其他膝關(guān)節(jié)損傷，所有被檢查者均以關(guān)節(jié)鏡檢查為確診ACL斷裂的金標(biāo)準(zhǔn)。記錄被檢查者ACL斷裂的患側(cè)左右，并實(shí)施對(duì)應(yīng)的手術(shù)進(jìn)行重建。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS24.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。對(duì)采集的所有被檢查者健側(cè)腿與患側(cè)腿足跟抬離檢查床面時(shí)施加在大腿側(cè)的最小壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。記錄被檢查者足跟抬離檢查床面所需要施加在大腿側(cè)的最小壓力數(shù)值，記錄同一患者健側(cè)腿與患側(cè)腿間的最小壓力差值。計(jì)算該差值有無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有被檢查者均通過關(guān)節(jié)鏡檢查手術(shù)，確診均存在ACL斷裂。對(duì)施加在患側(cè)與健側(cè)大腿側(cè)的最小壓力及壓力差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析(Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn))，其結(jié)果如表1。其中，P=3.58×10-10，P<0.01，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 足跟抬離時(shí)施加在大腿側(cè)最小壓力數(shù)據(jù)

對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的其他統(tǒng)計(jì)因素進(jìn)行分析，其中各統(tǒng)計(jì)相關(guān)因素對(duì)兩杠桿的支點(diǎn)的最小壓力差的相關(guān)性如圖2所示。各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)均與需要最小壓力壓力差無相關(guān)性。相關(guān)系數(shù)r<0.3。

圖2 除壓力外其他測(cè)量變量與最小壓力差的相關(guān)性系數(shù)圖

3 討論

杠桿試驗(yàn)其起源自阿基米德在《論平面圖形的平衡》一文中提出的杠桿原理，在杠桿上的兩個(gè)力矩(力×力臂)大小相等，即動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。在整個(gè)杠桿過程中，杠桿其本身起到傳導(dǎo)力的作用，在力的傳導(dǎo)過程中，對(duì)杠桿自身亦有要求，杠桿本身的完整性是其傳導(dǎo)力能力的基石。當(dāng)杠桿自身完整性被破壞后，其傳導(dǎo)力的能力較完整的杠桿會(huì)減弱。這一原理用于檢查膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶是否斷裂的杠桿試驗(yàn)中，患側(cè)膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶斷裂或損傷之后，膝關(guān)節(jié)—小腿形成的杠桿完整性破壞。在本次實(shí)驗(yàn)中患側(cè)足跟能夠抬離檢查床面，亦說明在大腿—膝關(guān)節(jié)—小腿所構(gòu)成的杠桿整體中，膝關(guān)節(jié)的膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶僅傳導(dǎo)部分力。如膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶傳導(dǎo)全部力時(shí)，只要膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶發(fā)生斷裂或者損傷，那么膝關(guān)節(jié)將無法參與構(gòu)成杠桿整體。在傳導(dǎo)施加在大腿側(cè)壓力時(shí)，膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶斷裂或損傷的膝關(guān)節(jié)傳導(dǎo)能力減弱，施加于大腿部的最小壓力不能同健側(cè)腿等額傳導(dǎo)到小腿。即使健側(cè)足跟抬離檢查床面所施加在大腿側(cè)壓力等額度施加在患側(cè)時(shí)，患側(cè)因膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷致膝關(guān)節(jié)—小腿杠桿完整性破壞，其傳導(dǎo)力的強(qiáng)度小于健側(cè)膝關(guān)節(jié)—小腿杠桿結(jié)構(gòu)，故而傳導(dǎo)至小腿的力無法抵抗其自身重力形成的力矩，即患側(cè)足跟在同等數(shù)值的力時(shí)無法抬離檢查床面。本研究中使患側(cè)腿足跟抬起需要在患側(cè)大腿處施加的最小壓力平均會(huì)比健側(cè)腿足跟抬起需要在大腿處施加的最小壓力大(2.2±1.21)kg。

因此將在檢查中出現(xiàn)最小壓力差作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)對(duì)兩條腿進(jìn)行杠桿實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果出現(xiàn)使兩條腿抬離檢查床面所需要在大腿側(cè)施加的最小壓力有差異，可認(rèn)為需要在大腿側(cè)施加較大壓力的一側(cè)為患側(cè)腿。但出現(xiàn)壓力差，并非說明膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶一定存在損傷，出現(xiàn)壓力差是指大腿—膝關(guān)節(jié)—小腿的杠桿傳導(dǎo)能力受損，而患者就診多因膝關(guān)節(jié)損傷就診，在膝關(guān)節(jié)外傷中56%為膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷[6-8]，就概率而言，出現(xiàn)雙腿間的壓力差多是因?yàn)橄リP(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷所致。但目前尚無具體理論說明構(gòu)成大腿—膝關(guān)節(jié)—小腿的杠桿整體成分，不排除有髂脛束、股四頭肌、筋膜、皮膚等其他結(jié)構(gòu)參與構(gòu)成傳導(dǎo)可能。對(duì)于杠桿試驗(yàn)中存在壓力差的患者，乃至杠桿試驗(yàn)陽性的患者，需要行進(jìn)一步結(jié)合病史、癥狀及MRI檢查確診損傷情況。

本次研究較之前學(xué)者而言通過量化最小壓力數(shù)值探究杠桿的支點(diǎn)位置選擇對(duì)杠桿試驗(yàn)的影響。通過使用固定重量重物代替檢查者手動(dòng)加壓，將因檢查者個(gè)體差異導(dǎo)致的誤差因素降低。同時(shí)又獲得了健側(cè)腿抬離檢查床面時(shí)施加于大腿側(cè)的最小壓力數(shù)值。杠桿試驗(yàn)其作用基礎(chǔ)，在大腿—膝關(guān)節(jié)—小腿杠桿模型中膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶僅作為膝關(guān)節(jié)中杠桿力傳導(dǎo)的一部分，其他可能參與杠桿傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)尚未完全明了。尚不能排除髂脛束、股四頭肌、筋膜、皮膚等其他結(jié)構(gòu)參與傳導(dǎo)可能。因本研究實(shí)驗(yàn)材料限制，未行麻醉下測(cè)量，無法最大程度減小肌張力對(duì)杠桿試驗(yàn)的影響，因排除膝關(guān)節(jié)其他疾病導(dǎo)致樣本數(shù)量限制，存在一定局限性。此外未進(jìn)行膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷程度的區(qū)分，部分或完全斷裂，對(duì)力傳導(dǎo)亦會(huì)有所影響。不排除部分?jǐn)嗔褧r(shí)，其傳導(dǎo)作用仍存在可能。

綜上所述，在杠桿試驗(yàn)中，同一支點(diǎn)位置，使足跟抬起，患側(cè)需要施加更大的壓力。在本次研究中使健側(cè)足跟抬起所需的最小壓力約為(6.2±1.57)kg，患側(cè)腿與健側(cè)腿的壓力差約為(2.2±1.21)kg。