前交叉韌帶重建術(shù)后患者膝本體感覺與姿勢控制的相關(guān)性

劉曉磊 , 張鴻悅, 章耀華, 李強, 李佳, 汪杰, 董明, 楊華清

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament, ACL)是保持膝關(guān)節(jié)機械穩(wěn)定的重要結(jié)構(gòu)之一，并通過其中的本體感受器向中樞傳遞靜態(tài)的關(guān)節(jié)位置、動態(tài)的關(guān)節(jié)運動及加減速度的信息，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的各個層次即脊髓水平、腦干和更高的皮質(zhì)中心以及皮質(zhì)下的大腦核和小腦進行處理，并與其他淺感覺、視覺和前庭信息相結(jié)合，最終形成協(xié)調(diào)骨骼肌激活模式的最終運動指令[1]。因此，ACL在膝關(guān)節(jié)運動控制中起重要作用[2-3]，ACL損傷可減少神經(jīng)反饋信息傳入，從而影響膝關(guān)節(jié)的運動控制，即使重建ACL的解剖結(jié)構(gòu)，仍遺留本體感覺及姿勢控制能力下降[4]。姿勢控制能力不足的ACL重建患者，其繼發(fā)損傷的危險性增加[5]。以提高姿勢控制能力為目標的治療策略正在成為康復治療的熱點[6-8]。因此，探討影響姿勢控制的因素可能是ACL重建術(shù)后康復治療的關(guān)鍵，本研究旨在觀察單側(cè)ACL重建術(shù)后雙側(cè)膝關(guān)節(jié)本體感覺與姿勢控制情況，探討本體感覺與姿勢控制的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年9月～2019年9月首都醫(yī)科大學附屬北京康復醫(yī)院門診住院收治的符合納入標準的ACL重建術(shù)后32例患者為觀察組和10例健康志愿者雙側(cè)膝共20例為對照組。觀察組納入標準：單側(cè)膝ACL斷裂，經(jīng)關(guān)節(jié)鏡行ACL重建術(shù)后16周；年齡25～50歲，男女不限；移植物均選用患側(cè)膝關(guān)節(jié)半腱肌和股薄肌肌腱，合并半月板損傷者，行半月板修補或成形術(shù)；簽署知情同意書；能配合康復評估。對照組納入標準：與觀察組患者年齡、性別、身高、體重相匹配；無膝關(guān)節(jié)疼痛及疾?。缓炇鹬橥鈺?。排除標準：合并后交叉韌帶及側(cè)副韌帶損傷、關(guān)節(jié)脫位及其他部位骨折；既往膝關(guān)節(jié)外傷(如骨折、韌帶損傷等)和骨關(guān)節(jié)炎病史；合并耳源性眩暈及頸源性眩暈者；合并心理精神疾病者；合并神經(jīng)系統(tǒng)疾病，有嚴重平衡功能障礙者；合并其他臟器疾病不能耐受者。2組一般資料比較差異無統(tǒng)計學意義。本研究經(jīng)首都醫(yī)科大學附屬北京康復醫(yī)院倫理委員會批準。見表1。

表1 2組患者一般資料比較

1.2 方法 觀察組所有患者均行常規(guī)康復治療，每天1次，每次30min，每周5d；具體內(nèi)容：第1周：冷敷，踝泵，支具鎖定在完全伸直位，肌肉等長收縮訓練；2～4周：部分負重至全負重訓練，本體感覺、關(guān)節(jié)活動度、肌力訓練，蹬踏訓練；5～12周：繼續(xù)高階段本體感覺，柔韌性訓練，肌力耐力訓練，功率自行車訓練，平衡訓練；12～16周之后：靈活性訓練，單腿支撐平衡訓練，8字跑，折返跑及慢跑訓練。于術(shù)后第16周進行本體感覺測試和姿勢穩(wěn)定評估。觀察組患者康復訓練由同一康復治療師完成。

1.3 評定標準 2組康復評定由同一康復治療師完成。①本體感覺測試：應(yīng)用Biodex Syste4型多關(guān)節(jié)等速測試及訓練系統(tǒng)采用角度再現(xiàn)法測試關(guān)節(jié)位置覺，選取等速測試系統(tǒng)中本體感覺測試程序，消除視覺反饋，選取屈膝15°、45°、75°共3個目標角度，當受試者感覺主動屈膝至目標角度時按下開關(guān)記錄實際膝關(guān)節(jié)位置(角速度30°/s)，每個目標角度重復測量3次，組間休息1min 。實際關(guān)節(jié)位置與預(yù)定目標位置差值的平均值，為關(guān)節(jié)位置覺。②姿勢穩(wěn)定測試：單腿姿勢穩(wěn)定應(yīng)用Biodex平衡測試儀，測試單腿支撐的姿勢穩(wěn)定能力。平臺可以向任意方向相對水平面傾斜20°，穩(wěn)定水平4級。患者赤足單腿站立、對側(cè)髖膝關(guān)節(jié)分別屈曲45°、90°，雙手放在骨盆上，先測健側(cè)，每側(cè)下肢重復測試3次，每次20s，取平均值，輸出數(shù)據(jù)包括：總體、前后及左右穩(wěn)定指數(shù)。其數(shù)值越高表明穩(wěn)定越差?？傮w、前后、左右穩(wěn)定指數(shù)的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)分別是0.89、0.80、0.85[6]。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 22.0版統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以x±s表示。計數(shù)資料比較采用Fisher精確檢驗，觀察組患側(cè)、健側(cè)及健康對照組之間比較分別采用單因素方差分析，兩變量間有無直線相關(guān)關(guān)系采用Pearson相關(guān)分析，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 3組本體感覺比較 干預(yù)16周后，觀察組患側(cè)及健側(cè)膝關(guān)節(jié)15°、45°、75°再現(xiàn)差值均大于對照組(均P<0.05)，觀察組患側(cè)膝關(guān)節(jié)15°、45°、75°再現(xiàn)差值均大于觀察組健側(cè)(均P<0.05)。見表2。

表2 3組膝關(guān)節(jié)3種角度本體感覺比較

2.2 3組姿勢控制比較 干預(yù)16周后，觀察組患側(cè)及健側(cè)總體穩(wěn)定指數(shù)、前后穩(wěn)定指數(shù)、左右穩(wěn)定指數(shù)均大于對照組(均P<0.05)，觀察組患側(cè)總體穩(wěn)定指數(shù)、前后穩(wěn)定指數(shù)、左右穩(wěn)定指數(shù)均大于觀察組健側(cè)(均P<0.05)。見表3。

表3 3組姿勢控制比較

2.3 膝本體感覺與姿勢控制的相關(guān)性分析 ACL重建術(shù)后16周患者膝關(guān)節(jié)本體感覺與姿勢控制相關(guān)性分析結(jié)果顯示：15°、45°再現(xiàn)差值與總體、前后、左右穩(wěn)定指數(shù)均呈正相關(guān)(均P<0.05)；75°再現(xiàn)差值與總體穩(wěn)定指數(shù)呈正相關(guān)(P<0.01)，與前后、左右穩(wěn)定指數(shù)無明顯相關(guān)性。見表4。

表4 本體感覺與姿勢控制相關(guān)性

3 討論

ACL中存在的本體感受器，對有效的感覺運動控制至關(guān)重要，對運動敏捷性、關(guān)節(jié)穩(wěn)定性起著重要作用[1]。Zhang 等[9]通過對9只猴建立單側(cè)ACL損傷模型，用體感誘發(fā)電位和運動神經(jīng)傳導速度檢測ACL神經(jīng)功能的變化，用氯化金染色觀察并測量ACL本體感受器的形態(tài)和數(shù)量的變化，結(jié)果顯示在損傷側(cè)和對側(cè)膝關(guān)節(jié)，隨著損傷后時間延長，雙側(cè)ACL中本體感受器總數(shù)減少，變異的本體感受器數(shù)目增加，潛伏期延長，振幅降低，損傷側(cè)較對側(cè)變化明顯，表明維持膝關(guān)節(jié)本體感覺的傳入神經(jīng)功能隨著時間推移而降低，本體感覺逐漸下降，且雙側(cè)不對稱。臨床研究顯示ACL損傷膝關(guān)節(jié)本體感覺下降，其中損傷側(cè)的本體感覺下降較未損傷側(cè)明顯[10]。Donnell等[11]進行Meta分析證實以提高本體感覺為目的的康復訓練可降低膝關(guān)節(jié)損傷。

姿勢控制是保持姿勢穩(wěn)定，包括按預(yù)定軌跡運動以及受到外部干擾后調(diào)整姿勢，并在運動中提供高效的身體對線[12]。其起源于上世紀30年代，近年來逐漸受到重視。穩(wěn)定的姿勢控制是人體維持平衡的前提，在維持關(guān)節(jié)動態(tài)穩(wěn)定、預(yù)防下肢損傷中起重要作用[13]。Staples等[14]研究發(fā)現(xiàn)：與性別和年齡匹配的健康對照組相比，ACL重建術(shù)后患者動態(tài)姿勢穩(wěn)定性下降，術(shù)后2年，姿勢控制能力依然沒有恢復正常[15]，Negahban等[16]對12篇研究進行綜述發(fā)現(xiàn)單側(cè)ACL損傷后雙側(cè)姿勢控制能力均下降，其中損傷側(cè)較未損傷側(cè)明顯，本研究結(jié)果與其相符。ACL單側(cè)損傷后雙側(cè)姿勢控制能力下降機制尚不清楚，可能與以下原因有關(guān)：①ACL損傷后雙側(cè)本體感覺下降[17]，導致雙側(cè)保護性肌肉反應(yīng)下降[18-19]；②ACL損傷重建術(shù)后雙下肢肌肉力量下降和運動模式改變[20]；③可能與中樞運動控制有關(guān)[16]。ACL損傷后，雙側(cè)感覺傳入信息不對稱，中樞運動系統(tǒng)通過減少健側(cè)下肢的感覺信息的傳入，來縮小兩側(cè)信息傳入的差距，以便于中樞運動控制系統(tǒng)對雙側(cè)下肢運動的控制，使運動更協(xié)調(diào)；④ACL損傷后出現(xiàn)的小腦系統(tǒng)抑制[20]，小腦在感覺運動整合和精確運動控制中起著關(guān)鍵作用，這可能是姿勢控制障礙潛在機制。

研究顯示ACL重建術(shù)后本體感覺與姿勢控制之間變化趨勢相似[21]，本體感覺促進訓練可以提高本體感覺及姿勢控制能力[22]，這些研究間接闡明本體感覺可能與姿勢控制存在正相關(guān)，但該研究受雙腿支撐的評估指標限制。本研究應(yīng)用Biodex平衡測試儀，測試單腿支撐的姿勢穩(wěn)定能力。單腿支撐下的平衡測試可更準確反應(yīng)每一側(cè)膝關(guān)節(jié)姿勢控制能力[5,7,20]。其輸出指標穩(wěn)定指數(shù)代表重心搖擺程度，數(shù)值越小，重心穩(wěn)定的能力越好，姿勢控制能力越好。本研究結(jié)果表明ACL重建16周患者膝關(guān)節(jié)本體感覺下降，姿勢控制下降，15°、45°本體感覺與姿勢控制之間呈正相關(guān)，尤其是15°為中度相關(guān)，可能與姿勢穩(wěn)定測試的膝關(guān)節(jié)體位有關(guān)。相關(guān)系數(shù)r=0.510，r2=0.260表明本體感覺的大小只可以解釋姿勢控制能力改善原因的26%，可能與ACL重建后影響其姿勢控制的多種復雜因素有關(guān)，如心理因素、環(huán)境因素、生理因素[23]。本體感覺只是各種生理因素的一個組成部分，這可能是本體感覺和姿勢穩(wěn)定相關(guān)程度低的原因。

年齡、性別和活動水平等混雜變量以及其他的參數(shù)可能和姿勢穩(wěn)定有關(guān)，本研究沒有涉及，如核心穩(wěn)定能力。核心穩(wěn)定下降會導致整個下肢運動鏈中不受控制的關(guān)節(jié)移位增加[24]，這些不受控制的關(guān)節(jié)移位可導致下肢運動策略的改變，導致平衡功能下降[25]。在健康受試者，軀干耐力越好，其單腿支撐越好，姿勢控制越穩(wěn)定[26]?；诖?，核心穩(wěn)定性下降也可能是ACL重建術(shù)后姿勢控制的影響因素之一， 尚待進一步的研究。

綜上所述，單側(cè)ACL重建術(shù)后16周，雙膝本體感覺及姿勢控制能力均下降，本體感覺和姿勢控制能力呈正相關(guān)。因此，對于單側(cè)ACL損傷重建術(shù)后患者，建議臨床上應(yīng)加強損傷側(cè)及健側(cè)本體感覺及姿勢控制訓練。本研究不足之處：本研究樣本量小，觀察時間短。尚需前瞻性、大樣本高質(zhì)量臨床研究及縱向姿勢控制的動態(tài)觀察。影響姿勢控制的復雜因素及機制尚需進一步研究。