前交叉韌帶損傷重建后外周途徑及中樞系統(tǒng)特征變化研究現(xiàn)狀

王婧怡

·科研綜述·

前交叉韌帶損傷重建后外周途徑及中樞系統(tǒng)特征變化研究現(xiàn)狀

王婧怡

三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 472000

對(duì)前交叉韌帶損傷重建后外周途徑及中樞系統(tǒng)特征變化進(jìn)行綜述，探究造成前交叉韌帶損傷后膝關(guān)節(jié)失穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)原因，為今后前交叉韌帶損傷的治療和康復(fù)提供理論依據(jù)。

前交叉韌帶；肌力；肌肉；中樞神經(jīng)；腦；重塑；綜述

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament,ACL）是膝關(guān)節(jié)內(nèi)重要的韌帶，其主要功能是限制脛骨過度前移和維持膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。前交叉韌帶中含有豐富的機(jī)械感受器，也是重要的本體感覺器官。前交叉韌帶損傷是常見的嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)損傷，損傷后病人會(huì)出現(xiàn)不同程度的膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)。目前，多采用關(guān)節(jié)鏡下重建的方法對(duì)于前交叉韌帶損傷進(jìn)行治療。移植物的選擇包括自體骨?髕腱?骨、自體腘繩肌肌腱、同種異體移植物、人工韌帶等。雖然重建手術(shù)恢復(fù)了膝關(guān)節(jié)正常的解剖結(jié)構(gòu)，但無論選取何種移植物都無法完全恢復(fù)病人正常的本體感覺功能。病人術(shù)后仍需要進(jìn)行專門的康復(fù)，加強(qiáng)本體感覺。本體感覺神經(jīng)肌肉系統(tǒng)控制通路主要是由外周本體感覺感受器將信號(hào)傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)接收到的信息進(jìn)行整合，通過脊髓反射、認(rèn)知規(guī)劃、平衡的方式改變肌肉的張力，從而正確完成動(dòng)作。前交叉韌帶損傷引起傳入信號(hào)變化，上行的中樞神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制也受到影響，繼而引發(fā)傳出信號(hào)的改變，不僅患側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)模式改變，未損傷側(cè)也會(huì)出現(xiàn)異常，從而增加對(duì)側(cè)肢體受傷的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本研究對(duì)前交叉韌帶斷裂和重建后產(chǎn)生的中樞變化特征進(jìn)行綜述，探究前交叉韌帶損傷后膝關(guān)節(jié)失穩(wěn)的機(jī)理，為今后前交叉韌帶損傷的治療和康復(fù)提供理論依據(jù)。

1 下肢肌肉力量及肌肉激活變化

1.1肌力變化前交叉韌帶損傷后，由于制動(dòng)及步態(tài)改變等原因，膝關(guān)節(jié)周圍肌肉肌力及收縮產(chǎn)生變化，一般認(rèn)為股四頭肌肌力減弱的程度大于腘繩肌。研究發(fā)現(xiàn)，前交叉韌帶損傷病人中股四頭肌肌力減弱14%，而腘繩肌減弱約4%，且股四頭肌肌力不足是前交叉韌帶重建后長(zhǎng)期存在的一個(gè)問題。Carter等[1]研究發(fā)現(xiàn)，采用自體腘繩肌行前交叉韌帶重建術(shù)6個(gè)月時(shí)，病人股四頭肌肌力缺失高達(dá)21.9%。Maeda等[2]研究顯示，前交叉韌帶重建術(shù)后2年，病人股四頭肌仍有11.3%的缺損。與健康人群相比，這種力量缺失會(huì)長(zhǎng)期存在[3]。Igor等[4]認(rèn)為，積極康復(fù)的病人股四頭肌肌力及腘繩肌肌力雖優(yōu)于傳統(tǒng)康復(fù)組，但仍低于健康對(duì)照組。

腘繩肌相對(duì)股四頭肌萎縮程度較少，但腘繩肌對(duì)前交叉韌帶有重要的保護(hù)作用?，F(xiàn)階段，前交叉韌帶重建大多選取自體腘繩肌作為移植物，術(shù)后腘繩肌的功能會(huì)受到影響。Uhorchak等[5]研究發(fā)現(xiàn)，腘繩肌體積下降程度與移植物的選擇有關(guān)，術(shù)后前3個(gè)月，骨髕腱移植病人腘繩肌體積下降2%～3%，半腱肌股薄肌移植病人腘繩肌體積下降7%～8%，且股薄肌體積呈持久下降（術(shù)后3周、15周和1年分別下降22%、37%、44%），部分采用自體腘繩肌重建前交叉韌帶的病人，腘繩肌腱可以再生，但病人術(shù)后仍然長(zhǎng)時(shí)間存在腘繩肌功能障礙，受屈膝肌力和脛骨內(nèi)旋肌力降低的影響，膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和功能活動(dòng)水平降低。Tadokoro等[6]檢測(cè)了自體腘繩肌腱重建前交叉韌帶術(shù)后2年的病人，磁共振成像結(jié)果顯示，75%以上的病人有半腱肌腱再生,但無論是否再生,患側(cè)腘繩肌肌力和股四頭肌的等速肌力均顯著低于健側(cè)下肢。

總之，無論前交叉韌帶損傷或重建術(shù)后，膝關(guān)節(jié)周圍肌肉力量缺失都是病人需要長(zhǎng)期面對(duì)的問題。目前認(rèn)為術(shù)前股四頭肌肌力及血流限制訓(xùn)練有利于加快術(shù)后股四頭肌肌力恢復(fù)。

1.2肌肉激活變化前交叉韌帶內(nèi)含有豐富的機(jī)械感受器，是膝關(guān)節(jié)內(nèi)重要的本體感覺感受器官。前交叉韌帶損傷或重建術(shù)后膝關(guān)節(jié)周圍肌肉力量缺失，一方面可能因?yàn)殛P(guān)節(jié)出現(xiàn)變化，活動(dòng)受限，肌肉失用性萎縮；另一方面還與神經(jīng)肌肉反射出現(xiàn)變化有關(guān)。腘繩肌位于大腿后側(cè)，其向心收縮時(shí)可以向后方牽拉脛骨，與前交叉韌帶有著協(xié)同作用，保護(hù)前交叉韌帶。有學(xué)者認(rèn)為，前交叉韌帶與腘繩肌之間存在前交叉韌帶?腘繩肌反射，即前交叉韌帶受到牽拉時(shí)會(huì)引起腘繩肌反射性的收縮。Knoll等[7]研究了急慢性病人前交叉韌帶重建前后行走過程中步態(tài)及肌電變化，結(jié)果顯示，股二頭肌對(duì)前交叉韌帶在減少脛骨平移方面具有協(xié)同作用，前交叉韌帶損傷側(cè)膝的反射性腘繩肌收縮潛伏期（electromechanical delay，EMD）相比于正常膝顯著延長(zhǎng)。Ristains等[8]對(duì)自體腘繩肌重建前交叉韌帶病人術(shù)后2年腘繩肌肌電變化，與健側(cè)相比，患側(cè)股二頭肌和半腱肌出現(xiàn)電機(jī)械延遲，平均延長(zhǎng)近30 ms，較健康人群延長(zhǎng)近40 ms；患側(cè)股二頭肌較健側(cè)平均延長(zhǎng)近20 ms。比與Beard等[9]的研究結(jié)果類似，其研究顯示，前交叉韌帶缺損膝關(guān)節(jié)腘繩肌EMD平均為99 ms，而健側(cè)腘繩肌平均為53 ms。腘繩肌EMD與膝關(guān)節(jié)功能性不穩(wěn)顯著相關(guān)。因此，認(rèn)為膝關(guān)節(jié)本體感覺功能障礙會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能性不穩(wěn)。Ristanis等[10]觀察了自體腘繩肌重建前交叉韌帶術(shù)后2年病人腘繩肌在疲勞狀態(tài)下EMD的表現(xiàn)，結(jié)果顯示，疲勞導(dǎo)致患側(cè)股二頭肌和半腱肌EMD增加，但并不影響股二頭肌和半腱肌的同步性收縮。以上結(jié)果說明前交叉韌帶損傷或重建后腘繩肌神經(jīng)肌肉控制能力減弱，會(huì)影響急停、急轉(zhuǎn)等動(dòng)作時(shí)膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。

股四頭肌激活可能與損傷時(shí)程有關(guān)。急性前交叉韌帶重建病人的站立相四頭肌活性增加，而慢性前交叉韌帶重建病人的股四頭肌活性降低。長(zhǎng)內(nèi)收肌的活動(dòng)在擺動(dòng)前期增加。此外，在擺動(dòng)時(shí)股二頭肌的聯(lián)合收縮在康復(fù)期間大大減少。長(zhǎng)收肌在擺動(dòng)前期的活動(dòng)增加。Georgoulis等[11]研究了髕腱重建前交叉韌帶病人術(shù)后伸膝肌EMD，結(jié)果表明，股四頭肌EMD較術(shù)前沒有顯著變化，其認(rèn)為該結(jié)果與切取髕腱后局部瘢痕形成有關(guān)。Rudolph等[12]研究發(fā)現(xiàn)，前交叉韌帶斷裂側(cè)在慢跑時(shí)的外側(cè)腘繩肌激活程度更高，認(rèn)為前交叉韌帶缺失后出現(xiàn)伸肌力矩減弱的現(xiàn)象，不僅是由于股四頭肌力量較弱，還與前交叉韌帶斷裂后的神經(jīng)肌肉控制改變有關(guān)[13]。Benedetti等[14]研究指出，膝關(guān)節(jié)屈伸肌聯(lián)合收縮是減少膝關(guān)節(jié)剪切力的常用策略，但會(huì)增加關(guān)節(jié)壓縮力和關(guān)節(jié)負(fù)荷，但僵硬的膝關(guān)節(jié)也可能會(huì)妨礙膝關(guān)節(jié)對(duì)于破壞穩(wěn)定性的干擾做出適當(dāng)反應(yīng)。Jacobs等[15]研究表明，在慢跑、跳躍和沖刺時(shí)，腘繩肌有助于將力量從膝蓋轉(zhuǎn)移到髖關(guān)節(jié)上，在負(fù)重接受過程中，膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)減少使膝關(guān)節(jié)更“堅(jiān)固”，這可能會(huì)使他們面臨未來關(guān)節(jié)退化的風(fēng)險(xiǎn)。

2 下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)變化

前交叉韌帶的損傷和重建會(huì)導(dǎo)致步態(tài)中下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和能量模式的改變，這些改變可能是肌肉適應(yīng)和神經(jīng)肌肉重塑的結(jié)果，也可能是對(duì)疼痛或不穩(wěn)定的反應(yīng)，病人通過這些適應(yīng)性策略穩(wěn)定膝關(guān)節(jié)并防止步態(tài)中出現(xiàn)再次損傷。前交叉韌帶損傷后病人走時(shí)會(huì)采取盡力避免股四頭肌收縮的“股四頭肌逃避步態(tài)”模式。Knoll等[7]研究表明，病人的步態(tài)與損傷時(shí)間有關(guān)，前交叉韌帶損傷期小于6個(gè)月的病人會(huì)出現(xiàn)股四頭肌逃避步態(tài)，慢性損傷病人中不會(huì)出現(xiàn)該現(xiàn)象，其認(rèn)為至少需要8個(gè)月的時(shí)間股四頭肌逃避步態(tài)及膝關(guān)節(jié)周圍肌肉正常功能才得以恢復(fù)。Devita等[16]檢測(cè)了前交叉韌帶損傷者傷后2周、術(shù)前以及術(shù)后3周和5周的步態(tài)模式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在術(shù)前和術(shù)后3周表現(xiàn)出股四頭肌回避步態(tài)，術(shù)后5周時(shí)步態(tài)模式仍然異常，但與對(duì)照組相似。Timoney等[17]則認(rèn)為，前交叉韌帶重建病人股四頭肌逃避步態(tài)逐漸消失，步態(tài)恢復(fù)正常。

前交叉韌帶損傷還會(huì)造成運(yùn)動(dòng)過程中關(guān)節(jié)活動(dòng)度的減少。Xergia等[18]發(fā)現(xiàn)，自體骨髕腱骨前交叉韌帶重建的男性，術(shù)后6～9個(gè)月在跳躍過程中，傷側(cè)膝比健側(cè)膝顯示出更小的屈曲角度，膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)活動(dòng)度的降低可能與股四頭肌強(qiáng)度有關(guān)，股四頭肌弱的病人行走和慢跑時(shí)的屈曲角度和力矩更低，除了膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度出現(xiàn)變化，病人脛骨運(yùn)動(dòng)也出現(xiàn)變化。Keizer等[19]發(fā)現(xiàn)，前交叉韌帶撕裂時(shí)，脛骨前移(0.75±1.40)mm，脛骨的旋轉(zhuǎn)角度比健側(cè)多約6°，前交叉韌帶重建后，傷側(cè)前移比健側(cè)仍多了(0.2±1.1)mm，旋轉(zhuǎn)角度比健側(cè)則減少(0.2±6.1)°。Knoll等[7]認(rèn)為，膝關(guān)節(jié)屈曲的減少是因需要減少由股四頭肌活動(dòng)引起的凈內(nèi)伸力矩，從而減少脛骨的前移位。研究者將其歸因于一種補(bǔ)償性策略，通過減少股四頭肌、內(nèi)收肌活動(dòng)，增加股二頭肌的活動(dòng)，增加腳跟撞擊地面時(shí)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，從而防止或最小化膝關(guān)節(jié)的內(nèi)旋。Gao等[20]認(rèn)為，前交叉韌帶缺失和前交叉韌帶重建病人步態(tài)周期中各相及時(shí)空變量都出現(xiàn)顯著變化，前交叉韌帶缺失膝在站立相時(shí)伸展性顯著降低，前交叉韌帶重建膝關(guān)節(jié)在擺動(dòng)期伸展性顯著降低。前交叉韌帶缺失的膝關(guān)節(jié)脛骨內(nèi)翻和內(nèi)旋程度明顯增加，且在前交叉韌帶重建的膝關(guān)節(jié)中，這些趨勢(shì)并未消除。行走過程前交叉韌帶缺失膝時(shí)空表現(xiàn)和三維關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)明顯異常，而前交叉韌帶重建膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)有一定改善，但不能完全恢復(fù)到正常水平。Yang等[21]對(duì)8例單側(cè)前交叉韌帶損傷病人平地行走及下坡跑步步態(tài)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，即使在沒有不穩(wěn)定癥狀的情況下，前移位和膝關(guān)節(jié)接觸路徑也會(huì)改變，與未損傷側(cè)肢體相比，未報(bào)告不穩(wěn)定癥狀的前交叉韌帶缺失病人可能仍表現(xiàn)出膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)的改變。Zhao等[22]研究了18例前交叉韌帶損傷病人上樓梯時(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)改變，結(jié)果顯示，矢狀面上，整個(gè)步態(tài)周期中40%～60%的時(shí)間傷側(cè)膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度低于健側(cè)，主要表現(xiàn)為屈伸不全；40%～60%的時(shí)間傷側(cè)膝關(guān)節(jié)內(nèi)旋明顯比正常側(cè)增大；70%～80%的時(shí)間傷側(cè)膝關(guān)節(jié)脛骨前移增大。Czamara等[23]研究表明，與雙束前交叉韌帶重建和對(duì)照組比較，單側(cè)前交叉韌帶重建病人步態(tài)中下肢大關(guān)節(jié)出現(xiàn)更多的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)障礙。但Claes等[24]認(rèn)為，前交叉韌帶重建后6個(gè)月，病人平步走時(shí)脛骨旋轉(zhuǎn)完全恢復(fù)。

步態(tài)周期中脛骨內(nèi)旋增加造成更高的內(nèi)收時(shí)刻改變了膝關(guān)節(jié)的負(fù)重，這也是前交叉韌帶重建病人術(shù)后骨關(guān)節(jié)炎(OA)早期發(fā)病率相比于保守治療病人并沒有太多改善的原因之一。

3 中樞系統(tǒng)變化

前交叉韌帶不僅是膝關(guān)節(jié)重要的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其內(nèi)含有豐富的機(jī)械感受器，是重要的本體感覺器官。前交叉韌帶的損傷會(huì)引起本體感覺傳入功能產(chǎn)生障礙，進(jìn)而影響上位神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)重塑。Carol[25]發(fā)現(xiàn)，前交叉韌帶損傷后本體感覺功能下降，上傳通路變化導(dǎo)致初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)和運(yùn)動(dòng)前區(qū)的激活減小[26]。前交叉韌帶重建雖在一定程度上重建膝關(guān)節(jié)的機(jī)械穩(wěn)定性，移植物內(nèi)本體感受器和關(guān)節(jié)的本體感覺有所恢復(fù)[27]，但不能從根本上解決本體感覺障礙問題，初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)和運(yùn)動(dòng)前區(qū)的激活仍舊不能增高至正常。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的變化會(huì)進(jìn)而引起輸出功能變化，不僅影響損傷側(cè)肢體的控制，健側(cè)肢體也受到累及。病程長(zhǎng)短對(duì)本體感覺有著影響，因此一些學(xué)者推斷，隨著受傷時(shí)間的延長(zhǎng)，腦功能發(fā)生重塑，雙側(cè)膝本體感覺都有所下降，并且推測(cè)前交叉韌帶重建術(shù)后也會(huì)出現(xiàn)類似的結(jié)果。

3.1腦部活動(dòng)的變化腦電圖是腦部神經(jīng)細(xì)胞電生理活動(dòng)在大腦皮層或頭皮表面的總體反應(yīng)。應(yīng)用腦電分析對(duì)前交叉韌帶損傷病人，并與健康人員進(jìn)行對(duì)比，明確前交叉韌帶斷裂和重建后病人腦電功率譜的變化特征，探究因前交叉韌帶損傷造成的膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的中樞神經(jīng)機(jī)制，可以選取有針對(duì)性的治療方式，為康復(fù)治療提供更多的理論依據(jù)。Baumeister等[28]測(cè)量了前交叉韌帶重建病人關(guān)節(jié)位置重現(xiàn)時(shí)腦電圖的頻譜特征，并與健康對(duì)照組進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，前交叉韌帶組雙肢額葉θ?power（F3、F4、F8）明顯高于對(duì)照組，重建肢頂葉位置α?2功率明顯高于對(duì)照組（P3、P4）；前交叉韌帶重建后病人注意力的改變與前扣帶皮層和頂葉體感皮層(α?2)的感覺加工有關(guān)，隨后在病人完成力量重復(fù)性任務(wù)時(shí)，監(jiān)測(cè)腦電圖觀察皮層活動(dòng)是否受到了重建手術(shù)的影響，結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，前交叉韌帶重建組的患肢在做力量重復(fù)性任務(wù)時(shí)，大腦額部θ?power區(qū)皮層活動(dòng)增高，提示扣帶回皮質(zhì)前部皮層活動(dòng)的變化。苗欣等[29]測(cè)量了16例前交叉韌帶斷裂病人單腿位置覺測(cè)試時(shí)的腦電信號(hào)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，病人在主動(dòng)關(guān)節(jié)位置覺運(yùn)動(dòng)時(shí)，傷側(cè)腦電功率譜的δ、θ、α、β波段在Fz和Pz電極點(diǎn)處高于未傷側(cè)，其認(rèn)為一側(cè)前交叉韌帶斷裂會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)感覺感受器受損，并引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的變化，這種變化在未手術(shù)側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)仍然存在；在進(jìn)行主動(dòng)關(guān)節(jié)位置覺測(cè)試時(shí)，患側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)額區(qū)和頂葉的腦電功率值高于非傷側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)的腦電功率值，說明肌肉主動(dòng)收縮參與運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)，傷側(cè)需要?jiǎng)佑酶嗟哪X資源。An等[30]對(duì)15例前交叉韌帶重建半年以上病人姿勢(shì)控制能力及過程中腦電變化進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前交叉韌帶重建者整體姿勢(shì)控制能力與健康對(duì)照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（>0.05），但是大腦皮層激活模式不同。在不穩(wěn)的平臺(tái)上維持姿勢(shì)時(shí)，前交叉韌帶重建病人中央前額葉、同側(cè)前運(yùn)動(dòng)/輔助運(yùn)動(dòng)、中央和同側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)、中央和雙側(cè)軀體感覺和初級(jí)視覺皮層的θ波振蕩神經(jīng)活動(dòng)增加；與穩(wěn)定狀態(tài)相比，同側(cè)前運(yùn)動(dòng)/補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)皮層的α?2振蕩神經(jīng)活動(dòng)也更少。θ波功率與任務(wù)難易程度、肌肉的預(yù)收縮有關(guān)。Vincen等[31]發(fā)現(xiàn)，與相對(duì)容易的認(rèn)知條件相比，更具挑戰(zhàn)性的執(zhí)行條件會(huì)增加額葉和頂葉皮層的θ波功率，這可能由于在快速和復(fù)雜的環(huán)境中，需要更多神經(jīng)信息的整合適當(dāng)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)反應(yīng)[28]。Popivanov等[32]發(fā)現(xiàn)，在握力開始前，運(yùn)動(dòng)前區(qū)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和頂葉皮層的θ波功率增加，其認(rèn)為θ波功率的增加表明肌肉預(yù)備收縮。Peterson等[33]認(rèn)為，當(dāng)視覺和身體需求在清醒和站立平衡任務(wù)中變得更具挑戰(zhàn)性時(shí)，前扣帶回、頂葉和視覺皮質(zhì)的θ波功率增加，α?2震蕩神經(jīng)活動(dòng)降低表明腦區(qū)的神經(jīng)抑制，在不穩(wěn)定狀態(tài)下，同側(cè)前運(yùn)動(dòng)/補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)皮層的α?2功率比穩(wěn)定狀態(tài)下低，意味著這些皮層的皮層激活更多，反映了前交叉韌帶重建病人更高的認(rèn)知加工需求，即需要同時(shí)檢測(cè)平臺(tái)的偏差用以保持平衡。

3.2前交叉韌帶損傷病人的腦重塑中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有適應(yīng)性，可根據(jù)接收到的外周刺激及上行傳導(dǎo)通路的改變而發(fā)生改變，這種大腦的皮層組織發(fā)生持久性形態(tài)學(xué)或功能改變的能力為腦神經(jīng)可塑性[34]。有研究顯示，前交叉韌帶斷裂后上行傳導(dǎo)通路發(fā)生改變并最終導(dǎo)致了中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的重組[25]，其認(rèn)為傳入神經(jīng)的阻滯不會(huì)因?yàn)槠渌倔w感覺神經(jīng)的代償或重建手術(shù)后力學(xué)上的穩(wěn)定而改善。有學(xué)者評(píng)估了18例右側(cè)前交叉韌帶完全斷裂的病人腦結(jié)構(gòu)的改變，結(jié)果顯示，與健康人比較，前交叉韌帶斷裂組病人灰質(zhì)腦組織顯著改變，標(biāo)準(zhǔn)灰質(zhì)體積（GMV）增加的腦皮層區(qū)域有左側(cè)小腦Crus1區(qū)；減少的腦皮層區(qū)域均在右側(cè)，分別為輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、頂上回、頂下緣角回、尾狀核與海馬旁回。可能原因?yàn)椋呵敖徊骓g帶斷裂病人膝本體感覺信號(hào)傳入的減少，造成大腦皮層中樞對(duì)感覺和運(yùn)動(dòng)信息的整合處理能力下降，動(dòng)作逐漸趨向于簡(jiǎn)單化，對(duì)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知和記憶出現(xiàn)障礙，神經(jīng)肌肉控制能力下降；隨著時(shí)間推移，病人腦結(jié)構(gòu)發(fā)生了可塑性改變，控制動(dòng)作精確性和感覺運(yùn)動(dòng)整合的皮層相關(guān)腦區(qū)體積縮小，而皮層下運(yùn)動(dòng)中樞體積增加，提示前交叉韌帶斷裂病人的運(yùn)動(dòng)控制策略由皮層向皮層下運(yùn)動(dòng)控制策略的轉(zhuǎn)移。Grooms等[35]對(duì)15例前交叉韌帶重建術(shù)后病人進(jìn)行功能性磁共振成像研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于正常人，病人對(duì)側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)、舌回、同側(cè)次級(jí)軀體感覺區(qū)（ipsilateral SⅡ）激活增強(qiáng)，而同側(cè)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)以及小腦部分的激活程度下降，對(duì)側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)激活增加是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)皮質(zhì)興奮性減弱造成需要更強(qiáng)的激活以達(dá)到相同程度的運(yùn)動(dòng)。次級(jí)軀體感覺區(qū)（SⅡ)激活的增加與前交叉韌帶損傷后激活增加原因一致。舌回與肢體位置覺，運(yùn)動(dòng)知覺等有關(guān)，負(fù)責(zé)反饋來自視覺皮質(zhì)的運(yùn)動(dòng)指令并控制運(yùn)動(dòng)輸出，舌回激活的增加提示前交叉韌帶重建術(shù)后病人更多依靠視覺?運(yùn)動(dòng)策略而不是本體感覺?運(yùn)動(dòng)策略完成膝關(guān)節(jié)功能，以補(bǔ)償本體感覺損失帶來的腦運(yùn)動(dòng)功能的影響。而同側(cè)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和小腦的激活減少提示健側(cè)下肢功能受影響，進(jìn)而影響姿勢(shì)控制。Grooms等[35]亦對(duì)1例經(jīng)歷右側(cè)前交叉韌帶重建10個(gè)月的病人進(jìn)行了腦部核磁檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)束后26 d此病人又經(jīng)歷了左膝前交叉韌帶的斷裂，結(jié)果顯示，重建側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)側(cè)舌回、小腦、前運(yùn)動(dòng)區(qū)和同側(cè)次級(jí)軀體感覺皮層的激活較弱，同側(cè)小腦的激活較弱，檢測(cè)時(shí)健康側(cè)（之后前交叉韌帶斷裂）膝關(guān)節(jié)的同側(cè)小腦、同側(cè)舌回、與健康對(duì)照組相比，對(duì)側(cè)初級(jí)感覺皮層和對(duì)側(cè)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)激活較少，其認(rèn)為單側(cè)前交叉韌帶斷裂可能導(dǎo)致雙側(cè)神經(jīng)可塑性效應(yīng)。Kapreli等[26]研究指出，膝前交叉韌帶損傷后的肢體功能不穩(wěn)同時(shí)還伴隨著大腦皮層輔助運(yùn)動(dòng)前區(qū)（pre?SMA）、次級(jí)軀體感覺區(qū)后部（SⅡp）、同側(cè)顳下回后部（pITG）的激活增加，初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)（SM1）、基底節(jié)、SⅡ、扣帶回運(yùn)動(dòng)區(qū)、運(yùn)動(dòng)前區(qū)、同側(cè)小腦的激活減少。

針對(duì)前交叉韌帶斷裂與重建病人大腦出現(xiàn)的一系列變化，劉凱等[34]嘗試采用神經(jīng)肌肉訓(xùn)練干預(yù)，測(cè)試病人腦區(qū)激活的變化，結(jié)果顯示，相比常規(guī)康復(fù)治療的前交叉韌帶重建病人，術(shù)后經(jīng)過神經(jīng)肌肉訓(xùn)練的前交叉韌帶重建病人小腦蚓部、扣帶回激活增加，顳下回、舌回激活減少。小腦蚓部主要是接受脊髓和前庭的傳入神經(jīng)信息，功能為傳導(dǎo)雙下肢的本體感覺神經(jīng)信號(hào)，控制肌張力，調(diào)整肌肉力量，協(xié)調(diào)拮抗肌群已完成下肢功能動(dòng)作。小腦蚓部激活增加提示術(shù)后經(jīng)過神經(jīng)肌肉訓(xùn)練，前交叉韌帶重建病人采用皮層下運(yùn)動(dòng)控制策略而非皮層運(yùn)動(dòng)控制策略，這種情況與前交叉韌帶重建術(shù)后韌帶中的本體感受器并未完全恢復(fù)正常有關(guān)?？蹘Щ氐募せ钤黾犹崾窘?jīng)過神經(jīng)肌肉訓(xùn)練的病人相比常規(guī)康復(fù)治療病人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，大腦皮層運(yùn)動(dòng)腦區(qū)之間的聯(lián)系加強(qiáng)，對(duì)運(yùn)動(dòng)的整合能力增強(qiáng)。雖然姿勢(shì)控制能力提高，但皮層下運(yùn)動(dòng)中樞體積增加，提示重建后前交叉韌帶的本體感受功能仍未完全恢復(fù)。前交叉韌帶損傷病人顳下回區(qū)激活增加是因?yàn)槭軗p關(guān)節(jié)本體感覺信息傳入受限，而導(dǎo)致病人運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)視覺的輔助和反饋需求增加。術(shù)后進(jìn)行神經(jīng)肌肉訓(xùn)練有助于前交叉韌帶重建病人的本體感覺恢復(fù)，降低運(yùn)動(dòng)中大腦對(duì)視覺信息輔助和反饋的需求，因此該區(qū)激活減少。舌回主要作用是視覺記憶和視覺表象，前交叉韌帶重建術(shù)后病人經(jīng)過專門的神經(jīng)肌肉訓(xùn)練，可以減少對(duì)視覺的依賴。宋炎成等[36]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)顱直流電刺激可以通過作用于初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層，提高下肢肌肉興奮性、肌力及動(dòng)態(tài)平衡能力，對(duì)前交叉韌帶重建術(shù)后病人進(jìn)行經(jīng)顱直流電刺激治療有利于術(shù)后本體感覺、平衡覺的康復(fù)。

4 小結(jié)

前交叉韌帶損傷后，膝關(guān)節(jié)周圍肌肉力量與激活發(fā)生變化。股四頭肌與腘繩肌肌力下降，股四頭肌肌力缺失程度更大，腘繩肌出現(xiàn)明顯的電機(jī)械延遲；運(yùn)動(dòng)時(shí)下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)與正常膝關(guān)節(jié)也存在差異，即使進(jìn)行前交叉韌帶重建手術(shù)，這些差異也將長(zhǎng)期存在。高強(qiáng)度神經(jīng)肌肉電刺激和擾動(dòng)訓(xùn)練可被用于解決神經(jīng)肌肉激活不足的問題，其被證明可在前交叉韌帶重建術(shù)后恢復(fù)肢體對(duì)稱性。前交叉韌帶的損傷會(huì)引起外周傳入功能產(chǎn)生障礙，進(jìn)而影響上位神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)重塑?？刂苿?dòng)作精確性和感覺運(yùn)動(dòng)整合的皮層相關(guān)腦區(qū)體積縮小，而皮層下運(yùn)動(dòng)中樞體積增加。與正常人相比，前交叉韌帶病人完成動(dòng)作時(shí)腦活動(dòng)出現(xiàn)變化，傷側(cè)肢體完成需要?jiǎng)佑酶嗟哪X資源。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重塑不僅會(huì)引起損傷側(cè)運(yùn)動(dòng)控制出現(xiàn)變化，同樣會(huì)引起健側(cè)肢體產(chǎn)生一系列變化。前交叉韌帶重建術(shù)后對(duì)病人進(jìn)行經(jīng)顱電刺激、神經(jīng)肌肉控制訓(xùn)練等方式可以改善中樞系統(tǒng)激活狀態(tài)。今后的康復(fù)不僅需要關(guān)注損傷側(cè)肢體肌肉力量及神經(jīng)肌肉控制訓(xùn)練，還應(yīng)當(dāng)注意病人中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重塑以及心理方面的康復(fù)。

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Research status of changes in peripheral pathways and central system characteristics after anterior cruciate ligament injury and reconstruction

WANGJingyi

Sanmenxia Polytechnic, Henan 472000 China

anterior cruciate ligament； muscle strength； muscles； central nervous system； brain； remolding； review

WANG Jingyi, E?mail: 447922602@qq.com

10.12102/j.issn.1009-6493.2023.12.014

（2022-06-01；

2023-05-22）

中文作者簡(jiǎn)介:三門峽市2022年科技發(fā)展計(jì)劃，編號(hào)：2022003004

王婧怡，助教，碩士，E?mail：447922602@qq.com

王婧怡.前交叉韌帶損傷重建后外周途徑及中樞系統(tǒng)特征變化研究現(xiàn)狀[J].護(hù)理研究,2023,37(12):2165?2170.

（本文編輯 曹妍）