膝骨關節炎患者動靜態跌倒風險測試的臨床應用價值

郭燕梅，陳蔚，焦偉國，朱才興，彭楠，王娜

根據2009年2月《中國人口老齡化發展趨勢研究報告》，我國于1999年進入老齡化社會，是目前世界上老年人口最多的國家，現有60歲以上老年人近1.44億。意外受傷是導致老年人死亡的第5大致死原因，其中跌倒占其中的2/3[1]。除與機體功能衰退密切相關的年齡增長因素之外，跌倒還有許多其他非特異性因素的存在，例如外在環境因素和機體內在因素。在改善外在環境因素的基礎之上，許多研究人員對跌倒的內在因素進行了大量的臨床試驗與研究。研究表明，平衡功能下降是導致老年人發生跌倒的主要原因[2]，而平衡功能的下降又與步態異常、下肢肌力下降、感覺功能減退、慢性并發癥多、體質虛弱、多種藥物聯合應用的副作用等因素有關[2-4]。在影響平衡功能的諸多因素中，步態異常和肌肉無力為主要影響因素[1]，而老年膝骨關節炎(knee osteoarthritis,KOA)患者又常表現出下肢肌力的下降和步態異常。為此，本研究完成了30例無膝痛老年KOA受試者的平衡功能測試和30例有膝痛老年KOA患者綜合治療前后的平衡功能測試，并對老年KOA患者的平衡功能狀況進行了初步的分析與總結。

1 對象與方法

1.1 研究對象 2009年9月～2010年10月，本科對30例在過去1年內無膝痛癥狀、年齡≥60歲且膝關節有影像學改變[5]的KOA受試者(對照組)進行了靜態姿勢穩定性(postural stability,PS)、姿勢穩定極限性(limits of stability,LOS)、動態跌倒風險指數(dynamic fall index,DFI)和靜態跌倒風險指數(static fall index,SFI)測試。對30例有膝痛癥狀、年齡≥60歲且膝關節有影像學改變的KOA患者(治療組)進行了雙氯芬酸二乙胺乳膠劑經脈沖超聲波導入和推拿手法聯合治療，并于治療前后給予西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數(Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index,WOMAC)評分和上述4種平衡功能測試。

治療組的入選標準符合美國風濕病學會2001年制定的KOA診斷標準[6]；治療組與對照組的排除標準具備以下10項中的任何1項者即被排除：①曾行膝關節置換術；②下肢在6個月前曾行外科手術；③類風濕關節炎；④在過去30 d內曾應用阿片類鎮痛或皮質類固醇或鎮痛注射液干預膝關節疼痛；⑤高血壓未得到很好控制或在運動鍛煉期間存在并發心臟病的中高度危險因素；⑥不能安全參與測試，如嚴重的視力問題、神經功能障礙、主要或明顯受限的背痛、嚴重骨質疏松、不借助輔助工具無法步行10 m；⑦無法理解和完成測試；⑧聲明不能參與或完成測試；⑨經常有頭暈或暈眩癥狀者，有體位性低血壓、傾倒發作、外周前庭和/或中樞神經功能明確病變；⑩以太極拳作為日常身體鍛煉項目者(因有許多文獻報道，太極拳有助于提高機體的平衡功能[7-8]。60例患者均簽署知情同意書。

治療組與對照組在年齡、性別和膝關節影像學分級得分上均無顯著性差異。見表1。

表1 兩組患者一般情況比較

1.2 測量工具

1.2.1 BioDex平衡測試訓練系統(Biodex Balance System,BBS) 美國Biodex Medical System公司生產的BBS-SD型測試訓練系統，包括帶有角度傳感器的檢測平臺(該平臺表面刻有平衡中心點及坐標網格，可以較準確地描述受試者雙腳的測試位置)、控制平臺擺動阻力的平臺升降控制傳感器，預裝儀器控制、信號采樣、數模轉換和數據分析軟件的處理器和打印機。本研究應用該設備對受試者完成PS、LOS和DFI測試。

1.2.2 Tetrax平衡測試訓練系統 以色列Sunlight醫療器械公司生產的Tetrax平衡測試訓練系統是一種分析人體平衡能力與維持平衡機制功能的系統。該設備通過4個相互獨立的測試平臺分別測量受試者左右足底前、后部分施加的垂直壓力變化，記錄壓力傳感器上的力學信號，并將其轉化為數字信號傳入電腦軟件系統進行自動分析處理，最終得到SFI以及大量與平衡相關的信息指標。本研究應用該設備對受試者完成SFI測試。

1.2.3 WOMAC WOMAC量表是評估疼痛、僵硬和身體功能障礙的一個多維疾病特異性自我評估問卷調查量表，該量表由美國風濕性關節炎臨床研究組(Outcome Measures in Rheumatology Clinical Trials,OMERACT)創建并推薦應用[9]，是目前用于評估髖OA或KOA應用最廣泛的測量工具[10]。該量表包括5個疼痛項目、2個僵硬項目和17個涉及日常活動完成困難程度的功能項目。最初的WOMAC量表有兩個應用版本：視覺模擬評分(VAS)法和五方格評分法，兩者的度量屬性相似。目前國際和國內都傾向于采用VAS應用版本[10-11]。本研究曾對WOMAC量表的VAS應用版本進行了信度研究，證實具有很好的信度[12]。該版本的24個項目都采用100 mm的VAS評分尺量化評分，范圍從0 mm(沒有疼痛、僵硬或困難)到100 mm(指極端疼痛、僵硬或困難)。WOMAC得分范圍是：疼痛(0～500分)、僵硬(0～200分)、困難(0～1700分)，總分(0～2400分)。

1.3 測試方法 對照組的測試順序為：SFI－PSLOS－DFI。治療組治療前后的測試順序為：WOMAC量表－SFI－PS－LOS－DFI。

1.3.1 SFI 保持測試環境安靜，患者于測試前安靜坐位休息5 min，然后站立于測試平臺上，雙臂自然懸垂于身體兩側，完成8個測試姿勢站立：①睜眼自然站立(normal position,with eyes opened,solid surface,NO)：受試者睜眼直立于測試平臺上，面部朝前，平視前方；②閉眼自然站立(normal position,with eyes closed,solid surface,NC)：受試者閉眼直立于測試平臺上，面部朝前；③閉眼站立，頭轉向右側(closed eyes and turned head to the right,HR)：受試者閉眼直立于測試平臺上，頭部右轉45°；④閉眼站立，頭轉向左側(closed eyes and turned head to the left,HL)：受試者閉眼直立于測試平臺上，頭部左轉45°；⑤閉眼站立，頭后仰30°(closed eyes and threw head back,HB)：受試者閉眼直立于測試平臺上，頭部后仰30°；⑥閉眼站立，低頭前傾30°(closed eyes and bow forward,HF)：受試者閉眼直立于測試平臺上，低頭且朝胸部方向前傾約30°；⑦睜眼腳墊站立(opened eyes on pillows,PO)：受試者睜眼直立于腳下墊有泡沫橡膠墊的測試平臺上，面部朝前，平視前方；⑧閉眼腳墊站立(closed eyes on pillows,PC)：受試者閉眼直立于腳下墊有泡沫橡膠墊的測試平臺上，面部朝前。每個姿勢站立的測試時間為32 s。對年齡較長的受試者注意保護以防止其在測試過程中發生跌倒。測試結束后，系統自動生成SFI：0～36為低跌倒風險；37～58為中度跌倒風險；59～100為高度跌倒風險。

1.3.2 PS、LOS和DFI測試 測試前首先確定受試者的雙腳測試位置：受試者站立于測試平臺上，雙腳分開與肩同寬，雙手自然懸垂于身體兩側，在身體保持自然靜止站立的狀態下，通過雙腳輕微挪動找到使屏幕上的黑色圓心標記處于靶心的適合位置，然后記錄該位置，以避免在以后的對比測試中因同一受試者雙腳測試位置不一致而出現系統誤差。

1.3.2.1 PS 測試平臺設置水平為靜態水平。具體測試方法為受試者在身體自然靜止站立的狀態下，確保屏幕上的黑色圓心標記始終處于靶心的位置(受試者的雙腳在測試過程中不再發生位置移動)。測試時間為30 s/次，共測3次，每次測試間歇10 s，取3次測試成績的平均值作為測試結果。測試結束后系統自動生成測試結果：①PS總分；②前后擺動系數；③側向擺動系數。3項測試結果數值越低，表示受試者的靜態平衡功能越好。

1.3.2.2 LOS 測試平臺設置水平為靜態水平，受試者在不發生雙腳位置移動和屈膝動作的前提下，通過身體重心移動(即腳的重心轉移)來完成身體重心從居中位置分別到前、后、左、右、右前、左前、右后、左后8個方位的姿勢穩定極限測試。8個方位的出現順序隨機，共測試3次，每次測試間歇10 s，以第3次測試數值作為測試結果。測試結束后系統自動生成測試結果：①LOS測試完成時間；②LOS總分。完成時間越短，總分越高，表示受試者的動態平衡功能越好。

1.3.2.3dFI 測試平臺初始設置水平為動態6、終止設置水平為動態2，每次測試時間為30 s，共測試3次，每次測試間歇10 s。測試開始后，測試平臺完全處于晃動狀態，受試者需要通過自我平衡調整盡量保證黑色圓心標記始終處于靶心位置。取3次測試成績的平均值作為測試結果。測試結束后，系統自動生成DFI(60～89歲年齡段的正常范圍為1.5～3.5)。DFI越低，表示受試者發生跌倒的可能性越小。

1.3.3 WOMAC量表評分 治療組受試者依據自己近48 h內的膝關節情況，對WOMAC量表中有關疼痛、僵硬和下肢功能活動的問題進行打分。得分越高表示病情越嚴重。

1.4 統計學分析 應用SPSS 17.0統計軟件對采集數據進行建檔和統計分析。對照組與治療組治療前的PS總分、前后擺動系數、側向擺動系數、LOS完成時間、LOS總分、DFI和SFI之間的差異比較采用獨立樣本t檢驗。治療組治療前后的WOMAC得分、PS總分、前后擺動系數、側向擺動系數、LOS完成時間、LOS總分、DFI和SFI的差異比較采用配對樣本t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

對照組與治療組治療前之間的PS總分、前后擺動系數、側向擺動系數存在顯著性差異(P＜0.05)；LOS完成時間、LOS總分和DFI存在非常顯著性差異(P＜0.01)，而SFI無顯著性差異(P＞0.05)。見表2。

治療組治療前后WOMAC得分、PS總分、前后擺動系數、LOS完成時間、LOS總分和DFI存在顯著性差異(P＜0.05)；而側向擺動系數、SFI之間無顯著性差異(P＞0.05)。見表3。

表2 兩組治療前的平衡功能比較

表3 治療組治療前后平衡功能及WOMAC評分比較(n=30)

3 討論

平衡是指身體所處的一種姿勢狀態以及在運動或受到外力作用時自動調整并維持姿勢的能力。

人體平衡分為靜態和動態兩大類，靜態平衡是指人體處于某種特定的姿勢，例如坐或站時保持穩定的狀態。動態平衡包括自動態平衡和他動態平衡兩個方面：自動態平衡是指人體在進行各種自主運動時能重新獲得穩定狀態的能力[13]；他動態平衡是指人體對外界干擾(如被推或拉，或支撐面突然發生移動)時，能及時產生平衡反應以恢復穩定狀態的能力[14]。平衡的控制對于日常生活極其重要，從靜態姿勢的維持到復雜的動態活動完成都需要平衡的控制。

PS和SFI測試可了解受試者的靜態平衡功能狀況；LOS測試可了解受試者的自動態平衡功能狀況；DFI測試可了解受試者的他動態平衡功能狀況。因此，本研究所進行的上述4種平衡功能測試能較全面地反映受試者的平衡功能狀況。

本研究在平衡了年齡、性別和膝關節影像學得分的基礎上，發現有膝痛的KOA患者與無膝痛的KOA患者相比，無論是靜態平衡還是動態平衡上都表現更差，其動態跌倒風險也更大，明顯高于60～89歲年齡段DFI正常值范圍1.5～3.5。

Hassan等發現，KOA患者與年齡相匹配的無KOA對照組相比較表現出靜態姿勢側向和前后向擺動增加，而膝關節疼痛的嚴重程度可能是其中原因之一[15]；Tjon等認為，KOA患者在靜止站立時會下意識地為了減輕疼痛而將重心過多地轉移給癥狀較輕側下肢，從而導致其靜態姿勢穩定性的下降[16]；KOA患者和與之性別、年齡和體重指數(BMI)相匹配的對照組相比，的確存在平衡缺陷[17]。

本研究中，治療組治療前的SFI與對照組相比較并未表現出顯著性差異，這可能說明SFI測試對KOA患者不敏感。為了證實此推斷，我們對治療組進行了10次雙氯芬酸二乙胺乳膠劑經脈沖超聲波導入和6次推拿手法聯合治療[18]，結果證實，當KOA患者的疼痛程度、僵硬程度和下肢功能狀況較治療前明顯改善時，其動靜態平衡功能也有提高，DFI降低至正常范圍內。這說明，KOA患者表現出的疼痛加劇、僵硬程度加重與跌倒風險有著密切的關系[19]。但與此同時，SFI仍未因KOA患者各方面功能的明顯改善而發生變化。

KOA患者會因其膝關節伸展強度減小而增加跌倒和骨折的雙重風險[20]；KOA患者股四頭肌肌力減弱會引起本體感受器靈敏度的減退和姿勢搖擺頻率的增加[21]，從而加大老年人跌倒的風險[22]。但失衡和跌倒的發生更常見于與運動相關的活動(例如由坐/臥到站、行走等)[23-24]中，而幾乎很少發生于靜止性動作中(如站立)。在老年人當中，平衡受損與跌倒風險增加和較差的轉移測試有關[25]，靜態平衡測試與動態平衡測試相比很少能鑒別出跌倒風險[25-26]。由此我們認為，SFI測試對于KOA患者不敏感，當研究側重于KOA患者的跌倒風險評估時，應更加注重于反映局部運動活動的動態屬性，而非靜態屬性。

本研究通過以上分析，初步得出以下結論：與年齡匹配的無膝痛KOA患者相比，有膝痛的KOA患者平衡功能更差，跌倒風險更大。經有效治療后，KOA患者的平衡功能會明顯改善、跌倒風險也隨之明顯降低；與SFI測試相比，DFI測試對KOA患者的平衡功能改善更加敏感，在今后的KOA患者跌倒風險評估中更宜采用DFI測試而非SFI測試。

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