膝骨關(guān)節(jié)炎患者平衡功能下降的影響因素分析

郭燕梅，黃 鵬，甕長(zhǎng)水，陳 蔚，焦偉國(guó)，李曉瑛

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)是以膝關(guān)節(jié)軟骨非炎性反應(yīng)性退行性改變伴關(guān)節(jié)表面及其邊緣反應(yīng)性新骨形成為特點(diǎn)的一種疾病，也是老年人的常見病、多發(fā)病。KOA 患者和與之性別、年齡、身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)密切相匹配的無KOA 者相比，存在平衡缺陷［1］;KOA 造成的關(guān)節(jié)損害會(huì)導(dǎo)致患者出現(xiàn)下肢運(yùn)動(dòng)控制能力下降、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性降低、本體感覺精準(zhǔn)性受損、肌力下降和功能受限等表現(xiàn)，且KOA 患者會(huì)通過姿勢(shì)擺動(dòng)頻率增加和步態(tài)機(jī)制改變等變化來適應(yīng)對(duì)疼痛的忍受［2］;KOA 患者表現(xiàn)出的疼痛加劇、僵硬程度加重、功能日趨下降等臨床表現(xiàn)和其膝關(guān)節(jié)影像學(xué)改變相比，與跌倒風(fēng)險(xiǎn)有著更為密切的關(guān)系［3］。但在上述諸多KOA 患者疾病自身特征性因素中，哪些是導(dǎo)致其平衡功能下降的因素尚未明確。因此，本研究旨在通過多種臨床測(cè)試方法，收集較為全面的KOA 患者疾病自身特征性因素，以明確導(dǎo)致KOA 患者平衡功能較之無KOA 者更差的疾病自身特征性因素。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 2009－09 至2010－12，選擇我科就診的KOA 患者作為受試對(duì)象。入選標(biāo)準(zhǔn)符合美國(guó)風(fēng)濕病學(xué)會(huì)2001 年制定的KOA 診斷標(biāo)準(zhǔn)［4］，滿足下列7 項(xiàng)中的3 項(xiàng)即可:(1)年齡≥50 歲;(2)晨僵時(shí)間＜30 min;(3)關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)有骨響聲;(4)膝關(guān)節(jié)檢查提示骨性肥大;(5)有骨壓痛;(6)滑膜無明顯升溫;(7)放射學(xué)檢查有骨贅形成。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)曾行膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)者;(2)下肢在6 個(gè)月前曾行外科手術(shù)者;(3)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者;(4)在過去的30 d 內(nèi)曾應(yīng)用阿片類鎮(zhèn)痛或皮質(zhì)類固醇或鎮(zhèn)痛注射液干預(yù)膝關(guān)節(jié)疼痛者;(5)高血壓未得到很好控制或在運(yùn)動(dòng)鍛煉期間存在并發(fā)心臟病的中高度危險(xiǎn)因素者;(6)不能安全參與測(cè)試者(例如:嚴(yán)重的視力問題;神經(jīng)功能障礙;主要或明顯受限的腰背痛;嚴(yán)重骨質(zhì)疏松者;腳踝病變者;不借助輔助工具無法步行10 m 者);(7)無法理解和完成測(cè)試者;(8)聲明不能參與或完成測(cè)試者;(9)經(jīng)常有頭暈或暈眩癥狀者，有體位性低血壓、傾倒發(fā)作、外周前庭和(或)中樞神經(jīng)功能明確病變者;(10)以“太極”作為日常身體鍛煉項(xiàng)目者(因有文獻(xiàn)報(bào)道“太極拳”有助于提高機(jī)體的平衡功能［5，6］)。受試者均簽署了知情同意書。

1.2 測(cè)試步驟與方法

1.2.1 人口統(tǒng)計(jì)學(xué)基本信息采集 包括年齡、性別、身高、體質(zhì)量、BMI、患膝視覺模擬疼痛評(píng)分(visual analogue pain scale，VAS)、KOA 病程和患膝關(guān)節(jié)影像學(xué)分級(jí)。BMI 是評(píng)估受試者是否超重的國(guó)際通用指標(biāo)，而超重是導(dǎo)致KOA 的已知危險(xiǎn)因素［7］;VAS 評(píng)分方法以100 mm 線段為評(píng)分尺，受試者根據(jù)對(duì)疼痛的主觀感受在評(píng)分尺上用一條垂線劃出目前膝關(guān)節(jié)的疼痛程度。0 mm 為沒有疼痛，100 mm為劇烈疼痛。膝關(guān)節(jié)影像學(xué)得分以Kellgren/Lawrence 膝關(guān)節(jié)影像學(xué)分類標(biāo)準(zhǔn)［8］為依據(jù)，對(duì)受試者放射影像學(xué)較差的一側(cè)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行打分，得分與分級(jí)相對(duì)應(yīng)，即:0 級(jí)為0 分;Ⅰ級(jí)為1 分;Ⅱ級(jí)為2 分;Ⅲ級(jí)為3 分;Ⅵ級(jí)為4 分。

1.2.2 姿勢(shì)穩(wěn)定極限性(limits of stability，LOS)測(cè)試 應(yīng)用美國(guó)Biodex Medical System 公司生產(chǎn)的Biodex Balance System(BBS)SD 型平衡測(cè)試訓(xùn)練系統(tǒng)。受試者站立于測(cè)試平臺(tái)上(測(cè)試平臺(tái)設(shè)置為靜態(tài)水平)，雙腳分開、與肩同寬，雙手自然懸垂于身體兩側(cè)，在不發(fā)生雙腳位置移動(dòng)和屈膝動(dòng)作的前提下，通過身體重心轉(zhuǎn)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(gè)方位的姿勢(shì)穩(wěn)定極限測(cè)試。這8 個(gè)方位的出現(xiàn)順序是隨機(jī)的，共測(cè)試3 次，每次測(cè)試間歇10 s，以第3 次測(cè)試所得數(shù)值作為測(cè)試結(jié)果。本研究以LOS 總分作為判斷受試者平衡功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，LOS 總分越高表明受試者平衡功能越好。

1.2.3 反應(yīng)性測(cè)試 應(yīng)用荷蘭CW Haarlem 公司生產(chǎn)的MRS－E0701 型功能性蹲屈測(cè)試訓(xùn)練系統(tǒng)完成反應(yīng)性測(cè)試。受試者仰躺于背靠板上，頭部靠于頭墊，肩部緊靠肩墊，受測(cè)下肢的足部置于踏板上，踝關(guān)節(jié)處于中立位，髖、膝關(guān)節(jié)處于屈曲90°位置。鉛塊重量選擇10 kg。測(cè)試順序?yàn)橄冉?cè)或癥狀相對(duì)較輕側(cè)下肢，后患側(cè)或癥狀相對(duì)較重側(cè)下肢。以患膝的反應(yīng)時(shí)間(reaction time，RT)和整體反應(yīng)時(shí)間(total response time，TRT)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)［9］:RT越小表明大腦指令患膝對(duì)新刺激做出的知覺反應(yīng)能力越快;TRT 越短表明患膝對(duì)反應(yīng)運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)性與可塑性越強(qiáng)。

1.2.4 位置覺測(cè)試 應(yīng)用荷蘭CW Haarlem 公司生產(chǎn)的MRS－E0701 型功能性蹲屈測(cè)試訓(xùn)練系統(tǒng)完成位置覺測(cè)試。受試者仰躺于背靠板上，頭部靠于頭墊，肩部緊靠肩墊，受測(cè)下肢的足部踏放于踏板上，踝關(guān)節(jié)處于中立位，髖、膝關(guān)節(jié)處于屈曲90°位置。鉛塊重量選擇10 kg。測(cè)試順序?yàn)橄冉?cè)或癥狀相對(duì)較輕側(cè)下肢后患側(cè)或癥狀相對(duì)較重側(cè)下肢。以患膝的復(fù)位誤差平均值［10］作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，復(fù)位誤差平均值越大表明患膝本體感覺越差。

1.2.5 等速肌力測(cè)試 應(yīng)用美國(guó)Biodex Medical System 公司生產(chǎn)的Biodex System 4 型等速肌力測(cè)試訓(xùn)練系統(tǒng)完成受試者的膝關(guān)節(jié)伸肌(主要為股四頭肌)和屈肌(主要為腘繩肌)的等速向心收縮測(cè)試。測(cè)試前囑患者常規(guī)熱身10 min，然后取坐位，髖關(guān)節(jié)屈曲85°，坐椅及動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)均為0°。測(cè)試順序?yàn)橄冉?cè)或癥狀相對(duì)較輕側(cè)膝，后患側(cè)或癥狀相對(duì)較重側(cè)膝。兩膝測(cè)試時(shí)間間隔5 min。測(cè)試準(zhǔn)備體位為膝關(guān)節(jié)完全屈曲位，使用伸、屈肌向心(concentric，CON)連續(xù)收縮模式進(jìn)行等速肌力測(cè)試。伸、屈肌向心收縮測(cè)試方案:伸60°/s × 5;屈60°/ s × 5(即慢速向心收縮重復(fù)5 次);伸180°/s × 10，屈180°/s × 10(即快速向心收縮重復(fù)10 次)。患者在慢速向心收縮測(cè)試與快速向心收縮測(cè)試之間間歇30 s。取峰力矩(PT)［11］作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，能夠反映受試者患膝的肌力情況。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件包。計(jì)量資料以±s 表示。推論性統(tǒng)計(jì)部分:(1)以控制年齡變量后偏相關(guān)分析檢驗(yàn)LOS 總分分別與身高、體質(zhì)量、BMI、VAS 評(píng)分、KOA 病程、患膝的關(guān)節(jié)影像學(xué)分級(jí)、RT、TRT、復(fù)位誤差平均值、60°伸肌峰力矩之間的相關(guān)性;(2)以分層多元回歸分析探討各自變量對(duì)LOS 總分的影響程度。以P ＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 相關(guān)信息 89 例受試者為46 ～93 歲，平均(71.82 ±9.76)歲，其中男67 例(75.30%)，女22例(24.70%)。其他指標(biāo)，如身高、體質(zhì)量、BMI、VAS 評(píng)分、患膝關(guān)節(jié)影像學(xué)分級(jí)、LOS 總分、反應(yīng)性測(cè)試、位置覺測(cè)試和等速肌力測(cè)試數(shù)據(jù)(表1)。

2.2 KOA 患者平衡功能相關(guān)因素分析 將年齡作為控制因素，經(jīng)Pearson 偏相關(guān)分析后發(fā)現(xiàn)LOS 總分與受試者的VAS 評(píng)分、患膝RT、患膝復(fù)位誤差平均值和患膝60°伸肌峰力矩之間均存在相關(guān)性(P ＜0.05);但LOS 總分與受試者的身高、體重、BMI、KOA 病程、患膝關(guān)節(jié)影像學(xué)分級(jí)和患膝TRT 之間不相關(guān)(P ＞0.05，表1)。

2.3 KOA 患者平衡功能影響因素分析 通過進(jìn)行回歸的殘差分析和變量之間的多元共線性診斷，檢驗(yàn)結(jié)果顯示各變量間符合無共線性原則。以患膝的復(fù)位誤差平均值、60°伸肌峰力矩和RT 作為自變量進(jìn)入對(duì)LOS 總分的分層多元回歸分析，并以強(qiáng)迫進(jìn)入法作為回歸方程式的建立模式。首先納入患膝復(fù)位誤差平均值變量;然后再納入患膝60°伸肌峰力矩變量;最后再納入患膝RT 變量，因變量為L(zhǎng)OS 總分(表2)，提示患膝的復(fù)位誤差平均值、60°伸肌峰力矩和RT 這3 個(gè)變量是LOS 總分的重要影響因素，可解釋LOS 總分26%的變異量。

表1 KOA 患者LOS 總分與采集數(shù)據(jù)之間的Pearson 偏相關(guān)系數(shù)(n=89)

表2 KOA 患者LOS 總分影響因素的分層多元回歸分析(n=89)

3 討論

軀體平衡控制對(duì)日常生活是極其重要的，從靜態(tài)姿勢(shì)維持到復(fù)雜的動(dòng)態(tài)活動(dòng)完成都需要平衡控制的參與。軀體平衡包括靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡，KOA患者和與之性別、年齡和BMI 密切相匹配的無KOA對(duì)照組相比，存在平衡缺陷［1］，但失衡和跌倒的發(fā)生最常見于與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的活動(dòng)［12，13］中，而幾乎很少發(fā)生于靜止性動(dòng)作(例如:站立)中。在老年人當(dāng)中，平衡功能受損與跌倒風(fēng)險(xiǎn)增加也與較差的轉(zhuǎn)移測(cè)試有關(guān)［14］。因此，本研究著重于反映局部運(yùn)動(dòng)活動(dòng)動(dòng)態(tài)屬性的重心轉(zhuǎn)移能力測(cè)試——LOS 測(cè)試，并將LOS 總分作為KOA 患者平衡功能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究表明，KOA 具有疾病自身的一些特征性表現(xiàn):(1)超重:是導(dǎo)致KOA 的已知危險(xiǎn)因素［7］;(2)下肢肌力下降:尤其以伸肌—股四頭肌肌力減弱明顯，且股四頭肌肌力與膝關(guān)節(jié)疼痛和功能狀況之間存在十分密切的聯(lián)系［15］，下肢肌力下降也是造成KOA 患者膝關(guān)節(jié)負(fù)重增加和導(dǎo)致病情進(jìn)一步發(fā)展的危險(xiǎn)因素［16］;(3)膝關(guān)節(jié)本體感覺減退:KOA 患者與無KOA 者相比，有著更差的膝關(guān)節(jié)本體感覺［17］，KOA患者因疼痛而導(dǎo)致失用性肌肉萎縮的同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致肌梭內(nèi)本體感受器數(shù)目的減少及感覺敏感性的減退［18］;(4)Kellgren/Lawrence 膝關(guān)節(jié)影像學(xué)分級(jí):KOA 患者進(jìn)行骨性關(guān)節(jié)炎指數(shù)(the western ontario and McMaster universities osteoarthritis index，WOMAC)自我評(píng)估中的身體功能得分與Kellgren/Lawrence 膝關(guān)節(jié)影像學(xué)分級(jí)之間有著較弱的相關(guān)性［19］。根據(jù)上述KOA 疾病自身特征性表現(xiàn)，加之反應(yīng)性被認(rèn)為是老年人中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能退變的最重要敏感指標(biāo)之一［20］，且研究已證實(shí)成年人反應(yīng)性隨著年齡的增長(zhǎng)而延長(zhǎng)，這種隨年齡增長(zhǎng)而行動(dòng)普遍減緩的現(xiàn)象對(duì)于老年人意外事件(如跌倒)發(fā)生率的上升具有重要的現(xiàn)實(shí)意義［21］。因此，本研究有針對(duì)性地通過病史詢問和相關(guān)測(cè)試對(duì)KOA 患者的年齡、身高、體重、BMI、KOA 病程、膝痛VAS 評(píng)分及患膝的關(guān)節(jié)影像學(xué)分級(jí)、股四頭肌肌力、本體位置覺和反應(yīng)性等信息進(jìn)行了采集以進(jìn)一步明確導(dǎo)致KOA 患者平衡功能較之無KOA 者更差的疾病自身特征性影響因素。

平衡功能與年齡密切相關(guān)［22］，隨著年齡的增長(zhǎng)和各系統(tǒng)生理功能的下降，平衡控制能力也隨之下降［23］。60 歲是平衡能力的分水嶺，60 歲以后機(jī)體的平衡能力每10 年下降16%或更多，80 歲以后平衡功能下降更快［24］。本研究將年齡作為控制因素，并經(jīng)Pearson 偏相關(guān)分析后發(fā)現(xiàn)LOS 總分與受試者的膝痛VAS 評(píng)分、患膝RT、患膝復(fù)位誤差平均值和患膝60°伸肌峰力矩之間均存在相關(guān)性;但LOS 總分與受試者的身高、體重、BMI、KOA 病程、患膝關(guān)節(jié)影像學(xué)分級(jí)和患膝TRT 之間不相關(guān)。由此可見，疼痛、大腦指令膝關(guān)節(jié)對(duì)新刺激做出的知覺反應(yīng)能力、本體感覺、下肢肌力與KOA 患者的平衡功能密切相關(guān)。換言之，KOA 患者膝關(guān)節(jié)疼痛越重、大腦指令患膝對(duì)新刺激做出的知覺反應(yīng)能力越慢、本體感覺功能越差及下肢肌力下降越明顯，其平衡控制能力也就越差。在此基礎(chǔ)之上，本研究又進(jìn)一步通過多元線性回歸分析發(fā)現(xiàn)，患膝的復(fù)位誤差平均值、60°伸肌峰力矩和RT 是LOS 總分的主要影響因素，且在這3 個(gè)主要影響因素之間，大腦指令膝關(guān)節(jié)對(duì)新刺激做出的知覺反應(yīng)能力與下肢肌力相關(guān)(r =－0.211，P = 0.048)，而與膝本體感覺無關(guān)(r =0.079，P=0.462)。由此可知，雖然本研究表明膝關(guān)節(jié)疼痛本身并不會(huì)直接引起KOA 患者平衡功能的下降，但由膝關(guān)節(jié)疼痛導(dǎo)致KOA 患者下肢肌力下降和失用性肌肉萎縮的同時(shí)，既會(huì)導(dǎo)致肌梭內(nèi)本體感受器數(shù)目的減少及感覺敏感性的減退［18］，又會(huì)引起大腦指令患膝關(guān)節(jié)對(duì)新刺激做出知覺反應(yīng)能力的減慢，從而共同對(duì)KOA 患者的平衡控制能力產(chǎn)生更加不利的負(fù)面影響。

本研究結(jié)果初步表明，超重、膝關(guān)節(jié)疼痛、KOA病程、膝關(guān)節(jié)影像學(xué)分級(jí)不是導(dǎo)致KOA 患者平衡功能下降的主要影響因素，而因膝關(guān)節(jié)疼痛導(dǎo)致的下肢肌力下降、本體感覺減退和大腦指令患膝關(guān)節(jié)對(duì)新刺激做出知覺反應(yīng)能力的減慢是導(dǎo)致KOA 患者平衡功能較之無KOA 者更差的疾病自身特征性主要影響因素。

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