膝骨關節炎患者下肢動靜態位置覺與功能狀況和平衡的相關性分析①

郭燕梅，甕長水，陳蔚，焦偉國

膝骨關節炎患者下肢動靜態位置覺與功能狀況和平衡的相關性分析①

郭燕梅，甕長水，陳蔚，焦偉國

目的 了解膝骨關節炎患者下肢動靜態位置覺與下肢功能水平和動靜態平衡之間的關系。方法對32例膝骨關節炎患者完成Lequesne患者指數評分、下肢動靜態位置覺測試和動靜態跌倒風險測試。進行Pearson相關性分析。結果患者雙下肢中高頻段姿勢擺動系數和與Lequesne患者指數總分(r=0.36,P＜0.05)、靜態平衡跌倒風險指數(r=0.85,P＜0.001)正相關，與動態平衡跌倒風險指數無顯著相關(r=0.30,P＞0.05)；健側或較輕側和患側或較重患側復位誤差平均值與Lequesne患者指數總分(r=0.33～0.39,P＜0.05)、動態平衡跌倒風險指數(r=0.65～0.70,P＜0.05)、靜態平衡跌倒風險指數(r=0.38～0.45,P＜0.05)正相關。結論膝骨關節炎患者下肢功能水平的下降會對維持機體平衡的本體感覺傳入能力產生不良影響，從而導致其平衡能力的下降。

膝關節骨關節炎；本體感覺；平衡

[本文著錄格式]郭燕梅，甕長水，陳蔚，等.膝骨關節炎患者下肢動靜態位置覺與功能狀況和平衡的相關性分析[J].中國康復理論與實踐,2013,19(11):1064-1068.

本體感覺是維持人體平衡的三大要素之一。本體感覺又稱深感覺，是指肌、腱、關節等運動器官本身在運動和靜止時產生的感覺。關節本體感覺，尤其是膝關節本體感覺，在控制關節、校正姿勢和維持平衡方面具有極為重要的臨床意義[1]，其中肌肉和關節的感受器是關節本體感覺的主要來源[2]。關節本體感覺主要包括靜止時關節靜態位置感知能力、運動時關節動態位置感知能力以及反射回應與肌張力調節回路的傳出活動能力[2]，前兩者反映本體感覺的傳入能力，后者反映本體感覺的傳出能力。

研究表明，膝骨關節炎(knee osteoarthritis,KOA)患者與無KOA者相比，膝關節本體感覺更差[3-5]。目前國內外大多數有關本體感覺的研究都側重于動態位置感知覺。本研究測試KOA患者的下肢關節動靜態位置感知覺和下肢功能狀況，以及整體動靜態跌倒風險，較為全面地了解本體感覺傳入活動能力與KOA患者的下肢功能狀況和動靜態平衡之間的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2009年9月～2010年3月，解放軍總醫院南樓康復醫學科就診，符合美國風濕病學會2001年制定的KOA診斷標準[6]的老年KOA患者32例，其中男性23例，女性9例；年齡60～89歲，平均(72.50±7.94)歲。均無踝關節與髖關節的疼痛或不適癥狀。

排除標準：①曾行膝關節置換術；②下肢在6個月內曾行外科手術；③伴類風濕關節炎；④在過去30 d內曾應用阿片類、皮質類固醇類或解熱鎮痛類藥物干預膝關節疼痛；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伴不能安全參與測試的嚴重健康問題，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經常出現頭暈或暈眩癥狀；⑩外周前庭和/或中樞前庭功能有明確病變者。所有患者均簽署受試者知情同意書。

1.2 測試方法

依次進行Lequesne患者指數評分、靜態位置感知覺測試與靜態跌倒風險測試、動態位置感知覺測試、動態跌倒風險測試。

1.2.1 Lequesne患者指數評分 Lequesne患者指數主要反映KOA患者的下肢功能狀況，包括疼痛或不適、行走距離最大值和日常生活活動能力3個部分[7-8]。根據患者的主觀感受評分，分值越高患者功能越差。理論最大分值為24分，最低分值為1分。本研究將第1部分定義為Lequesne患者指數疼痛評分，第2、3部分評分之和定義為Lequesne患者指數功能評分。

1.2.2 靜態位置感知覺測試與靜態跌倒風險測試 采用Tetrax平衡測試系統(以色列Sunlight醫療器械公司)測試。該系統通過4個相互獨立的測試平臺，分別測量受試者左右足底前、后部分的垂直壓力變化，壓力傳感器將力學信號轉化為數字信號傳入電腦軟件系統進行自動分析處理。

測試前先讓患者安靜坐位休息5 min，然后讓患者站立于測試平臺上，雙臂自然懸垂于身體兩側，完成8個姿勢測試。①睜眼自然站立(normal position, with eyes opened,solid surface,NO)：患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)：患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)：患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)：患者閉眼直立于測試平臺上，頭部左轉45°；⑤閉眼站立，頭后仰(closed eyes and threw head back,HB)：患者閉眼直立于測試平臺上，頭部后仰30°；⑥閉眼站立，低頭(closed eyes and bow forward,HF)：患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)：患者睜眼直立，腳下墊泡沫橡膠墊，面部朝前，平視前方；⑧閉眼腳墊站立(closed eyes on pillows,PC)：患者閉眼直立，腳下墊泡沫橡膠墊，面部朝前。

每個姿勢站立時間32s。測試時盡量保持測試環境安靜，對年齡較長的患者在測試期間加以保護，以防發生跌倒。測試結束后，系統自動生成中高頻段姿勢擺動頻率系數和(ΣF5-6)以及靜態跌倒風險指數。靜態跌倒風險指數：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。ΣF5-6越大，雙下肢靜態位置感知能力越差。

1.2.3 動態位置感知覺測試 采用功能性蹲屈測試訓練系統(Functional Squat System,FSS，荷蘭)。設備硬件包括一個踏板、一座可選取鉛塊重量的纜繩系統、一個可調整與滑動的背靠板和一臺連接到設備上的計算機。硬件感應信號傳遞至計算機軟件，由軟件系統自動分析與報告。測試動作分為向心(concentric)和離心(eccentric)兩個周期：測試者推蹬踏板，使背靠板向后滑動為向心期，此時下肢各關節做伸展動作；下肢各關節同時做屈曲動作，使背靠板向初始位置滑動為離心期。

阻力大小會對本體感覺測試的結果產生影響[9]。在預實驗中，我們讓身體狀況較好的10例老年KOA患者分別以5kg、10kg和15kg的阻力順序完成測試，患者認為10kg阻力最為適合。因此本研究選取10 kg作為測試阻力量。

膝關節所處位置、角度不同也影響本體感覺測試結果[10]。本研究中，患者均采取髖、膝關節屈曲90°位完成測試。

測試前1d，患者保持一般日常生活作息狀態，避免劇烈運動。測試當天，患者穿著寬松、舒適的服裝與平底鞋。測試前，先由測試者向患者介紹測試目的，說明測試程序，讓患者簡單熱身運動5 min。

患者仰臥于背靠板上，頭部靠于頭墊，肩部靠緊肩墊，受測下肢的足部踏放于踏板上，踝關節處于中立位，髖、膝關節屈曲90°。鉛塊重量10 kg。測試順序為先健側或較輕患側(統稱“健側”)后患側或較重患側(統稱“患側”)。測試前，患者以健側練習1～2次，熟悉測試過程。測試程序如下。

①以最大肌力測試和耐力測試設置運動范圍的最大、最小值：囑患者完成1次慢速向心動作(推蹬踏板)至下肢完全伸直，1次慢速離心動作至髖、膝關節呈屈曲90°的起始位置。在設置最大最小值期間，患者的腳始終不離開踏板，不產生腳的位置移動。

②患者先將受測關節移動至目標位置(顯示屏右側藍色標志線)，并讓患者記憶此時的關節角度，然后回到起始位置(顯示屏左側藍色標志線)；接著患者移動受測關節至目標位置。重復4次，前2次為“可視性復位測試”(顯示屏顯示提示的紅色標記)，后2次為“非可視性復位測試”(提示標記消失)。再復位位置與目標位置之差即為復位誤差值。

本研究以兩次“非可視性復位測試”的復位誤差平均值作為下肢動態位置感知能力測試值。

1.2.4 動態跌倒風險測試 采用Biodex平衡測試訓練系統(Biodex Balance System,BBS，美國Biodex Medical System公司)SD型完成。BBS包括帶有角度傳感器的檢測平臺(表面刻有平衡中心點及坐標網格，可以較為準確地描述患者雙腳的測試位置)、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。

測試平臺初始設置水平為6，終止設置水平為2，每次測試時間30 s，共測3次，每次測試間歇10 s。患者站立于平臺上，身體自然站立，雙腳輕微挪動，使屏幕上的黑色圓心標記物處于靶心位置，雙腳在測試過程中不再挪動。測試開始后，測試平臺處于晃動狀態，患者需要通過自我調整，盡量保證黑色圓心標記物始終處于靶心位置。系統自動生成動態跌倒風險指數(54～89歲年齡段正常參考范圍為1.5～3.5)。

1.3 統計學分析

應用SPSS 17.0統計軟件進行數據建檔和統計分析。以(±s)對患者測試結果進行描述。對患者ΣF5-6、下肢復位誤差和Lequesne患者指數各部分評分進行Pearson相關性分析。健、患側下肢復位誤差比較采用配對樣本t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

患者相關測試數據見表1。健、患側復位誤差無顯著性差異(t=-0.389,P=0.700)。

患者雙下肢ΣF5-6、復位誤差與Lequesne指數功能評分、Lequesne患者指數總分間均呈正相關(P＜0.05)，但與Lequesne患者指數疼痛評分無相關性(P＞0.05)。患者雙下肢ΣF5-6與靜態跌倒風險指數之間存在正相關性(P＜0.001)，與動態跌倒風險指數之間無相關性。患者復位誤差與動靜態跌倒風險指數之間均存在正相關性(P＜0.05)。見表2。

表1 KOA患者測試結果

表2 下肢動靜態位置覺與功能狀況及平衡能力的相關性(r)

3 討論

常見的本體感覺測試方法分為運動覺測試和位置覺測試兩大類[11-12]，兩者之間并不存在關聯，不同的測試方法只能測得部分本體感覺[13]。有學者認為位置覺測試優于運動覺，因為運動覺測試只能在被動狀態下完成，而不能完全引發下肢主動活動時應該興奮的感受器，測試結果不能代表患者在主動活動時的本體感覺[14-15]。

位置覺測試通過檢測患者感知關節位置的能力，判斷本體感覺的傳入功能，包括靜態和動態位置覺測試。靜、動態位置覺測試分別通過檢測患者的姿勢擺動頻率和關節再復位精確度來判斷本體感覺傳入功能。動態位置覺測試因可興奮更多的肌肉感受器，增加本體感覺信息輸入，有利于獲得更為精準的數據而被廣泛應用[16-18]。

以往有關膝關節動態位置覺的研究有開鏈運動狀態下的研究[19-20]，也有閉鏈運動狀態下的研究[18,21]。日常生活中，下肢功能性動作多為閉鏈運動狀態下的多關節活動[22-23]；與開鏈活動相比，閉鏈活動更能興奮下肢功能性活動所需要的各種感受器，因而更具功能性，更能完整地反映下肢多關節的整體表現能力。因此本研究所采用的本體感覺測試方法都是在閉鏈運動狀態下完成的下肢多關節功能測試。

下肢功能動作的順利執行有賴于感覺運動系統完好地運行，而本體感覺在感覺運動系統中起著重要感覺傳入和傳出作用。本研究顯示，本體感覺傳入能力與KOA患者的疼痛程度無關，但與下肢功能狀況正相關。這與國內外有關報道一致[24-25]。但Capra等在一項動物實驗中，將生理鹽水注入貓的咀嚼肌肌肉組織內以引起局部肌肉疼痛，并觀察肌梭在貓張口和閉口時的活動情況，結果顯示，疼痛會顯著減少肌梭本體感覺的信息傳入[26]。而Bennell等在對16例年齡(28.3± 7.9)歲的健康成年人進行的臨床研究中，也將生理鹽水注入患者膝關節髕骨下的脂肪墊內，引起局部疼痛，在引發膝關節疼痛前后的兩個時間點分別對患者進行位置覺測試，結果顯示兩次膝關節本體感覺再復位誤差值之間并無顯著性差異[27]。因此，膝痛是否會影響本體感覺尚無定論，但KOA患者會因疼痛導致下肢肌力下降而表現出執行日常生活活動能力水平的下降[28]；下肢功能水平的下降又會導致失用性肌肉萎縮，引起肌梭內本體感受器數目的減少及感覺敏感性減退[29]，表現出下肢動、靜態位置感知能力下降。

Tetrax平衡測試系統的ΣF5-6只能反映KOA患者雙下肢整體靜態位置感知能力，無法分別測量健側和患側。因此，本研究只能比較雙側下肢動態位置感知能力，結果顯示，患者雙側下肢動態位置感知能力無顯著性差異。這與其他有關KOA患者本體感覺的研究報道一致[30]。可能與在本次研究中，KOA患者大多數表現為雙膝痛(共26例)有關。相關性分析顯示，KOA患者靜態位置感知能力(ΣF5-6)與健、患側動態位置感知能力(復位誤差)之間存在正相關性，表明當關節本體感受器功能受損時，會同時表現出下肢靜態和動態位置感知能力的下降。

人體平衡功能是指身體在運動或受到外力作用時，能自動調整并維持姿勢的能力。平衡功能包括靜態平衡和動態平衡：控制靜態站立時的姿勢稱為靜態平衡；為應對預期的平衡改變，身體利用內在和外在有關信息反應影響姿勢穩定性的干擾，并作用于肌肉使身體重新平衡稱為動態平衡。動靜態平衡的完美結合與統一是保證人體保持各種姿勢和進行各種活動的基礎。

本研究顯示，下肢關節動靜態位置感知能力的下降會對人體的平衡功能產生不良影響，但動、靜態位置感知能力對平衡有著不完全相同的影響：下肢關節動態位置感知能力的下降會導致動態和靜態跌倒風險增加；但靜態位置感知能力的下降只會導致靜態跌倒風險的增加，對動態跌倒風險沒有影響。提示了解下肢關節動態位置感知能力對于分析KOA患者的平衡機制顯得更為重要。在以后的工作中，我們將進一步研究動態位置覺與更多平衡相關因素(如姿勢穩定性等)之間的關系。

總之，KOA患者下肢功能水平的下降會對維持平衡功能的本體感覺傳入能力產生不良影響，從而導致平衡功能下降。在KOA本體感覺傳入活動能力的研究中，我們應更加注重動態位置覺的研究。在研究中我們還發現，大多數患者在初患KOA時僅表現為單膝癥狀，隨著時間的推移或癥狀的加重則表現出雙膝癥狀。單膝或雙膝癥狀是否會對KOA患者的下肢動態本體感覺與平衡功能產生不同的影響，是我們下一步的主要研究內容。

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Correlation among Static or Dynamic Position Sense,Function of Lower Extremity and Balance in Patients with Knee Osteoarthritis

GUO Yan-mei,WENG Chang-shui,CHEN Wei,et al.Department of Rehabilitation Medicine of Nan Lou,The Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China

ObjectiveTo study the relationship among static and dynamic position sense of lower extremity,physical function,and static and dynamic balance in patients with knee osteoarthritis.Methods32 patients with knee osteoarthritis were tested with Lequesne Index, static and dynamic position sense of lower extremity,and fall risk of static and dynamic balance,and analyzed with Pearson correlation coefficient.ResultsThe medium-to-high-frequency in postural sway correlated with Lequesne Index(r=0.36,P＜0.05)and fall risk index of static balance(r=0.85,P＜0.001),but not with the fall risk index of dynamic balance(r=0.30,P＞0.05).The reposition accuracy error of the unaffected/mild-affected lower extremity and affected/severe-affected lower extremity correlated with Lequesne Index(r=0.33～0.39,P＜0.05), the fall risk index of static(r=0.38～0.45,P＜0.05)and dynamic balance(r=0.65～0.70,P＜0.05).ConclusionLower extremity dysfunction post knee osteoarthritis would result in poor proprioception that maintains balance.

knee osteoarthritis;proprioception;balance

R684.3

A

1006-9771(2013)11-1064-05

2013-01-15

2013-04-15)

解放軍總醫院南樓康復醫學科，北京市100853。作者簡介：郭燕梅(1975-)，女，山西文水縣人，碩士，副主任技師，主要研究方向：老年神經和骨科疾病物理治療。通訊作者：甕長水。

10.3969/j.issn.1006-9771.2013.11.019