體表感覺訓(xùn)練對前交叉韌帶重建術(shù)后患者足偏角和足底沖量的影響

馬玉寶，王晨曦，高維廣，樊志嬌，馬全勝，孫鳳龍

1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京康復(fù)醫(yī)院肌骨康復(fù)中心，北京市 100144；2.北京德爾康尼骨科醫(yī)院，北京市 100144；3.沈陽體育學(xué)院研究生工作部，遼寧沈陽市110102

0 引言

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)是膝關(guān)節(jié)囊內(nèi)韌帶，主要作用是防止脛骨前移，維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定和下肢力學(xué)平衡[1-2]。ACL損傷后，多數(shù)患者選擇進(jìn)行前交叉韌帶重建術(shù)(anterior cruciate ligament reconstruction,ACLR)，可以有效減少半月板、關(guān)節(jié)軟骨和周圍韌帶牽拉而引起的繼發(fā)性損傷[3-4]。步行是人類最重要和最基礎(chǔ)的活動，直接關(guān)乎患者的生活質(zhì)量。ACLR 后，患者常因下肢生物力學(xué)改變導(dǎo)致步態(tài)異常，具體表現(xiàn)為股四頭肌抑制，負(fù)重受限，髖關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)代償性運動，嚴(yán)重影響患者日常生活活動[5-6]。

運動的調(diào)節(jié)可分為感覺輸入、運動輸出和認(rèn)知3個部分。認(rèn)知部分調(diào)節(jié)感覺和運動部分的功能，當(dāng)環(huán)境和任務(wù)變化時，認(rèn)知功能可以使它們做好準(zhǔn)備和反應(yīng)[7-8]。基于條件反射自我調(diào)節(jié)理論提出的認(rèn)知運動療法(cognitive therapeutic exercise,CTE)認(rèn)為，功能恢復(fù)的過程就是學(xué)習(xí)的過程，在運動輸出和感覺輸入間建立直接的聯(lián)系被認(rèn)為是病理條件下的學(xué)習(xí)過程，而學(xué)習(xí)以大腦認(rèn)知功能為基礎(chǔ)[9]。動態(tài)足底動力學(xué)變化能敏感反映步行負(fù)重的改變，可用于ACL損傷后步態(tài)特征的描述和評價[10-11]。本研究觀察體表感覺訓(xùn)練對ACLR后患者步行功能的影響，并探討其相關(guān)機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年1月至11月北京康復(fù)醫(yī)院ACLR后6～8周的住院患者56例。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～40 歲；②單側(cè)ACL 斷裂，關(guān)節(jié)鏡輔助下行ACLR；③移植物為患側(cè)膝關(guān)節(jié)股薄肌或半腱肌肌腱；并發(fā)半月板損傷者，行半月板成形或修補(bǔ)術(shù)；④在室內(nèi)環(huán)境中可以拆下支具步行；⑤簽署知情同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①并發(fā)側(cè)副韌帶和后交叉韌帶損傷、關(guān)節(jié)脫位或其他部位骨折；②既往膝關(guān)節(jié)損傷史，如骨折、韌帶拉傷和骨關(guān)節(jié)炎等；③并發(fā)其他臟器疾病不能耐受康復(fù)訓(xùn)練；④并發(fā)感覺障礙、心腦血管疾病和精神疾病；⑤嚴(yán)重骨質(zhì)疏松；⑥妊娠和哺乳期。

剔除和脫落標(biāo)準(zhǔn)：①不配合治療和評定；②資料信息不全，無法進(jìn)行療效或安全性評判；③因意外事件發(fā)生或因病情變化不能繼續(xù)治療。

患者按入院順序編號，采用Excel 軟件生成隨機(jī)數(shù)，與患者編號對應(yīng)，按隨機(jī)數(shù)升序排序，排位1～28為試驗組，排位29～56 為對照組。兩組一般資料無顯著性差異(P＞0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料

所有患者均自愿參與，并簽署知情同意書。本研究經(jīng)首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京康復(fù)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(No.2021bkky-037)。

1.2 方法

兩組均按規(guī)范進(jìn)行常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練。對照組每次行常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練45 min；試驗組每次行常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練30 min，加體表感覺訓(xùn)練15 min。均每周5次，共8周。

1.2.1 常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練

1.2.1.1 第一階段(1～4周)

關(guān)節(jié)活動度訓(xùn)練：患者坐于床邊，雙下肢自然下垂，利用滾筒主動最大程度行膝關(guān)節(jié)屈曲與伸展。

肌力訓(xùn)練：側(cè)臥位彈力帶抗阻髖關(guān)節(jié)外展訓(xùn)練；側(cè)臥位彈力帶抗阻蚌式運動；仰臥位臀橋練習(xí)；仰臥位彈力帶抗阻直腿抬高。

患側(cè)負(fù)重訓(xùn)練：從體質(zhì)量的20%開始，直至患側(cè)負(fù)重100%，且維持30 s以上。

本體感覺訓(xùn)練和平衡訓(xùn)練。

1.2.1.2 第二階段(5～8周)

肌力訓(xùn)練：站立位彈力帶抗阻髖關(guān)節(jié)外展后伸訓(xùn)練；坐位彈力帶抗阻伸膝訓(xùn)練；仰臥位閉鏈腿舉訓(xùn)練。

步行訓(xùn)練：膝關(guān)節(jié)屈曲狀態(tài)下側(cè)方移動的側(cè)方步訓(xùn)練；跨越障礙物步行訓(xùn)練。

本體感覺訓(xùn)練和平衡訓(xùn)練。

慢跑訓(xùn)練：在無痛情況下嘗試慢跑。

若患者對第二階段訓(xùn)練任務(wù)完成困難或出現(xiàn)疼痛，則退回至第一階段訓(xùn)練方案。

1.2.2 體表感覺訓(xùn)練

所有課題均先行被動運動，連續(xù)3 次無錯誤后行主動運動，主動運動3 次無錯誤后進(jìn)行下一任務(wù)。共8項任務(wù)，包括4項接觸課題和4項空間課題，其中淺感覺接觸課題時棉塊接觸部位皮膚均裸露[12-14]。

1.2.2.1 任務(wù)1，臥位時膝關(guān)節(jié)淺感覺接觸課題

訓(xùn)練前向患者介紹編號1～5 的5 種不同硬度棉塊，患者睜眼狀態(tài)下于膝關(guān)節(jié)處依次嘗試。

被動運動：患者閉眼，仰臥或俯臥位，治療師將不同硬度棉塊在膝關(guān)節(jié)上方和腘窩處按壓，囑患者感知棉塊硬度，并詢問棉塊編號。

主動運動：患者閉眼，仰臥或俯臥位，治療師將不同硬度棉塊置于膝關(guān)節(jié)前方和腘窩處，囑患者主動屈伸膝關(guān)節(jié)，感知棉塊硬度，并詢問棉塊編號。見圖1。

圖1 任務(wù)1

1.2.2.2 任務(wù)2，站立時膝關(guān)節(jié)體表感覺接觸課題

訓(xùn)練前向患者介紹編號1～5 的5 種不同硬度棉塊，患者睜眼狀態(tài)下于膝關(guān)節(jié)處依次嘗試。

患者閉眼，站立位兩足前后分開類似邁步。

被動運動：治療師將不同硬度棉塊置于支撐腿和擺動腿的膝關(guān)節(jié)前方和腘窩處按壓，囑患者感知棉塊硬度，并詢問棉塊編號。

主動運動：治療師將不同硬度棉塊置于患側(cè)膝關(guān)節(jié)前方和腘窩處，囑患者主動屈伸膝關(guān)節(jié)，感知棉塊硬度，并詢問棉塊編號。見圖2。

圖2 任務(wù)2

1.2.2.3 任務(wù)3，仰臥位多關(guān)節(jié)深感覺空間課題

采用質(zhì)地較硬的80×80 cm 銅版紙，畫滿邊長10 cm 正方形網(wǎng)格(圖3)。訓(xùn)練前向患者解釋每個網(wǎng)格所代表的坐標(biāo)意義，患者睜眼觀察記憶。

被動運動：患者仰臥閉眼，網(wǎng)格置于下肢下方，治療師將患側(cè)足跟置于網(wǎng)格不同位置，詢問患者此處坐標(biāo)，患者根據(jù)位置覺回答。

主動運動：患者仰臥閉眼，治療師隨機(jī)說出一個網(wǎng)格位置，患者根據(jù)位置覺主動將足跟放于指定的網(wǎng)格位置。見圖3。

圖3 任務(wù)3

1.2.2.4 任務(wù)4，站立位多關(guān)節(jié)深感覺空間課題

網(wǎng)格同前。訓(xùn)練前向患者解釋每個網(wǎng)格所代表的坐標(biāo)意義，患者睜眼觀察記憶。

被動運動：患者閉眼，健側(cè)腿支撐站立，網(wǎng)格置于下肢后方，治療師將患足尖置于網(wǎng)格不同位置，詢問此處坐標(biāo)，患者根據(jù)位置覺回答。

主動運動：患者閉眼，健側(cè)腿支撐站立，治療師隨機(jī)說出一個網(wǎng)格位置，患者根據(jù)位置覺主動將足尖放于相應(yīng)位置。見圖4。

圖4 任務(wù)4

1.2.2.5 任務(wù)5，不同膝、髖關(guān)節(jié)屈曲角度下足跟體表感覺接觸課題

訓(xùn)練前向患者介紹編號1～5 的5 種不同硬度棉塊，患者睜眼狀態(tài)下于足跟處依次嘗試。

被動運動：患者閉眼坐位，膝、髖關(guān)節(jié)處于不同屈曲角度，治療師將不同硬度的棉塊依次放置于踝背屈下足跟處按壓，囑患者感知棉塊硬度，并詢問棉塊編號。

主動運動：患者體位同前，在不同膝、髖關(guān)節(jié)屈曲角度時，囑患者足跟主動接近棉塊，感知棉塊硬度，并詢問棉塊編號。見圖5。

圖5 任務(wù)5

1.2.2.6 任務(wù)6，不同膝、髖關(guān)節(jié)屈曲角度下跖趾關(guān)節(jié)體表感覺接觸課題

訓(xùn)練前向患者介紹編號1～5 的5 種不同硬度棉塊，患者睜眼狀態(tài)下于跖趾關(guān)節(jié)處依次嘗試。

被動運動：患者閉眼坐位，膝、髖關(guān)節(jié)處于不同屈曲角度，治療師將不同硬度的棉塊依次放置于踝跖屈下跖趾關(guān)節(jié)處按壓，囑患者感知棉塊硬度，并詢問棉塊編號。

主動運動：患者體位同前，在不同膝、髖關(guān)節(jié)屈曲角度時，囑患者跖趾關(guān)節(jié)主動接近棉塊，感知棉塊硬度，并詢問棉塊編號。見圖6。

圖6 任務(wù)6

1.2.2.7 任務(wù)7，站立位踝關(guān)節(jié)背屈深感覺空間課題

角度儀為天津市易達(dá)恒通科技有限公司生產(chǎn)。訓(xùn)練前向患者解釋每個角度數(shù)值所代表的意義，患者睜眼觀察記憶。

被動運動：患者閉眼站立，兩足前后分開，將患者踝關(guān)節(jié)被動背屈至某一角度，并詢問此處角度，患者根據(jù)位置覺回答。

主動運動：治療師隨機(jī)說出一個角度，患者根據(jù)位置覺主動踝背屈到該角度。見圖7。

圖7 任務(wù)7

1.2.2.8 任務(wù)8，站立位時踝關(guān)節(jié)跖屈深感覺空間課題

角度儀同前。訓(xùn)練前向患者解釋每個角度數(shù)值所代表的意義，患者睜眼觀察記憶。

被動運動：患者閉眼站立，兩足前后分開，將患者踝關(guān)節(jié)被動跖屈至某一角度，并詢問此處角度，患者根據(jù)位置覺回答。

主動運動：治療師隨機(jī)說出一個角度，患者根據(jù)位置覺主動踝跖屈到該角度。見圖8。

圖8 任務(wù)8

若接觸課題中患者出現(xiàn)錯誤，則告知此棉塊對應(yīng)的編號，然后放置原棉塊，再次詢問棉塊編號；若回答錯誤，則囑患者睜眼觀察；若回答正確則繼續(xù)訓(xùn)練。空間課題中患者出現(xiàn)錯誤，則告知此處數(shù)值，然后將肢體放回，再次詢問數(shù)值；若回答錯誤，則囑患者睜眼觀察。

1.3 評定方法

采用平板式足底壓力測試系統(tǒng)FDM-System(德國ZEBRⅠS MEDⅠCAL 公司，以下簡稱“Zebris 跑臺”)分別于干預(yù)前、后進(jìn)行評定。選擇動態(tài)測試模塊，測試前讓患者在跑臺上行走，逐漸適應(yīng)跑臺速度，直至主觀感覺近似于正常步速[15]。數(shù)據(jù)采集前，患者脫鞋，在Zebris跑臺上以自身最適速度行走3 min，以適應(yīng)跑臺步行模式。當(dāng)測試者觀察到患者步態(tài)穩(wěn)定時，點擊鼠標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集時間1 min。選擇較為平穩(wěn)的連續(xù)15個步行周期進(jìn)行分析[15]。以患側(cè)足跟觸地到患側(cè)足跟再次觸地為一個步態(tài)周期。采用Noraxon MR3 3.10.64 軟件的Viewer 模塊，以步態(tài)周期中測力板上足跟觸地出現(xiàn)力的一幀作為起始時間，該側(cè)足跟第16次觸地出現(xiàn)力的一幀作為結(jié)束時間節(jié)點。測量以下數(shù)據(jù)。

足偏角：支撐期足底中心軸線與前進(jìn)方向的夾角，與壓力中心密切相關(guān)[16]。

沖量：外力與作用時間的乘積。沖量百分比指沖量與足底壓力的比值，可反映地面反作用力在時間上的累積，以及慢性疾病所造成的損傷[17]。

Zebris 跑臺將足底分為7 個區(qū)：足跟內(nèi)側(cè)區(qū)、足跟外側(cè)區(qū)、中足區(qū)、前足內(nèi)側(cè)區(qū)、前足中部區(qū)、前足外部區(qū)和足趾區(qū)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 24.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，經(jīng)Shapiro-Wilk 檢驗，計量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，以(xˉ±s)表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)比較采用配對樣本t檢驗；計數(shù)數(shù)據(jù)以頻數(shù)表示，采用χ2檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 足偏角

干預(yù)前兩組間健側(cè)足偏角無顯著性差異(P＞0.05)；干預(yù)后兩組均顯著下降(P＜0.001)，兩組間無顯著性差異(P＞0.05)。見表2。

表2 干預(yù)前后兩組健側(cè)足偏角比較 單位：°

患側(cè)干預(yù)前兩組間無顯著性差異(P＞0.05)；干預(yù)后兩組均顯著下降(P＜0.001)，試驗組低于對照組(P＜0.05)。見表3。

表3 干預(yù)前后兩組患側(cè)足偏角比較 單位：°

2.2 沖量

干預(yù)前兩組間無顯著性差異(P＞0.05)。干預(yù)后，兩組足跟內(nèi)側(cè)區(qū)和足跟外側(cè)區(qū)顯著增加(P＜0.001)，試驗組顯著高于對照組(P＜0.001)；兩組中足區(qū)、前足中部區(qū)和前足外部區(qū)明顯減少(P＜0.01)，試驗組前足中部區(qū)和前足外部區(qū)少于對照組(P＜0.01)；試驗組前足內(nèi)側(cè)區(qū)、足趾區(qū)明顯減少(P＜0.01)，但與對照組無顯著性差異(P＞0.05)。見表4～表10。

表4 干預(yù)前后兩組足跟內(nèi)側(cè)沖量百分比比較 單位：%

表5 干預(yù)前后兩組足跟外側(cè)沖量百分比比較 單位：%

表6 干預(yù)前后兩組中足沖量百分比比較 單位：%

表7 干預(yù)前后兩組前足內(nèi)側(cè)沖量百分比比較 單位：%

表8 干預(yù)前后兩組前足中部沖量百分比比較 單位：%

表9 干預(yù)前后兩組前足外部沖量百分比比較 單位：%

表10 干預(yù)前后兩組足趾沖量百分比比較 單位：%

3 討論

60 歲前，人們的足偏角無顯著性差異[18]。足偏角變化與下肢健康狀況有關(guān)，股骨頸扭轉(zhuǎn)、膝骨關(guān)節(jié)炎和足底疾病等都會影響足偏角[19]；進(jìn)行足偏角分析可以定量評價膝骨關(guān)節(jié)炎對步態(tài)的影響[20]。本研究顯示，康復(fù)訓(xùn)練可減少ACLR后健、患側(cè)足偏角。

曹方園等[16]發(fā)現(xiàn)，跑步中外“八”字時，地面反作用力對脛骨沖擊可能增加脛骨應(yīng)力性骨折的風(fēng)險。體表感覺訓(xùn)練時，患者通過注意、記憶和思考等認(rèn)知任務(wù)，促進(jìn)功能恢復(fù)。健側(cè)足偏角未發(fā)現(xiàn)兩組間顯著性差異，可能與體表感覺訓(xùn)練針對踝關(guān)節(jié)矢狀面關(guān)節(jié)位置覺訓(xùn)練較多，對水平面關(guān)節(jié)位置覺訓(xùn)練較少等有關(guān)。

雖然ACL損傷及手術(shù)重建未對踝關(guān)節(jié)和足底造成損傷，但膝、踝關(guān)節(jié)間存在偶聯(lián)機(jī)制，彼此之間相互影響。跟骨外翻時，足旋前并引發(fā)脛骨內(nèi)旋；跟骨內(nèi)翻也會引起足旋后、脛骨外旋；同樣，脛骨旋轉(zhuǎn)也會引起跟骨的適應(yīng)性改變。步行時，支撐腿從足跟著地開始到全足著地前表現(xiàn)為足旋前、脛骨內(nèi)旋，全足支撐到足趾離地表現(xiàn)為足旋后、脛骨外旋[21]。黃紅拾等[22]發(fā)現(xiàn)，ACLR 后，隨著功能恢復(fù)，步行時動態(tài)足底壓力顯著改善，足跟觸地階段雙側(cè)對稱性得到改善。本研究干預(yù)前后均選擇同一速度測量，患者體質(zhì)量無變化，可以不考慮速度和體質(zhì)量對足底動力學(xué)的影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，康復(fù)訓(xùn)練可使患者足跟區(qū)沖量增高，跖趾關(guān)節(jié)區(qū)沖量降低，從而糾正ACLR 后異常的足底動力學(xué)分布。以前的研究表明[23-25]，常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練可以糾正ACLR 后步行過程中異常的足底動力學(xué)分布，但和健康成年人相比仍然存在差異。ACLR 后，患者支撐相初始觸地相時間減少、全足支撐相時間增加[23]，與本研究相符。ACLR 患者常表現(xiàn)股四頭肌逃避步態(tài)，支撐相中期膝關(guān)節(jié)屈曲減少、髖關(guān)節(jié)屈曲增加，身體質(zhì)心前移，因此前足壓力上升，足跟壓力下降。跖趾關(guān)節(jié)壓強(qiáng)過大與跖趾關(guān)節(jié)活動度降低和背屈角度增加有關(guān)[26-27]。ACLR 患者存在蹬離不足現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為跖趾關(guān)節(jié)活動度不足、足趾離地時背屈角度增大等，這導(dǎo)致第一跖趾關(guān)節(jié)下壓強(qiáng)增大。為避免足跟處受到?jīng)_擊、減輕疼痛，患者質(zhì)心前移，形成腳掌支撐的行走方式。這種步態(tài)在膝關(guān)節(jié)疼痛患者及膝、髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者中均有發(fā)現(xiàn)[28-29]。常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練針對踝關(guān)節(jié)的訓(xùn)練集成于平衡、步態(tài)和本體感覺的訓(xùn)練中，并未對踝關(guān)節(jié)跖屈和背屈進(jìn)行訓(xùn)練。

腦卒中患者進(jìn)行CTE的淺感覺辨別任務(wù)訓(xùn)練，可改善其平衡功能[30]；健康男性和老年人進(jìn)行淺感覺辨別任務(wù)訓(xùn)練，可降低姿勢晃動程度，提高平衡功能[31-32]。Nakano 等[33]對老年人足部進(jìn)行淺感覺辨別任務(wù)訓(xùn)練，可有效增加步行的姿勢穩(wěn)定性。Park[13]對老年人足部進(jìn)行淺感覺辨別任務(wù)訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)計時起立-行走測試時間減少，跌倒療效量表評分改善。體表感覺訓(xùn)練的任務(wù)5～8 針對不同髖、膝關(guān)節(jié)位置下的踝關(guān)節(jié)進(jìn)行接觸課題及空間課題，激活對踝關(guān)節(jié)的認(rèn)知，改善步行中足底動力學(xué)分布。

總之，體表感覺訓(xùn)練聯(lián)合常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練，可進(jìn)一步改善ACLR 后患者步行中的足偏角和足底力學(xué)分布，有利于足底各區(qū)域負(fù)荷模式正常化，一定程度改善患者的步行功能。

本研究未進(jìn)行性別區(qū)分，后續(xù)研究應(yīng)分析體表感覺訓(xùn)練效果是否受性別影響；同時應(yīng)增加評定指標(biāo)，進(jìn)一步分析療效。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。