膝關(guān)節(jié)減壓支具治療膝骨關(guān)節(jié)炎的研究進展

王珊

（上海師范大學天華學院，上海 201815）

膝骨關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis,KOA）是各種原因?qū)е碌南リP(guān)節(jié)軟骨損傷，并累及周圍組織的慢性退化性病變，主要表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)疼痛、僵硬、關(guān)節(jié)活動減少和肌肉無力，嚴重可導致患者功能衰退和殘疾[1]。據(jù)統(tǒng)計[2]，膝骨關(guān)節(jié)炎在40歲以上人群中全球患病率約為22.9%，并隨著年齡增大而患病風險明顯增加，其中70~79歲為KOA發(fā)病高峰年齡，且女性患病率高于男性。在老年人中，KOA是造成其下肢失能的主要原因[3]。KOA不僅嚴重影響患者的生活質(zhì)量，同時為患者和家庭帶來巨大的經(jīng)濟負擔。美國一項調(diào)查[4]顯示，KOA患者平均治療費用需4210美元，其中大部分為保守治療，而接受一項膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)的費用約為29300美元。在我國，不同地區(qū)的KOA患病率雖有不同，但總體患病率較高，且造成嚴重的經(jīng)濟負擔[5]。

目前，臨床治療中尚無有效治愈KOA的方法，對于重度KOA患者，常見的選擇是進行膝關(guān)節(jié)置換[6]，但部分患者在膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后仍有疼痛和功能障礙。非手術(shù)治療方法又稱為保守治療，包括藥物治療和非藥物治療，主要用于早、中期KOA患者。無論手術(shù)治療或非手術(shù)治療均不能逆轉(zhuǎn)KOA的病變過程，但能有效緩解患者的疼痛、消除腫脹及改善下肢功能障礙[7]。越來越多的證據(jù)表明膝關(guān)節(jié)超負荷承重與KOA發(fā)展的相關(guān)性[8]，因此對于延緩膝骨關(guān)節(jié)炎進程的有效方法是減輕膝關(guān)節(jié)負重。雖然減肥有利于減輕膝關(guān)節(jié)負荷，但KOA患者往往由于膝蓋疼痛難以減肥或開始運動，而且并非所有患者均超重[9]。也有實驗證明，肥胖患者過度鍛煉反而加重膝軟骨損傷[10]，而應(yīng)用膝關(guān)節(jié)減壓支具治療可有效解決此問題。支具治療作為KOA非手術(shù)治療的手段之一，能夠為受損關(guān)節(jié)提供結(jié)構(gòu)性支撐和保護，從而減輕膝關(guān)節(jié)的負重和疼痛，改善下肢功能，國內(nèi)外均有實驗證明[11-12]，但目前其長遠有效性尚未有定論。本文將總結(jié)近年來國內(nèi)外各種膝關(guān)節(jié)減壓支具治療膝骨關(guān)節(jié)炎的研究成果，以期為膝骨關(guān)節(jié)炎的臨床治療提供更多的思路。

1 膝骨關(guān)節(jié)炎的病因機制

KOA的致病因素尚不明確，目前廣泛認為與遺傳、年齡、性別、肥胖、肌肉力量差和既往關(guān)節(jié)損傷等多種因素有關(guān)[8]。同時，膝關(guān)節(jié)過度負重和應(yīng)力分布不均也與KOA的進展密切相關(guān)。膝關(guān)節(jié)作為人體中重要的承重關(guān)節(jié)，累計超負荷的承重會加速軟骨的損傷，尤其是內(nèi)側(cè)間室軟骨的負重和損傷[10]。林偉健等[13]通過建立膝關(guān)節(jié)軟骨模型進行生物力學分析發(fā)現(xiàn)，與正常膝關(guān)節(jié)相比，早期膝骨關(guān)節(jié)炎的內(nèi)外側(cè)軟骨的流體壓力、固相等效應(yīng)力減少以及應(yīng)變增大，這些改變會削弱軟骨的承載能力，從而增加軟骨進一步退變的風險。動物實驗也表明，異常機械負重及其所致的異常性疼痛與軟骨破壞呈正相關(guān)[14]。Aso K等[15]通過研究KOA患者MRI檢測到的軟骨下骨髓病變區(qū)域得出結(jié)論，內(nèi)側(cè)股脛關(guān)節(jié)室的軟骨下骨髓病變區(qū)域大小與KOA負重疼痛的嚴重程度和變化有關(guān)，這也表明了膝關(guān)節(jié)異常機械負重會引起膝關(guān)節(jié)軟骨及軟骨下骨的破壞。這些損傷常引起關(guān)節(jié)囊和滑膜發(fā)炎，進而產(chǎn)生的炎性介質(zhì)刺激感覺神經(jīng)纖維，產(chǎn)生劇烈疼痛[16]；疼痛又使得膝關(guān)節(jié)周圍肌群產(chǎn)生痙攣，進而又加劇疼痛，產(chǎn)生疼痛-痙攣-疼痛的惡性循環(huán)[17]。膝關(guān)節(jié)的疼痛及膝周肌群痙攣性肌力不均衡，會造成膝關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定性增加，導致脛股關(guān)節(jié)、髕股關(guān)節(jié)面應(yīng)力分布不均。這些因素相互影響，產(chǎn)生惡性循環(huán)，引起關(guān)節(jié)軟骨進一步損傷，使得膝骨性關(guān)節(jié)炎的病程逐漸加重。

2 膝關(guān)節(jié)減壓支具

膝關(guān)節(jié)支具是指作用于膝關(guān)節(jié)的可穿戴支具，目前用于治療膝骨關(guān)節(jié)炎的支具有多種類型，主要可分為三種類型：休息護具、護膝和減壓支具[18]。休息矯形器旨在關(guān)節(jié)固定，并不具備任何動態(tài)、矯正或功能影響，常由堅硬的復合材料組成。除了個別描述性綜述文章描述休息護具對KOA的有用性，尚無臨床試驗證明休息護具對下肢OA有效的證據(jù)。護膝和減壓支具是功能性裝置。護膝是彈性非粘性矯形器，可附帶使髕骨對齊或前股脛骨穩(wěn)定的裝置。多項隨機對照研究表明護膝對KOA的干預效果，與未佩戴護膝的患者相比，佩戴護膝的患者疼痛有所減輕，且患者佩戴護膝的耐受性良好。有關(guān)膝關(guān)節(jié)減負支具干預KOA的研究證據(jù)更多，其多由三個部分組成：外部支撐桿、鉸鏈、皮帶。其中，皮帶分別用于固定于大腿和小腿上，鉸鏈和外部支撐結(jié)構(gòu)提供硬性支撐，從而達到減輕傳遞到關(guān)節(jié)表面、內(nèi)側(cè)或外側(cè)股脛骨間室的壓縮載荷和糾正下肢力線紊亂的作用。多項隨機對照試驗，證明了減負支具治療KOA的臨床有效性和安全性，與未使用減負支具的對照組比較，結(jié)果顯示試驗組疼痛顯著減輕和功能改善[19]。膝關(guān)節(jié)支具對KOA患者的干預通常是由醫(yī)生、物理治療師和矯形器師共同完成。由醫(yī)生評估和制定矯形措施，矯形器師根據(jù)患者的功能進行評估，治療師在開展治療中可幫助患者正確使用支具并提高患者使用支具的依從性，制定或選配符合要求膝關(guān)節(jié)支具。根據(jù)KOA病理和診斷，膝關(guān)節(jié)減壓支具的形態(tài)也根據(jù)功能的需求各不相同，以適應(yīng)不同類型的機械支撐[20]。常見有單側(cè)鉸鏈應(yīng)力支具、雙側(cè)鉸鏈支具[21]和前交叉韌帶（Anterior Cruciate Ligament,ACL）固定支具[22]，部分支具兼具有膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外翻或外旋功能。同一類型支具因在材料選取各有不同，作用效果也有差異。單側(cè)鉸鏈應(yīng)力支具具有內(nèi)側(cè)或外側(cè)直立支撐，支撐可以是單軸、雙軸或多中心，支具提供單側(cè)支撐，能夠卸載受影響的隔室，推薦用于輕度至重度單間室骨關(guān)節(jié)炎[21]。部分支具設(shè)計3點彎曲力學機制，使支具具有外翻或內(nèi)翻功能。內(nèi)側(cè)減負支具應(yīng)用外翻力矩以適用于內(nèi)側(cè)間室骨關(guān)節(jié)炎，而外側(cè)減負支具應(yīng)用內(nèi)翻力矩以適用于外側(cè)間室骨關(guān)節(jié)炎。其中，應(yīng)用外翻力矩減輕內(nèi)側(cè)間室KOA者擁有最多的已發(fā)表證據(jù)。2015年的一篇外翻膝關(guān)節(jié)支具的生物力學效應(yīng)薈萃分析納入了30篇文獻，發(fā)現(xiàn)各種各樣的生物力學方法表明外翻支具可以減少內(nèi)側(cè)膝關(guān)節(jié)的直接壓力，并增加步行時內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)的空間[23]。雙側(cè)鉸鏈應(yīng)力支具在內(nèi)側(cè)和外側(cè)均有支撐，支撐可以是雙側(cè)的或多中心的[21]，雙側(cè)鉸鏈應(yīng)力支具可為受損膝關(guān)節(jié)提供雙側(cè)機械支撐，為適應(yīng)不同需求，部分支具可安裝使膝外翻或外旋功能的綁帶。支具旨在適當調(diào)整對齊以減輕導致疼痛和功能障礙的關(guān)節(jié)腔的負荷[23]。ACL支具是一種用于韌帶損傷后膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)-外側(cè)穩(wěn)定的功能性支具，在體積上比前兩種支具更小，有研究表明其對內(nèi)側(cè)KOA人群的疼痛和功能也有好處[22]。目前，膝關(guān)節(jié)減負支具能夠干預KOA的生物力學效果是通過改變股脛骨角、內(nèi)收肌力矩和股骨-脛骨壓縮載荷[24]，這三個因素被認為是KOA患者膝關(guān)節(jié)異常負重和力線改變的標志。本文將僅圍繞膝關(guān)節(jié)減壓支具對KOA的干預機制展開敘述。

3 膝關(guān)節(jié)減壓支具對KOA的治療作用及相關(guān)機制

3.1 減輕膝關(guān)節(jié)負重 膝關(guān)節(jié)減壓支具通過給膝關(guān)節(jié)提供有效的力學支撐，可減少膝周肌肉負荷和減輕膝關(guān)節(jié)壓力，并改變關(guān)節(jié)內(nèi)骨與骨之間受力的軸向負荷。研究表明[25]，膝關(guān)節(jié)的過度負重是導致KOA病程發(fā)展的主要原因。減輕負重可能會給患者帶來許多好處，例如緩解膝關(guān)節(jié)由負重引起的疼痛和癥狀。同時，通過減少關(guān)節(jié)接觸力可以減少結(jié)構(gòu)損傷，改善組織重塑，增加關(guān)節(jié)恢復正常功能的可能性[26]。Nagai K等[27]以10名有明顯癥狀的KOA患者為研究對象，采用膝關(guān)節(jié)減負支具進行為期兩周的干預，并用高精度的雙平面攝影系統(tǒng)記錄受試者未穿戴減負支具與穿戴減負支具步行時內(nèi)側(cè)隔室動態(tài)關(guān)節(jié)間隙。結(jié)果顯示，與未用支具相比，使用減負支具的患者內(nèi)側(cè)隔室動態(tài)關(guān)節(jié)間隙顯著增加（P=0.005）；且調(diào)查問卷顯示，參與者在佩戴支架時感到疼痛減輕。這表明膝關(guān)節(jié)減負支具在動態(tài)負荷活動中通過增加內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙來減輕疼痛。Lamberg EM等[28]對15名膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)骨關(guān)節(jié)炎患者進行為期8周的試驗研究，受試者每天需穿戴減壓支具6h以上。在穿戴支具前、穿戴支具2周后、穿戴支具8周后分別進行步態(tài)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)受試者膝內(nèi)收沖動和第二峰值膝內(nèi)收力矩在佩戴2周、8周后較佩戴前均有減少（P<0.05），且步行速度有所增快。膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩是內(nèi)側(cè)隔室動態(tài)載荷的標志，膝關(guān)節(jié)減壓支具可縮短下肢的內(nèi)收力矩，從而有效減輕內(nèi)側(cè)間室負重，治療KOA尤其是內(nèi)側(cè)間室KOA的 效果 顯著。Dessinger GM等[29]招 募了20名因KOA導致的內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙狹窄和內(nèi)翻畸形的受試者，在佩戴和不佩戴支具的情況下在跑步機上進行行走并用CT和3D超聲掃描對患者的步態(tài)進行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有受試者使用膝關(guān)節(jié)減負支具時，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙有所增加（P<0.001），這表明使用支具能有效減輕膝關(guān)節(jié)所受壓力。最新實驗證明[9]，一種新型膝關(guān)節(jié)支具通過三個點在膝關(guān)節(jié)處產(chǎn)生的輔助力，可最多為患膝減輕45磅承重，相較于傳統(tǒng)膝關(guān)節(jié)減負支具，此支具可能適用于更廣泛的KOA患者。

3.2 緩解膝關(guān)節(jié)疼痛 疼痛是KOA患者的主要癥狀和致殘原因，其直接影響了患者的生活質(zhì)量、情緒和日常活動[30]；這種疼痛常常還會引發(fā)患者其他關(guān)節(jié)的疼痛和功能障礙[31]。因此，無論手術(shù)和非手術(shù)方法均把緩解疼痛作為管理KOA的主要目的和指標。多項研究證明，應(yīng)用膝關(guān)節(jié)減壓支具可顯著緩解KOA患者的疼痛。根據(jù)Robert‐Lachaine X[22]等的一項隨機交叉試驗，研究人員使用三種不同的膝關(guān)節(jié)減壓支具對24名KOA患者進行為期3個月的干預，在試驗前后均進行功能問卷調(diào)查和步態(tài)評估。結(jié)果顯示，三種減壓支具均能緩解10%~40%的疼痛和癥狀。Thoumie P等[32]進行一項隨機對照試驗，招募67名有癥狀的膝內(nèi)側(cè)骨關(guān)節(jié)炎患者為受試者，受試者隨機接受了6周的膝關(guān)節(jié)減壓支具加常規(guī)護理治療（支具組）或單獨常規(guī)護理（對照組）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，支具組的平均24h持續(xù)疼痛顯著降低（P<0.0001），且運動時疼痛減輕的平均值更高（P<0.0001）。Moyer RF等[33]納入6篇膝關(guān)節(jié)外翻支具干預KOA的隨機對照試驗進行薈萃研究，分析得出：與未使用支具的對照組相比，應(yīng)用膝關(guān)節(jié)外翻支具能顯著改善KOA患者疼痛和功能（P=0.001），而與一般支具相比，膝關(guān)節(jié)外翻支具對改善KOA疼痛的影響輕微優(yōu)于一般支具（P=0.01）。總體來說，膝關(guān)節(jié)外翻支具治療內(nèi)側(cè)KOA可顯著改善患膝疼痛和功能。Mistry DA等[34]搜索近10年相關(guān)已發(fā)表的112篇論文，最終納入14篇文獻，發(fā)現(xiàn)幾乎所有文獻均支持膝關(guān)節(jié)減壓支具的使用，并顯示其可以減輕疼痛、改善功能和提高患者的生活質(zhì)量。

3.3 減輕不穩(wěn)定感覺 膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定感是指膝關(guān)節(jié)在活動中膝打軟、無力和錯位感，是KOA患者的常見問題[35]。Chaharmahali L等[36]通過試驗證明，伴有膝不穩(wěn)定感的KOA患者在疼痛、靜態(tài)和動態(tài)平衡以及跌倒概率方面均較不伴有膝不穩(wěn)定感的KOA患者更差，這說明膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定感影響KOA患者的日常活動和功能。而膝關(guān)節(jié)減壓支具減輕膝不穩(wěn)定感的機制是限制膝關(guān)節(jié)在多個平面上的異常活動，并提供軸向的力學支持，可有效改善KOA患者的下肢功能。Cudejko T等[37]的研究表明，穿戴護膝可為KOA患者提供的結(jié)構(gòu)性支撐，可改善KOA患者的不穩(wěn)定感和由不穩(wěn)定感引起的膝關(guān)節(jié)信心不足。Fesharaki SA等[38]也發(fā)現(xiàn)，佩戴膝關(guān)節(jié)支具患者在步行過程中步行速度明顯增快，這可能是由于患者的膝關(guān)節(jié)感覺穩(wěn)定，從而在行走過程中增強了信心。Hart HF等[39]招募前交叉韌帶重建后KOA患者在未穿戴支具、穿戴未調(diào)整的支具（矢狀面支撐）和調(diào)整支架（矢狀面支持，內(nèi)翻/外翻重新調(diào)整）三種情況下進行跳躍距離和下臺階測試并報告的膝關(guān)節(jié)相關(guān)癥狀（膝關(guān)節(jié)疼痛、感知任務(wù)難度、信心、穩(wěn)定性），參與者被隨機分配穿戴未調(diào)整支具或調(diào)整支具并進行為期4周的干預，并在試驗前、中、后重復進行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)穿戴調(diào)整過和未調(diào)整過的膝關(guān)節(jié)減壓支具均立即改善了受試者在跳躍時對膝蓋的信心，以及在下臺階時的膝蓋疼痛。且在為期4周的支具干預后發(fā)現(xiàn)，穿戴減壓支具提高了受試者跳躍時對膝關(guān)節(jié)的信心、感知的任務(wù)難度和穩(wěn)定性，以及下臺階試驗時膝關(guān)節(jié)疼痛減輕，感知任務(wù)困難、信心和穩(wěn)定性均有提高。

4 總結(jié)

膝骨關(guān)節(jié)炎是常見于老年人中的肌骨疾患，會造成老年人的下肢失能。伴隨著中國社會老齡化的問題，人口基數(shù)的增大，使得膝骨關(guān)節(jié)炎的人群也日益增多，逐漸增加了整個社會的負擔。膝關(guān)節(jié)減壓支具在減輕膝關(guān)節(jié)負重、緩解關(guān)節(jié)疼痛及改善患膝功能等方面發(fā)揮了重要作用，尤其是應(yīng)用于減重效果不佳、膝關(guān)節(jié)壓力大的KOA患者確有優(yōu)勢，近年有大量文獻對此進行研究，很多新型支具得以被發(fā)明，其效果得到了大量文獻的證實[40]。然而，目前治療KOA的各類膝關(guān)節(jié)支具也存在一定不足，如舒適性差；包裹不適和皮膚刺激是停止使用護膝的主要原因[41]，這使得患者使用支具的長期依從性不佳，遠期療效難以確定；或部分支具在設(shè)計上考慮舒適性以至支撐性不足，難以達到預期效果。這是目前亟待解決的問題，因此需要未來新型支具解決此矛盾，設(shè)計出被更多人接受的個體化適用性高、更便攜、更高效的膝關(guān)節(jié)支具。另外，盡管有大量文獻證實膝關(guān)節(jié)支具在改善KOA疾病癥狀中確有效果，但大多數(shù)關(guān)于膝關(guān)節(jié)支具的研究均是關(guān)注于支具的力學支撐，而在研究設(shè)計和方法上高度不一[42]，這使得膝關(guān)節(jié)支具干預KOA的證據(jù)等級不高；同時，也有研究認為支具干預KOA的長期療效并不顯著[43]。對于膝關(guān)節(jié)支具治療KOA的有效性，各國家的臨床指南的意見也存在不一致。國際骨關(guān)節(jié)炎研究協(xié)會（Osteoarthritis Research Society In‐ternational,OARSI）膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)和多關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎非手術(shù)治療指南[44]不建議使用支具治療KOA，美國骨科醫(yī)學會（American Academy of Orthopaedic Surgeons,AAOS）膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的治療循證指南[45]和美國風濕病學會（American College of Rheu‐matology,ACR）2012年手部、髖部和膝部骨關(guān)節(jié)炎使用非藥物和藥物治療的建議[46]無法推薦或反對使用支具治療KOA，而土耳其抗風濕聯(lián)盟（Turkish League Against Rheumatism,TLAR）膝骨關(guān)節(jié)炎管理的循證建議[47]則主張將其用于KOA患者。由于相關(guān)證據(jù)存在矛盾性，因此膝關(guān)節(jié)減壓支具干預KOA的確切療效仍需被更多高質(zhì)量研究證實。