退變性半月板損傷患者的骨盆及下肢姿勢特征性分析

舒俊森,周樂,謝凌鋒,徐江

半月板的主要功能包括維持膝關節穩定,協助傳遞軀體的載荷傳遞和步行時的減震作用[1-2],有研究發現半月板在膝關節關節潤滑和本體感覺輸入中也有部分作用[3]。這些功能與半月板的解剖位置相關,半月板與脛骨的根部連接,可防止半月板擠出和隨后改變傳遞的環應力[4]。半月板損傷已成為全球膝關節損傷的主要原因之一,備受關注。半月板損傷會導致脛股接觸壓力峰值和脛股接觸面積增加[5],半月板損傷與人體下肢力線和不良姿勢有關[6-7]。骨盆與下肢的正確姿勢位置常代表著人體擁有良好的肌肉生物力學對位對線和功能,作為臨床診斷與治療的重要參考依據,為預防膝關節相關疾病的發生提供標準。半月板損傷主要分為外傷性半月板撕裂和退變性半月板損傷[8],其中創傷性撕裂通常是由于股骨髁和脛骨平臺之間的過度受力而發生的[9]。而半月板退行性病變主要與半月板的衰老相關[10]。有研究表明創傷性撕裂會導致膝關節的生物力線發生改變,膝關節的剪切應力和壓縮應力會顯著增加。半月板退行性病變的膝關節的生物力線也有部分發生改變[11]。因此骨盆和下肢的生物力學改變也可能是退變性半月板損傷患者姿勢評估及生物力學分析時需要關注的內容。目前已有學者研究通過體表姿勢評估發現頸部的生物力線改變與頸部疾病發生有相關性[12-13]。本研究擬通過分析膝關節退變性半月板損傷患者的骨盆及下肢體表姿勢評估參數的特征性,以找出與膝關節半月板損退行性變有關的體表生物力學改變。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019年10月～2021年12月納入符合標準的36例門診接診的退變性半月板損傷患者(觀察組)與26例正常健康人群(對照組)進行對比分析[14],所有受試者均簽署知情同意書。其中退變性半月板損傷患者的納入標準[15]:病歷完整;MRI檢查為半月板損傷;患者為半月板單側損傷;膝關節疼痛等障礙超過半年;年齡35～60歲。膝關節患者的排除標準;伴有心、肺、肝、腎等其他系統 性疾病者;膝關節骨折史;膝關節手術史;半月板雙側損傷;創傷性退變性半月板損傷;合并嚴重交叉韌帶、側副韌帶損傷、嚴重骨性關節炎者;皮膚潰爛等不影響檢查者,任何急性重大創傷史。對照組的正常受試者身體健康[16],近半年內未有膝關節等相關的運動損傷史。年齡、性別和體重等人口學特征與實驗組無明顯差異。

表1 2組的人口學特征比較

1.2 方法

1.2.1 圖像采集 2組所有圖像均由一名有5年以上的圖像姿勢分析儀使用經驗的物理治療師使用GPS400靜態姿勢評估儀(Global Posture System, Italy)全程采集[17-16]。采集前調整網格參考線支架至待測狀態,室溫恒定維持26°,光線良好,受試者充分暴露腰部以下部位,穿緊身內衣內褲裸足,以便評估者找到各種體表標志。隨后患者站立于待測區域既定足印標記位置。評估者使用直徑 8mm 的紅色圓形熒光標記點分別標記受試者的雙側髂前上棘、雙側髂后上棘、雙側股骨大轉子、雙側髕骨中點、雙側脛骨粗隆、雙側小腿后側下1/3中點、雙側跟腱中點。采集時囑受試者水平注視前方,進行 3～5 次深呼吸以使身體充分放松,閉上眼睛上下點頭2次。然后使用該系統對受試者前、后、左、右4個側面的圖像進行采集(見圖1a～d)。

a.前側視圖 b.后側視圖 c.右側視圖 d.左側視圖

1.2.2 數據收集 使用GPS400靜態姿勢評估儀算出體表8個相關姿勢的定量數據(圖1)。具體如下:①前側視圖:雙側膝關節Q角:髂前上棘(anterior superior iliac spine,ASIS)到髕骨中點與髕骨中點到脛骨粗隆之間的連線的夾角;骨盆冠狀傾斜角(前):雙側ASIS連線與水平線之間的夾角;髂前上棘偏離度:雙側ASIS到中線距離之差的絕對值。②后面視圖:骨盆冠狀傾斜角(后):雙側髂后上棘(posterior superior iliac spine,PSIS)連線與水平線之間的夾角;髂后上棘偏離度:雙側PSIS到中線距離之差的絕對值;踝外翻角:下肢下三分之一中點與跟腱中點連線與跟腱中點與跟骨連線的夾角。③側面視圖:骨盆矢狀傾斜角:ASIS與PSIS之間連線與水平線之間的夾角;膝過伸角:股骨大轉子到膝關節外側中線連線與膝關節外側中點與外踝連線的夾角。

1.2.3 姿勢測定 采用二維靜態圖像體表標記測量的方法對2組受試者進行骨盆及下肢姿勢評估,按圖1所示方法分別獲取評估數據中膝關節Q角(Quadriceps angle,QA)、膝過伸角(anterior LL alignment angle,ALAA)、骨盆矢狀傾斜角(Pelvic sagittal inclinationangle, PSIA)、骨盆冠狀傾斜角(Pelvic coronal inclinationangle,PCIA)、髂前上棘偏離度(anterior superior iliac spine deviation distance,ASID)、髂后上棘偏離度(posterior superior iliac spine deviation distance,ISID)、踝外翻角(Ankle valgus angle,AVA)。所有測得數據按人數隨機分為2份,分別由兩位熟練掌握GPS400靜態姿勢評估儀連線測量各種指標的物理治療師獨立完成數據的測量。

2 結果

觀察組的QA、PCIA明顯大于對照組(P<0.05),2組間ALAA、PSIA、AVA、ASID、ISID比較差異無統計學意義。見表2。

表2 骨盆及下肢姿勢各角度2組間比較

3 討論

目前并沒有確切證據將Q角和骨盆冠狀傾斜角作為退變性半月板損傷有關的生物力學參數[18],但仍有學者研究分析和主流物理治療觀念始終將下肢和骨盆的異常姿勢作為臨床醫務人員診斷和物理治療的重要關注點之一[6-9]。如脛股角已被證實在退行性半月板損傷患者中會發生改變[19]。

本研究的組間對比發現退變性半月板損傷患者的異常姿勢較為顯著。然而,Q角和骨盆冠狀傾斜角等直觀反映膝關節姿勢的體表指標并未得到足夠的關注,不同文獻報道使用的測量工具和統計方法并不統一,且結果存在明顯的差異。目前尚無可明確區分退變性半月板損傷患者和正常人群的以上幾個指標的臨界值。

本研究針對與退變性半月板損傷相關的6個體表指標進行分析,發現Q角與退變性半月板損傷的相關性較高,普通人群與退變性半月板損傷人群骨盆冠狀傾斜角也有顯著差異。該結果充分提示了退變性半月板損傷人群中這兩個指標有明顯的異常。

Q角目前已被公認與影響髕骨穩定和下肢力線有關,同時目前Q角在國內外還是一個比較有爭議性的話題[20]。臨床上比較同意的觀點是Q角通過改變下肢的生物力線,進而影響了脛股關節的生物力學,最終引發如髕骨半脫位、髕骨疼痛、半月板損傷等[21],膝前疼痛是半月板損傷主要表現,異常的Q角與膝前疼痛密切相關[22]。 Q角增加表示髕骨外側增加更大拉力[23]。這一作用是將髕骨向外側平移,增加髕后壓力。由此產生的外側滑車嵴和髕骨之間的壓力增加引起疼痛,并最終導致關節軟骨退變,隨著保護脛骨關節面的軟骨組織數量的減少,人體產生的軸向壓力會被股骨髁轉移到半月板區域,類似于單點接觸[24]。半月板會受到過大的應力,即退變性半月板損傷[25]。

骨盆冠狀傾斜角影響退變性半月板損傷的原因可能為:骨盆冠狀傾斜角反映雙腿負重不均,研究中發現退變性半月板損傷患者均是髂后上棘較低一側出現損傷,可能是由于這一側膝關節負荷更大,同時骨盆冠狀側傾,髖關節會相對內收內旋[26],髖關節內收內旋導致膝關節活動受限并使得半月板受壓[27]。同時,異常的骨盆位置對脛股關節動力學的影響在于脛股關節的力矩改變,是膝關節損傷的重要因素。由地面反作用力矢量產生的外部力矩在內部受到肌肉和非收縮組織(如韌帶和關節囊)的阻力[28-29], 一般而言,由此產生的地面反作用力矢量相對于關節中心的方向決定了作用于膝關節的力矩的方向和大小[30]。由于身體中心的位置在很大程度上受到軀干中心的影響,骨盆的位置異常會影響地面反作用力矢量的方向,因此,作用于膝關節的力矩會發生異常[31]。半月板在某一部位受到的力會增加,長期如此就會導致半月板發生損傷。

本研究結果顯示,退變性半月板損傷患者的Q角、骨盆冠狀傾斜角與正常人有明顯差異。體表測量作為一種簡便易行、經濟成本低的方法,可以幫助臨床醫務人員初步的評估退變性半月板損傷患者的生物力學改變。

本研究通過分析退變性半月板損傷患者的骨盆及下肢姿勢評估參數的特征性,以幫助臨床醫務人員通過簡單、便捷方法分析該受試目標是否是退變性半月板損傷的風險人群,并分析退變性半月板損傷可能出現的原因。現階段研究主要通過核磁共振檢查來檢測退變性半月板損傷,通常患者接受檢測時,退變性半月板損傷通常已經較為嚴重。因此,在得出Q角、骨盆冠狀傾斜角等與退變性半月板損傷可能相關后,對于臨床醫務人員早期預防退變性半月板損傷發生起到積極作用。同時,本研究可為其他后續研究提供思路,是否其他力學性因素損傷的姿勢評估參數也有特征性;是否該類生物力學參數可作為退變性半月板損傷患者嚴重程度的預判或診療過程中的療效評估等。

當然,本研究因樣本量不夠大,且只采集患者靜態姿勢的骨盆及下肢姿勢參數,分析各角度是否與退變性半月板損傷相關,故而具有一定的局限性。后續研究將納入更大樣本更多類型的患者數據,如半月板損傷程度的分級,退變性半月板損傷患者損傷前后變化等,從生物力學的角度挖掘更有價值的姿勢評估參數進行該疾病的風險預測,分析退變性半月板損傷程度與骨盆冠狀傾斜角與Q角的相關性。