重復(fù)外周磁刺激對前交叉韌帶損傷術(shù)后患者本體感覺和平衡功能的影響

曲徑直,申曉亮,董美燕,齊藝寧,張怡

(中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九八三醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科,天津 300142)

隨著中國運動健康的普及,從事體育運動的人數(shù)逐漸增加,前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)損傷的發(fā)病率呈逐年升高的趨勢[1]。外周肌肉電刺激是ACL術(shù)后經(jīng)典的康復(fù)手段之一,可以改善ACL術(shù)后患者的運動、平衡功能[2]。但是外周肌肉電刺激在治療時需要將電極片貼于患者皮膚表面,不僅會產(chǎn)生疼痛等不適感,且治療深度僅限于肌肉表面,無法改善患者本體感覺[3]。因此,近年來無痛、無創(chuàng)、治療范圍可達(dá)深層組織的重復(fù)外周磁刺激(repetitive peripheral magnetic stimulation,rPMS)得到了越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。rPMS是利用一定強(qiáng)度的時變脈沖磁場刺激可興奮的組織,從而在組織內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電場,以興奮神經(jīng)和/或肌肉,繼而達(dá)到治療目的,提高運動能力、改善痙攣、緩解疼痛[4]。也有一些文獻(xiàn)報道,在應(yīng)用rPMS后未發(fā)現(xiàn)上肢運動功能改善[5]。國內(nèi)尚無關(guān)于rPMS對ACL術(shù)后患者本體感覺和平衡功能效果的研究。本研究選取2021年9月至2022年6月就診于聯(lián)勤保障部隊第九八三醫(yī)院的60例ACL損傷患者為研究對象,探討rPMS對ACL重建術(shù)后患者本體感覺和平衡功能的影響,現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標(biāo)準(zhǔn):(1)MRI確診為ACL損傷;(2)在關(guān)節(jié)鏡下行單束自體肌腱ACL重建;(3)年齡18～40歲;(4)無其他系統(tǒng)疾病。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)rPMS刺激部位存在金屬置入物;(2)存在合并膝關(guān)節(jié)內(nèi)骨折、關(guān)節(jié)軟骨嚴(yán)重?fù)p傷;(3)并發(fā)嚴(yán)重心、肝、肺、腎功能不全或惡性腫瘤。本研究已通過醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(2022-YK-036-01),患者均已知情并簽署知情同意書。

本研究共納入60例患者。其中對照組30例,采用常規(guī)康復(fù)方案,男17例,女13例;年齡21～33歲,平均(26.11±5.46)歲。實驗組30例,在對照組的基礎(chǔ)上采用rPMS治療,男18例,女12例;年齡22～34歲,平均(25.32±5.61)歲。兩組患者基線資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05,見表1)。

表1 兩組患者一般基線資料對比

1.2 方法

1.2.1 對照組 患者在術(shù)后即刻開始康復(fù)訓(xùn)練,時間為4周。急性期以消除腫脹、恢復(fù)負(fù)重為主,實現(xiàn)早期活動和基礎(chǔ)運動功能恢復(fù),包括:坐位屈膝、髕骨松動術(shù)等關(guān)節(jié)活動度練習(xí),股四頭肌練習(xí)、站立直抬腿練習(xí)、雙腿微蹲練習(xí)等肌肉力量練習(xí),腹肌等長練習(xí)、仰臥卷腹練習(xí)等核心力量練習(xí),重心轉(zhuǎn)移練習(xí)、倒走練習(xí)等行走練習(xí);上述練習(xí)每次30 min,每天1次,共2周。第二階段以恢復(fù)正常力線和對基本活動的控制能力為主,實現(xiàn)基礎(chǔ)力量和本體感覺的恢復(fù),包括:髕骨松動術(shù)、固定自行車練習(xí)、站立屈膝、下肢柔韌性練習(xí)等關(guān)節(jié)活動度練習(xí),步態(tài)練習(xí)、靜蹲、臺階倒退練習(xí)、弓箭步練習(xí)等功能強(qiáng)化練習(xí),平衡練習(xí),核心力量練習(xí),心肺功能練習(xí);上述練習(xí)每次60 min,每天1次,共2周。對照組為確保患者不知情,采用偽刺激方式,即線圈垂直于患肢使磁場脈沖并不作用在肢體上,參數(shù)同實驗組。

1.2.2 實驗組 由1名專業(yè)的康復(fù)治療師指導(dǎo),先進(jìn)行與對照組同樣標(biāo)準(zhǔn)的綜合性康復(fù)治療,再進(jìn)行rPMS治療。在進(jìn)行rPMS治療前,詳細(xì)詢問受試者病史,排除患側(cè)刺激部位存在金屬置入物等rPMS治療禁忌證,向患者及家屬詳細(xì)介紹在rPMS治療期間可能發(fā)生的不良反應(yīng)與處理方法,并取得患者及家屬同意并簽署rPMS治療同意書。采用“8”字線圈,應(yīng)用iTBS模式刺激患側(cè)股外側(cè)肌的肌腹,將線圈平行于患肢。rPMS治療參數(shù):80%活動運動閾值,叢內(nèi)頻率/計數(shù)為50/3,叢間頻率/計數(shù)為5/10,T刺/間為2/8,脈沖個數(shù)為600個,時間3 min,4～5次。患者均接受20次rPMS,每周5次,共4周。

1.3 觀察指標(biāo) (1)采用Lysholm膝關(guān)節(jié)功能評分法對兩組患者治療前后的膝關(guān)節(jié)功能進(jìn)行評估,內(nèi)容包括疼痛(25分)、不穩(wěn)定度(25分)、腫脹度(10分)、跛行(5分)、支持(5分)、上樓(10分)、下蹲(5分)、絞鎖(15分),總分為100分,評分越高代表膝關(guān)節(jié)功能越好[6];采用Holden步行功能分級(function classification,FAC),共5級,等級越高代表步行功能恢復(fù)得越好。(2)采用關(guān)節(jié)活動量角器測量患側(cè)膝關(guān)節(jié)活動度(range of motion,ROM)。(3)采用疼痛視覺模擬評分(visual analogue scale,VAS)評估膝關(guān)節(jié)活動舒適度,總分0～10分,評分越低,代表疼痛程度越低。(4)利用等速肌力測定儀測試下肢肌力情況,測試指標(biāo)包括伸肌峰力矩(extensor peak moment,EPT)、屈肌峰力矩(flexor peak moment,FPT)及膝關(guān)節(jié)屈/伸肌群峰力矩比值(hamstrings/quadriceps,H/Q)×100%。(5)采用等速肌力測定儀進(jìn)行被動活動察覺閾值測試(threshold to detection of passive motion,TTDPM)評估患者本體感覺功能,患者下肢置于裝置上,起始角度為20 °,設(shè)定機(jī)器以0.25 °/s的速度使膝關(guān)節(jié)伸直,患者自訴感知膝關(guān)節(jié)活動時停止計時,重復(fù)測試3次,取平均值×0.25;分別于患者治療前、治療后1個月、12個月測定TTDPM[7]。(6)兩組患者進(jìn)行4周康復(fù)訓(xùn)練后,使用Pro-Kin平衡測試與訓(xùn)練系統(tǒng)評估膝關(guān)節(jié)平衡狀態(tài)[8],包括壓力中心X/Y軸、覆蓋90%橢圓區(qū)域面積、功能表面區(qū)域的軌跡長度指數(shù)(length in function of surface,LFS);以及全身動態(tài)平衡測試(whole-body dynamic balancing task,DBT),主要結(jié)局指標(biāo)為平衡時間,指患者將站立平臺放置在±3 °到兩側(cè)最大角度為26 °時花費的總時間。

2 結(jié) 果

2.1 兩組患者治療前后膝關(guān)節(jié)功能活動、關(guān)節(jié)活動度、疼痛比較 兩組患者治療前的Lysholm評分、FAC分級、ROM、VAS比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);治療后4周,實驗組的Lysholm評分、FAC分級、ROM高于對照組,VAS低于對照組,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,見表2)。

表2 兩組患者治療前后膝關(guān)節(jié)功能活動、關(guān)節(jié)活動度、疼痛比較

2.2 兩組患者治療前后下肢肌力比較 兩組患者治療前的EPT、FPT、ROM、H/Q比值對比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);治療后4周,實驗組的上述指標(biāo)均高于對照組,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,見表3)。

表3 兩組患者治療前后下肢肌力比較

2.3 兩組患者治療前后本體感覺功能比較 兩組術(shù)前患側(cè)本體感覺與健側(cè)比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);治療后4周,實驗組兩側(cè)的本體感覺差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),而對照組患側(cè)本體感覺仍較健側(cè)差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);治療后12個月,兩組患者兩側(cè)肢體的本體感覺比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05,見表4)。

表4 兩組患者治療前后本體感覺功能比較

2.4 兩組患者膝關(guān)節(jié)平衡功能參數(shù)比較 治療后4周,實驗組患者在睜眼及閉眼狀態(tài)下的壓力中心X/Y軸、覆蓋90%橢圓區(qū)域面積和LFS均顯著低于對照組,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,見表5)。

表5 兩組患者膝關(guān)節(jié)平衡功能參數(shù)比較

2.5 兩組患者DBT對比 在治療前和治療后3個月,兩組患者DBT比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);治療后6個月和12個月,兩組患者DBT均改善,且實驗組改善程度優(yōu)于對照組,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,見表6,見圖1)。

圖1 治療后12個月兩組DBT波動描繪

表6 兩組患者治療前后DBT平衡時間對比

2.6 典型病例 24歲男性患者,跑步中摔倒導(dǎo)致左膝疼痛伴步行不能,于外院確診為左ACL斷裂,行ACL重建術(shù),術(shù)后即入本院康復(fù)。入院評估,左膝關(guān)節(jié)屈曲ROM:主動50 °,被動80 °;伸展ROM:主動15 °,被動10 °。經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)治療后,左膝關(guān)節(jié)屈曲ROM:主動110 °,被動120 °;膝關(guān)節(jié)可伸直至0 °。負(fù)重時疼痛基本消失,能夠長距離步行和無痛下蹲(見圖2～5)。

圖2 術(shù)前MRI示ACL股骨止點處增粗

圖3 術(shù)后即刻開始康復(fù)訓(xùn)練

圖4 rPMS治療操作

3 討 論

ACL是膝關(guān)節(jié)至關(guān)重要的結(jié)構(gòu),其作用在于限制脛骨前移及外旋,維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定。ACL重建能高度恢復(fù)解剖結(jié)構(gòu),但無法重建本體感覺,這需要術(shù)后康復(fù)中針對重建的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng),重建因本體感覺及平衡覺的缺失而影響的神經(jīng)肌肉反應(yīng)機(jī)制[9]。rPMS作為一種新興無創(chuàng)、無痛的神經(jīng)肌肉調(diào)控方法越來越多地應(yīng)用于康復(fù)領(lǐng)域[10]。本研究結(jié)果表明,相對于常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練方案,rPMS聯(lián)合康復(fù)訓(xùn)練可增加ACL術(shù)后患者Lysholm評分、FAC分級、ROM、本體感覺和平衡功能,提高下肢肌力,降低VAS評分。

目前多項研究表明,rPMS可使肌肉局部組織產(chǎn)生微電流,局部組織血流量增加,改善肌肉組織的皮質(zhì)興奮,從而影響血液循環(huán)和局部神經(jīng)系統(tǒng)。在緩解疼痛方面,rPMS阻斷了Aδ類和C類等痛覺傳導(dǎo)纖維,疼痛感降低后患者康復(fù)訓(xùn)練可達(dá)到更大關(guān)節(jié)活動度[11]。Okudera等[12]研究表明,應(yīng)用20 Hz共600脈沖刺激橈神經(jīng)后,超聲成像系統(tǒng)顯示肌肉局部靜脈血流量顯著增加。本研究中實驗組Lysholm評分、FAC分級、ROM高于對照組,VAS評分低于對照組(P<0.05),說明rPMS可顯著改善患者膝功能、緩解疼痛、提高關(guān)節(jié)活動度,從而提高患者步行能力。

下肢肌力是膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。Baek等[13]采用rPMS對髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后患者進(jìn)行了15次治療后,與偽刺激相比,rPMS組的術(shù)側(cè)股外側(cè)肌的肌電均方根和串行站立的時間都得到了較大提升,提示rPMS可以提高肌肉力量,改善平衡能力。Yang等[14]將rPMS作用于股四頭肌運動點,發(fā)現(xiàn)在連續(xù)應(yīng)用5周后,可以顯著增加股四頭肌等長、等速評估中最大和平均峰力矩。本研究中,實驗組的EPT、FPT、ROM、H/Q等肌力改善均優(yōu)于對照組(P<0.05),這也印證了rPMS在提高肌肉力量,提升肌力上的作用。

維持ACL本體感覺的正常模式是膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。本體感覺的恢復(fù)是膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)的前提,是提高關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、動態(tài)穩(wěn)定性,改善運動協(xié)調(diào)性,促進(jìn)患者早期康復(fù)的關(guān)鍵[15]。有研究表明,ACL損傷后其機(jī)械感受器會減少,從而導(dǎo)致神經(jīng)肌肉控制能力下降,進(jìn)一步影響平衡功能,使得再損傷的風(fēng)險提高[16]。本研究中,兩組患者術(shù)前本體感覺均出現(xiàn)異常,治療后4周,實驗組患側(cè)已恢復(fù)正常,而對照組患側(cè)仍存在異常,治療后12個月兩組均已恢復(fù)正常。這說明通過rPMS可以有效地改善患者的本體感覺,這可能與rPMS的磁場刺激股外側(cè)肌肌腹中的感覺運動神經(jīng)纖維,間接興奮機(jī)械感受器,二者形成本體感受傳入信號,從而提高患者本體感覺。基礎(chǔ)研究表明,在ACL受損后本體感覺感受器的數(shù)量以及傳入神經(jīng)功能隨著受傷時間的推移而不斷下降,變異數(shù)量也在增加,協(xié)調(diào)運動、姿勢控制能力受到影響。Dargo等[17]的meta分析表明,對ACL術(shù)后1年以上的運動員進(jìn)行關(guān)節(jié)位置覺測試,患側(cè)出現(xiàn)角度誤差;一側(cè)ACL受損后,健側(cè)的本體感覺也受到影響,這可能與一側(cè)ACL受損后,兩側(cè)向中樞傳導(dǎo)的信息不對稱,為控制平衡而抑制健側(cè)傳導(dǎo),從而導(dǎo)致姿勢控制不佳,平衡功能受損。而穩(wěn)定性不足的患者雖然在后期康復(fù)中的角度恢復(fù)正常,疼痛腫脹消失,但是二次損傷的危險性增加[18]。

有研究表明,本體感覺在平衡功能的提高上占據(jù)重要作用[19]。本研究中,治療后4周實驗組患者在睜眼及閉眼狀態(tài)下的壓力中心X/Y軸、覆蓋90%橢圓區(qū)域面積和LFS等指標(biāo)均顯著低于對照組(P<0.05);治療后6個月、12個月,兩組患者DBT較治療前改善,實驗組優(yōu)于對照組。這提示在治療后短期內(nèi)患者平衡功能得到提升,作用效果還可維持到遠(yuǎn)期,這對預(yù)后提升至關(guān)重要。這與Renner等[20]的研究結(jié)果有一致性。rPMS可以提高患者平衡功能的原因可能是與其提高肌力、增加本體感覺有關(guān)。

本研究也存在局限性,樣本量較小;rPMS對于提高ACL術(shù)后患者本體感覺和平衡功能的具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究;針對rPMS的最佳參數(shù)及刺激部位有待于多中心大樣本量的研究。這為后續(xù)的研究中提供了思路和方向。

綜上所述,rPMS可以改善ACL術(shù)后患者的本體感覺,緩解疼痛,增加肌肉力量,從而提高患者的平衡功能,改善膝關(guān)節(jié)功能,值得臨床推廣使用。