中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法對(duì)老年膝骨關(guān)節(jié)炎患者跨越障礙物時(shí)疼痛、關(guān)節(jié)力矩和動(dòng)態(tài)穩(wěn)度的作用

王靜文 劉偉 高博 周志鵬 宋祺鵬

(1山東體育學(xué)院研究生教育學(xué)院,山東 濟(jì)南 250100;2山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬頸肩腰腿痛醫(yī)院康復(fù)科;3山東體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)與健康學(xué)院)

膝骨關(guān)節(jié)炎(KOA)是老年人群最常見(jiàn)的慢性進(jìn)行性、退行性致殘疾病〔1〕。KOA會(huì)導(dǎo)致老年人膝關(guān)節(jié)疼痛〔2〕、下肢關(guān)節(jié)力矩改變〔3〕及身體穩(wěn)定性降低〔4〕。而跨越障礙物是老年人在日常生活中具有挑戰(zhàn)性的一項(xiàng)活動(dòng),且占老年人跌倒比例的50%〔5〕。關(guān)節(jié)疼痛導(dǎo)致KOA患者步態(tài)異常和活動(dòng)能力受到限制〔6,7〕。下肢關(guān)節(jié)力矩的改變及身體穩(wěn)定性的下降導(dǎo)致KOA患者在跨越障礙物行走時(shí)發(fā)生跌倒的風(fēng)險(xiǎn)較高〔8,9〕。已有研究指出,運(yùn)動(dòng)療法有效緩解KOA患者疼痛、改善下肢關(guān)節(jié)力矩及身體穩(wěn)定性〔10,11〕。但是,薈萃分析表明,運(yùn)動(dòng)療法改善KOA患者癥狀的療效是小到中等〔12,13〕。因此,需要在運(yùn)動(dòng)療法的基礎(chǔ)上納入新的干預(yù)方式來(lái)改善其癥狀。疼痛是KOA患者的主要臨床癥狀,對(duì)下肢關(guān)節(jié)力矩〔14〕和身體穩(wěn)定性〔15〕有一定的影響。中藥熱敷是緩解KOA疼痛有效且安全的治療方法〔16〕,可以降低神經(jīng)末梢的興奮性,達(dá)到通絡(luò)止痛的效果。

中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法會(huì)更好地改善KOA患者的癥狀。然而,尚無(wú)研究探索中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法緩解KOA患者跨越障礙物時(shí)疼痛,且缺乏從生物力學(xué)的角度探討膝關(guān)節(jié)矢狀面力矩及動(dòng)態(tài)穩(wěn)度(MOS)改善的作用。本研究探索8 w中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法對(duì)KOA患者跨越障礙物時(shí)疼痛、膝關(guān)節(jié)矢狀面力矩及MOS的作用。

1 對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象 選取山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬頸肩腰腿痛醫(yī)院門(mén)診或住院KOA患者34例。應(yīng)用G-power軟件,參考以往研究〔17〕,計(jì)算出power為0.95,α為0.05時(shí)所需最小樣本量為22例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡≥65歲;(2)符合美國(guó)風(fēng)濕病學(xué)會(huì)KOA單側(cè)或雙側(cè)診斷標(biāo)準(zhǔn)〔18〕;(3)符合膝骨關(guān)節(jié)炎中醫(yī)診療指南(2020年)診斷標(biāo)準(zhǔn)〔19〕;(4)簽署知情同意書(shū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)影響膝關(guān)節(jié)神經(jīng)或神經(jīng)肌肉紊亂(除KOA外);(2)3個(gè)月內(nèi)接受下肢關(guān)節(jié)手術(shù)或骨折;(3)未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)接受全膝關(guān)節(jié)置換術(shù);(4)慢性致殘性背部、臀部、踝關(guān)節(jié)或足部疼痛。隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各17例,實(shí)驗(yàn)組接受8 w中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法,對(duì)照組接受8 w運(yùn)動(dòng)療法。當(dāng)患者參與率低于80%時(shí)被排除〔20〕。8 w后,實(shí)驗(yàn)組2例患者因參與率低(73%,70%)被排除,2例因接受其他治療被排除。對(duì)照組2例因參與率低(74%,72%)被排除,1例因接受其他治療被排除。兩組年齡、體質(zhì)量、身高、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、腿長(zhǎng)、Kallgren/Lawence(K/L)分級(jí)無(wú)顯著差異(P>0.05)。見(jiàn)表1。本研究經(jīng)山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬頸肩腰腿痛醫(yī)院倫理委員會(huì)的(2021009)批準(zhǔn),并在中國(guó)臨床試驗(yàn)注冊(cè)中心注冊(cè)(注冊(cè)號(hào)為ChiCTR2100052450)。

表1 兩組一般資料比較

1.2干預(yù)方法 實(shí)驗(yàn)組接受中藥熱敷和運(yùn)動(dòng)療法90 min,包括中藥熱敷即寒濕痹痛方30 min,關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)30 min,肌力訓(xùn)練30 min。對(duì)照組接受運(yùn)動(dòng)療法和健康宣教90 min,包括關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)30 min,肌力訓(xùn)練30 min,健康宣教30 min。30 min/次,3次/w,干預(yù)8 w。寒濕痹痛方藥物組成：桂枝、白芍、生麻黃、白術(shù)、知母、防風(fēng)、制附子、制川烏、白芥子、乳香、沒(méi)藥、川牛膝、燙狗脊、鹿角膠等。用生理鹽水紗布清潔皮膚,使用木勺快速攪拌中藥外敷劑,將溫度適宜(40～42 ℃)的特制外敷劑均勻涂抹于膝關(guān)節(jié)(內(nèi)外膝眼連線上下約10 cm,前后左右均包裹),尺寸約15 cm×15 cm×2 cm,將保鮮膜覆蓋在外敷劑處,用繃帶固定。運(yùn)動(dòng)療法：①關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)：以澳大利亞Maitland的方法為主〔21〕。患者仰臥位,在治療師的幫助下接受關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù),包括髕骨遠(yuǎn)端滑動(dòng)、內(nèi)外側(cè)滑動(dòng),脛腓關(guān)節(jié)前后滑動(dòng),脛股關(guān)節(jié)前后滑動(dòng)、長(zhǎng)軸牽引,每個(gè)方向滑動(dòng)5～6次。疼痛明顯時(shí)用Ⅰ、Ⅱ級(jí)松動(dòng)手法,隨著關(guān)節(jié)活動(dòng)度增加和疼痛緩解改用Ⅲ、Ⅳ級(jí)手法。②肌力訓(xùn)練(等長(zhǎng)、等張肌力訓(xùn)練)〔22〕：等長(zhǎng)訓(xùn)練為患者仰臥位,膝關(guān)節(jié)伸直,繃緊股四頭肌10 s,放松10 s。等張訓(xùn)練為患者坐位,屈曲時(shí)足跟向臀部方向接近,伸展時(shí)膝關(guān)節(jié)在可耐受的情況下伸直,阻力點(diǎn)位于踝關(guān)節(jié)處,按照患者的膝關(guān)節(jié)恢復(fù)狀況逐漸增加運(yùn)動(dòng)阻力(9.8～15.0 N)。

1.3疼痛評(píng)分 采用疼痛視覺(jué)模擬評(píng)分(VAS)對(duì)患者跨越障礙物時(shí)患側(cè)腿的疼痛進(jìn)行評(píng)分。VAS在0～10分之間,0表示不痛,10表示極端疼痛,得分越高說(shuō)明疼痛程度越高。

1.4跨越障礙物 每個(gè)患者以自行選擇的步速行走,并穿過(guò)一個(gè)高度可調(diào)的障礙物,該障礙物為放置在游標(biāo)卡尺上的木尺。測(cè)力臺(tái)(90 cm ×60 cm×10 cm,AMTI,BP600900,USA)放置在障礙物兩側(cè)。在骨骼標(biāo)志上粘貼了43個(gè)紅外反光Marker點(diǎn)(直徑14 mm)標(biāo)記。采用帶有12個(gè)高速紅外攝像頭(Vicon,Oxford Metrics Ltd,UK)對(duì)目標(biāo)動(dòng)作進(jìn)行捕捉,采樣頻率為100 Hz。同步的地面反作用力數(shù)據(jù)通過(guò)三維測(cè)力臺(tái)進(jìn)行采集,采樣頻率為1 000 Hz。在實(shí)驗(yàn)中,采用障礙物高度為受試者10%腿長(zhǎng)來(lái)模擬鋪路石的高度,其中腿長(zhǎng)定義為同側(cè)髂前上棘到內(nèi)踝之間的距離〔23〕。每例患者用患側(cè)腿領(lǐng)先跨越,健側(cè)腿跟隨跨越障礙物,在整個(gè)過(guò)程中與障礙物無(wú)接觸并無(wú)步伐調(diào)整為1次成功的測(cè)試。患側(cè)腿定義為K/L分級(jí)較高的那條腿,或者當(dāng)兩條腿的K/L分級(jí)相同時(shí),則選用患者認(rèn)為更疼的那條腿,最終采集3次成功的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。見(jiàn)圖1。

圖1 跨越障礙物測(cè)試

1.5運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)分析 通過(guò)Visual 3D軟件(C-Motion,Germantown,MD,USA)完成處理、計(jì)算等。采用巴特沃斯四階低通濾波器濾波,截止頻率分別為6和50 Hz〔24〕。選取領(lǐng)先跨越腿支撐期內(nèi)膝關(guān)節(jié)力矩的3個(gè)特征值〔支撐前期最大膝伸展力矩(KEMps)、支撐中期最大膝屈曲力矩(KFMms)和支撐末期最大膝伸展力矩(KEMts)〕進(jìn)行分析〔25〕。支撐前期：領(lǐng)先跨越腿足跟著地到跟隨跨越腿足尖離地為止;支撐中期：跟隨跨越腿足尖離地到跟隨跨越腿足跟著地為止;支撐末期：跟隨跨越腿足跟著地到領(lǐng)先跨越腿足尖離地為止。膝關(guān)節(jié)力矩采用逆向動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算。正值表示膝關(guān)節(jié)伸展力矩,負(fù)值表示膝關(guān)節(jié)屈曲力矩,膝關(guān)節(jié)力矩標(biāo)準(zhǔn)化為體質(zhì)量和身高的乘積。外推質(zhì)心(CM)定義為質(zhì)心(COM)在水平面的垂直投影位置加上質(zhì)心速度(VCOM)與因子W0的比值。g表示重力加速度,大小為9.8 m/s2,l表示COM到地面的垂直距離。把CM到BOS邊界的最小距離定義為MOS。Bmax由壓心位置(COP)表示〔26〕,COP依據(jù)測(cè)力臺(tái)數(shù)據(jù)獲得。將足跟觸地的時(shí)刻定義為測(cè)力臺(tái)Z軸方向上的地面反作用力F≥20 N的時(shí)刻〔27〕。MOS公式如下：

(1)

CM=COM+VCOM/W0

(2)

MOS=Bmax-CM

(3)

MOS越大,說(shuō)明COP與CM之間的距離越長(zhǎng),穩(wěn)定性越差。根據(jù)以往研究〔28〕,足跟著地的MOS最小,因此選用領(lǐng)先跨越足跟著地時(shí)刻的前后、內(nèi)外方向的MOS進(jìn)行分析。

2 結(jié) 果

2.2膝關(guān)節(jié)矢狀面力矩 8 w干預(yù)后,兩組KEMps有顯著的交互作用(P<0.05)。事后檢驗(yàn)結(jié)果顯示,與干預(yù)前相比,干預(yù)后實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組KEMps顯著增大(d=1.417、0.702,P<0.001、=0.015),實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比上升更顯著(d=0.889,P<0.001)。見(jiàn)表2。

表2 兩組干預(yù)前后膝關(guān)節(jié)矢狀面力矩

2.3MOS 8 w干預(yù)后,兩組前后方向MOS有顯著交互作用(P<0.001)。事后檢驗(yàn)結(jié)果顯示,與干預(yù)前相比,干預(yù)后實(shí)驗(yàn)組前后方向MOS顯著減小(d=2.646,P<0.001)。兩組前后方向的VCOM有顯著交互作用(P<0.05)。事后檢驗(yàn)結(jié)果顯示,與干預(yù)前相比,干預(yù)后實(shí)驗(yàn)組前后方向的VCOM顯著增大(d=1.540,P<0.001)。見(jiàn)表3。

表3 兩組前后外側(cè)(A/P)、內(nèi)外側(cè)方向(M/L)干預(yù)前后動(dòng)態(tài)穩(wěn)定參數(shù)

3 討 論

運(yùn)動(dòng)療法促進(jìn)血液、淋巴液的循環(huán),增高血中內(nèi)啡肽、5-羥色胺含量,降低痛閾,緩解疼痛〔29〕。中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法相較于單一的運(yùn)動(dòng)療法在緩解KOA患者疼痛方面更有效,可能有以下原因。第一,中藥熱敷可以防止蛋白多糖的丟失,并加速軟骨細(xì)胞的增殖來(lái)保護(hù)細(xì)胞基質(zhì),從而使相連的關(guān)節(jié)面光滑,避免關(guān)節(jié)面之間的撞擊和磨損,緩解疼痛〔30〕;第二,中藥熱敷抑制各種促炎因子、化學(xué)物質(zhì)和蛋白質(zhì)的釋放〔31〕,從而減緩KOA患者疼痛;第三,運(yùn)動(dòng)療法加強(qiáng)中藥熱敷緩解疼痛的作用。運(yùn)動(dòng)療法改善血液和淋巴液循環(huán),促進(jìn)局部血管舒張,增加中藥的吸收和滲透〔32〕,達(dá)到消炎止痛、溫經(jīng)通絡(luò)的作用。

關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)通過(guò)松解膝關(guān)節(jié)周?chē)o張的肌肉群,并拉伸膝關(guān)節(jié)以降低骨內(nèi)壓力,緩解肌肉攣縮現(xiàn)象〔33〕;肌力訓(xùn)練增粗肌纖維,增強(qiáng)下肢肌力和改善膝關(guān)節(jié)功能〔34〕。中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法相較于單一的運(yùn)動(dòng)療法在改善KOA患者股四頭肌力方面更有效可能有以下原因。第一,中藥熱敷降低神經(jīng)末梢的興奮性,緩解膝關(guān)節(jié)周?chē)∪獐d攣和僵硬的狀態(tài),為實(shí)施運(yùn)動(dòng)療法打下良好的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ),促使運(yùn)動(dòng)療法做得更標(biāo)準(zhǔn);第二,運(yùn)動(dòng)療法協(xié)調(diào)肌肉之間收縮能力、增加膝關(guān)節(jié)周?chē)募×?改善下肢關(guān)節(jié)穩(wěn)定性〔35〕,繼而會(huì)提高在跨越障礙物時(shí)抬腿的高度及落地時(shí)刻的下肢穩(wěn)定性。

本研究結(jié)果表明,中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法改善了領(lǐng)先跨越足跟著地前后的MOS。倒鐘擺模型理論認(rèn)為,MOS為 CM 到最遠(yuǎn)前邊界的最小距離,人體VCOM對(duì)CM起決定性作用〔36〕。經(jīng)過(guò)8 w干預(yù)后,中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法在足跟著地前后方向VCOM增大,這與前人的研究結(jié)果〔37〕一致,當(dāng)跨越障礙物之后,跨越足跟觸地之前身體處在不穩(wěn)定的狀態(tài),這時(shí)候需要領(lǐng)先跨越足跟快速觸地來(lái)增加支撐面積以維持平衡,當(dāng)速度越快,身體重新恢復(fù)穩(wěn)定性的能力越快越穩(wěn),減少跌倒的風(fēng)險(xiǎn)。股四頭肌是改善步態(tài)速度的主要肌肉群之一,中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法改善KOA患者足跟著地前后方向的MOS是因?yàn)橹兴師岱蠼Y(jié)合運(yùn)動(dòng)療法通過(guò)增強(qiáng)股四頭肌肌力從而改善VCOM〔38〕。

綜上,相較于單一的運(yùn)動(dòng)療法,8 w中藥熱敷結(jié)合運(yùn)動(dòng)療法緩解KOA患者跨越障礙物時(shí)疼痛,改善膝關(guān)節(jié)矢狀面力矩及MOS更有效。因此,在實(shí)施運(yùn)動(dòng)療法之前增加中藥熱敷促進(jìn)KOA患者康復(fù)。