膝骨关节炎患者本体感觉的影响因素分析

卢岩岩 许学猛 刘文刚 赵传喜 杜建平 陈国材 邱博凡 郑乙

1广州中医药大学第五临床医学院（广州 510095）；2广东省第二中医院（广州 510095）

膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是中老年人常见病、多发病［1］。该病以疼痛、僵硬、功能障碍等为主要特点，后期致残率高，严重影响了患者的生存质量［2-4］。KOA患者多存在膝关节稳定性下降，随着研究的深入，人们发现本体感觉对于维持膝关节的稳定发挥了重要作用，且KOA患者多存在不同程度的本体感觉减退［5］。同时，膝关节肌力下降、肥胖、疼痛、功能障碍亦是KOA进展的重要因素［6-7］。但目前国内外关于KOA本体感觉与其他因素的相关性研究较少。探究KOA本体感觉的相关影响因素，制定相应的康复锻炼计划，对于加强膝关节稳定性，延缓KOA进展至关重要。PK254动静态平衡仪是一种可以综合评估、训练患者平衡能力和本体感觉的专业仪器，在神经康复领域应用较为广泛，但在骨科领域，国内外研究多限于脊髓损伤、踝关节的本体感觉评估等方面，极少涉及膝关节的评估。本研究拟首次运用该仪器，联合等速肌力训练仪，着重探究KOA本体感觉与肌力、体质指数（body mass index，BMI）、疼痛、功能的相关性，为制订完善的KOA康复治疗方案提供参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象选取2017年11月至2018年3月就诊于广东省第二中医院骨伤科门诊的50例中老年KOA患者，其中男14例，女36例，平均年龄（61.14±8.00）岁，左膝28例，右膝35例。所有患者均签署知情同意书，并完成各项检测及评估。

1.1.1 纳入标准（1）符合美国风湿病协会1986年修订的KOA诊断标准［8］；（2）年龄40 ～ 80岁；（3）疼痛视觉模拟评分（visual analogue score，VAS）≥3分；（4）K⁃L分级（Kellgren⁃Lawrence score）≥Ⅱ级。

1.1.2 排除标准（1）既往行下肢外科手术者；（2）合并扭伤或其他创伤者；（3）同时患有踝和（或）髋关节等其他下肢疾病者；（4）伴有类风湿性关节炎、痛风性关节炎等其他膝关节疾病者；（5）伴有中枢及外周神经系统疾病者；（6）伴有严重的高血压、糖尿病等内科疾病影响下肢平衡功能者；（7）因其他因素不能配合完成检测及评估者。

1.2 方法

1.2.1 膝关节本体感觉评定采用意大利PK254型动静态平衡仪对本体感觉进行评估。选用多轴本体感觉评估模块。平衡板阻力值设置为“5”，患侧下肢负重值设置为患者体重的50%，圈数设置为“5”。测试时受试者患侧下肢立于平衡板上，膝关节伸直，踝关节中立位，另一侧下肢立于患侧斜后方。患侧足第二趾与足跟中心连线落于A1A5轴上，足弓最高点落于A3A7轴上。正式测试开始前，受试者先预试两次，熟悉控制平衡板及整个测试流程。正式测试时，患者以膝关节发力，带动踝关节，按照系统所示轨迹图尽量在最短时间、以最优路径，通过足部控制平衡板的倾斜，来描迹轨迹。所有测试均在相同的2名工作人员分别指导下各完成1次，取平均值，每完成1次，需重置平衡板。在测试时，要将发力点集中在膝关节，避免身体其他部位出现代偿，影响测试结果。记录指标包括：（1）平均轨迹误差（average trace error，ATE），指受试者实际描迹轨迹与系统给定轨迹相比的误差大小。ATE越大，表示错误率越大，运动控制能力越弱，本体感觉功能越差。（2）平均负重力量差，代表负重力量控制水平，数值越大表示负重控制能力越弱，本体感觉功能越差。

1.2.2 肌力测试采用美国Biodex system 4 Pro型等速肌力训练仪对肌力进行测试。安装相对应的膝关节组件，受试者取坐位，固定躯干及大腿，调整机器动力轴使对准受试侧膝关节旋转中心。嘱受试者分别伸直、屈曲膝关节至最大限度，测出其膝关节活动范围，在该范围内进行等速肌力测试。测试前先指导受试者进行2次预试以熟悉整个测试流程，并完成热身运动。正式测试时角速度统一设置为60°，5个循环为一组，共测试两组，取其平均值，测试过程中指导患者以最大力量完成屈伸测试。观察指标：伸、屈肌群峰力矩力矩峰值代表膝关节伸屈肌群在完成一次伸屈过程中达到的最大力矩输出，可以反映受试者的肌力情况，是肌力测试的黄金指标。数值越大，代表肌力越强。

1.2.3 BMI用来反映个体超重、肥胖情况。计算公式为BMI=体质量（kg）/身高的平方（m2），BMI≥ 24 kg/m2，表示超重；BMI≥ 28 kg/m2，表示肥胖。指数越高，代表超重、肥胖程度越严重。

1.2.4 VAS评分反应患者疼痛程度的指标，共有从“1”到“10”10个刻度，评分越高，表示疼痛越严重。

1.2.5 骨关节炎指数（western ontario and mc⁃Master universities osteoarthritis index，WOMAC指数）反应患者膝关节功能的评分。共包括疼痛、僵硬以及功能3方面情况，评分越高代表膝关节功能越差。

1.3 统计学方法计量资料采用均数±标准差表示，对ATE、平均负重力量差与伸屈肌群峰力矩、BMI、VAS、WOMAC指数进行Pearson相关性分析，数据统计采用SPSS20.0软件，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 KOA患者本体感觉与膝关节伸、屈肌群峰力矩的相关性分析结果显示，ATE为（15.50±8.10），平均负重力量差为（0.8±0.47），伸肌群峰力矩（N⁃M）为（71.18±9.00），屈肌群峰力矩（N⁃M）为（37.12±3.70）。KOA患者ATE与膝关节伸肌群峰力矩、屈肌群峰力矩均呈负相关，相关系数r分别为-0.542和-0.493，P＜0.05；KOA患者平均力量差与膝关节伸肌群峰力矩、屈肌群峰力矩无明显相关性（P＞0.05）。见表1。

表1 KOA患者膝关节本体感觉与肌力的相关性Tab.1 Correlation between proprioception and muscle strength in patients with KOA r值

2.2 KOA患者本体感觉与BMI、疼痛的相关性结果显示，BMI为（25.05± 1.05）kg/m2，VAS评分为4.91±1.38。KOA患者ATE与BMI、VAS评分均呈正相关，相关系数r分别为0.517和0.51，P＜0.05。KOA患者平均力量差与BMI呈正相关，相关系数r为0.496，P＜0.05；与VAS无明显相关性（P＞0.05）。见表2。

表2 KOA患者膝关节本体感觉与BMI、疼痛的相关性Tab.2 Correlation between proprioception and BMI，VAS score in patients with KOAr值

2.3 KOA患者本体感觉与膝关节功能WOMAC指数的相关性结果显示，WOMAC指数为（61.00±6.85），WOMAC疼痛指数为（17.59±2.32），WOMAC僵硬指数为（4.86±0.89），WOMAC功能指数为（38.55±5.15）。KOA患者ATE与WOMAC指数以及WOMAC疼痛、僵硬、功能指数均呈正相关，相关系数r分别为 0.566、0.525、0.466和 0.466，P＜0.05。KOA患者平均力量差与WOMAC僵硬指数呈正相关，相关系数r为0.593，P＜0.05，与WOMAC总指数以及WOMAC疼痛、功能指数无明显相关性（P＞0.05）。见表3。

表3 KOA患者本体感觉与膝关节功能WOMAC指数的相关性Tab.3 Correlation between proprioception and WOMAC index in patients with KOA r值

3 讨论

目前，KOA康复是研究热点，但多集中在缓解疼痛、营养软骨、加强功能锻炼等方面，对膝关节本体感觉的研究较少。现代研究证实，本体感觉对于维持膝关节稳定，调控运动姿态至关重要。KOA发生时，本体感受器数量减少、功能减弱，关节稳定性下降，跌倒风险增加，进一步加剧了KOA的进程。因此，探究本体感觉的相关影响因素，有效制定相应的康复计划，对于防治KOA具有重要意义。本研究创新性地应用PK254动静态平衡仪，联合等速肌力训练仪，探究了KOA本体感觉的相关影响因素，这在国内外尚属首次。

本研究的结果显示，本体感觉不仅与膝关节伸肌肌群呈负相关，与屈肌肌群也存在同样的关系，这与VAN等［9］的研究结果一致，这说明，随着KOA患者膝关节肌力下降，本体感觉水平也出现下降，这可能正是造成膝关节稳定性和平衡能力下降的重要原因。

肥胖也是KOA的重要致病因素之一。BMI值越大，KOA的发病率越高［10］。本研究结果显示，KOA患者本体感觉与BMI呈显著负相关。这可能是因为，肥胖加重了KOA患者软骨、半月板、肌腱等组织的损伤，破坏了膝周的本体感受器。因此，对于肥胖型KOA患者，适当地减重训练十分有必要。

疼痛是否与KOA本体感觉下降有关尚无定论。AKSEKI等［11］通过对比髌股关节疼痛患者与正常人，发现前者比后者本体感觉减退。而DE OLIVEIRA等［12］通过对比轻中度KOA患者和正常人，发现前者疼痛明显，而本体感觉无明显差异。本研究结果显示，KOA患者ATE与VAS评分呈正相关，平均负重力量差则与之无相关性。这可能与长久的疼痛影响了患膝的活动功能，造成患膝肌肉废用性萎缩，引起本体感受器数目和反应能力下降有关；而代表负重感觉的平均负重力量差与代表浅感觉的疼痛相关性不大。

CHEN等［13］认为，KOA患者本体感觉减退是造成膝关节功能障碍的重要原因。本研究结果显示，ATE与WOMAC指数各项评分均呈正相关，可能是因为本体感受器受损，神经肌肉电生理活动减弱，长此以往，造成了膝关节功能下降。平均负重力量差与WOMAC僵硬指数呈正相关，与WOMAC其他各项指数无明显相关性。分析其原因可能为，负重感觉作为本体感觉的一种，其本身与疼痛、功能指数之间无明显的交互作用。

综上所述，本体感觉与肌力、BMI、疼痛、功能均密切相关，其在维持膝关节稳定及动静态平衡方面发挥了重要的作用。因此，在防治KOA过程中，应得到足够的重视。同时，本研究也存在不足之处：（1）平衡训练仪虽能在实际操作过程中尽量避免身体其他部位的代偿，但仍不可避免误差；（2）本研究样本量偏少，未来仍需要大样本病例研究；（3）如何制订本体感觉的针对性训练也值得进一步深入思考。