膝骨关节炎患者下肢动静态位置觉与功能状况和平衡的相关性分析①

郭燕梅，瓮长水，陈蔚，焦伟国

膝骨关节炎患者下肢动静态位置觉与功能状况和平衡的相关性分析①

郭燕梅，瓮长水，陈蔚，焦伟国

目的 了解膝骨关节炎患者下肢动静态位置觉与下肢功能水平和动静态平衡之间的关系。方法对32例膝骨关节炎患者完成Lequesne患者指数评分、下肢动静态位置觉测试和动静态跌倒风险测试。进行Pearson相关性分析。结果患者双下肢中高频段姿势摆动系数和与Lequesne患者指数总分(r=0.36,P＜0.05)、静态平衡跌倒风险指数(r=0.85,P＜0.001)正相关，与动态平衡跌倒风险指数无显著相关(r=0.30,P＞0.05)；健侧或较轻侧和患侧或较重患侧复位误差平均值与Lequesne患者指数总分(r=0.33～0.39,P＜0.05)、动态平衡跌倒风险指数(r=0.65～0.70,P＜0.05)、静态平衡跌倒风险指数(r=0.38～0.45,P＜0.05)正相关。结论膝骨关节炎患者下肢功能水平的下降会对维持机体平衡的本体感觉传入能力产生不良影响，从而导致其平衡能力的下降。

膝关节骨关节炎；本体感觉；平衡

[本文著录格式]郭燕梅，瓮长水，陈蔚，等.膝骨关节炎患者下肢动静态位置觉与功能状况和平衡的相关性分析[J].中国康复理论与实践,2013,19(11):1064-1068.

本体感觉是维持人体平衡的三大要素之一。本体感觉又称深感觉，是指肌、腱、关节等运动器官本身在运动和静止时产生的感觉。关节本体感觉，尤其是膝关节本体感觉，在控制关节、校正姿势和维持平衡方面具有极为重要的临床意义[1]，其中肌肉和关节的感受器是关节本体感觉的主要来源[2]。关节本体感觉主要包括静止时关节静态位置感知能力、运动时关节动态位置感知能力以及反射回应与肌张力调节回路的传出活动能力[2]，前两者反映本体感觉的传入能力，后者反映本体感觉的传出能力。

研究表明，膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)患者与无KOA者相比，膝关节本体感觉更差[3-5]。目前国内外大多数有关本体感觉的研究都侧重于动态位置感知觉。本研究测试KOA患者的下肢关节动静态位置感知觉和下肢功能状况，以及整体动静态跌倒风险，较为全面地了解本体感觉传入活动能力与KOA患者的下肢功能状况和动静态平衡之间的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2009年9月～2010年3月，解放军总医院南楼康复医学科就诊，符合美国风湿病学会2001年制定的KOA诊断标准[6]的老年KOA患者32例，其中男性23例，女性9例；年龄60～89岁，平均(72.50±7.94)岁。均无踝关节与髋关节的疼痛或不适症状。

排除标准：①曾行膝关节置换术；②下肢在6个月内曾行外科手术；③伴类风湿关节炎；④在过去30 d内曾应用阿片类、皮质类固醇类或解热镇痛类药物干预膝关节疼痛；⑤高血压未得到很好控制或在运动锻炼期间存在并发心脏病的中高度危险因素；⑥伴不能安全参与测试的严重健康问题，如严重的视力问题、神经功能障碍、主要或明显受限的背痛、严重骨质疏松、不借助辅助工具无法步行10 m；⑦无法理解和完成测试；⑧声明不能参与或完成测试；⑨经常出现头晕或晕眩症状；⑩外周前庭和/或中枢前庭功能有明确病变者。所有患者均签署受试者知情同意书。

1.2 测试方法

依次进行Lequesne患者指数评分、静态位置感知觉测试与静态跌倒风险测试、动态位置感知觉测试、动态跌倒风险测试。

1.2.1 Lequesne患者指数评分 Lequesne患者指数主要反映KOA患者的下肢功能状况，包括疼痛或不适、行走距离最大值和日常生活活动能力3个部分[7-8]。根据患者的主观感受评分，分值越高患者功能越差。理论最大分值为24分，最低分值为1分。本研究将第1部分定义为Lequesne患者指数疼痛评分，第2、3部分评分之和定义为Lequesne患者指数功能评分。

1.2.2 静态位置感知觉测试与静态跌倒风险测试 采用Tetrax平衡测试系统(以色列Sunlight医疗器械公司)测试。该系统通过4个相互独立的测试平台，分别测量受试者左右足底前、后部分的垂直压力变化，压力传感器将力学信号转化为数字信号传入电脑软件系统进行自动分析处理。

测试前先让患者安静坐位休息5 min，然后让患者站立于测试平台上，双臂自然悬垂于身体两侧，完成8个姿势测试。①睁眼自然站立(normal position, with eyes opened,solid surface,NO)：患者睁眼直立于测试平台上，面部朝前，平视前方；②闭眼自然站立(normal position,with eyes closed,solid surface,NC)：患者闭眼直立于测试平台上，面部朝前；③闭眼站立，头转向右侧(closed eyes and turned head to the right,HR)：患者闭眼直立于测试平台上，头部右转45°； ④闭眼站立，头转向左侧(closed eyes and turned head to the left,HL)：患者闭眼直立于测试平台上，头部左转45°；⑤闭眼站立，头后仰(closed eyes and threw head back,HB)：患者闭眼直立于测试平台上，头部后仰30°；⑥闭眼站立，低头(closed eyes and bow forward,HF)：患者闭眼直立于测试平台上，低头且朝胸部方向前倾约30°；⑦睁眼脚垫站立(opened eyes on pillows,PO)：患者睁眼直立，脚下垫泡沫橡胶垫，面部朝前，平视前方；⑧闭眼脚垫站立(closed eyes on pillows,PC)：患者闭眼直立，脚下垫泡沫橡胶垫，面部朝前。

每个姿势站立时间32s。测试时尽量保持测试环境安静，对年龄较长的患者在测试期间加以保护，以防发生跌倒。测试结束后，系统自动生成中高频段姿势摆动频率系数和(ΣF5-6)以及静态跌倒风险指数。静态跌倒风险指数：0～36为低跌倒风险，37～58为中度跌倒风险，59～100为高度跌倒风险。ΣF5-6越大，双下肢静态位置感知能力越差。

1.2.3 动态位置感知觉测试 采用功能性蹲屈测试训练系统(Functional Squat System,FSS，荷兰)。设备硬件包括一个踏板、一座可选取铅块重量的缆绳系统、一个可调整与滑动的背靠板和一台连接到设备上的计算机。硬件感应信号传递至计算机软件，由软件系统自动分析与报告。测试动作分为向心(concentric)和离心(eccentric)两个周期：测试者推蹬踏板，使背靠板向后滑动为向心期，此时下肢各关节做伸展动作；下肢各关节同时做屈曲动作，使背靠板向初始位置滑动为离心期。

阻力大小会对本体感觉测试的结果产生影响[9]。在预实验中，我们让身体状况较好的10例老年KOA患者分别以5kg、10kg和15kg的阻力顺序完成测试，患者认为10kg阻力最为适合。因此本研究选取10 kg作为测试阻力量。

膝关节所处位置、角度不同也影响本体感觉测试结果[10]。本研究中，患者均采取髋、膝关节屈曲90°位完成测试。

测试前1d，患者保持一般日常生活作息状态，避免剧烈运动。测试当天，患者穿着宽松、舒适的服装与平底鞋。测试前，先由测试者向患者介绍测试目的，说明测试程序，让患者简单热身运动5 min。

患者仰卧于背靠板上，头部靠于头垫，肩部靠紧肩垫，受测下肢的足部踏放于踏板上，踝关节处于中立位，髋、膝关节屈曲90°。铅块重量10 kg。测试顺序为先健侧或较轻患侧(统称“健侧”)后患侧或较重患侧(统称“患侧”)。测试前，患者以健侧练习1～2次，熟悉测试过程。测试程序如下。

①以最大肌力测试和耐力测试设置运动范围的最大、最小值：嘱患者完成1次慢速向心动作(推蹬踏板)至下肢完全伸直，1次慢速离心动作至髋、膝关节呈屈曲90°的起始位置。在设置最大最小值期间，患者的脚始终不离开踏板，不产生脚的位置移动。

②患者先将受测关节移动至目标位置(显示屏右侧蓝色标志线)，并让患者记忆此时的关节角度，然后回到起始位置(显示屏左侧蓝色标志线)；接着患者移动受测关节至目标位置。重复4次，前2次为“可视性复位测试”(显示屏显示提示的红色标记)，后2次为“非可视性复位测试”(提示标记消失)。再复位位置与目标位置之差即为复位误差值。

本研究以两次“非可视性复位测试”的复位误差平均值作为下肢动态位置感知能力测试值。

1.2.4 动态跌倒风险测试 采用Biodex平衡测试训练系统(Biodex Balance System,BBS，美国Biodex Medical System公司)SD型完成。BBS包括带有角度传感器的检测平台(表面刻有平衡中心点及坐标网格，可以较为准确地描述患者双脚的测试位置)、控制平台摆动阻力的平台升降控制传感器、预装仪器控制、信号采样、数模转换和数据分析软件的处理器和打印机。

测试平台初始设置水平为6，终止设置水平为2，每次测试时间30 s，共测3次，每次测试间歇10 s。患者站立于平台上，身体自然站立，双脚轻微挪动，使屏幕上的黑色圆心标记物处于靶心位置，双脚在测试过程中不再挪动。测试开始后，测试平台处于晃动状态，患者需要通过自我调整，尽量保证黑色圆心标记物始终处于靶心位置。系统自动生成动态跌倒风险指数(54～89岁年龄段正常参考范围为1.5～3.5)。

1.3 统计学分析

应用SPSS 17.0统计软件进行数据建档和统计分析。以(±s)对患者测试结果进行描述。对患者ΣF5-6、下肢复位误差和Lequesne患者指数各部分评分进行Pearson相关性分析。健、患侧下肢复位误差比较采用配对样本t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

患者相关测试数据见表1。健、患侧复位误差无显著性差异(t=-0.389,P=0.700)。

患者双下肢ΣF5-6、复位误差与Lequesne指数功能评分、Lequesne患者指数总分间均呈正相关(P＜0.05)，但与Lequesne患者指数疼痛评分无相关性(P＞0.05)。患者双下肢ΣF5-6与静态跌倒风险指数之间存在正相关性(P＜0.001)，与动态跌倒风险指数之间无相关性。患者复位误差与动静态跌倒风险指数之间均存在正相关性(P＜0.05)。见表2。

表1 KOA患者测试结果

表2 下肢动静态位置觉与功能状况及平衡能力的相关性(r)

3 讨论

常见的本体感觉测试方法分为运动觉测试和位置觉测试两大类[11-12]，两者之间并不存在关联，不同的测试方法只能测得部分本体感觉[13]。有学者认为位置觉测试优于运动觉，因为运动觉测试只能在被动状态下完成，而不能完全引发下肢主动活动时应该兴奋的感受器，测试结果不能代表患者在主动活动时的本体感觉[14-15]。

位置觉测试通过检测患者感知关节位置的能力，判断本体感觉的传入功能，包括静态和动态位置觉测试。静、动态位置觉测试分别通过检测患者的姿势摆动频率和关节再复位精确度来判断本体感觉传入功能。动态位置觉测试因可兴奋更多的肌肉感受器，增加本体感觉信息输入，有利于获得更为精准的数据而被广泛应用[16-18]。

以往有关膝关节动态位置觉的研究有开链运动状态下的研究[19-20]，也有闭链运动状态下的研究[18,21]。日常生活中，下肢功能性动作多为闭链运动状态下的多关节活动[22-23]；与开链活动相比，闭链活动更能兴奋下肢功能性活动所需要的各种感受器，因而更具功能性，更能完整地反映下肢多关节的整体表现能力。因此本研究所采用的本体感觉测试方法都是在闭链运动状态下完成的下肢多关节功能测试。

下肢功能动作的顺利执行有赖于感觉运动系统完好地运行，而本体感觉在感觉运动系统中起着重要感觉传入和传出作用。本研究显示，本体感觉传入能力与KOA患者的疼痛程度无关，但与下肢功能状况正相关。这与国内外有关报道一致[24-25]。但Capra等在一项动物实验中，将生理盐水注入猫的咀嚼肌肌肉组织内以引起局部肌肉疼痛，并观察肌梭在猫张口和闭口时的活动情况，结果显示，疼痛会显著減少肌梭本体感觉的信息传入[26]。而Bennell等在对16例年龄(28.3± 7.9)岁的健康成年人进行的临床研究中，也将生理盐水注入患者膝关节髌骨下的脂肪垫内，引起局部疼痛，在引发膝关节疼痛前后的两个时间点分別对患者进行位置觉测试，结果显示两次膝关节本体感觉再复位误差值之间并无显著性差异[27]。因此，膝痛是否会影响本体感觉尚无定论，但KOA患者会因疼痛导致下肢肌力下降而表现出执行日常生活活动能力水平的下降[28]；下肢功能水平的下降又会导致失用性肌肉萎缩，引起肌梭内本体感受器数目的减少及感觉敏感性减退[29]，表现出下肢动、静态位置感知能力下降。

Tetrax平衡测试系统的ΣF5-6只能反映KOA患者双下肢整体静态位置感知能力，无法分别测量健侧和患侧。因此，本研究只能比较双侧下肢动态位置感知能力，结果显示，患者双侧下肢动态位置感知能力无显著性差异。这与其他有关KOA患者本体感觉的研究报道一致[30]。可能与在本次研究中，KOA患者大多数表现为双膝痛(共26例)有关。相关性分析显示，KOA患者静态位置感知能力(ΣF5-6)与健、患侧动态位置感知能力(复位误差)之间存在正相关性，表明当关节本体感受器功能受损时，会同时表现出下肢静态和动态位置感知能力的下降。

人体平衡功能是指身体在运动或受到外力作用时，能自动调整并维持姿势的能力。平衡功能包括静态平衡和动态平衡：控制静态站立时的姿势称为静态平衡；为应对预期的平衡改变，身体利用内在和外在有关信息反应影响姿势稳定性的干扰，并作用于肌肉使身体重新平衡称为动态平衡。动静态平衡的完美结合与统一是保证人体保持各种姿势和进行各种活动的基础。

本研究显示，下肢关节动静态位置感知能力的下降会对人体的平衡功能产生不良影响，但动、静态位置感知能力对平衡有着不完全相同的影响：下肢关节动态位置感知能力的下降会导致动态和静态跌倒风险增加；但静态位置感知能力的下降只会导致静态跌倒风险的增加，对动态跌倒风险没有影响。提示了解下肢关节动态位置感知能力对于分析KOA患者的平衡机制显得更为重要。在以后的工作中，我们将进一步研究动态位置觉与更多平衡相关因素(如姿势稳定性等)之间的关系。

总之，KOA患者下肢功能水平的下降会对维持平衡功能的本体感觉传入能力产生不良影响，从而导致平衡功能下降。在KOA本体感觉传入活动能力的研究中，我们应更加注重动态位置觉的研究。在研究中我们还发现，大多数患者在初患KOA时仅表现为单膝症状，随着时间的推移或症状的加重则表现出双膝症状。单膝或双膝症状是否会对KOA患者的下肢动态本体感觉与平衡功能产生不同的影响，是我们下一步的主要研究内容。

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Correlation among Static or Dynamic Position Sense,Function of Lower Extremity and Balance in Patients with Knee Osteoarthritis

GUO Yan-mei,WENG Chang-shui,CHEN Wei,et al.Department of Rehabilitation Medicine of Nan Lou,The Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China

ObjectiveTo study the relationship among static and dynamic position sense of lower extremity,physical function,and static and dynamic balance in patients with knee osteoarthritis.Methods32 patients with knee osteoarthritis were tested with Lequesne Index, static and dynamic position sense of lower extremity,and fall risk of static and dynamic balance,and analyzed with Pearson correlation coefficient.ResultsThe medium-to-high-frequency in postural sway correlated with Lequesne Index(r=0.36,P＜0.05)and fall risk index of static balance(r=0.85,P＜0.001),but not with the fall risk index of dynamic balance(r=0.30,P＞0.05).The reposition accuracy error of the unaffected/mild-affected lower extremity and affected/severe-affected lower extremity correlated with Lequesne Index(r=0.33～0.39,P＜0.05), the fall risk index of static(r=0.38～0.45,P＜0.05)and dynamic balance(r=0.65～0.70,P＜0.05).ConclusionLower extremity dysfunction post knee osteoarthritis would result in poor proprioception that maintains balance.

knee osteoarthritis;proprioception;balance

R684.3

A

1006-9771(2013)11-1064-05

2013-01-15

2013-04-15)

解放军总医院南楼康复医学科，北京市100853。作者简介：郭燕梅(1975-)，女，山西文水县人，硕士，副主任技师，主要研究方向：老年神经和骨科疾病物理治疗。通讯作者：瓮长水。

10.3969/j.issn.1006-9771.2013.11.019