膝骨性關節炎患者平衡功能障礙及其影響因素分析

膝骨性關節炎(knee osteoarthritis, KOA) 是一種主要發病于中老年人群增生性慢性關節病。臨床上主要表現膝關節僵硬、關節活動度受限、膝關節疼痛等癥狀，60歲人群發病率高達37%，而70～74歲人群發病率高達40%，女性高于男性，絕經期后婦女發病率更高[1-2]。膝關節周圍組織及結構病變導致KOA患者身體姿勢控制能力下降，平衡控制能力障礙，跌倒風險增加，嚴重影響患者日常生活活動能力。臨床上KOA的治療主要有膝關節鏡下關節清理術、全膝置換術等手術治療[3]和非甾體類抗炎藥、物理因子等改善臨床癥狀的非手術治療[4]；非手術治療手段主要改善膝關節疼痛及關節活動度[5]，而關于KOA患者存在的肢體平衡功能障礙及其相關影響因素目前尚未完全明確。此研究旨在探討膝骨性關節炎患者平衡功能障礙及其影響因素，以期為臨床評估和治療提供參考依據。

1　資料與方法

1.1一般資料納入2014年12月至2017年9月在合肥市第二人民醫院骨科住院的30例單側膝關節受累的KOA 患者。其中男性8例，女性22例；受累部位左膝12 例、右膝18例；年齡54～81 歲，平均(68.60±7.36) 歲；體質量指數(body mass index, BMI) 17.15～30.82 kg/m2，平均(24.40±2.91)kg/m2；K-L(Kellgren-Lawrance)分級[6](Ⅱ∶Ⅲ∶Ⅳ)3∶20∶7；疼痛指數[7]2～8分，平均(5.60±1.38)分；美國膝關節協會評分(knee society score，KSS)臨床評分[8]27～80分，平均(65.4±11.40)分；KSS功能評分5～80分，平均(57.83±18.65)分。

1.2納入與排除標準納入標準：①符合美國風濕病學會KOA診斷標準[9]，膝關節疼痛患者有下列7項中的3項者即可做出診斷，包括年齡≥50歲；晨僵< 30 min；關節活動時有骨響聲；膝部檢查示顯性肥大；有骨壓痛；滑膜無明顯升溫；放射學檢查有骨贅形成。②站位平衡2級及2級以上，依據上述診斷標準單側膝關節受累患者；③患者自愿且簽署知情同意書，并經當地倫理學委員會批準。排除標準：骨結核、骨腫瘤及明顯髖、踝關節功能障礙影響試驗的患者；惡性進行性高血壓、嚴重心臟病、既往有精神疾病史、認知障礙的患者。

1.3測試方法采用Pro-Kin平衡測試儀(意大利 TECNOBODY 公司)對患者進行站立位下動、靜態平衡功能測試。測試前，告知患者相關測試過程及注意事項并簽署知情同意書，允許患者進行 1～2 次練習，讓患者熟悉整個檢測過程。同一名專業人員進行檢測。

靜態平衡測試：將4個鎖塊置于平衡板下方并將調節阻力旋鈕置于Lock檔，對儀器進行校準；采取靜態平衡功能評估模塊進行測試。以 A1、A5 為中心軸左右對稱站立在平衡板上，兩足夾腳 60°，雙側足弓最高點位于 A3、A7 軸上；雙手放置在身體兩側，并自然下垂；挺胸、抬頭雙眼注視前方1.5 m 處的目標點。睜、閉眼靜態平衡測試各進行1次。

動態平衡測試：撤去平衡板下的4個鎖塊將調節阻力旋鈕至5檔。患者一只腳放置在平衡板上，另一只腳放置于平臺上，雙腳交替進行測試，單足平衡板上以 A1、A5 軸為中心左右對稱放置；足弓最高點位于 A3、A7 軸上。選擇本體感覺評估模塊進行測試。測試過程中受試者雙上肢放置于前方的扶手上，挺胸抬頭注視前方電腦屏幕。

1.4評價指標

1.4.1臨床資料收集入院時統一對患者患膝行正側位X線拍攝，利用K-L分級進行影像學評估[6]；KSS量表對患者膝關節臨床癥狀、功能活動進行評分[8]；同時收集患者身高及體質量計算BMI[10]、評定疼痛指數(視覺模擬評分法)[7]。

1.4.2靜態平衡指標[11]睜、閉眼情況下的重心擺動軌跡長度(mm)，軌跡面積(mm2)，平均運動速度(mm/s)：前-后平均運動速度和左-右平均運動速度(mm/s)；羅姆伯格(Romberg)值：閉眼軌跡面積/睜眼軌跡面積(面積比)、閉眼軌跡長度/睜眼軌跡長度(長度比)。

1.4.3動態平衡指標[11]完成評估耗時[(time),s]及平均軌跡誤差[(average trace error, ATE),%]的數值。

2　結果

2.1患者健、患側完成耗時、ATE比較健、患兩側完成耗時比較，差異無統計學意義(P>0.05)；健、患兩側ATE比較，患側高于健側，差異有統計學意義(P<0.05)。詳見表1。

表1　健、患側平衡功能檢測值比較

注：ATE為平均軌跡誤差

2.2影響平衡結局因素的多元回歸分析以BMI、K-L分級、疼痛指數、KSS膝關節臨床評分及功能評分為自變量；以平衡功能檢測的指標為因變量進行多次逐步線性回歸分析，探討影響KOA患者平衡功能的相關因素。

因變量睜眼前-后平均運動速度為(10.37±3.73) mm/s。回歸分析結果顯示KSS臨床評分對該指標有影響(t=-2.593,P<0.05)，KSS臨床評分增加1分，睜眼前-后平均運動速度降低0.14mm/s，整體回歸方程有統計學意義(F=6.722,P=0.015)，決定系數為0.19。見表2。

因變量睜眼重心擺動軌跡長度為(390.03±135.77)mm。回歸分析結果顯示KSS臨床評分對該指標有影響(t=-2.178,P<0.05)，KSS臨床評分增加1分，重心擺動軌跡長度降低4.53 mm/s，整體回歸方程有統計學意義(F=4.745,P=0.038)，決定系數為0.15。見表3。

表2多元回歸分析結果(睜眼前-后平均運動速度)

自變量偏回歸系數SE值t值P值KSS臨床評分-0.140.06-2.5930.015常數19.773.685.3720.000K-L分級0.931.181.0800.290疼痛指數0.270.500.7850.439體質指數-0.370.22-1.2750.213KSS功能評分0.090.051.1340.267

表3多元回歸分析結果(睜眼重心擺動軌跡長度)

影響因素偏回歸系數SE值t值P值KSS臨床評分-4.532.08-2.1780.038常數686.45138.064.9720.000K-L分級10.7645.790.5760.569疼痛指數15.0419.300.8610.397體質指數-10.478.66-0.9090.372KSS功能評分3.092.051.1270.269

因變量閉眼軌跡長度/睜眼軌跡長度為(190.33±76.62)。回歸分析結果顯示疼痛指數對該指標有影響(t=-2.641,P<0.05)，疼痛指數增加1分，閉眼軌跡長度/睜眼軌跡長度的比例降低24.8，整體回歸方程有統計學意義(F=6.975,P=0.01)，決定系數為0.20。詳見表4。

表4多元回歸分析結果(閉眼軌跡長度/睜眼軌跡長度)

影響因素偏回歸系數SE值t值P值疼痛指數-24.809.39-2.6410.013常數329.2254.116.0840.000K-L分級3.7523.730.5820.568體質量指數5.854.491.9030.068KSS臨床評分-2.971.77-1.0600.298KSS功能評分1.571.060.5440.591

3　討論

膝骨性關節炎患者膝關節周圍組織及結構發生增生性改變；行走過程中膝骨性關節炎患者身體姿勢控制能力下降，平衡控制能力減退，嚴重影響患者的日常生活活動能力[12]。既往研究發現KOA患者靜態平衡出現重心穩定性下降，動態平衡出現擺動幅度增加，姿勢控制能力降低[13]。本課題組既往研究發現與健康人比較，KOA 患者患膝ATE值明顯增加，結果有統計學意義[14]。本次研究得出，患側ATE值高于健側值，差異有統計學意義(P<0.05)，從而再次驗證KOA患者存在平衡功能障礙；健、患側肢體完成耗時比較，差異無統計學意義(P<0.05)，與既往研究結果一致[14]，這可能與患者健側肢體長期代償有關，需要后期進一步深入研究探討相關影響因素。對于膝骨性關節炎患者，平衡功能障礙主要歸因于本體感覺障礙及運動控制能力下降[15]。與健康人群相比，KOA患者膝關節出現本體感覺功能障礙[15]，尤其步行過程中，身體穩定性明顯下降[16-17]。KOA患者膝關節位置覺閾值的明顯增高，導致患者在感知姿勢發生改變的速度降低以及重新獲得穩定姿勢的時間延長[18]。另一方面，KOA患者膝關節周圍肌群肌力下降，出現運動控制能力障礙[19-21]。Becker等[22]研究指出，KOA 患者股四頭肌最大隨意等長收縮力明顯下降，膝關節控制能力降低，肢體協調控制障礙，出現平衡功能下降。

疼痛是KOA患者最常見的臨床癥狀，疼痛往往影響患者自發性姿勢反應時肌肉活動的協調性[15,23]。本次研究多因素回歸分析顯示，疼痛影響患者Romberg值長度比(閉眼軌跡長度/睜眼軌跡長度)，數據分析顯示疼痛對此平衡指標影響程度為20%，而回歸系數為負值，說明疼痛與Romberg值長度比存在負相關，從而表明疼痛影響患者靜態睜、閉眼平衡功能的調節。這與既往研究結果一致[24-26]。既往靜態平衡功能研究[24]指出：單膝關節疼痛患者身體重心左右擺動幅度增加；長期膝關節疼痛KOA患者會出現膝關節周圍肌力下降，身體姿勢控制能力降低，患者遭受外界干擾時，軀干重新穩定的時間延長。疼痛也會影響KOA患者股四頭肌肌群間的協調性及膝關節周圍肌肉的力矩，影響患者平衡功能調節[24,27-28]。既往研究[25-26]還發現，KOA患者膝關節疼痛程度與本體感覺功能狀況存在明顯相關性，疼痛可直接影響KOA患者的本體感覺功能。

K-L分級依據膝骨性關節炎X線改變情況而制定。K-L分級注重于骨贅及關節間隙狹窄程度, 從影像學上反應患者病變程度。然研究[29-30]發現，膝關節退行性病變及骨質增生是一種代償性改變，影像學的骨質增生程度與臨床癥狀可能不甚一致，依靠放射學表現評估患者病情及治療意義不大。本次研究也未得出兩者具有相關性的結論。從而表明K-L分級不是影響患者平衡功能障礙的主要因素。KSS膝關節臨床評分標準主要依據疼痛的評分、膝關節的活動度及穩定性；而功能評分主要是評價患者肢體活動功能。本次多元回歸分析結果顯示，膝關節KSS臨床評分與KOA患者睜眼時前-后平均運動速度及重心擺動軌跡長度存在負相關，表明KSS臨床評分一定程度上可初步反映KOA患者的平衡功能。BMI是膝骨性關節炎形成的重要相關因素[31-32]，一項通過對90例KOA患者的研究發現BMI與原發性KOA存在相關性[33]，進一步研究發現肥胖可能通過增大下肢力線內翻角度進而影響骨關節炎的形成[34]；而BMI對于KOA患者平衡功能的影響既往鮮有報道，此回歸分析發現BMI、KSS功能評分對KOA患者平衡功能影響無明顯的相關性。由于本研究只納入30例單側膝關節受累的患者，有待后期進一步擴大樣本量，探討BMI、KSS功能評分對KOA患者平衡功能的影響。

總之，KOA患者存在明顯的平衡功能障礙，膝關節疼痛指數及KSS臨床評分對于評估與治療KOA患者肢體平衡功能障礙具有重要意義。

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