保留后交叉韌帶全膝關節置換術與本體感覺的研究進展

馮 超，呂 波

(1.成都體育學院，四川 成都610072；2.四川省醫學科學院.四川省人民醫院骨科，四川 成都 610072)

本體感覺是指肌、腱、關節等運動器官本身在不同狀態(運動或靜止)時產生的感覺(例如，人在閉眼時能感知身體各部的位置)，即人體感受空間位置的一種能力，是日常活動最基礎和最關鍵的一種能力。研究表明，本體感覺隨著膝關節骨性關節炎(OA)的嚴重程度增加而降低，從而導致跌倒風險的增加[1～4]。隨著人口的老齡化，OA患病率逐漸增加，對全膝關節置換術(TKA)的需求也在增長，而本體感覺作為一個重要的生理功能，也應該作為評價TKA后效果的一項重要指標。本文回顧相關文獻探討后叉韌帶保留與否行TKA后對本體感覺影響的相關因素。

1 后交叉韌帶與本體感覺基礎研究

膝關節本體感覺包括膝關節的運動覺、位置覺以及神經反射和肌張力的調節能力，是維持膝關節動態穩定的重要因素。它由位于膝關節周圍肌肉、肌腱、關囊、韌帶、半月板和皮膚的感受器發生的傳入信號與視覺，前庭感受器的傳入信號整合而成，并通過不同中樞控制反射回應和肌張力凋節回路傳出活動。它通過神經環路反饋到神經中樞，并成為肌肉控制的重要參數。關節及其周圍器官感受器是關節本體感覺的主要來源，膝關節本體感覺傳入和神經肌肉控制傳出能力減退將導致關節穩定性下降、關節運動失去控制以及步態異常。

后交叉韌帶是人體重要的本體感受器官。Kennedy等[5]在1982年發現前、后交叉韌帶中存在神經纖維和機械感受器，機械感受器數量與膝關節本體感覺有一定相關性，說明這些結構可能與本體感覺有關。在隨后的研究中，Franchi等[6]和Del Valle等[7]發現在接受膝關節假體置換術的骨關節炎患者的PCL中識別出了Ruffini小體和Pacini小體、高爾基體末端和神經纖維末端。Ruffini小體能夠發出靜止關節位置的信號，而Pacini小體則在運動感應[8]中發揮作用。Haluk等[9]發現，膝關節OA患者PCLs中Ruffini小體的數量較低，但是Pacini小體在數量上沒有區別。這個發現可能解釋運動覺與位置覺之間缺乏相關性。在缺乏后交叉韌帶的膝關節中，丟失的是位置感而不是運動覺[10]。PCL的傳入脈沖在步行周期的跟部撞擊階段發出，抑制股四頭肌激活的。PCL在靜息位置不觸發傳入脈沖。激活Pacini小體對啟動OA患者和健康膝關節患者的行走都很重要；然而，Ruffin小體激活的損失可能會導致幅度和速度信息的損失，這與日常步行和增加OA患者跌倒風險都相關。高爾基體末端主要在運動范圍的極端充當安全開關。Golgi-Mazzoni小體數量減少可能導致膝關節穩定的靜態結構，如韌帶、軟骨和骨的壓力增加，這是由于運動穩定性的動態結構，如肌肉的機械感受器產生的脈沖不能再正常發揮功能。

2 膝關節炎與本體感覺

研究認為，KOA患者存在著本體感覺功能的降低：①KOA可導致關節本體感覺功能的減退，膝關節的慢適應力學感受器主要傳遞關節位置覺和運動覺，老年性骨關節病一方面破壞力學感受器及神經分布，另一方面破壞力學感受器感受特殊刺激的適宜條件，進而影響膝關節的適應性反應。②膝關節本體感覺功能減退也可導致膝骨性關節炎[11]，隨著年齡的增長，神經系統對膝關節周圍的肌肉和感覺的控制能力下降，出現膝關節不穩定，不穩定的關節很容易發展為KOA。膝關節神經性的關節病就是一典型病例，主要是因神經傳導功能失調而導致的關節炎，由于關節失去感覺神經的支配，尤其是痛覺和位置覺的喪失，使正常關節的保護性反射喪失，加上局部軟骨和骨的代謝紊亂，關節囊韌帶松弛，關節軟骨受到損傷。因為痛覺和本體感覺喪失，所以軟骨受損傷后，患者不能覺察而繼續活動；已破壞的軟骨在未修復的基礎上繼續損傷，最后發生軟骨退行性改變，甚至軟骨剝離、脫落。前后交叉韌帶是膝關節本體感受器附著的重要部位，其在膝關節的本體感覺中起重要作用[12]，其損傷后本體感覺功能減退，繼發軟骨損傷發生率明顯升高[11]。因此，關節本體感覺功能的減退又是促使KOA發生、發展的一個重要因素。

3 TKA與本體感覺

TKA是治療中老年人膝關節骨關節炎、類風濕性關節炎等病變晚期的有效方法。對于OA患者，隨著年齡的增長，下肢肌力、本體感覺和姿勢穩定性逐漸變差，這也使得老年人容易跌倒，影響日常生活。因此研究TKA后的本體感覺，確定在關節活動范圍中本體感覺誤差的位置，并且了解本體感覺與全膝關節置換的關系非常重要。TKA手術的主要目的是減輕疼痛、恢復膝關節復雜的運動功能，因而對人工膝關節假體有很高的要求。現在使用的膝假體中多數模仿了股骨髁的多半徑(類圓)形狀，差別主要是脛骨平臺不同的限制程度和是否保留后交叉韌帶。保留后交叉韌帶的假體要求保留后交叉韌帶作為屈膝時向后運動即“凸輪機制(roll-back)”的條件。通過改變假體的形狀而提高前后方向限制性是則是替代 PCL 型假體的設計理念。替代PCL設計的假體具有曲度更高的關節面，故亦名后穩定型假體。TKA術選擇不同假體的優缺點，已經廣泛討論，而且評價指標也是很多。本體感覺作為一個重要的臨床指標研究也很多，但目前較為普遍的認識是：TKA術中無論PCL保留與否，患者術后膝關節本體感覺均較術前提高，保留或不保留 PCL 膝關節本體感覺無明顯差異[13]。

4 本體感覺評定方法

目前本體感覺的有效評價方法主要有被動角度再生試驗、被動主動及主動主動關節位置覺測試[13]、被動活動察覺閾值、體感誘發電位測量法等。Barrett等[14]提出的被動角度再生試驗因簡便易行、實用性強而在臨床上廣泛應用。

4.1 角度再生試驗角度再生試驗又叫角度重建試驗，分為主動角度重建和被動角度重建。測試時要分別進行健側和患側的測試。此試驗目前沒有統一的檢測設備，目前的研究大多是自制的本體感覺儀器，也可以采用等速測試儀或持續關節被動活動儀器(CPM)進行測試。在告知患者的方法目的后，屏蔽患者的聽視覺，消除視、聽覺刺激因素。然后測試側膝關節由等速測試儀待定做屈膝運動。先將膝關節被動置于某一測試角度，然后暫停5 s(有文獻顯示暫停10 s)，使受試者感覺該角度位置。然后從伸直位開始以1.5°/s(有文獻顯示以2°/s)的速度作被動屈曲運動，當被測者感知到達但之前測試角度時記錄角度數，計算兩次角度的差值。為有利于測試角度的選擇、了解整體膝關節活動范圍中本體感覺情況[15]，可分別選取膝關節30°、60°、90° 3個位置進行測試，每個角度測試3次，兩次測試之間間隔5 s，計算測試角度與實際重現角度間的差值，取平均值(有文獻顯示的是在伸膝段0～20°，40°～60°，80°～100°三段中隨機取兩個角度，也就是說取6次差值的平均值[16～18])。此平均值即絕對誤差角度，絕對誤差角度值越小，表示本體感覺功能越好。一側下肢測試完成，患者體息5 min后再進行另一側下肢測試，避免持續測試的學習誤差。

吳彥生等[13]采用了被動角度再生試驗對受試者在非負重情形下進行本體感覺評估。非負重時，受試者所獲得的本體感覺刺激更單純化，主要來自關節囊和韌帶；而負重情形下，機體所獲得的本體感覺刺激更容易受膝關節周圍肌肉及肌鍵組織本體感覺等混雜因素的影響。

4.2 被動活動察覺閾值被動活動察覺閾值測試又叫被動活動運動閾值測定，它和被動角度再生試驗的操作過程和方式是比較相似的。測試前告知患者檢查目的、方法，囑患者感覺下肢出現活動時告知檢查者。測試前患者保持安靜，將患者雙下肢同時置于測試儀上，屏蔽患者的視覺及聽覺，指定一個開始角度，以0.5°/s的速度使膝關節伸直或屈曲并開始計時，當患者一旦感到膝關節角度變化時，停止計時。重復測試3次，計算平均時間，以平均時間乘以0.5°/s所得數值為測試結果。

有研究指出通過因子分析、變異系數及相關系數分析BIODEX等速系統上用復位測試法(采用雙膝關節被動角度重現法) 主動關節位置覺30°、被動關節位置覺60°、運動覺60°是具有特異性的本體感覺測評指標[15]。所以如果選擇主動、被動位置覺及運動覺測試本體感覺時，選擇好角度也是測量的關鍵。

4.3 體感誘發電位測量法體感誘發電位法是通過對膝關節局部施加機械或者電刺激，測定大腦皮質和肌電圖的電位變化。其測量結果是測試膝關節本體感覺反射回路，反映其傳出活力、肌張力的調節能力以及肌肉反射性收縮能力，常在不隨意干擾條件下肌肉收縮的潛伏期來測定。這對于TKA術后研究的意義相關性很小，故不在此贅訴。

4.4 其他臨床上還有一些其他測量方法，如步態分析法，視覺模型法，單腿站立重心偏移程度測量和閉眼單腿站立時間測量。由于運動能力與本體感覺也存在一定相關性，因此還包括一些運動能力測試，比如：單腿跳遠測試等。

這些臨床上所采用的測試均有一定局限，它們需要依賴于人高級中樞系統對信息的處理。對本體感覺的評價受人體眾多因素影響，對交叉韌帶本體感覺評價作用有限，需要排除其他因素的干擾，對于臨床上客觀評價交叉韌帶損傷或者重建后本體感覺，以上實驗還欠缺說服力。因此還需要尋找一種更好的評價方式和標準。

5 后叉韌帶保留與否術后對本體感覺的影響對比研究現狀

吳彥生等[13]用19例CR患者與19例PS患者進行了TKA術后本體感覺的研究，TKA 術中無論 PCL 保留與否，患者術后膝關節本體感覺均較術前提高，保留或不保留 PCL 膝關節本體感覺無明顯差異。而謝海清等[19]通過30例CR膝與30例PS膝進行對比，認為后交叉韌帶保留型假體圍手術期出血量較少，能更好地保留膝關節本體感覺，患者滿意度更高。兩個研究均使用CPM儀器對本體感覺進行了測試，但是得到了不同的結論。

國外Warren等[20]通過25例CR與30例PS比較了術后本體感覺的被動角度再生試驗，認為保留后交叉韌帶對于提高TKA術后有一定作用。Swanik等[21]對10例CR膝與10例PS膝的角度重建差值和運動閾值都進行了比較，認為保留后交叉韌帶對于本體感覺沒有優勢。

目前國內外研究對保留后交叉韌帶影響本體感覺的研究結論認存在爭議，且近期關于這方面的臨床研究較少，研究報告納入的病例數也不多，不足以支撐目前的結論。

綜上所述，TKA術是膝關節炎患者中晚期的有效治療手段，目前已證實膝關節炎晚期患者的本體感覺明顯降低，是OA患者跌倒的高風險因素，而后交叉韌帶在膝關節本體感覺中有重要的作用，目前TKA術假體的選擇很多，但對于選擇保留與不保留后交叉韌帶行TKA術后本體感覺的影響國內外一直沒有定論。這和目前沒有比較統一的本體感覺設備、沒有較公認的評定指標以及對比病例數的稀少等有很大的關系。因此還需要更多系統的、高質量的、大數據的研究來證實。