前交叉韌帶重建術后患者膝本體感覺與姿勢控制的相關性

劉曉磊 , 張鴻悅, 章耀華, 李強, 李佳, 汪杰, 董明, 楊華清

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament, ACL)是保持膝關節機械穩定的重要結構之一，并通過其中的本體感受器向中樞傳遞靜態的關節位置、動態的關節運動及加減速度的信息，在中樞神經系統的各個層次即脊髓水平、腦干和更高的皮質中心以及皮質下的大腦核和小腦進行處理，并與其他淺感覺、視覺和前庭信息相結合，最終形成協調骨骼肌激活模式的最終運動指令[1]。因此，ACL在膝關節運動控制中起重要作用[2-3]，ACL損傷可減少神經反饋信息傳入，從而影響膝關節的運動控制，即使重建ACL的解剖結構，仍遺留本體感覺及姿勢控制能力下降[4]。姿勢控制能力不足的ACL重建患者，其繼發損傷的危險性增加[5]。以提高姿勢控制能力為目標的治療策略正在成為康復治療的熱點[6-8]。因此，探討影響姿勢控制的因素可能是ACL重建術后康復治療的關鍵，本研究旨在觀察單側ACL重建術后雙側膝關節本體感覺與姿勢控制情況，探討本體感覺與姿勢控制的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2016年9月～2019年9月首都醫科大學附屬北京康復醫院門診住院收治的符合納入標準的ACL重建術后32例患者為觀察組和10例健康志愿者雙側膝共20例為對照組。觀察組納入標準：單側膝ACL斷裂，經關節鏡行ACL重建術后16周；年齡25～50歲，男女不限；移植物均選用患側膝關節半腱肌和股薄肌肌腱，合并半月板損傷者，行半月板修補或成形術；簽署知情同意書；能配合康復評估。對照組納入標準：與觀察組患者年齡、性別、身高、體重相匹配；無膝關節疼痛及疾病；簽署知情同意書。排除標準：合并后交叉韌帶及側副韌帶損傷、關節脫位及其他部位骨折；既往膝關節外傷(如骨折、韌帶損傷等)和骨關節炎病史；合并耳源性眩暈及頸源性眩暈者；合并心理精神疾病者；合并神經系統疾病，有嚴重平衡功能障礙者；合并其他臟器疾病不能耐受者。2組一般資料比較差異無統計學意義。本研究經首都醫科大學附屬北京康復醫院倫理委員會批準。見表1。

表1 2組患者一般資料比較

1.2 方法 觀察組所有患者均行常規康復治療，每天1次，每次30min，每周5d；具體內容：第1周：冷敷，踝泵，支具鎖定在完全伸直位，肌肉等長收縮訓練；2～4周：部分負重至全負重訓練，本體感覺、關節活動度、肌力訓練，蹬踏訓練；5～12周：繼續高階段本體感覺，柔韌性訓練，肌力耐力訓練，功率自行車訓練，平衡訓練；12～16周之后：靈活性訓練，單腿支撐平衡訓練，8字跑，折返跑及慢跑訓練。于術后第16周進行本體感覺測試和姿勢穩定評估。觀察組患者康復訓練由同一康復治療師完成。

1.3 評定標準 2組康復評定由同一康復治療師完成。①本體感覺測試：應用Biodex Syste4型多關節等速測試及訓練系統采用角度再現法測試關節位置覺，選取等速測試系統中本體感覺測試程序，消除視覺反饋，選取屈膝15°、45°、75°共3個目標角度，當受試者感覺主動屈膝至目標角度時按下開關記錄實際膝關節位置(角速度30°/s)，每個目標角度重復測量3次，組間休息1min 。實際關節位置與預定目標位置差值的平均值，為關節位置覺。②姿勢穩定測試：單腿姿勢穩定應用Biodex平衡測試儀，測試單腿支撐的姿勢穩定能力。平臺可以向任意方向相對水平面傾斜20°，穩定水平4級。患者赤足單腿站立、對側髖膝關節分別屈曲45°、90°，雙手放在骨盆上，先測健側，每側下肢重復測試3次，每次20s，取平均值，輸出數據包括：總體、前后及左右穩定指數。其數值越高表明穩定越差。總體、前后、左右穩定指數的組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)分別是0.89、0.80、0.85[6]。

1.4 統計學方法 采用SPSS 22.0版統計學軟件進行數據分析，計量資料以x±s表示。計數資料比較采用Fisher精確檢驗，觀察組患側、健側及健康對照組之間比較分別采用單因素方差分析，兩變量間有無直線相關關系采用Pearson相關分析，P<0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3組本體感覺比較 干預16周后，觀察組患側及健側膝關節15°、45°、75°再現差值均大于對照組(均P<0.05)，觀察組患側膝關節15°、45°、75°再現差值均大于觀察組健側(均P<0.05)。見表2。

表2 3組膝關節3種角度本體感覺比較

2.2 3組姿勢控制比較 干預16周后，觀察組患側及健側總體穩定指數、前后穩定指數、左右穩定指數均大于對照組(均P<0.05)，觀察組患側總體穩定指數、前后穩定指數、左右穩定指數均大于觀察組健側(均P<0.05)。見表3。

表3 3組姿勢控制比較

2.3 膝本體感覺與姿勢控制的相關性分析 ACL重建術后16周患者膝關節本體感覺與姿勢控制相關性分析結果顯示：15°、45°再現差值與總體、前后、左右穩定指數均呈正相關(均P<0.05)；75°再現差值與總體穩定指數呈正相關(P<0.01)，與前后、左右穩定指數無明顯相關性。見表4。

表4 本體感覺與姿勢控制相關性

3 討論

ACL中存在的本體感受器，對有效的感覺運動控制至關重要，對運動敏捷性、關節穩定性起著重要作用[1]。Zhang 等[9]通過對9只猴建立單側ACL損傷模型，用體感誘發電位和運動神經傳導速度檢測ACL神經功能的變化，用氯化金染色觀察并測量ACL本體感受器的形態和數量的變化，結果顯示在損傷側和對側膝關節，隨著損傷后時間延長，雙側ACL中本體感受器總數減少，變異的本體感受器數目增加，潛伏期延長，振幅降低，損傷側較對側變化明顯，表明維持膝關節本體感覺的傳入神經功能隨著時間推移而降低，本體感覺逐漸下降，且雙側不對稱。臨床研究顯示ACL損傷膝關節本體感覺下降，其中損傷側的本體感覺下降較未損傷側明顯[10]。Donnell等[11]進行Meta分析證實以提高本體感覺為目的的康復訓練可降低膝關節損傷。

姿勢控制是保持姿勢穩定，包括按預定軌跡運動以及受到外部干擾后調整姿勢，并在運動中提供高效的身體對線[12]。其起源于上世紀30年代，近年來逐漸受到重視。穩定的姿勢控制是人體維持平衡的前提，在維持關節動態穩定、預防下肢損傷中起重要作用[13]。Staples等[14]研究發現：與性別和年齡匹配的健康對照組相比，ACL重建術后患者動態姿勢穩定性下降，術后2年，姿勢控制能力依然沒有恢復正常[15]，Negahban等[16]對12篇研究進行綜述發現單側ACL損傷后雙側姿勢控制能力均下降，其中損傷側較未損傷側明顯，本研究結果與其相符。ACL單側損傷后雙側姿勢控制能力下降機制尚不清楚，可能與以下原因有關：①ACL損傷后雙側本體感覺下降[17]，導致雙側保護性肌肉反應下降[18-19]；②ACL損傷重建術后雙下肢肌肉力量下降和運動模式改變[20]；③可能與中樞運動控制有關[16]。ACL損傷后，雙側感覺傳入信息不對稱，中樞運動系統通過減少健側下肢的感覺信息的傳入，來縮小兩側信息傳入的差距，以便于中樞運動控制系統對雙側下肢運動的控制，使運動更協調；④ACL損傷后出現的小腦系統抑制[20]，小腦在感覺運動整合和精確運動控制中起著關鍵作用，這可能是姿勢控制障礙潛在機制。

研究顯示ACL重建術后本體感覺與姿勢控制之間變化趨勢相似[21]，本體感覺促進訓練可以提高本體感覺及姿勢控制能力[22]，這些研究間接闡明本體感覺可能與姿勢控制存在正相關，但該研究受雙腿支撐的評估指標限制。本研究應用Biodex平衡測試儀，測試單腿支撐的姿勢穩定能力。單腿支撐下的平衡測試可更準確反應每一側膝關節姿勢控制能力[5,7,20]。其輸出指標穩定指數代表重心搖擺程度，數值越小，重心穩定的能力越好，姿勢控制能力越好。本研究結果表明ACL重建16周患者膝關節本體感覺下降，姿勢控制下降，15°、45°本體感覺與姿勢控制之間呈正相關，尤其是15°為中度相關，可能與姿勢穩定測試的膝關節體位有關。相關系數r=0.510，r2=0.260表明本體感覺的大小只可以解釋姿勢控制能力改善原因的26%，可能與ACL重建后影響其姿勢控制的多種復雜因素有關，如心理因素、環境因素、生理因素[23]。本體感覺只是各種生理因素的一個組成部分，這可能是本體感覺和姿勢穩定相關程度低的原因。

年齡、性別和活動水平等混雜變量以及其他的參數可能和姿勢穩定有關，本研究沒有涉及，如核心穩定能力。核心穩定下降會導致整個下肢運動鏈中不受控制的關節移位增加[24]，這些不受控制的關節移位可導致下肢運動策略的改變，導致平衡功能下降[25]。在健康受試者，軀干耐力越好，其單腿支撐越好，姿勢控制越穩定[26]。基于此，核心穩定性下降也可能是ACL重建術后姿勢控制的影響因素之一， 尚待進一步的研究。

綜上所述，單側ACL重建術后16周，雙膝本體感覺及姿勢控制能力均下降，本體感覺和姿勢控制能力呈正相關。因此，對于單側ACL損傷重建術后患者，建議臨床上應加強損傷側及健側本體感覺及姿勢控制訓練。本研究不足之處：本研究樣本量小，觀察時間短。尚需前瞻性、大樣本高質量臨床研究及縱向姿勢控制的動態觀察。影響姿勢控制的復雜因素及機制尚需進一步研究。