膝骨關節炎對不同姿勢站立時老年人靜態平衡能力的影響

游永豪 盧桂兵 邵夢霓 張陽 王廣磊 朱靖靖 胡燕杰

(1合肥師范學院體育科學學院，安徽 合肥 230601；2安徽醫科大學第二附屬醫院)

膝骨關節炎(KOA)是一種易發于中老年人群的以關節軟骨退行性變化并伴有骨質增生的慢性關節疾病〔1～3〕。常見癥狀如膝關節痛、骨質增生、肌力下降、關節僵硬和關節活動受限等，會引起人體姿勢搖擺頻率增加、本體感覺靈敏度減弱〔4～6〕，增加跌倒風險。老年人由于膝、踝退行性骨關節病引發的跌倒次數占總跌倒次數的75%〔7〕，中國某些地區60歲以上男性KOA的發病率為21.5%，女性為42.8%〔8,9〕，KOA危害大，嚴重影響老年患者的健康水平和生活質量。靜態平衡能力是人體處于某種特定姿勢時保持穩定的能力〔10〕。良好的靜態平衡能力是影響老年人安全站立的重要因素。人體靜立不動時，實際上在控制足底壓力中心不斷晃動，稱為生理性姿勢動搖，是反映人體靜態平衡能力的重要指標〔11～13〕。本研究根據靜態姿勢圖原理，采集了反映生理性姿勢動搖的各項指標，通過對老年KOA患者和一般老年人的對比分析，揭示老年KOA患者在雙足睜眼、雙足閉眼、線性步睜眼、單足睜眼站立時的靜態平衡能力特征。

1 對象與方法

1.1實驗對象 以28例社區老年人為實驗對象，KOA組和對照組各14例，每組男、女各7例。本研究只選取雙側KOA患者(雙側肢體患有KOA)。KOA組納入標準為美國風濕病學會2001年制定的KOA診斷標準〔14〕，膝關節疼痛患者滿足以下7項中的3項即可入選：①年齡≥50歲(本研究根據需要修訂為60～75歲)；②晨僵時間<30 min；③關節活動時有骨響聲；④膝關節檢查提示骨性肥大；⑤有骨壓痛；⑥滑膜無明顯升溫；⑦放射學檢查有骨贅形成。滿足以下任何1項即被排除：①下肢各關節曾行外科手術的；②類風濕關節炎者；③1個月內服用過鎮痛類藥物者；④高血壓沒有得到很好控制不能參與中高強度鍛煉著；⑤無輔助器情況下不能獨立行走100 m以上者。以上診斷均在社區醫生的協助下完成。對照組為一般老年人，最近1年內無膝關節疼痛且能獨立行走100 m以上。KOA組和對照組在年齡、身高、體重等身體條件上均無顯著差異(P>0.05)。見表1。本研究得到安微醫科大學第二附屬醫院倫理委員會同意，實驗前受試者簽署了書面知情同意書。

表1 KOA組和對照組基本特征對比

1.2靜態平衡能力測試 測試儀器選用中國科學院合肥智能機械研究所研制的IIM-BAL-100靜態平衡能力測試儀。測試時要求受試者赤腳，雙臂垂于身體兩側，雙眼平視前方，正式測試前進行一次預測試，使受試者熟悉測試要求。測試過程中測試人員給予受試者必要的指導和保護。

靜態平衡測試包括4種狀態：①雙足睜眼(雙睜)：雙足站立睜眼；②雙足閉眼(雙閉)：雙足站立閉眼；③線性步睜眼(線睜)：左腳在前、右腳在后、右腳尖抵左腳跟站立成一條直線，睜眼測試；④單足睜眼(單睜)：左足站立睜眼、右足站立睜眼各測一次，騰空腳抬起時使腳底與站立腳的內踝平齊，兩次測試的結果取均值合并為單睜時的靜態平衡數據。雙足站立時兩腳跟距離10 cm，每種狀態測試10 s。

主要測試指標：①包絡面積：壓力中心軌跡所覆蓋的區域面積，反映壓力中心動搖的整體幅度；②軌跡長：額定時間測試的壓力中心軌跡長，反映壓力中心動搖的總速度；③單位面積軌跡長：軌跡長/包絡面積，反映人體姿勢的細微調節及脊髓對姿勢的固有反射性調節能力；④動搖距離：壓力中心分別在X、Y方向動搖的平均距離。左右方向為X方向、前后方向為Y方向；⑤動搖速度：左前、左后、右前、右后四個象限內的平均動搖速度，四者之和乘以測試時間(10 s)為總軌跡長〔15〕。

1.3統計學方法 采用SPSS26.0軟件進行統計學分析，數據正態性檢驗中發現，幾乎所有指標都屬于非正態分布數據，因此比較KOA組與對照組各指標差異時采用秩檢驗即Mann-WhitneyU檢驗，比較老年人在不同測試狀態下的平衡能力時采用多個相關樣本的Friedman雙向評秩方差分析。數據特征描述均采用秩均值，顯著性水平取0.05，非常顯著性水平取0.01。

2 結 果

2.1兩組靜態平衡能力對比

2.1.1兩組綜合性靜態平衡能力指標對比 與對照組相比，KOA組單睜時的軌跡長、雙閉時的單位面積軌跡長均顯著較小(P<0.05)，其他指標差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組綜合性靜態平衡能力指標對比(秩均值，n=14)

2.1.2兩組動搖距離對比 與對照組相比，KOA組線睜和單睜時的X方向動搖距離明顯較小(P<0.01)，其他指標差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 兩組動搖距離對比(秩均值，n=14)

2.1.3兩組動搖速度對比 與對照組相比，KOA組單睜時的左前擺速、雙睜時的右前擺速均明顯較低(P<0.01)，線睜和單睜時的右后擺速也較低(P<0.05)，其他指標差異不具有統計學意義(P>0.05)。見表4。

表4 兩組動搖速度對比(秩均值，n=14)

2.2不同測試狀態下靜態平衡能力對比

2.2.1老年人在不同測試狀態下綜合性靜態平衡能力指標對比 與雙睜時相比，KOA組和對照組線睜、單睜時的包絡面積和軌跡長均明顯較大(P<0.01)，對照組雙閉時的軌跡長也較大(P<0.05)，KOA組線睜時的單位面積軌跡長較小(P<0.05)，對照組單睜時的單位面積軌跡長明顯較小(P<0.01)。見表5。

表5 兩組老年人不同測試狀態下綜合性靜態平衡能力指標對比(秩均值，n=14)

2.2.2不同測試狀態下動搖距離對比 與雙睜時相比，KOA組和對照組線睜、單睜時的X方向、Y方向動搖距離均明顯較大(P<0.01)，對照組雙閉時X方向動搖距離也較大(P<0.05)，其他指標差異不具有統計學意義(P>0.05)。見表6。

表6 兩組老年人不同測試狀態下動搖距離對比(秩均值，n=14)

2.2.3老年人在不同測試狀態下動搖速度對比 與雙睜相比，KOA組和對照組線睜、單睜時的四個方向的動搖速度均明顯較大(P<0.01)，對照組雙閉時的左前擺速也較大(P<0.05)，其他指標差異不具有統計學意義(P>0.05)。見表7。

表7 兩組不同測試狀態下動搖速度對比(秩均值，n=14)

3 討 論

3.1老年人靜態平衡能力的組間對比 包絡面積、軌跡長、單位面積軌跡長可以對老年人靜態平衡能力進行綜合性評價，可以稱作綜合性靜態平衡能力指標。包絡面積和軌跡長越大，說明人體動搖幅度和速度越大，平衡能力越差〔16,17〕。單位面積軌跡長類似于壓力中心位置的“糾錯能力”，壓力中心偏離原始的幾何中心時，人體馬上啟動“糾錯功能”，調整其回歸到幾何中心，因此，單位面積軌跡長可以反映人體姿勢的細微調節及脊髓對姿勢的固有反射性調節能力〔15〕，即踝關節模式的姿勢調節和全身姿勢張力的調節〔18〕，其值越大，說明靜態平衡精細調控能力越強〔19〕。

陳麗榕等〔20〕采用閉眼單腳站立時間對比老年KOA患者和一般老年人靜態平衡能力表明，老年KOA患者靜態平衡能力低于一般老年人。郭燕梅等〔21〕采用Biodex Balance System對無KOA、單側KOA、雙側KOA 3組老年人進行靜態姿勢穩定性測試和對比分析表明，老年單側KOA患者的靜態平衡能力與無KOA組差異不具有統計學意義，但是雙側KOA患者的靜態平衡能力較低。這與本研究結果產生差異的原因可能有兩個：靜態平衡能力的測試方法不同；KOA使患者的靜態平衡控制功能產生了過敏反應。

從生物力學的角度，人體平衡主要受支撐面積、重心高度和體重影響〔16〕。從生理學的角度，人體平衡主要受視覺、本體感覺、前庭覺〔17〕、肌力、肢體對稱性等方面的影響〔22〕。因此要從以上兩個角度分析KOA患者的靜態平衡能力。一般情況下，KOA會使老年人關節軟骨發生退行性變化，導致本體感受器受損，從而降低平衡能力〔23〕；但是KOA產生的膝關節痛也可能會刺激膝關節周圍肌肉、肌腱、韌帶等部位的本體感受器產生代償作用，使膝關節周圍的主動肌、拮抗肌、穩定肌產生更好的協同作用，從而提高站立時的靜態平衡能力。

3.2老年人靜態平衡能力在不同測試狀態時的對比 與雙足睜眼相比，雙足閉眼測試時屏蔽了視覺，線性步睜眼和單足睜眼減小了支撐面積。本研究中，與雙足睜眼相比，KOA組和對照組線性步睜眼、單足睜眼時的包絡面積和軌跡長都較大，對照組雙足閉眼時的軌跡長也較大，KOA組雙足閉眼時的各指標差異不顯著，說明支撐面積對KOA患者和一般老年人靜態平衡能力影響都較大；視覺對一般老年人的靜態平衡能力影響較大，但是對KOA患者影響不大。與雙足睜眼相比，KOA組線性步睜眼時的單位面積軌跡長較小，對照組單足睜眼時的單位面積軌跡長明顯較小，說明KOA組在線性步睜眼時的靜態平衡精細調控能力較弱，一般老年人單足睜眼時的靜態平衡精細調控能力較弱。

X方向、Y方向動搖距離分別用于評價X方向、Y方向靜態平衡控制能力，其值越小，靜態平衡控制能力越好。Pirayeh等〔24〕把130例KOA患者分為輕度和中度兩組，分別進行雙足睜眼、雙足閉眼、單足睜眼測試，研究指出動搖距離可以有效識別輕度和中度患者。本研究中KOA組在線性步睜眼、單足睜眼時X方向的靜態平衡控制能力優于一般老年人。這與Hassan等〔25〕研究結果不同，其研究指出KOA患者在X和Y方向的姿勢擺動幅度均有顯著增加，提示KOA患者的姿勢控制能力較弱。

與雙足睜眼時相比，KOA組和對照組線性步睜眼和單足睜眼時的X方向、Y方向動搖距離均明顯較大，對照組雙足閉眼時X方向動搖距離也較大，說明支撐面積對KOA患者和一般老年人X方向、Y方向靜態平衡控制能力都有影響，視覺對一般老年人X方向靜態平衡控制能力都有影響。這與前面的分析結果較為一致。

動搖速度越大說明靜態平衡能力越差〔26〕。左前、左后、右前、右后的動搖速度分別用于評價老年人在四個象限上的靜態平衡控制能力，這與患側肢體的左右側應該有關聯。本研究的實驗對象為雙KOA患者，沒有必要對左右側進行對比分析，因此合并了左側與右側肢體的數據，造成對KOA組與對照組關于四個方向上動搖速度的對比結果不易解釋。本研究中，與雙足睜眼相比，KOA組和對照組線性步睜眼、單足睜眼時的四個方向的動搖速度均明顯較大，這說明支撐面積對KOA組和一般老年人四個方向上的靜態平衡控制能力都有影響。

綜上，KOA不會影響老年人在雙足睜眼、雙足閉眼站立時的靜態平衡能力。但是，提高了老年人在單足睜眼站立時的靜態平衡能力，以及線性步睜眼和單足睜眼時左右方向的靜態平衡能力。支撐面積對KOA患者和一般老年人靜態平衡能力影響都較大，視覺對一般老年人靜態平衡能力影響較大，但是對KOA組老年人影響不大。KOA患者和一般老年人在線性步睜眼和單足睜眼站立時的靜態平衡能力都比雙足睜眼站立時差。KOA患者在線性步睜眼站立時的靜態平衡精細調控能力比雙足睜眼站立時弱。一般老年人在單足睜眼站立時的靜態平衡精細調控能力比雙足睜眼站立時弱。