重復外周磁刺激對前交叉韌帶損傷術后患者本體感覺和平衡功能的影響

曲徑直,申曉亮,董美燕,齊藝寧,張怡

(中國人民解放軍聯勤保障部隊第九八三醫院康復醫學科,天津 300142)

隨著中國運動健康的普及,從事體育運動的人數逐漸增加,前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)損傷的發病率呈逐年升高的趨勢[1]。外周肌肉電刺激是ACL術后經典的康復手段之一,可以改善ACL術后患者的運動、平衡功能[2]。但是外周肌肉電刺激在治療時需要將電極片貼于患者皮膚表面,不僅會產生疼痛等不適感,且治療深度僅限于肌肉表面,無法改善患者本體感覺[3]。因此,近年來無痛、無創、治療范圍可達深層組織的重復外周磁刺激(repetitive peripheral magnetic stimulation,rPMS)得到了越來越多的關注和應用。rPMS是利用一定強度的時變脈沖磁場刺激可興奮的組織,從而在組織內產生感應電場,以興奮神經和/或肌肉,繼而達到治療目的,提高運動能力、改善痙攣、緩解疼痛[4]。也有一些文獻報道,在應用rPMS后未發現上肢運動功能改善[5]。國內尚無關于rPMS對ACL術后患者本體感覺和平衡功能效果的研究。本研究選取2021年9月至2022年6月就診于聯勤保障部隊第九八三醫院的60例ACL損傷患者為研究對象,探討rPMS對ACL重建術后患者本體感覺和平衡功能的影響,現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標準:(1)MRI確診為ACL損傷;(2)在關節鏡下行單束自體肌腱ACL重建;(3)年齡18～40歲;(4)無其他系統疾病。排除標準:(1)rPMS刺激部位存在金屬置入物;(2)存在合并膝關節內骨折、關節軟骨嚴重損傷;(3)并發嚴重心、肝、肺、腎功能不全或惡性腫瘤。本研究已通過醫院倫理委員會批準(2022-YK-036-01),患者均已知情并簽署知情同意書。

本研究共納入60例患者。其中對照組30例,采用常規康復方案,男17例,女13例;年齡21～33歲,平均(26.11±5.46)歲。實驗組30例,在對照組的基礎上采用rPMS治療,男18例,女12例;年齡22～34歲,平均(25.32±5.61)歲。兩組患者基線資料差異無統計學意義(P>0.05,見表1)。

表1 兩組患者一般基線資料對比

1.2 方法

1.2.1 對照組 患者在術后即刻開始康復訓練,時間為4周。急性期以消除腫脹、恢復負重為主,實現早期活動和基礎運動功能恢復,包括:坐位屈膝、髕骨松動術等關節活動度練習,股四頭肌練習、站立直抬腿練習、雙腿微蹲練習等肌肉力量練習,腹肌等長練習、仰臥卷腹練習等核心力量練習,重心轉移練習、倒走練習等行走練習;上述練習每次30 min,每天1次,共2周。第二階段以恢復正常力線和對基本活動的控制能力為主,實現基礎力量和本體感覺的恢復,包括:髕骨松動術、固定自行車練習、站立屈膝、下肢柔韌性練習等關節活動度練習,步態練習、靜蹲、臺階倒退練習、弓箭步練習等功能強化練習,平衡練習,核心力量練習,心肺功能練習;上述練習每次60 min,每天1次,共2周。對照組為確保患者不知情,采用偽刺激方式,即線圈垂直于患肢使磁場脈沖并不作用在肢體上,參數同實驗組。

1.2.2 實驗組 由1名專業的康復治療師指導,先進行與對照組同樣標準的綜合性康復治療,再進行rPMS治療。在進行rPMS治療前,詳細詢問受試者病史,排除患側刺激部位存在金屬置入物等rPMS治療禁忌證,向患者及家屬詳細介紹在rPMS治療期間可能發生的不良反應與處理方法,并取得患者及家屬同意并簽署rPMS治療同意書。采用“8”字線圈,應用iTBS模式刺激患側股外側肌的肌腹,將線圈平行于患肢。rPMS治療參數:80%活動運動閾值,叢內頻率/計數為50/3,叢間頻率/計數為5/10,T刺/間為2/8,脈沖個數為600個,時間3 min,4～5次。患者均接受20次rPMS,每周5次,共4周。

1.3 觀察指標 (1)采用Lysholm膝關節功能評分法對兩組患者治療前后的膝關節功能進行評估,內容包括疼痛(25分)、不穩定度(25分)、腫脹度(10分)、跛行(5分)、支持(5分)、上樓(10分)、下蹲(5分)、絞鎖(15分),總分為100分,評分越高代表膝關節功能越好[6];采用Holden步行功能分級(function classification,FAC),共5級,等級越高代表步行功能恢復得越好。(2)采用關節活動量角器測量患側膝關節活動度(range of motion,ROM)。(3)采用疼痛視覺模擬評分(visual analogue scale,VAS)評估膝關節活動舒適度,總分0～10分,評分越低,代表疼痛程度越低。(4)利用等速肌力測定儀測試下肢肌力情況,測試指標包括伸肌峰力矩(extensor peak moment,EPT)、屈肌峰力矩(flexor peak moment,FPT)及膝關節屈/伸肌群峰力矩比值(hamstrings/quadriceps,H/Q)×100%。(5)采用等速肌力測定儀進行被動活動察覺閾值測試(threshold to detection of passive motion,TTDPM)評估患者本體感覺功能,患者下肢置于裝置上,起始角度為20 °,設定機器以0.25 °/s的速度使膝關節伸直,患者自訴感知膝關節活動時停止計時,重復測試3次,取平均值×0.25;分別于患者治療前、治療后1個月、12個月測定TTDPM[7]。(6)兩組患者進行4周康復訓練后,使用Pro-Kin平衡測試與訓練系統評估膝關節平衡狀態[8],包括壓力中心X/Y軸、覆蓋90%橢圓區域面積、功能表面區域的軌跡長度指數(length in function of surface,LFS);以及全身動態平衡測試(whole-body dynamic balancing task,DBT),主要結局指標為平衡時間,指患者將站立平臺放置在±3 °到兩側最大角度為26 °時花費的總時間。

2 結 果

2.1 兩組患者治療前后膝關節功能活動、關節活動度、疼痛比較 兩組患者治療前的Lysholm評分、FAC分級、ROM、VAS比較差異均無統計學意義(P>0.05);治療后4周,實驗組的Lysholm評分、FAC分級、ROM高于對照組,VAS低于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05,見表2)。

表2 兩組患者治療前后膝關節功能活動、關節活動度、疼痛比較

2.2 兩組患者治療前后下肢肌力比較 兩組患者治療前的EPT、FPT、ROM、H/Q比值對比差異均無統計學意義(P>0.05);治療后4周,實驗組的上述指標均高于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05,見表3)。

表3 兩組患者治療前后下肢肌力比較

2.3 兩組患者治療前后本體感覺功能比較 兩組術前患側本體感覺與健側比較,差異均有統計學意義(P<0.05);治療后4周,實驗組兩側的本體感覺差異無統計學意義(P>0.05),而對照組患側本體感覺仍較健側差異有統計學意義(P<0.05);治療后12個月,兩組患者兩側肢體的本體感覺比較差異無統計學意義(P>0.05,見表4)。

表4 兩組患者治療前后本體感覺功能比較

2.4 兩組患者膝關節平衡功能參數比較 治療后4周,實驗組患者在睜眼及閉眼狀態下的壓力中心X/Y軸、覆蓋90%橢圓區域面積和LFS均顯著低于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05,見表5)。

表5 兩組患者膝關節平衡功能參數比較

2.5 兩組患者DBT對比 在治療前和治療后3個月,兩組患者DBT比較差異無統計學意義(P>0.05);治療后6個月和12個月,兩組患者DBT均改善,且實驗組改善程度優于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05,見表6,見圖1)。

圖1 治療后12個月兩組DBT波動描繪

表6 兩組患者治療前后DBT平衡時間對比

2.6 典型病例 24歲男性患者,跑步中摔倒導致左膝疼痛伴步行不能,于外院確診為左ACL斷裂,行ACL重建術,術后即入本院康復。入院評估,左膝關節屈曲ROM:主動50 °,被動80 °;伸展ROM:主動15 °,被動10 °。經系統康復治療后,左膝關節屈曲ROM:主動110 °,被動120 °;膝關節可伸直至0 °。負重時疼痛基本消失,能夠長距離步行和無痛下蹲(見圖2～5)。

圖2 術前MRI示ACL股骨止點處增粗

圖3 術后即刻開始康復訓練

圖4 rPMS治療操作

3 討 論

ACL是膝關節至關重要的結構,其作用在于限制脛骨前移及外旋,維持膝關節穩定。ACL重建能高度恢復解剖結構,但無法重建本體感覺,這需要術后康復中針對重建的機械結構進行加強,重建因本體感覺及平衡覺的缺失而影響的神經肌肉反應機制[9]。rPMS作為一種新興無創、無痛的神經肌肉調控方法越來越多地應用于康復領域[10]。本研究結果表明,相對于常規康復訓練方案,rPMS聯合康復訓練可增加ACL術后患者Lysholm評分、FAC分級、ROM、本體感覺和平衡功能,提高下肢肌力,降低VAS評分。

目前多項研究表明,rPMS可使肌肉局部組織產生微電流,局部組織血流量增加,改善肌肉組織的皮質興奮,從而影響血液循環和局部神經系統。在緩解疼痛方面,rPMS阻斷了Aδ類和C類等痛覺傳導纖維,疼痛感降低后患者康復訓練可達到更大關節活動度[11]。Okudera等[12]研究表明,應用20 Hz共600脈沖刺激橈神經后,超聲成像系統顯示肌肉局部靜脈血流量顯著增加。本研究中實驗組Lysholm評分、FAC分級、ROM高于對照組,VAS評分低于對照組(P<0.05),說明rPMS可顯著改善患者膝功能、緩解疼痛、提高關節活動度,從而提高患者步行能力。

下肢肌力是膝關節穩定的基礎。Baek等[13]采用rPMS對髖關節置換術后患者進行了15次治療后,與偽刺激相比,rPMS組的術側股外側肌的肌電均方根和串行站立的時間都得到了較大提升,提示rPMS可以提高肌肉力量,改善平衡能力。Yang等[14]將rPMS作用于股四頭肌運動點,發現在連續應用5周后,可以顯著增加股四頭肌等長、等速評估中最大和平均峰力矩。本研究中,實驗組的EPT、FPT、ROM、H/Q等肌力改善均優于對照組(P<0.05),這也印證了rPMS在提高肌肉力量,提升肌力上的作用。

維持ACL本體感覺的正常模式是膝關節穩定的基礎。本體感覺的恢復是膝關節功能恢復的前提,是提高關節穩定性、動態穩定性,改善運動協調性,促進患者早期康復的關鍵[15]。有研究表明,ACL損傷后其機械感受器會減少,從而導致神經肌肉控制能力下降,進一步影響平衡功能,使得再損傷的風險提高[16]。本研究中,兩組患者術前本體感覺均出現異常,治療后4周,實驗組患側已恢復正常,而對照組患側仍存在異常,治療后12個月兩組均已恢復正常。這說明通過rPMS可以有效地改善患者的本體感覺,這可能與rPMS的磁場刺激股外側肌肌腹中的感覺運動神經纖維,間接興奮機械感受器,二者形成本體感受傳入信號,從而提高患者本體感覺。基礎研究表明,在ACL受損后本體感覺感受器的數量以及傳入神經功能隨著受傷時間的推移而不斷下降,變異數量也在增加,協調運動、姿勢控制能力受到影響。Dargo等[17]的meta分析表明,對ACL術后1年以上的運動員進行關節位置覺測試,患側出現角度誤差;一側ACL受損后,健側的本體感覺也受到影響,這可能與一側ACL受損后,兩側向中樞傳導的信息不對稱,為控制平衡而抑制健側傳導,從而導致姿勢控制不佳,平衡功能受損。而穩定性不足的患者雖然在后期康復中的角度恢復正常,疼痛腫脹消失,但是二次損傷的危險性增加[18]。

有研究表明,本體感覺在平衡功能的提高上占據重要作用[19]。本研究中,治療后4周實驗組患者在睜眼及閉眼狀態下的壓力中心X/Y軸、覆蓋90%橢圓區域面積和LFS等指標均顯著低于對照組(P<0.05);治療后6個月、12個月,兩組患者DBT較治療前改善,實驗組優于對照組。這提示在治療后短期內患者平衡功能得到提升,作用效果還可維持到遠期,這對預后提升至關重要。這與Renner等[20]的研究結果有一致性。rPMS可以提高患者平衡功能的原因可能是與其提高肌力、增加本體感覺有關。

本研究也存在局限性,樣本量較小;rPMS對于提高ACL術后患者本體感覺和平衡功能的具體機制有待進一步研究;針對rPMS的最佳參數及刺激部位有待于多中心大樣本量的研究。這為后續的研究中提供了思路和方向。

綜上所述,rPMS可以改善ACL術后患者的本體感覺,緩解疼痛,增加肌肉力量,從而提高患者的平衡功能,改善膝關節功能,值得臨床推廣使用。