膝骨性关节炎患者平衡功能障碍及其影响因素分析

　　　　　　　

膝骨性关节炎(knee osteoarthritis, KOA) 是一种主要发病于中老年人群增生性慢性关节病。临床上主要表现膝关节僵硬、关节活动度受限、膝关节疼痛等症状，60岁人群发病率高达37%，而70～74岁人群发病率高达40%，女性高于男性，绝经期后妇女发病率更高[1-2]。膝关节周围组织及结构病变导致KOA患者身体姿势控制能力下降，平衡控制能力障碍，跌倒风险增加，严重影响患者日常生活活动能力。临床上KOA的治疗主要有膝关节镜下关节清理术、全膝置换术等手术治疗[3]和非甾体类抗炎药、物理因子等改善临床症状的非手术治疗[4]；非手术治疗手段主要改善膝关节疼痛及关节活动度[5]，而关于KOA患者存在的肢体平衡功能障碍及其相关影响因素目前尚未完全明确。此研究旨在探讨膝骨性关节炎患者平衡功能障碍及其影响因素，以期为临床评估和治疗提供参考依据。

1　资料与方法

1.1一般资料纳入2014年12月至2017年9月在合肥市第二人民医院骨科住院的30例单侧膝关节受累的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；年龄54～81 岁，平均(68.60±7.36) 岁；体质量指数(body mass index, BMI) 17.15～30.82 kg/m2，平均(24.40±2.91)kg/m2；K-L(Kellgren-Lawrance)分级[6](Ⅱ∶Ⅲ∶Ⅳ)3∶20∶7；疼痛指数[7]2～8分，平均(5.60±1.38)分；美国膝关节协会评分(knee society score，KSS)临床评分[8]27～80分，平均(65.4±11.40)分；KSS功能评分5～80分，平均(57.83±18.65)分。

1.2纳入与排除标准纳入标准：①符合美国风湿病学会KOA诊断标准[9]，膝关节疼痛患者有下列7项中的3项者即可做出诊断，包括年龄≥50岁；晨僵< 30 min；关节活动时有骨响声；膝部检查示显性肥大；有骨压痛；滑膜无明显升温；放射学检查有骨赘形成。②站位平衡2级及2级以上，依据上述诊断标准单侧膝关节受累患者；③患者自愿且签署知情同意书，并经当地伦理学委员会批准。排除标准：骨结核、骨肿瘤及明显髋、踝关节功能障碍影响试验的患者；恶性进行性高血压、严重心脏病、既往有精神疾病史、认知障碍的患者。

1.3测试方法采用Pro-Kin平衡测试仪(意大利 TECNOBODY 公司)对患者进行站立位下动、静态平衡功能测试。测试前，告知患者相关测试过程及注意事项并签署知情同意书，允许患者进行 1～2 次练习，让患者熟悉整个检测过程。同一名专业人员进行检测。

静态平衡测试：将4个锁块置于平衡板下方并将调节阻力旋钮置于Lock档，对仪器进行校准；采取静态平衡功能评估模块进行测试。以 A1、A5 为中心轴左右对称站立在平衡板上，两足夹脚 60°，双侧足弓最高点位于 A3、A7 轴上；双手放置在身体两侧，并自然下垂；挺胸、抬头双眼注视前方1.5 m 处的目标点。睁、闭眼静态平衡测试各进行1次。

动态平衡测试：撤去平衡板下的4个锁块将调节阻力旋钮至5档。患者一只脚放置在平衡板上，另一只脚放置于平台上，双脚交替进行测试，单足平衡板上以 A1、A5 轴为中心左右对称放置；足弓最高点位于 A3、A7 轴上。选择本体感觉评估模块进行测试。测试过程中受试者双上肢放置于前方的扶手上，挺胸抬头注视前方电脑屏幕。

1.4评价指标

1.4.1临床资料收集入院时统一对患者患膝行正侧位X线拍摄，利用K-L分级进行影像学评估[6]；KSS量表对患者膝关节临床症状、功能活动进行评分[8]；同时收集患者身高及体质量计算BMI[10]、评定疼痛指数(视觉模拟评分法)[7]。

1.4.2静态平衡指标[11]睁、闭眼情况下的重心摆动轨迹长度(mm)，轨迹面积(mm2)，平均运动速度(mm/s)：前-后平均运动速度和左-右平均运动速度(mm/s)；罗姆伯格(Romberg)值：闭眼轨迹面积/睁眼轨迹面积(面积比)、闭眼轨迹长度/睁眼轨迹长度(长度比)。

1.4.3动态平衡指标[11]完成评估耗时[(time),s]及平均轨迹误差[(average trace error, ATE),%]的数值。

2　结果

2.1患者健、患侧完成耗时、ATE比较健、患两侧完成耗时比较，差异无统计学意义(P>0.05)；健、患两侧ATE比较，患侧高于健侧，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

表1　健、患侧平衡功能检测值比较

注：ATE为平均轨迹误差

2.2影响平衡结局因素的多元回归分析以BMI、K-L分级、疼痛指数、KSS膝关节临床评分及功能评分为自变量；以平衡功能检测的指标为因变量进行多次逐步线性回归分析，探讨影响KOA患者平衡功能的相关因素。

因变量睁眼前-后平均运动速度为(10.37±3.73) mm/s。回归分析结果显示KSS临床评分对该指标有影响(t=-2.593,P<0.05)，KSS临床评分增加1分，睁眼前-后平均运动速度降低0.14mm/s，整体回归方程有统计学意义(F=6.722,P=0.015)，决定系数为0.19。见表2。

因变量睁眼重心摆动轨迹长度为(390.03±135.77)mm。回归分析结果显示KSS临床评分对该指标有影响(t=-2.178,P<0.05)，KSS临床评分增加1分，重心摆动轨迹长度降低4.53 mm/s，整体回归方程有统计学意义(F=4.745,P=0.038)，决定系数为0.15。见表3。

表2多元回归分析结果(睁眼前-后平均运动速度)

自变量偏回归系数SE值t值P值KSS临床评分-0.140.06-2.5930.015常数19.773.685.3720.000K-L分级0.931.181.0800.290疼痛指数0.270.500.7850.439体质指数-0.370.22-1.2750.213KSS功能评分0.090.051.1340.267

表3多元回归分析结果(睁眼重心摆动轨迹长度)

影响因素偏回归系数SE值t值P值KSS临床评分-4.532.08-2.1780.038常数686.45138.064.9720.000K-L分级10.7645.790.5760.569疼痛指数15.0419.300.8610.397体质指数-10.478.66-0.9090.372KSS功能评分3.092.051.1270.269

因变量闭眼轨迹长度/睁眼轨迹长度为(190.33±76.62)。回归分析结果显示疼痛指数对该指标有影响(t=-2.641,P<0.05)，疼痛指数增加1分，闭眼轨迹长度/睁眼轨迹长度的比例降低24.8，整体回归方程有统计学意义(F=6.975,P=0.01)，决定系数为0.20。详见表4。

表4多元回归分析结果(闭眼轨迹长度/睁眼轨迹长度)

影响因素偏回归系数SE值t值P值疼痛指数-24.809.39-2.6410.013常数329.2254.116.0840.000K-L分级3.7523.730.5820.568体质量指数5.854.491.9030.068KSS临床评分-2.971.77-1.0600.298KSS功能评分1.571.060.5440.591

3　讨论

膝骨性关节炎患者膝关节周围组织及结构发生增生性改变；行走过程中膝骨性关节炎患者身体姿势控制能力下降，平衡控制能力减退，严重影响患者的日常生活活动能力[12]。既往研究发现KOA患者静态平衡出现重心稳定性下降，动态平衡出现摆动幅度增加，姿势控制能力降低[13]。本课题组既往研究发现与健康人比较，KOA 患者患膝ATE值明显增加，结果有统计学意义[14]。本次研究得出，患侧ATE值高于健侧值，差异有统计学意义(P<0.05)，从而再次验证KOA患者存在平衡功能障碍；健、患侧肢体完成耗时比较，差异无统计学意义(P<0.05)，与既往研究结果一致[14]，这可能与患者健侧肢体长期代偿有关，需要后期进一步深入研究探讨相关影响因素。对于膝骨性关节炎患者，平衡功能障碍主要归因于本体感觉障碍及运动控制能力下降[15]。与健康人群相比，KOA患者膝关节出现本体感觉功能障碍[15]，尤其步行过程中，身体稳定性明显下降[16-17]。KOA患者膝关节位置觉阈值的明显增高，导致患者在感知姿势发生改变的速度降低以及重新获得稳定姿势的时间延长[18]。另一方面，KOA患者膝关节周围肌群肌力下降，出现运动控制能力障碍[19-21]。Becker等[22]研究指出，KOA 患者股四头肌最大随意等长收缩力明显下降，膝关节控制能力降低，肢体协调控制障碍，出现平衡功能下降。

疼痛是KOA患者最常见的临床症状，疼痛往往影响患者自发性姿势反应时肌肉活动的协调性[15,23]。本次研究多因素回归分析显示，疼痛影响患者Romberg值长度比(闭眼轨迹长度/睁眼轨迹长度)，数据分析显示疼痛对此平衡指标影响程度为20%，而回归系数为负值，说明疼痛与Romberg值长度比存在负相关，从而表明疼痛影响患者静态睁、闭眼平衡功能的调节。这与既往研究结果一致[24-26]。既往静态平衡功能研究[24]指出：单膝关节疼痛患者身体重心左右摆动幅度增加；长期膝关节疼痛KOA患者会出现膝关节周围肌力下降，身体姿势控制能力降低，患者遭受外界干扰时，躯干重新稳定的时间延长。疼痛也会影响KOA患者股四头肌肌群间的协调性及膝关节周围肌肉的力矩，影响患者平衡功能调节[24,27-28]。既往研究[25-26]还发现，KOA患者膝关节疼痛程度与本体感觉功能状况存在明显相关性，疼痛可直接影响KOA患者的本体感觉功能。

K-L分级依据膝骨性关节炎X线改变情况而制定。K-L分级注重于骨赘及关节间隙狭窄程度, 从影像学上反应患者病变程度。然研究[29-30]发现，膝关节退行性病变及骨质增生是一种代偿性改变，影像学的骨质增生程度与临床症状可能不甚一致，依靠放射学表现评估患者病情及治疗意义不大。本次研究也未得出两者具有相关性的结论。从而表明K-L分级不是影响患者平衡功能障碍的主要因素。KSS膝关节临床评分标准主要依据疼痛的评分、膝关节的活动度及稳定性；而功能评分主要是评价患者肢体活动功能。本次多元回归分析结果显示，膝关节KSS临床评分与KOA患者睁眼时前-后平均运动速度及重心摆动轨迹长度存在负相关，表明KSS临床评分一定程度上可初步反映KOA患者的平衡功能。BMI是膝骨性关节炎形成的重要相关因素[31-32]，一项通过对90例KOA患者的研究发现BMI与原发性KOA存在相关性[33]，进一步研究发现肥胖可能通过增大下肢力线内翻角度进而影响骨关节炎的形成[34]；而BMI对于KOA患者平衡功能的影响既往鲜有报道，此回归分析发现BMI、KSS功能评分对KOA患者平衡功能影响无明显的相关性。由于本研究只纳入30例单侧膝关节受累的患者，有待后期进一步扩大样本量，探讨BMI、KSS功能评分对KOA患者平衡功能的影响。

总之，KOA患者存在明显的平衡功能障碍，膝关节疼痛指数及KSS临床评分对于评估与治疗KOA患者肢体平衡功能障碍具有重要意义。

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