杠杆试验中施加于大腿侧的压力研究*

李飞龙 张文涛，2

1 安徽医科大学北京大学深圳医院临床学院，广东省深圳市 518035； 2 北京大学深圳医院运动医学科

膝关节前交叉韧带(Anterior cruciate ligament, ACL)是膝关节中的前向稳定结构。ACL起自股骨外侧髁内后部，向前、向内、向下斜行，止点位于胫骨平台髁间隆起前。通过对ACL进行力学分析，在屈膝近30°时，膝关节中ACL限制胫骨相对股骨前移的作用达到最大[1]。在膝关节外伤中易造成ACL损伤，约占膝关节内部韧带损伤的56%。发生ACL损伤后因其前向稳定结构受损常导致患者本体感觉下降，也会因膝关节活动度增大导致膝关节内部半月板、软骨磨损概率提高。ACL断裂后,如不经有效ACL重建治疗可导致创伤性膝关节骨关节炎的发生[2]。ACL损伤在临床现有的物理检查手段主流为前抽屉试验、Lachman试验、轴移试验等[3]。其中，Lachman试验因其在麻醉下与非麻醉状态下的检查结果准确性较高[4]，故作为临床上最常用的物理检查手段。这些检查往往凭借经验及手感进行判断，客观性弱，初学者乃至经验不足者可造成漏诊及误诊。有学者指出即便是目前物理检查手段中表现较优的Lachman试验其对ACL部分撕裂以及部分清醒患者敏感性降低。急性患者常因恐惧疼痛而无意识的增大肌张力从而影响检查者在进行Lachman试验时膝关节的松弛程度[5]。目前临床上诊断多为患者自身的病史、症状、查体及影像学相结合，但确诊ACL断裂的金标准目前仍是进行关节镜检查[6]。

2016年由Lelli A等人在主流检查手段之外提出杠杆试验(Lever sign test, LST)作为新的检查ACL损伤的物理检查手段[7]。Lelli A等人通过400例临床研究指出杠杆试验诊断慢性ACL损伤敏感度极高，在急性ACL损伤患者中，杠杆试验的表现其敏感度同样优于主流物理检查手段[7]。因杠杆试验提出者在ACL断裂患者中极优的表现，此后有多位学者对杠杆试验与主流ACL断裂物理检查手段进行对比研究，通过重复性进行杠杆试验指出的敏感度并没有Lelli A等人提出的那般极高，通过数个团队的研究评价杠杆试验在检查ACL断裂时其敏感度优于前抽屉试验，低于Lachman试验[8-9]。在McQuivey Kade S等人通过在急诊科进行ACL断裂疾病筛查时，除了常规地使用前抽屉试验、Lachman试验、轴移试验等添加了杠杆试验来筛查ACL断裂，通过研究发现在急诊增加杠杆试验作为物理检查手段后能降低ACL断裂的未检出率[10]。

本研究通过采用标准质量的重物块代替手动加压，以直观的压力数值量化施加于大腿部的压力，观察并记录使足跟抬离检查床面时施加在大腿侧的最小压力，通过比较在杠杆试验中同一杠杆的支点位置时使足跟抬离检查床面，需要施加在患者健侧与患侧大腿部分的最小压力数值，用以判断ACL损伤中患侧与健侧腿之间是否存在数值差异。分析差异是否有统计学意义。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2018年12月—2019年12月就诊北京大学深圳医院运动医学科的患者53例，所有患者均由该科室专业运动医学临床医生进行临床查体及MRI诊断。在本次实验测试前，对所有参加实验的被检查者均告知本次实验所要进行的详细内容，所有被检查者均阅读并签署了北京大学深圳医院研究伦理委员会批准的知情同意书。53例被检查者中男46例，女7例。左腿损伤24例，右腿29例。被检查者年龄(30.7±8.5)岁，身高(171.6±8.21)cm，体重(71.8±10.95)kg，受伤时间(134.4±355.35)d，BMI 24.3±2.84。小腿长度：左侧(37±2.03)cm，右侧(36.9±2.02)cm。小腿腿围：左侧(36.3±2.5)cm，右侧(36.1±3.02)cm。

1.2 入选标准 纳入标准：(1)单侧ACL撕裂；(2)年龄18～65岁成年人；(3)肌张力正常。排除标准：(1)外单侧ACL撕裂外合并任何膝关节损伤，包括但不限于炎症、关节积液、半月板损伤、侧支或后交叉韧带损伤；(2)患肢膝关节既往有手术史；(3)对侧肢体伤病史或手术史；(4)肌张力较高。

1.3 实验材料 硬质平板检查床，经3D打印高度为10cm堤坝型杠杆的支点，恒定质量重物若干(哑铃片)作为施加压力载体，最小压力可调节范围为0～10kg，最小调节值0.5kg；卷尺2m；记号笔。

1.4 实验方法

1.4.1 传统的杠杆实验方法：Lelli A等人提出杠杆试验的检查方法见图1。其中图1-a为杠杆试验阴性结果，此时足跟抬离检查床面，说明ACL完整。图1-b为杠杆试验阳性结果，此时足跟仍在检查床面。图1-c所示为本次杠杆试验示意图。

图1 Lelli A杠杆试验(a、b)与本次研究杠杆试验(c)示意图

1.4.2 本次研究中杠杆试验：嘱被检查者放松下肢，将标准重物无初速度放置于髌骨上极近端5cm处，支点位置选取胫骨结节远端3cm处，观察被检查者足跟能否抬离检查床面，当足跟抬离检查床面一指(约1cm)高度时记为足跟抬离检查床面；如足跟未达到抬离检查床面标准，告知患者休息，待患者自觉休息充分后，增加标准重物质量，重复观察被检查者足跟，直至被检查者足跟抬离检查床面，记为足跟抬离检查床面，记录此时标准重物质量，每杠杆的支点每条受试腿重复5次取众数作为使足跟抬离检查床面所需要施加于大腿侧的最小压力数值。

1.5 关节镜检查与诊断金标准 本次所有被检查者均于杠杆试验后行关节镜检查。在检查中所有的关节镜器械均为Arthrex公司生产的相关专业关节镜器械产品。所有被检查者均由2名运动医学专科副主任或以上医师进行专业关节镜检查，确诊ACL有无损伤，以及有无合并其他膝关节损伤，所有被检查者均以关节镜检查为确诊ACL断裂的金标准。记录被检查者ACL断裂的患侧左右，并实施对应的手术进行重建。

1.6 统计学方法 使用SPSS24.0统计软件对数据进行分析处理。对采集的所有被检查者健侧腿与患侧腿足跟抬离检查床面时施加在大腿侧的最小压力数据进行分析，采用Wilcoxon符号秩和检验对数据进行统计分析。记录被检查者足跟抬离检查床面所需要施加在大腿侧的最小压力数值，记录同一患者健侧腿与患侧腿间的最小压力差值。计算该差值有无统计学差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有被检查者均通过关节镜检查手术，确诊均存在ACL断裂。对施加在患侧与健侧大腿侧的最小压力及压力差进行统计学分析(Wilcoxon符号秩和检验)，其结果如表1。其中，P=3.58×10-10，P<0.01，差异具有统计学意义。

表1 足跟抬离时施加在大腿侧最小压力数据

对本次实验的其他统计因素进行分析，其中各统计相关因素对两杠杆的支点的最小压力差的相关性如图2所示。各项统计指标均与需要最小压力压力差无相关性。相关系数r<0.3。

图2 除压力外其他测量变量与最小压力差的相关性系数图

3 讨论

杠杆试验其起源自阿基米德在《论平面图形的平衡》一文中提出的杠杆原理，在杠杆上的两个力矩(力×力臂)大小相等，即动力×动力臂=阻力×阻力臂。在整个杠杆过程中，杠杆其本身起到传导力的作用，在力的传导过程中，对杠杆自身亦有要求，杠杆本身的完整性是其传导力能力的基石。当杠杆自身完整性被破坏后，其传导力的能力较完整的杠杆会减弱。这一原理用于检查膝关节前交叉韧带是否断裂的杠杆试验中，患侧膝关节前交叉韧带断裂或损伤之后，膝关节—小腿形成的杠杆完整性破坏。在本次实验中患侧足跟能够抬离检查床面，亦说明在大腿—膝关节—小腿所构成的杠杆整体中，膝关节的膝关节前交叉韧带仅传导部分力。如膝关节前交叉韧带传导全部力时，只要膝关节前交叉韧带发生断裂或者损伤，那么膝关节将无法参与构成杠杆整体。在传导施加在大腿侧压力时，膝关节前交叉韧带断裂或损伤的膝关节传导能力减弱，施加于大腿部的最小压力不能同健侧腿等额传导到小腿。即使健侧足跟抬离检查床面所施加在大腿侧压力等额度施加在患侧时，患侧因膝关节前交叉韧带损伤致膝关节—小腿杠杆完整性破坏，其传导力的强度小于健侧膝关节—小腿杠杆结构，故而传导至小腿的力无法抵抗其自身重力形成的力矩，即患侧足跟在同等数值的力时无法抬离检查床面。本研究中使患侧腿足跟抬起需要在患侧大腿处施加的最小压力平均会比健侧腿足跟抬起需要在大腿处施加的最小压力大(2.2±1.21)kg。

因此将在检查中出现最小压力差作为衡量标准，即当对两条腿进行杠杆实验时，如果出现使两条腿抬离检查床面所需要在大腿侧施加的最小压力有差异，可认为需要在大腿侧施加较大压力的一侧为患侧腿。但出现压力差，并非说明膝关节前交叉韧带一定存在损伤，出现压力差是指大腿—膝关节—小腿的杠杆传导能力受损，而患者就诊多因膝关节损伤就诊，在膝关节外伤中56%为膝关节前交叉韧带损伤[6-8]，就概率而言，出现双腿间的压力差多是因为膝关节前交叉韧带损伤所致。但目前尚无具体理论说明构成大腿—膝关节—小腿的杠杆整体成分，不排除有髂胫束、股四头肌、筋膜、皮肤等其他结构参与构成传导可能。对于杠杆试验中存在压力差的患者，乃至杠杆试验阳性的患者，需要行进一步结合病史、症状及MRI检查确诊损伤情况。

本次研究较之前学者而言通过量化最小压力数值探究杠杆的支点位置选择对杠杆试验的影响。通过使用固定重量重物代替检查者手动加压，将因检查者个体差异导致的误差因素降低。同时又获得了健侧腿抬离检查床面时施加于大腿侧的最小压力数值。杠杆试验其作用基础，在大腿—膝关节—小腿杠杆模型中膝关节前交叉韧带仅作为膝关节中杠杆力传导的一部分，其他可能参与杠杆传导结构尚未完全明了。尚不能排除髂胫束、股四头肌、筋膜、皮肤等其他结构参与传导可能。因本研究实验材料限制，未行麻醉下测量，无法最大程度减小肌张力对杠杆试验的影响，因排除膝关节其他疾病导致样本数量限制，存在一定局限性。此外未进行膝关节前交叉韧带损伤程度的区分，部分或完全断裂，对力传导亦会有所影响。不排除部分断裂时，其传导作用仍存在可能。

综上所述，在杠杆试验中，同一支点位置，使足跟抬起，患侧需要施加更大的压力。在本次研究中使健侧足跟抬起所需的最小压力约为(6.2±1.57)kg，患侧腿与健侧腿的压力差约为(2.2±1.21)kg。