视觉反馈下本体感觉训练对早期全膝关节置换术后患者平衡功能的影响

郑绍敏 林坚 黄墩兵 刘晓林 章睿 黄雄昂 邓冰莹 全俊 张伟伟

膝关节骨关节炎（knee joint osteoarthritis，KOA）是常见的膝关节退行性骨关节病[1]，而全膝关节置换术（total knee arthroplasty，TKA）能有效缓解患者膝关节疼痛，恢复关节功能，现已成为解决终末期KOA 的常用方法[2]。然而，TKA 未能改善KOA 患者普遍存在的平衡功能障碍问题[3]，这为TKA 患者术后康复带来了一定的难度。本体感觉下降是导致KOA 患者膝关节平衡功能障碍的主要影响因素，TKA 会进一步加重KOA 患者膝关节本体感觉障碍。因此，TKA 后患者本体感觉训练训练显得尤为重要。研究表明，本体感觉训练时增加适当的视觉反馈，可以进一步提高患者的姿势控制能力[4]。基于此，本研究观察视觉反馈下本体感觉训练对早期TKA后患者平衡功能的影响，为TKA 后早期康复训练提供理论依据。

1 对象和方法

1.1 对象和分组 选取2018 年7 月至2019 年12 月浙江医院收治的TKA 后15 d 内患者89 例。纳入标准：（1）符合《骨关节炎诊治指南（2007 年版）》中的膝骨关节炎诊断标准[5]且进行初次、单侧TKA；（2）年龄55～85 岁；（3）认知正常、情绪稳定，能配合康复训练；（4）视觉模拟评分法（VAS）疼痛评分≤6 分者。排除标准：（1）除KOA 外，伴随其他的下肢关节脱位或骨折疾病患者；（2）其他脏器疾病不能耐受训练者；（3）BMI≥35；（4）合并有其他可能严重影响下肢功能状况疾病的患者；（5）同一时间接受其他治疗，对本次研究结果有影响的患者。所有患者均知情同意，本研究经本院医学伦理委员会批准。采用随机数字表法将患者分为反馈组30 例、无反馈组30 例和对照组29 例。3 组患者一般资料比较差异均无统计学意义（均P ＞0.05），见表1。

1.2 治疗方法 反馈组在常规康复训练基础上进行视觉反馈下本体感觉训练，无反馈组在常规康复训练基础上进行无视觉反馈下本体感觉训练，对照组仅采用常规康复训练。常规康复训练：（1）下肢力量训练：第1 阶段（术后0～2 周）进行股四头肌、臀肌和腘绳肌等长收缩训练，直腿抬高和仰卧屈膝训练，每次训练30 min；第2 阶段（术后2～4 周）进行多平面直腿抬高、闭链蹬腿、终末伸膝及双膝半蹲训练，每次训练30 min；（2）关节持续被动活动训练：使用JK-C1 型号CPM 机（中国科惠公司生产），根据患者膝关节屈伸活动度调整和增加被动活动范围，每次训练30 min；（3）重心转移训练：治疗师在患者患侧给予髋膝关节支持，酌情逐步减少支持，直到完全脱离支持后，重心移到患侧，训练患侧的负重能力，每次训练10 min；（4）疼痛及肿胀管理：每日训练后进行冷敷缓解膝关节疼痛和肿胀，冷敷时间视患者疼痛和肿胀程度而定。本体感觉训练：反馈组和无反馈组均使用Pro-Kin252（意大利TecnoBody 公司生产）进行本体感觉训练（图1）。反馈组根据系统提供的视觉反馈训练模式进行本体感觉训练，患者站立在训练仪支撑台上，双手自然下垂，不触碰任何支持物体：（1）描迹训练：调节支撑台阻力缓冲器至5 档，患者根据显示器提供的最佳路径，通过下肢控制斜板的运动在最短时间内以最佳路径完成描迹训练，2 min/组，5 组/次，组间休息60 s；（2）单轴训练：调节支撑台阻力缓冲器至5 档，患者根据显示器提供的运动轨迹通过下肢控制斜板运动进行纵向和横向的穿插单轴训练，2 min/组，5 组/次，组间休息60 s。无反馈组患者同样站立在训练仪支撑台上，设置与反馈组相同的训练模式，但关掉显示器进行描迹训练和单轴训练，每组训练时间、训练组数和组间休息时间与反馈组一样。上述训练1 次/d，5d/周，共4 周。

表1 两组患者一般资料比较

1.3 评估方法 3 组患者在训练前、训练2、4 周后进行平衡功能评估，包括：（1）本体感觉综合对比：采用Pro-Kin252 评估患者本体感觉，测试共包含6 个模式：①双足站于稳定面，②单足站于稳定面，③前后跨步站于稳定面，④双足站于泡沫垫，⑤单足站于泡沫垫，⑥前后跨步站于稳定面，每个模式下患者均站立30 s，测试完成后，电脑以图表形式自动生成结果，记录平均摆动数值，数值越小提示受试者本体感觉越好[6]；（2）Berg 平衡量表（Berg balance scale, BBS）评估患者平衡功能[7]，包括14 个项目，每个项目0～4 分，总分为56 分，总分越低，表示患者平衡功能障碍越严重；（3）双足稳定性：采用Pro-Kin252 评估患者双足稳定性，在正式测试前获得受试者患侧的压力中心（center of pressure，COP）变换情况，正式测试时，患者双足站于测试台上，双手自然垂于体侧，尽可能控制身体保持静止并维持30 s，测试完成后记录患者运动轨迹面积和运动轨迹周长，其中运动轨迹面积指COP 运动轨迹所围绕的面积，反映人体重心移动的区域面积，该面积越大表示稳定性越差；运动轨迹周长指COP 运动轨迹的总长度，反映人体重心移动的总距离和晃动程度，其数值越大表示稳定性越差[8]。为避免因临床因素和主观因素造成的误差，以上所有评估均由同一位经专业培训的治疗师完成。

图1 Pro-Kin252 平衡系统本体感觉训练

1.4 统计学处理 采用SPSS 25.0 统计软件。计量资料以表示，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t 检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

训练前，3 组患者平均摆动数值、BBS 评分、运动轨迹面积和运动轨迹周长比较差异均无统计学意义（均P ＞0.05）。训练2 周后，反馈组平均摆动数值、BBS评分、运动轨迹面积和运动轨迹周长均优于无反馈组和对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05），且反馈组和无反馈组上述指标均优于训练前，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。训练4 周后，反馈组平均摆动数值、BBS 评分、运动轨迹面积和运动轨迹周长均优于无反馈组和对照组，差异均有统计学意义（均P＜0.05），且反馈组、无反馈组和对照组上述指标均优于训练前和训练2 周后，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。见表2、3。

3 讨论

本体感觉对于关节的稳定性、协调性和平衡感觉具有重要作用[9]，其通过感受肌肉张力和压力的变化，接收关节伸展程度和运动状况等信息，调节骨骼肌的运动来维持关节运动控制能力、姿势矫正和平衡维持能力[10-11]。TKA 过程中会对膝关节韧带、半月板、肌腱和关节囊等组织进行清理，从而不同程度的破坏这些组织中的本体感受器，减少局部组织的感觉输入，导致膝关节本体感觉下降，破坏患者的平衡功能[12]。因此，TKA 后本体感觉训练对于患者平衡功能恢复尤为重要。目前，TKA 后常用的本体感觉训练以平衡垫训练和步行灵活性训练等为主，往往忽略了视觉反馈的作用。而视觉反馈可以有效提高运动学习能力，增加本体感觉的提升，有利于运动学习和康复效果[13]。因此，本研究采用Pro-Kin252 进行视觉反馈下本体感觉训练来促进TKA 患者本体感觉恢复，增加患者康复疗效。

表2 3 组患者训练前后平均摆动数值与BBS 评分比较

表3 3 组患者训练前后双足稳定性评估

Pro-Kin252 能探测到支撑台上的所有动作，显示出与关节密切相关的运动轨迹曲线，并通过视觉反馈辅助重建正常本体感觉，随时进行定量评估，使TKA 后患者的本体感觉训练得以量化，以便周期性的观察训练疗效。不仅如此，Pro-Kin252 还可根据患者自身情况来调整缓冲器的阻力，具有较高的安全性；且可根据患者当前评估结果选择合适的训练模式和难度，不断重复训练；还可根据训练描迹的方向，使训练具有精准的任务导向。本研究通过Pro-Kin252 的描迹训练和单轴训练模块对患者进行视觉反馈下本体感觉训练，结果显示训练4 周后反馈组本体感觉综合评估、姿势稳定性测试和BBS 评分均优于无反馈组和对照组，提示视觉反馈下本体感觉训练对于TKA 后患者的本体感觉恢复可能具有更好的疗效。这与Molka 等[14]研究结果相一致，分析原因可能是由于反馈组通过显示屏的描迹曲线反馈可清楚看到自己下肢的活动轨迹，实时了解运动轨迹与关节位置之间的关系，更加有效地控制身体重心移动并及时纠正异常姿势，增加膝关节本体感觉（位置觉）输入，从而改善患者平衡功能。Brown 等[15]研究发现平衡在很大程度上依赖视觉的调整作用，在平衡功能训练中适时提供视觉反馈刺激，可以让患者及时了解自身姿势变化情况以提高膝关节控制能力和运动协调性，这将有助于平衡功能的恢复。此外，正确的运动表现及运动过程中错误动作的纠正需要视觉信号进行反馈调控，研究表明运动观察结合运动训练的疗效优于仅进行运动训练[16]。既往研究表明视觉反馈可以加强患者大脑中枢神经系统对于肢体远端的控制，形成一种正反馈机制，且研究发现对人类进行特殊性任务训练时增加适当的反馈可引起相应肌肉的大脑控制区运动皮质增加，皮质下通信的重建可以促进功能恢复[17]。

综上所述，TKA 后早期常规康复训练时结合视觉反馈下本体感觉训练将有助于患者本体感觉和平衡功能的恢复。然而，本研究只是对其进行初步探讨，今后可进行大样本、多中心研究和增加患者远期疗效观察对本研究结果进一步验证。