膝骨关节炎患者动静态跌倒风险测试的临床应用价值

郭燕梅，陈蔚，焦伟国，朱才兴，彭楠，王娜

根据2009年2月《中国人口老龄化发展趋势研究报告》，我国于1999年进入老龄化社会，是目前世界上老年人口最多的国家，现有60岁以上老年人近1.44亿。意外受伤是导致老年人死亡的第5大致死原因，其中跌倒占其中的2/3[1]。除与机体功能衰退密切相关的年龄增长因素之外，跌倒还有许多其他非特异性因素的存在，例如外在环境因素和机体内在因素。在改善外在环境因素的基础之上，许多研究人员对跌倒的内在因素进行了大量的临床试验与研究。研究表明，平衡功能下降是导致老年人发生跌倒的主要原因[2]，而平衡功能的下降又与步态异常、下肢肌力下降、感觉功能减退、慢性并发症多、体质虚弱、多种药物联合应用的副作用等因素有关[2-4]。在影响平衡功能的诸多因素中，步态异常和肌肉无力为主要影响因素[1]，而老年膝骨关节炎(knee osteoarthritis,KOA)患者又常表现出下肢肌力的下降和步态异常。为此，本研究完成了30例无膝痛老年KOA受试者的平衡功能测试和30例有膝痛老年KOA患者综合治疗前后的平衡功能测试，并对老年KOA患者的平衡功能状况进行了初步的分析与总结。

1 对象与方法

1.1 研究对象 2009年9月～2010年10月，本科对30例在过去1年内无膝痛症状、年龄≥60岁且膝关节有影像学改变[5]的KOA受试者(对照组)进行了静态姿势稳定性(postural stability,PS)、姿势稳定极限性(limits of stability,LOS)、动态跌倒风险指数(dynamic fall index,DFI)和静态跌倒风险指数(static fall index,SFI)测试。对30例有膝痛症状、年龄≥60岁且膝关节有影像学改变的KOA患者(治疗组)进行了双氯芬酸二乙胺乳胶剂经脉冲超声波导入和推拿手法联合治疗，并于治疗前后给予西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数(Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index,WOMAC)评分和上述4种平衡功能测试。

治疗组的入选标准符合美国风湿病学会2001年制定的KOA诊断标准[6]；治疗组与对照组的排除标准具备以下10项中的任何1项者即被排除：①曾行膝关节置换术；②下肢在6个月前曾行外科手术；③类风湿关节炎；④在过去30 d内曾应用阿片类镇痛或皮质类固醇或镇痛注射液干预膝关节疼痛；⑤高血压未得到很好控制或在运动锻炼期间存在并发心脏病的中高度危险因素；⑥不能安全参与测试，如严重的视力问题、神经功能障碍、主要或明显受限的背痛、严重骨质疏松、不借助辅助工具无法步行10 m；⑦无法理解和完成测试；⑧声明不能参与或完成测试；⑨经常有头晕或晕眩症状者，有体位性低血压、倾倒发作、外周前庭和/或中枢神经功能明确病变；⑩以太极拳作为日常身体锻炼项目者(因有许多文献报道，太极拳有助于提高机体的平衡功能[7-8]。60例患者均签署知情同意书。

治疗组与对照组在年龄、性别和膝关节影像学分级得分上均无显著性差异。见表1。

表1 两组患者一般情况比较

1.2 测量工具

1.2.1 BioDex平衡测试训练系统(Biodex Balance System,BBS) 美国Biodex Medical System公司生产的BBS-SD型测试训练系统，包括带有角度传感器的检测平台(该平台表面刻有平衡中心点及坐标网格，可以较准确地描述受试者双脚的测试位置)、控制平台摆动阻力的平台升降控制传感器，预装仪器控制、信号采样、数模转换和数据分析软件的处理器和打印机。本研究应用该设备对受试者完成PS、LOS和DFI测试。

1.2.2 Tetrax平衡测试训练系统 以色列Sunlight医疗器械公司生产的Tetrax平衡测试训练系统是一种分析人体平衡能力与维持平衡机制功能的系统。该设备通过4个相互独立的测试平台分别测量受试者左右足底前、后部分施加的垂直压力变化，记录压力传感器上的力学信号，并将其转化为数字信号传入电脑软件系统进行自动分析处理，最终得到SFI以及大量与平衡相关的信息指标。本研究应用该设备对受试者完成SFI测试。

1.2.3 WOMAC WOMAC量表是评估疼痛、僵硬和身体功能障碍的一个多维疾病特异性自我评估问卷调查量表，该量表由美国风湿性关节炎临床研究组(Outcome Measures in Rheumatology Clinical Trials,OMERACT)创建并推荐应用[9]，是目前用于评估髋OA或KOA应用最广泛的测量工具[10]。该量表包括5个疼痛项目、2个僵硬项目和17个涉及日常活动完成困难程度的功能项目。最初的WOMAC量表有两个应用版本：视觉模拟评分(VAS)法和五方格评分法，两者的度量属性相似。目前国际和国内都倾向于采用VAS应用版本[10-11]。本研究曾对WOMAC量表的VAS应用版本进行了信度研究，证实具有很好的信度[12]。该版本的24个项目都采用100 mm的VAS评分尺量化评分，范围从0 mm(没有疼痛、僵硬或困难)到100 mm(指极端疼痛、僵硬或困难)。WOMAC得分范围是：疼痛(0～500分)、僵硬(0～200分)、困难(0～1700分)，总分(0～2400分)。

1.3 测试方法 对照组的测试顺序为：SFI－PSLOS－DFI。治疗组治疗前后的测试顺序为：WOMAC量表－SFI－PS－LOS－DFI。

1.3.1 SFI 保持测试环境安静，患者于测试前安静坐位休息5 min，然后站立于测试平台上，双臂自然悬垂于身体两侧，完成8个测试姿势站立：①睁眼自然站立(normal position,with eyes opened,solid surface,NO)：受试者睁眼直立于测试平台上，面部朝前，平视前方；②闭眼自然站立(normal position,with eyes closed,solid surface,NC)：受试者闭眼直立于测试平台上，面部朝前；③闭眼站立，头转向右侧(closed eyes and turned head to the right,HR)：受试者闭眼直立于测试平台上，头部右转45°；④闭眼站立，头转向左侧(closed eyes and turned head to the left,HL)：受试者闭眼直立于测试平台上，头部左转45°；⑤闭眼站立，头后仰30°(closed eyes and threw head back,HB)：受试者闭眼直立于测试平台上，头部后仰30°；⑥闭眼站立，低头前倾30°(closed eyes and bow forward,HF)：受试者闭眼直立于测试平台上，低头且朝胸部方向前倾约30°；⑦睁眼脚垫站立(opened eyes on pillows,PO)：受试者睁眼直立于脚下垫有泡沫橡胶垫的测试平台上，面部朝前，平视前方；⑧闭眼脚垫站立(closed eyes on pillows,PC)：受试者闭眼直立于脚下垫有泡沫橡胶垫的测试平台上，面部朝前。每个姿势站立的测试时间为32 s。对年龄较长的受试者注意保护以防止其在测试过程中发生跌倒。测试结束后，系统自动生成SFI：0～36为低跌倒风险；37～58为中度跌倒风险；59～100为高度跌倒风险。

1.3.2 PS、LOS和DFI测试 测试前首先确定受试者的双脚测试位置：受试者站立于测试平台上，双脚分开与肩同宽，双手自然悬垂于身体两侧，在身体保持自然静止站立的状态下，通过双脚轻微挪动找到使屏幕上的黑色圆心标记处于靶心的适合位置，然后记录该位置，以避免在以后的对比测试中因同一受试者双脚测试位置不一致而出现系统误差。

1.3.2.1 PS 测试平台设置水平为静态水平。具体测试方法为受试者在身体自然静止站立的状态下，确保屏幕上的黑色圆心标记始终处于靶心的位置(受试者的双脚在测试过程中不再发生位置移动)。测试时间为30 s/次，共测3次，每次测试间歇10 s，取3次测试成绩的平均值作为测试结果。测试结束后系统自动生成测试结果：①PS总分；②前后摆动系数；③侧向摆动系数。3项测试结果数值越低，表示受试者的静态平衡功能越好。

1.3.2.2 LOS 测试平台设置水平为静态水平，受试者在不发生双脚位置移动和屈膝动作的前提下，通过身体重心移动(即脚的重心转移)来完成身体重心从居中位置分别到前、后、左、右、右前、左前、右后、左后8个方位的姿势稳定极限测试。8个方位的出现顺序随机，共测试3次，每次测试间歇10 s，以第3次测试数值作为测试结果。测试结束后系统自动生成测试结果：①LOS测试完成时间；②LOS总分。完成时间越短，总分越高，表示受试者的动态平衡功能越好。

1.3.2.3dFI 测试平台初始设置水平为动态6、终止设置水平为动态2，每次测试时间为30 s，共测试3次，每次测试间歇10 s。测试开始后，测试平台完全处于晃动状态，受试者需要通过自我平衡调整尽量保证黑色圆心标记始终处于靶心位置。取3次测试成绩的平均值作为测试结果。测试结束后，系统自动生成DFI(60～89岁年龄段的正常范围为1.5～3.5)。DFI越低，表示受试者发生跌倒的可能性越小。

1.3.3 WOMAC量表评分 治疗组受试者依据自己近48 h内的膝关节情况，对WOMAC量表中有关疼痛、僵硬和下肢功能活动的问题进行打分。得分越高表示病情越严重。

1.4 统计学分析 应用SPSS 17.0统计软件对采集数据进行建档和统计分析。对照组与治疗组治疗前的PS总分、前后摆动系数、侧向摆动系数、LOS完成时间、LOS总分、DFI和SFI之间的差异比较采用独立样本t检验。治疗组治疗前后的WOMAC得分、PS总分、前后摆动系数、侧向摆动系数、LOS完成时间、LOS总分、DFI和SFI的差异比较采用配对样本t检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

对照组与治疗组治疗前之间的PS总分、前后摆动系数、侧向摆动系数存在显著性差异(P＜0.05)；LOS完成时间、LOS总分和DFI存在非常显著性差异(P＜0.01)，而SFI无显著性差异(P＞0.05)。见表2。

治疗组治疗前后WOMAC得分、PS总分、前后摆动系数、LOS完成时间、LOS总分和DFI存在显著性差异(P＜0.05)；而侧向摆动系数、SFI之间无显著性差异(P＞0.05)。见表3。

表2 两组治疗前的平衡功能比较

表3 治疗组治疗前后平衡功能及WOMAC评分比较(n=30)

3 讨论

平衡是指身体所处的一种姿势状态以及在运动或受到外力作用时自动调整并维持姿势的能力。

人体平衡分为静态和动态两大类，静态平衡是指人体处于某种特定的姿势，例如坐或站时保持稳定的状态。动态平衡包括自动态平衡和他动态平衡两个方面：自动态平衡是指人体在进行各种自主运动时能重新获得稳定状态的能力[13]；他动态平衡是指人体对外界干扰(如被推或拉，或支撑面突然发生移动)时，能及时产生平衡反应以恢复稳定状态的能力[14]。平衡的控制对于日常生活极其重要，从静态姿势的维持到复杂的动态活动完成都需要平衡的控制。

PS和SFI测试可了解受试者的静态平衡功能状况；LOS测试可了解受试者的自动态平衡功能状况；DFI测试可了解受试者的他动态平衡功能状况。因此，本研究所进行的上述4种平衡功能测试能较全面地反映受试者的平衡功能状况。

本研究在平衡了年龄、性别和膝关节影像学得分的基础上，发现有膝痛的KOA患者与无膝痛的KOA患者相比，无论是静态平衡还是动态平衡上都表现更差，其动态跌倒风险也更大，明显高于60～89岁年龄段DFI正常值范围1.5～3.5。

Hassan等发现，KOA患者与年龄相匹配的无KOA对照组相比较表现出静态姿势侧向和前后向摆动增加，而膝关节疼痛的严重程度可能是其中原因之一[15]；Tjon等认为，KOA患者在静止站立时会下意识地为了减轻疼痛而将重心过多地转移给症状较轻侧下肢，从而导致其静态姿势稳定性的下降[16]；KOA患者和与之性别、年龄和体重指数(BMI)相匹配的对照组相比，的确存在平衡缺陷[17]。

本研究中，治疗组治疗前的SFI与对照组相比较并未表现出显著性差异，这可能说明SFI测试对KOA患者不敏感。为了证实此推断，我们对治疗组进行了10次双氯芬酸二乙胺乳胶剂经脉冲超声波导入和6次推拿手法联合治疗[18]，结果证实，当KOA患者的疼痛程度、僵硬程度和下肢功能状况较治疗前明显改善时，其动静态平衡功能也有提高，DFI降低至正常范围内。这说明，KOA患者表现出的疼痛加剧、僵硬程度加重与跌倒风险有着密切的关系[19]。但与此同时，SFI仍未因KOA患者各方面功能的明显改善而发生变化。

KOA患者会因其膝关节伸展强度减小而增加跌倒和骨折的双重风险[20]；KOA患者股四头肌肌力减弱会引起本体感受器灵敏度的减退和姿势摇摆频率的增加[21]，从而加大老年人跌倒的风险[22]。但失衡和跌倒的发生更常见于与运动相关的活动(例如由坐/卧到站、行走等)[23-24]中，而几乎很少发生于静止性动作中(如站立)。在老年人当中，平衡受损与跌倒风险增加和较差的转移测试有关[25]，静态平衡测试与动态平衡测试相比很少能鉴别出跌倒风险[25-26]。由此我们认为，SFI测试对于KOA患者不敏感，当研究侧重于KOA患者的跌倒风险评估时，应更加注重于反映局部运动活动的动态属性，而非静态属性。

本研究通过以上分析，初步得出以下结论：与年龄匹配的无膝痛KOA患者相比，有膝痛的KOA患者平衡功能更差，跌倒风险更大。经有效治疗后，KOA患者的平衡功能会明显改善、跌倒风险也随之明显降低；与SFI测试相比，DFI测试对KOA患者的平衡功能改善更加敏感，在今后的KOA患者跌倒风险评估中更宜采用DFI测试而非SFI测试。

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