膝骨性关节炎病人全膝关节置换术后下行疼痛抑制功能与术后慢性疼痛的相关性研究

柯雪茹 赵 莉 雷 波 方 锐

（ 新疆医科大学附属中医医院1手术麻醉科；3关节外科，乌鲁木齐，830001；2 新疆维吾尔自治区人民医院手术麻醉科，乌鲁木齐, 830000）

膝骨性关节炎病人全膝关节置换术后下行疼痛抑制功能与术后慢性疼痛的相关性研究

柯雪茹1赵 莉2雷 波1方 锐3△

（ 新疆医科大学附属中医医院1手术麻醉科；3关节外科，乌鲁木齐，830001；2新疆维吾尔自治区人民医院手术麻醉科，乌鲁木齐, 830000）

膝骨性关节炎(knee osteoarthritis, KOA) 以其高发病率和高致残性成为影响全球中老年人健康的主要疾病之一[1]。全膝关节置换术(total knee arthroplasty, TKA)是目前缓解晚期KOA疼痛和恢复膝关节功能最有效的方法，但文献报道，成功的TKA手术后仍有30%左右的病人存在膝关节的慢性疼痛[2]，而造成这种疼痛的原因目前尚不明确。近年来研究发现KOA病人下行疼痛抑制功能减弱或缺失可能是导致疼痛发生和维持的原因之一[3,4]。TKA术后病人下行疼痛抑制功能有无变化及与术后慢性疼痛程度的关系目前尚未见报道。本研究旨在探讨KOA病人术后下行疼痛抑制功能的变化，术后下行疼痛抑制功能与术后慢性疼痛程度是否存在相关，为深入了解KOA慢性疼痛机制，预防和早期治疗TKA术后慢性疼痛提供理论依据。

方 法

1. 一般资料

本研究纳入2014年2月至2015年10月在新疆医科大学附属中医院诊断为单侧KOA（诊断根据美国风湿病协会1995年修订的标准）经保守治疗疼痛不能缓解需要行TKA 术的病人，对照组为根据性别和年龄配对的健康人。

纳入标准：ASA I-II级；年龄范围在50～70岁；受累关节疼痛时间大于3个月，视觉模拟评分法(visual analogue scale, VAS)≥4；膝关节 Kellgren-Lawrence (KL)分级3～4级（关节间隙明显变窄，大量骨赘形成）；既往无其它慢性疼痛疾患；无先天疾患、内分泌疾病、免疫疾病、精神或神经系统疾病；无沟通障碍；无糖尿病周围神经病变史。

排除标准：曾有过膝关节手术史；曾有过膝关节感染史；TKA术后感染；术后深静脉血栓形成；对本试验过程安全性存在疑虑，不愿签订知情同意书者；经多次讲解不能明白试验过程，无法配合者。

2. 试验设计

采用VAS法评估KOA病人术前休息及活动时的疼痛程度，所有病人在手术前后均接受负重前后位和侧位受累膝关节X线检查。术前影像学改变严重程度采用KL评分系统。术后3、6、12个月分别测量下肢全长X线正位机械轴内侧角（股骨机械轴与胫骨机械轴内侧的角度）、股骨假体角(FFC angle)及胫骨假体角(FTC angle)，侧位片测量股骨假体角(LFC angle)和胫骨假体角角(LTC angle)，明确假体位置是否良好。

采用条件性疼痛调节(conditoned pain modulation, CPM)评估KOA组和对照组下行疼痛抑制功能。CPM方法是目前常用的测试人体下行疼痛抑制功能的一种心理物理学方法，它是在身体某一部位给予一种疼痛性刺激（试验性刺激），同时在离试验性刺激测试较远的其它部位使用另一种疼痛性刺激（条件刺激）来测试实验性疼痛中疼痛抑制的效果，最常用于测试的部位是上下肢[5]。具体方法如下：

（1）试验刺激(Test Stimulus, TS)：压力痛阈(Pressure Pain Threshold, PPT)测试

采用便携式压力测试仪，试验组将测试区域位于受累膝关节髌骨上、下、内、外缘处共四个点，对照组与试验组位于同侧膝关节相同的区域，刺激面积为1 cm2。压力实施从标准的40 kPa/s开始，以30 kPa/s的速度匀速递增。当病人首次感觉到有疼痛压迫后按下控制开关，立刻评价并记录PPT，此时记录的数值为病人的PPT基线值，每个点测试间隔两分钟，取上述四个点的平均值作为最终的PPT基线值。

（2）条件刺激(Conditioning Stimulus，CS)：冷加压试验(Cold Pressor Test，CPT) 测试

将受试者左手浸泡装有在4 ℃循环冷水中，深度约在腕横纹上10 cm处。当左手浸入冷水20 s后再次测试并评估膝关节的PPT值（在试验刺激在相同的位置）。每个点测试间隔两分钟，取上述四个点的平均值作为最终的冷加压之后的PPT。

（3）CPM的计算方法参考以前的文献[5]：（冷加压试验之前的平均PPT-冷加压试验中的平均PPT）/冷加压试验之前的平均PPT×100%，CPM为正值表明受试者下行疼痛调制功能有效，负值和0代表无效。

3.质量控制

为了保障试验结果的可靠性要求病人测试前48 h停用所有镇痛药物，手术均由同一主刀医生完成。

4.统计学分析

结 果

1. 一般资料比较

本研究共纳入符合标准的KOA病人34例，4例病人因为不能耐受和配合CPM测试退出，剩余30例完成研究，对照组共完成30例。两组在年龄、性别、身高、体重方面均无统计学差异。

2. TKA术后下肢力线恢复情况

所有病人术后均无术区感染、下肢深静脉血栓等并发症发生。TKA术后3、6、12个月X片均显示假体位置良好，术后在站立位下肢全长正位X线片上测量机械轴内侧角平均为（180±4）°，FFC angle平均为（86± 3）°，FTC angle平均为（89±4）°，LFC angle平均为（85±4）°，LTC angle 平均为（85±3）°。

3. KOA术后3月、6月及12月慢性疼痛发生率及VAS评分

KOA组术后3月、6月及12月慢性疼痛发生率（术后发生慢性疼痛的病人人数/总人数×100%）分别为40%（12例）、33%（10例）及30%（9例），术后3月、6月和12月休息和活动后VAS评分均较术前明显降低（见表1）。

表1 KOA组术前及术后VAS评分(±SD)

表1 KOA组术前及术后VAS评分(±SD)

* P ＜ 0.05，与TKA术前比较

VAS（静）VAS（动）术前6.6±2.4 8.3±1.6术后3月3.1±.1.7*3.7 ±1.5*术后6月2.3±0.8* 3.0±1.3*术后12月2.0±0.4* 2.6±0.2*

4. KOA组和对照组术前PPT及CPM比较

KOA组术前PPT基线显著低于对照组，差异有统计学意义（P＜ 0.05）。KOA组冷加压后PPT较基线PPT降低，差异有统计学意义（P＜ 0.05），对照组冷加压后PPT较基线PPT升高，差异有统计学意义（P＜ 0.05）。KOA组冷加压刺激后平均提高幅度（CPM指数）为负值，对照组CPM指数为正值，KOA组无效的CPM比例明显高于对照组，差异有统计学意义（P＜ 0.05，见表2）。

表2 KOA组和对照组术前PPT及CPM比较(±SD)

表2 KOA组和对照组术前PPT及CPM比较(±SD)

* P ＜ 0.05，与对照组比较；#P ＜ 0.05，与各自的PPT基线比较

对照组KOA组PPT基线(kPa)992±275657±296*冷加压后PPT1168±354#601±369*#CPM指数22.5% -3.2%无效CPM比例 7.1%*67.4%

5. KOA组TKA术前、术后PPT及CPM比较

KOA组TKA术后PPT基线及冷加压后PPT较术前相比均显著提高，差异有统计学意义（P＜ 0.05），TKA术后CPM为正值，无效CPM比例显著降低，与术前相比差异有统计学意义（P＜ 0.05，见表3）。

表3 TKA术前、术后PPT及CPM比较(±SD)

表3 TKA术前、术后PPT及CPM比较(±SD)

* P ＜ 0.05，#P ＜ 0.05，△P ＜ 0.05，与TKA术前比较

TKA术前TKA术后PPT基线(kPa)657±296924±255*冷加压后PPT 601±369 1015±316#CPM指数 -3.2%17.1%无效CPM比例67.4%10.6%△

6. KOA组术后CPM指数与术后3月、6月及12月休息及活动时VAS相关性

术后CPM指数与术后3月静息及活动VAS无显著相关性，与术后6月和12月休息及活动时VAS存在显著相关（见表4）。

表4 KOA组术后CPM指数与术后VAS相关性

讨 论

TKA是目前治疗中晚期KOA的有效手术方式，它能去除病变的关节组织与骨赘，对畸形的关节进行校正，有效的缓解KOA病人疼痛和改善关节功能。然而研究发现成功的TKA手术后仍有30% 左右的病人存在膝关节及周围不同程度的慢性疼痛[2]。本研究结果发现TKA术后病人下肢力线恢复正常，假体位置良好，但在术后一年内仍有30%～40%病人存在慢性疼痛，与以往的报道一致。

近年来，随着人们对慢性疼痛机制研究的进一步深入，人体内源性疼痛调节与慢性疼痛发生发展的关系日益受到重视。内源性痛觉调制系统是泛指中央神经系统所具有的可以使疼痛减弱或增强的一系列行为活动，这些行为活动通常发起于不同脑区，以频谱的形式输出，汇聚于脑干痛觉中枢，继而向脊髓发送下行信息，可以是抑制性的或是易化性的，分别使从外周传入的伤害感受信号减弱或增强[5]。

研究发现内源性疼痛调节特别是内源性疼痛抑制功能在慢性疼痛的发生和维持中发挥着重要作用[6]。条件性疼痛调节(CPM)方法用于评估个体内源性下行疼痛抑制能力，其机制可能是激活了脊髓及以上的下行抑制通路释放内源性镇痛物质产生镇痛[7]。研究证实，许多慢性疼痛性疾病包括OA病人均存在显著的下行疼痛抑制功能降低或缺失[7,8]，这种减弱的下行抑制使得病人神经系统更容易感受疼痛。本研究运用CPM方法评估KOA病人下行疼痛抑制功能，结果显示KOA组术前PPT提高的平均幅度为负值，无效的CPM比例较对照组明显增加，表明KOA病人较健康人群下行疼痛抑制功能减弱，由此推断下行疼痛抑制功能在KOA疼痛发展中发挥了重要作用。

本研究结果显示，KOA组术后休息及活动时VAS评分较术前显著降低，再次证实TKA手术能够大幅度缓解病人膝关节疼痛。本研究结果还显示，TKA术后KOA病人PPT提高的平均幅度为正值，无效的CPM比例显著降低，这些结果表明TKA手术能够改善大部分KOA病人下行疼痛抑制功能，提示关节水平病变是导致KOA病人下行疼痛抑制功能异常的原因之一。因此对于关节变形严重，疼痛剧烈的病人及时接受TKA手术能够有效缓解疼痛，避免中枢神经系统受到进一步损害，提高病人生活质量。

本研究结果显示，TKA术后CPM指数与术后3个月休息及活动VAS评分无显著相关性，而与6个月和12个月休息及活动时VAS评分存在显著负相关。换言之，病人术后下行疼痛抑制功能恢复的越好，术后慢性疼痛程度越轻。

总之，本研究结果表明KOA病人有效的CPM比例减少，下行疼痛抑制能力弱化；成功的TKA手术能够改善KOA病人下行疼痛抑制能力；术后CPM指数与术后慢性疼痛程度存在相关性。这些研究结果有助于我们更加深入了解KOA疼痛发生和维持机制，可能有助于临床筛选TKA术后发生严重慢性疼痛的高风险人群，更好的指导临床治疗。

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[3] Lewis GN, Rice DA, McNair PJ. Conditioned pain modulation in populations with chronic pain: a systematic review and meta-analysis. J Pain, 2012, 13:936 ～ 944.

[4] Robert R, Edwards, Andrew J. Dolman.et al.Variability in conditioned pain modulation predicts response to NSAID treatment in patients with knee osteoarthritis.BMC Musculoskeletal Disorders, 2016, 17:284.

[5] Ossipov MH, Dussor GO, Porreca F. Central modulation of pain. J Clin Invest, 2010, 120: 3779 ～3787.

[6] Lewis GN, Rice DA, McNair PJ. Conditioned pain modulation in populations with chronic pain: a systematic review and meta-analysis. J Pain, 2012, 13:936 ～ 944.

[7] Analysis of meaningful conditioned pain modulation effect in a pain-free adult population. J Pain, 2014,15(11): 1190 ～ 1198.

[8] 柯雪茹, 雷波, 曹兴华, 等. 新疆维吾尔族、汉族内源性疼痛调制与术后疼痛的相关研究. 中国疼痛医学杂志, 2016, 22(1): 74 ～ 76.

10.3969/j.issn.1006-9852.2017.09.016

△通讯作者 xjfr@163.com