压力感应鞋垫在老年全髋关节置换术后早期康复中的应用研究

包 芸，曹亚琴，张强华，何守玉

湖州市第一人民医院，浙江湖州 313000

随着社会老龄化的到来，髋关节骨折、股骨头坏死等老年人常见疾病也逐渐增长。全髋关节置换术(total hip arthroplasty，THA) 已成为目前治疗老年髋部骨折及其他髋关节疾病、髋关节功能重建手术中最为有效的手术之一，该手术操作简便，且术后疗效及预后状况较好，在骨科中广泛应用[1]。有研究显示，THA效果不仅取决于手术质量，术后康复也直接影响手术的治疗效果[2]。近年来THA手术技术和人工关节假体材料学的进步以及快速康复的推广，越来越倾向于让THA患者术后早期下地进行功能锻炼。但由于术后早期老年患者的肌肉和软组织的破坏并未完全修复，患肢肌力不能完全胜任活动的需求。因此，术后早期老年患者康复锻炼需注重患肢载荷分散，临床上常用各种助行器。而这些助行器较少涉及患肢负重力监测，导致难以把握患肢负重的安全范围及适宜的活动量。为减少上述问题，湖州市第一人民医院骨科设计制作压力感应鞋垫(专利号：ZL 2019 2 1974457.7)用于监测患者术后早期患肢负荷，并在老年THA患者早期康复锻炼中应用，效果较好，现报道如下。

1 对象与方法

1.1 对象

本研究经医院临床伦理委员会批准。纳入标准：医院骨科住院患者，年龄在60周岁以上；首次行生物型THA，手术采用外侧切口，使用同一种假体，术中证实假体稳定，术后X线摄片显示假体植入位置良好；患者及其家属签署知情同意书。排除标准：肿瘤、股骨上段劈裂或骨折、术中髋臼或股骨侧有自体或异体骨移植，合并严重心脏病、糖尿病、肝肾功能异常不适合参加研究的疾病，依从性差，不配合的患者。脱落标准：在手术恢复期再次发生髋部骨折，在THA术后发生深静脉血栓，患者或家属在研究过程中因自身原因主动要求退出实验。2018年1月至2019年6月，符合纳入、排除标准的患者200例，按照数字随机原则分为对照组和观察组，各100例，干预过程未发生脱落病例。对照组：男51例，女49例；年龄(64.4±2.9)岁；BMI(24.1±4.8)；股骨颈骨折62例，股骨头骨折25例，骨性关节炎13例。观察组：男55例，女45例；年龄(65.3±3.6)岁；BMI(25.7±5.5)；股骨颈骨折69例，股骨头骨折21例，骨性关节炎10例。两组患者在性别、年龄、BMI、疾病类型等方面比较，差异无统计学意义。

1.2 干预方法

1.2.1对照组

给予常规术后康复训练，持续1个月。 即术后第1天，行股四头肌收缩运动，20次/组，4组/d；踝关节背伸跖屈运动，20次/组，4组/d。术后第2天，行仰卧位直腿抬高运动，10次/组，2～3组/d；仰卧位屈髋屈膝运动，10次/组，3～4组/d；仰卧位患肢外展运动，20次/组，3～4组/d。以上康复训练均持续1周。同时，术后24 h患者在康复治疗师的指导下持助行器(框架式)下地行走，逐步进行由部分负重到完全负重的康复锻炼，持续1个月。患者行床边站立、部分负重行走练习前，佩戴运动手环监测患者康复锻炼过程中的心率，然后进行练习，即患肢站稳后健腿先向前迈进，助行器随后前移，患腿随后或同时前迈，挺胸，双目平视前方。术后第1天每次步行距离可由 5～10 m开始，根据康复治疗师的经验和患者的耐受情况，耐受情况以运动时的有效心率范围在(60%～85%)×(220-年龄)来衡量，第2天步行距离可以加倍，以后逐渐增加，待持助行器行走能保持平衡和稳定后，患肢可逐渐弃助行器全负重训练。患者出现不能配合或者中度及以上疼痛(VAS[3]评分≥4分)，则退回前1 d的负重量；患者运动心率<60%×(220-年龄)则适当增加运动量，心率>85%×(220-年龄)则退回前 1 d的运动量。

1.2.2观察组

同对照组训练方法，并在借助持助行器训练时增加自制压力感应鞋垫监测患肢负重量。

1.2.2.1 压力感应鞋垫的制作

根据患者脚大小，设计制作大、中、小号鞋垫。鞋垫材料选用高性能聚氨酯(PU)弹性体加一层薄尼龙织物，厚度约3.0 mm；硬质聚氯乙烯(PVC)薄板，厚度约0.5 mm；薄膜压力传感器，根据足底特征点分布的需要，选取单个传感点的有效感应面积为100 mm2。鞋垫分3层，人体接触层为最高层是薄尼龙织物，中间层是硬质PVC薄板与薄膜压力传感器，最底层为PU弹性体。按照足底压力分布，将6个薄膜压力传感器的传感单元嵌入到鞋垫中层PVC薄板，分别对应足部一、二跖骨，中足内外侧及足跟内外侧位置，通过感受压力信号，将其转换成电信号，传导到外接小型显示板显示负重量。压力感应鞋垫结构示意图见图1。

1.2.2.2 实施

术后第1天开始持助行器下地行走前，指导患者选择大小合适的压力感应鞋垫置于患肢脚底，行床边站立、部分负重行走练习。当患者开始站立或行走时，通过外接小型显示板显示患者患肢的负重量，患肢首次负重体质量的10%，患者配合良好、无明显疼痛或轻度疼痛(VAS评分0～3分)；第2天开始，以每天增加20%的负重累加，直至达到完全负重，同时兼顾运动手环监测患者康复锻炼过程中的耐受情况，测评方法及处理方法同对照组。

1.薄尼龙织物；2.硬质PVC薄板；3.薄膜压力传感器;

1.3 观察指标

1.3.1跌倒发生率

比较两组患者术后1个月内跌倒的发生率，即术后患者跌倒发生例数/总例数×100%。同一例患者在1个月内发生多次跌倒计为1例。

1.3.2股骨柄假体下沉位移

比较两组患者术后6个月骨盆正位X线片较手术当天的假体下沉位移。测量方法：在正位骨盆片上找到两侧的泪滴，做一连接两侧泪滴底的水平连线a，然后沿患侧股骨柄远端顶点作一平行线b。测量a与b垂直距离d1。股骨柄假体下沉位移即手术当天的d1与术后6个月的d1间2次测量垂直距离之差，单位为mm。

1.3.3Harris髋关节功能评分

该评分方法是一个广泛应用的评价髋关节功能的方法，用来评价保髋和关节置换的效果。满分100分，90分以上为优良，80～89分为较好，70～79分为尚可，小于70分为差[3]。比较两组患者术后6个月Harris髋关节功能评分。

1.3.4髋关节疼痛评分

采用VAS评价髋关节疼痛程度。即使用一条长约 10 cm的游动标尺，两端分别为 0 分端(代表无痛)和 10 分端(代表难以忍受的最剧烈疼痛)，让患者根据自我感觉指出代表疼痛程度的数值，以评价即刻的主观疼痛情况。0分:无痛；3分及以下:有轻微的疼痛，能忍受；4～6分:患者疼痛并影响睡眠，尚能忍受；7～10分:患者有渐强烈的疼痛，疼痛难忍，影响食欲，影响睡眠[3]。比较两组患者术后1个月髋关节VAS评分。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 两组患者术后1个月内跌倒发生率的比较

观察组跌倒发生率低于对照组，见表1。

表1 两组患者术后1个月内跌倒发生率的比较

2.2 两组患者术后6个月股骨柄假体下沉位移距离和Harris髋关节功能评分的比较

观察组股骨柄假体下沉位移距离小于对照组，Harris髋关节功能评分稍微高于对照组，见表2。

表2 两组患者术后6个月股骨柄假体下沉位移距离和Harris髋关节功能评分的比较

2.3 两组患者术后1个月髋关节VAS评分的比较

两组患者术后VAS评分均≤3分，观察组髋关节疼痛程度轻于对照组，见表3。

表3 两组患者术后1个月髋关节VAS评分的比较

3 讨论

3.1 老年THA患者术后早期下床训练的意义

THA是骨科常见的手术之一，目的是重新获得一个有足够负重功能和活动范围、稳定、无痛的人工关节[4]。如果术中可以使假体达到紧密压配，固定牢固,假体位置良好,则术后立即负重并不影响临床效果以及假体的稳定性[5-6]。而且进行早期负重不仅能减少因缺少活动引起的骨质流失以及促进功能活动的早期恢复，还能预防深静脉血栓。因此，早期活动是THA术后获得肢体功能恢复的关键,早期负重训练可使患者的心理和生理均得到锻炼,能更快达到功能恢复，使住院时间缩短、住院费用降低。

3.2 使用压力感应鞋垫指导康复训练能提高老年THA患者术后早期康复效果

本研究结果显示，术后1个月内，观察组跌倒发生率低于对照组，髋关节疼痛程度轻于对照组，差异有统计学意义；术后6个月观察组的股骨柄假体下沉位移距离小于对照组，差异有统计学意义。观察组和对照组术后6个月髋关节功能评分比较，差异无统计学意义。分析可能原因，在临床上，老年患者术后早期全负重训练时，由于老年患者超重、年龄大、肌肉萎缩等各方面因素，很难保证假体对于周围骨质的应力刺激能够控制在“适度”水平，一旦应力过度加载，就很容易引发生物型假体过度下沉、疼痛、跌倒，甚至假体松动[7]。另一部分老年患者因疼痛、害怕跌倒等原因，术后不敢负重，影响预后。因此THA患者术后早期的功能康复锻炼大多选用患肢载荷分散措施[8]，但对患肢安全、有效的负重范围研究较少，且对患肢负重力监测的定量工具较少，难以把握患肢负重的安全范围及适宜的活动量。而自制的压力感应鞋垫是由薄尼龙织物、PVC薄板、薄膜压力传感器和PU弹性体组成，其中薄尼龙织物材料穿着较为舒适且其有一定的厚度便于薄膜压力传感器的嵌入和传输电缆的置入；硬质PVC薄板，有效阻隔了动态频率响应差的鞋垫材料对薄膜压力传感器的影响，又保留了鞋垫的舒适性；6个薄膜压力传感器的传感单元嵌入到对应足部一 、二跖骨，中足内外侧及足跟内外侧的鞋垫中，有利于及时捕捉到精准数据。在患者下床训练前，将压力感应鞋垫置于患肢脚底，在训练中根据压力感应鞋垫通过小型液晶显示板获取数据，用于指导训练，使训练量符合患者实际情况，同时参考运动有效心率，根据压力感应鞋垫获得患肢直观的负重数据，及时增加或减少训练量，从而减少不良训练，进而降低患者跌倒发生率，减轻髋关节疼痛，减少术后股骨柄假体的下降位移。