膝骨关节炎对不同姿势站立时老年人静态平衡能力的影响

游永豪 卢桂兵 邵梦霓 张阳 王广磊 朱靖靖 胡燕杰

(1合肥师范学院体育科学学院，安徽 合肥 230601；2安徽医科大学第二附属医院)

膝骨关节炎(KOA)是一种易发于中老年人群的以关节软骨退行性变化并伴有骨质增生的慢性关节疾病〔1～3〕。常见症状如膝关节痛、骨质增生、肌力下降、关节僵硬和关节活动受限等，会引起人体姿势摇摆频率增加、本体感觉灵敏度减弱〔4～6〕，增加跌倒风险。老年人由于膝、踝退行性骨关节病引发的跌倒次数占总跌倒次数的75%〔7〕，中国某些地区60岁以上男性KOA的发病率为21.5%，女性为42.8%〔8,9〕，KOA危害大，严重影响老年患者的健康水平和生活质量。静态平衡能力是人体处于某种特定姿势时保持稳定的能力〔10〕。良好的静态平衡能力是影响老年人安全站立的重要因素。人体静立不动时，实际上在控制足底压力中心不断晃动，称为生理性姿势动摇，是反映人体静态平衡能力的重要指标〔11～13〕。本研究根据静态姿势图原理，采集了反映生理性姿势动摇的各项指标，通过对老年KOA患者和一般老年人的对比分析，揭示老年KOA患者在双足睁眼、双足闭眼、线性步睁眼、单足睁眼站立时的静态平衡能力特征。

1 对象与方法

1.1实验对象 以28例社区老年人为实验对象，KOA组和对照组各14例，每组男、女各7例。本研究只选取双侧KOA患者(双侧肢体患有KOA)。KOA组纳入标准为美国风湿病学会2001年制定的KOA诊断标准〔14〕，膝关节疼痛患者满足以下7项中的3项即可入选：①年龄≥50岁(本研究根据需要修订为60～75岁)；②晨僵时间<30 min；③关节活动时有骨响声；④膝关节检查提示骨性肥大；⑤有骨压痛；⑥滑膜无明显升温；⑦放射学检查有骨赘形成。满足以下任何1项即被排除：①下肢各关节曾行外科手术的；②类风湿关节炎者；③1个月内服用过镇痛类药物者；④高血压没有得到很好控制不能参与中高强度锻炼着；⑤无辅助器情况下不能独立行走100 m以上者。以上诊断均在社区医生的协助下完成。对照组为一般老年人，最近1年内无膝关节疼痛且能独立行走100 m以上。KOA组和对照组在年龄、身高、体重等身体条件上均无显著差异(P>0.05)。见表1。本研究得到安微医科大学第二附属医院伦理委员会同意，实验前受试者签署了书面知情同意书。

表1 KOA组和对照组基本特征对比

1.2静态平衡能力测试 测试仪器选用中国科学院合肥智能机械研究所研制的IIM-BAL-100静态平衡能力测试仪。测试时要求受试者赤脚，双臂垂于身体两侧，双眼平视前方，正式测试前进行一次预测试，使受试者熟悉测试要求。测试过程中测试人员给予受试者必要的指导和保护。

静态平衡测试包括4种状态：①双足睁眼(双睁)：双足站立睁眼；②双足闭眼(双闭)：双足站立闭眼；③线性步睁眼(线睁)：左脚在前、右脚在后、右脚尖抵左脚跟站立成一条直线，睁眼测试；④单足睁眼(单睁)：左足站立睁眼、右足站立睁眼各测一次，腾空脚抬起时使脚底与站立脚的内踝平齐，两次测试的结果取均值合并为单睁时的静态平衡数据。双足站立时两脚跟距离10 cm，每种状态测试10 s。

主要测试指标：①包络面积：压力中心轨迹所覆盖的区域面积，反映压力中心动摇的整体幅度；②轨迹长：额定时间测试的压力中心轨迹长，反映压力中心动摇的总速度；③单位面积轨迹长：轨迹长/包络面积，反映人体姿势的细微调节及脊髓对姿势的固有反射性调节能力；④动摇距离：压力中心分别在X、Y方向动摇的平均距离。左右方向为X方向、前后方向为Y方向；⑤动摇速度：左前、左后、右前、右后四个象限内的平均动摇速度，四者之和乘以测试时间(10 s)为总轨迹长〔15〕。

1.3统计学方法 采用SPSS26.0软件进行统计学分析，数据正态性检验中发现，几乎所有指标都属于非正态分布数据，因此比较KOA组与对照组各指标差异时采用秩检验即Mann-WhitneyU检验，比较老年人在不同测试状态下的平衡能力时采用多个相关样本的Friedman双向评秩方差分析。数据特征描述均采用秩均值，显著性水平取0.05，非常显著性水平取0.01。

2 结 果

2.1两组静态平衡能力对比

2.1.1两组综合性静态平衡能力指标对比 与对照组相比，KOA组单睁时的轨迹长、双闭时的单位面积轨迹长均显著较小(P<0.05)，其他指标差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组综合性静态平衡能力指标对比(秩均值，n=14)

2.1.2两组动摇距离对比 与对照组相比，KOA组线睁和单睁时的X方向动摇距离明显较小(P<0.01)，其他指标差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 两组动摇距离对比(秩均值，n=14)

2.1.3两组动摇速度对比 与对照组相比，KOA组单睁时的左前摆速、双睁时的右前摆速均明显较低(P<0.01)，线睁和单睁时的右后摆速也较低(P<0.05)，其他指标差异不具有统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 两组动摇速度对比(秩均值，n=14)

2.2不同测试状态下静态平衡能力对比

2.2.1老年人在不同测试状态下综合性静态平衡能力指标对比 与双睁时相比，KOA组和对照组线睁、单睁时的包络面积和轨迹长均明显较大(P<0.01)，对照组双闭时的轨迹长也较大(P<0.05)，KOA组线睁时的单位面积轨迹长较小(P<0.05)，对照组单睁时的单位面积轨迹长明显较小(P<0.01)。见表5。

表5 两组老年人不同测试状态下综合性静态平衡能力指标对比(秩均值，n=14)

2.2.2不同测试状态下动摇距离对比 与双睁时相比，KOA组和对照组线睁、单睁时的X方向、Y方向动摇距离均明显较大(P<0.01)，对照组双闭时X方向动摇距离也较大(P<0.05)，其他指标差异不具有统计学意义(P>0.05)。见表6。

表6 两组老年人不同测试状态下动摇距离对比(秩均值，n=14)

2.2.3老年人在不同测试状态下动摇速度对比 与双睁相比，KOA组和对照组线睁、单睁时的四个方向的动摇速度均明显较大(P<0.01)，对照组双闭时的左前摆速也较大(P<0.05)，其他指标差异不具有统计学意义(P>0.05)。见表7。

表7 两组不同测试状态下动摇速度对比(秩均值，n=14)

3 讨 论

3.1老年人静态平衡能力的组间对比 包络面积、轨迹长、单位面积轨迹长可以对老年人静态平衡能力进行综合性评价，可以称作综合性静态平衡能力指标。包络面积和轨迹长越大，说明人体动摇幅度和速度越大，平衡能力越差〔16,17〕。单位面积轨迹长类似于压力中心位置的“纠错能力”，压力中心偏离原始的几何中心时，人体马上启动“纠错功能”，调整其回归到几何中心，因此，单位面积轨迹长可以反映人体姿势的细微调节及脊髓对姿势的固有反射性调节能力〔15〕，即踝关节模式的姿势调节和全身姿势张力的调节〔18〕，其值越大，说明静态平衡精细调控能力越强〔19〕。

陈丽榕等〔20〕采用闭眼单脚站立时间对比老年KOA患者和一般老年人静态平衡能力表明，老年KOA患者静态平衡能力低于一般老年人。郭燕梅等〔21〕采用Biodex Balance System对无KOA、单侧KOA、双侧KOA 3组老年人进行静态姿势稳定性测试和对比分析表明，老年单侧KOA患者的静态平衡能力与无KOA组差异不具有统计学意义，但是双侧KOA患者的静态平衡能力较低。这与本研究结果产生差异的原因可能有两个：静态平衡能力的测试方法不同；KOA使患者的静态平衡控制功能产生了过敏反应。

从生物力学的角度，人体平衡主要受支撑面积、重心高度和体重影响〔16〕。从生理学的角度，人体平衡主要受视觉、本体感觉、前庭觉〔17〕、肌力、肢体对称性等方面的影响〔22〕。因此要从以上两个角度分析KOA患者的静态平衡能力。一般情况下，KOA会使老年人关节软骨发生退行性变化，导致本体感受器受损，从而降低平衡能力〔23〕；但是KOA产生的膝关节痛也可能会刺激膝关节周围肌肉、肌腱、韧带等部位的本体感受器产生代偿作用，使膝关节周围的主动肌、拮抗肌、稳定肌产生更好的协同作用，从而提高站立时的静态平衡能力。

3.2老年人静态平衡能力在不同测试状态时的对比 与双足睁眼相比，双足闭眼测试时屏蔽了视觉，线性步睁眼和单足睁眼减小了支撑面积。本研究中，与双足睁眼相比，KOA组和对照组线性步睁眼、单足睁眼时的包络面积和轨迹长都较大，对照组双足闭眼时的轨迹长也较大，KOA组双足闭眼时的各指标差异不显著，说明支撑面积对KOA患者和一般老年人静态平衡能力影响都较大；视觉对一般老年人的静态平衡能力影响较大，但是对KOA患者影响不大。与双足睁眼相比，KOA组线性步睁眼时的单位面积轨迹长较小，对照组单足睁眼时的单位面积轨迹长明显较小，说明KOA组在线性步睁眼时的静态平衡精细调控能力较弱，一般老年人单足睁眼时的静态平衡精细调控能力较弱。

X方向、Y方向动摇距离分别用于评价X方向、Y方向静态平衡控制能力，其值越小，静态平衡控制能力越好。Pirayeh等〔24〕把130例KOA患者分为轻度和中度两组，分别进行双足睁眼、双足闭眼、单足睁眼测试，研究指出动摇距离可以有效识别轻度和中度患者。本研究中KOA组在线性步睁眼、单足睁眼时X方向的静态平衡控制能力优于一般老年人。这与Hassan等〔25〕研究结果不同，其研究指出KOA患者在X和Y方向的姿势摆动幅度均有显著增加，提示KOA患者的姿势控制能力较弱。

与双足睁眼时相比，KOA组和对照组线性步睁眼和单足睁眼时的X方向、Y方向动摇距离均明显较大，对照组双足闭眼时X方向动摇距离也较大，说明支撑面积对KOA患者和一般老年人X方向、Y方向静态平衡控制能力都有影响，视觉对一般老年人X方向静态平衡控制能力都有影响。这与前面的分析结果较为一致。

动摇速度越大说明静态平衡能力越差〔26〕。左前、左后、右前、右后的动摇速度分别用于评价老年人在四个象限上的静态平衡控制能力，这与患侧肢体的左右侧应该有关联。本研究的实验对象为双KOA患者，没有必要对左右侧进行对比分析，因此合并了左侧与右侧肢体的数据，造成对KOA组与对照组关于四个方向上动摇速度的对比结果不易解释。本研究中，与双足睁眼相比，KOA组和对照组线性步睁眼、单足睁眼时的四个方向的动摇速度均明显较大，这说明支撑面积对KOA组和一般老年人四个方向上的静态平衡控制能力都有影响。

综上，KOA不会影响老年人在双足睁眼、双足闭眼站立时的静态平衡能力。但是，提高了老年人在单足睁眼站立时的静态平衡能力，以及线性步睁眼和单足睁眼时左右方向的静态平衡能力。支撑面积对KOA患者和一般老年人静态平衡能力影响都较大，视觉对一般老年人静态平衡能力影响较大，但是对KOA组老年人影响不大。KOA患者和一般老年人在线性步睁眼和单足睁眼站立时的静态平衡能力都比双足睁眼站立时差。KOA患者在线性步睁眼站立时的静态平衡精细调控能力比双足睁眼站立时弱。一般老年人在单足睁眼站立时的静态平衡精细调控能力比双足睁眼站立时弱。