老年膝骨关节炎患者感觉统合功能特征的临床观察

沈波，徐国会，段林茹，章莉莉，董心，郑洁皎，权宏磊，朱颖慧

1.上海市静安区石门二路街道社区卫生服务中心，上海 200040；2.复旦大学附属华东医院康复医学科，上海 200040；3.上海中医药大学康复医学院，上海 201203

膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）为慢性退行性骨关节疾病，40 岁以上人群中KOA 总患病率为28.7%［1］。我国KOA 的患病率为8.1%，60 岁以上人群的患病率为50%，70 岁以上人群的患病率为80%［2］。老年KOA 患者的本体感觉、视觉、前庭功能逐渐下降，出现姿势控制异常。本文分析影响KOA患者感觉功能的变化特征，为KOA 患者的康复干预提供方法。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2018年5月—2021年3月在华东医院收治单侧KOA 老年患者（KOA，n＝45）和体检的健康老年人（对照组，n＝45）。KOA 组中男18 例，女27 例；年龄63～89 岁，平均年龄（72.2 ±8.1）岁；体质量58～83 kg，平均体质量（65.45 ±9.12） kg，体质量指数（24.45 ±3.24） kg/m2。对照组中男21 例，女24例；年龄61～85 岁，平均年龄（71.1 ±7.8）岁；体质量55～78 kg，平均体质量（63.45 ±7.35）kg，体质量指数（22.65 ±2.91） kg/m2。2 组受试对象在年龄、性别和体质量指数差异均无统计学意义（P＞0.05）。本研究经华东医院伦理委员会批准。

1.2 纳入和排除标准

KOA 患者纳入标准：（1）年龄≥60 岁；（2）符合膝骨关节炎诊断标准的单膝KOA 者［3］；KellgrenⅠ～Ⅱ级，7 d 内平均疼痛程度3～6 分；（3）病程1～15年；（4）签订知情同意书。符合以上全部标准的纳入本研究。排除标准：（1）较为严重的膝内翻或外翻畸形；4 个月内有软骨保护剂及关节腔内注射；（2）感染性疼痛，恶性或自身免疫性疾病；（3）腰椎病以及痛风引起的关节疼痛者；（4）足踝部炎症、疼痛等；（5）有严重心、脑、肝、肾及消化系统疾病者，精神异常，血小板减少等。具有上述任1 标准者的患者不纳入本研究。

健康老年人纳入标准：（1）全身无明显畸形，骨与关节基本正常；（2）神经系统基本正常，无偏瘫，老年人无痴呆，或者其他神经系统疾病等；（3）心脏的基本功能正常，血压、血糖在正常参考值范围等；（4）无明显的肺功能下降或者不全，包括慢性的肺部疾病等；（5）无肝硬化、肾脏疾病及恶性肿瘤等。符合以上全部标准的纳入本研究。

1.3 方法

受试者预约登记，环境安静，自然站立平板上，穿鞋大小合适，以安全带保护，超出重量者适当限制安全带，患者足部位置需要精准矫正和调整。测试前给受试者指导及合理的解释。采用动态姿势平衡仪（美国Balance Manager）评估人体平衡功能。通过改变支撑面的稳定性、视觉屏蔽及视觉扰动，在6 种不同的条件下，评估本体感觉、视觉和前庭觉对平衡功能的影响。根据人体重心（center of gravity，COG）的位置及摆动幅度，并得出综合平衡功能指数。操作步骤：睁眼安静支撑面稳定站立10 s，休息10 s，闭眼安静支撑面稳定站立10 s，休息10 s，视觉扰动支撑面稳定站立10 s，休息10 s，睁眼安静支撑面不稳定站立10 s，休息10 s，闭眼安静支撑面不稳定站立10 s，休息10 s，视觉扰动支撑面不稳定站立10 s，休息10 s 等6 个条件。

1.4 观察指标与方法

（1）平衡分值＝［（12.5° －前后最大摆动角度和最小摆动角度的差值） ÷12.5°］×100，12.5°为前后方向重心的理想摆动角度极限值（向前8.5°和向后4°）。（2）综合平衡分值，6 种条件平衡分数的加权值，前2 个条件（3 次测试的平均分）的权重均为1/14，其他4 个条件（3 次测试的分数平均分）的权重均为3/14。分数范围0～100 分，越高的值表示越好的稳定性。（3）平衡策略分值＝［（11.34 kg － 前后最大剪切力与最小剪切力的差值） ÷ 11.34 kg］× 100，11.34 kg为前后理想最大剪切力与最小剪切力的差值，分值0～100 分，分值越高表示应用踝策略的可能性越大，分值越低表示应用髋策略的可能性越大。

1.5 统计学分析

所得数据采用SPSS 24.0 统计软件进行分析。经正态性检验与方差齐性检验后，正态分布且方差齐性的计量资料以均数±标准差（±s）表示，2 组间比较行独立样本t检验；计数资料以例数和百分率表示，采用χ2检验或费舍尔检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 感觉统合功能评估（SOT）比较

KOA 组平衡功能综合评分明显低于对照组（P＜0.05），表明KOA 患者平衡功能信息输入系统、中枢整合能力、运动输出能力有不同程度的降低，姿势控制能力下降。感觉统合变化特征在条件3～6 平衡测试条件下，平衡功能及平衡策略发生显著变化，差异具有统计学意义（P＜0.05）；在条件4～5 平衡测试条件下，平衡功能得分进一步下降，说明前庭、视觉及本体感觉输入减少，进一步影响平衡功能；在条件3 及条件6 测试下，KOA 与对照组SOT 出现有统计学意义的差异，说明与视觉屏蔽相比，视觉干扰对平衡功能的干扰效应更大。随着感觉信息输入的减少，平衡功能下降，踝策略得分下降，踝策略逐渐过渡为髋策略或迈步策略，以维持机体平衡。见表1。

表1 感觉统合变化特征（±s，分）

表1 感觉统合变化特征（±s，分）

注：与对照组比较，△P＜0.05，△△P＜0.01。

分组 条件 平衡得分 平衡策略KOA 组 1 91.76 ±3.63 94.42 ±1.29 2 90.38 ±2.56 92.78 ±1.95 3 86.89 ±5.75△ 90.56 ±4.61△65.04 ±17.93△ 80.27 ±9.75△5 39.73 ±21.82△ 68.29 ±12.49△6 34.18 ±26.57△ 67.33 ±11.75△△综合平衡分值 61.69 ±11.15△对照组 1 94.56 ±2.01 96.42 ±1.20 2 94.18 ±2.52 94.78 ±1.95 3 93.89 ±5.71 90.56 ±4.69 4 75.04 ±15.98 85.27 ±9.74 5 59.33 ±22.12 84.29 ±11.55 6 54.23 ±23.45 77.33 ±10.22综合平衡分值 71.67 ±16.45 4

2.2 感官障碍模式构成比比较

与对照组比较，KOA 组患者感觉缺陷模式以前庭功能障碍为明显，其次是视觉损害及本体感觉损害模式，差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 感官障碍模式构成比比较

3 讨论

人类直立行走，导致躯体重心处于不稳定状态，需要感觉器官进行空间位置定向，从而适时调整人体姿势。因此，依赖于本体感觉、前庭感觉及视觉等综合信息，在中枢神经系统整合下，从而产生运动反应［4］，使人体处于平衡状态。

KOA 为慢性退行性骨关节疾病，动态负荷、应力集中等与KOA 疾病密切相关［1，5］，从而导致软骨损伤等一系列病理变化已被广泛关注［5-6］。膝关节稳定不但依赖其骨性结构，更依赖于软组织平衡［1，5］。近年来，KOA 的平衡功能逐渐受到关注，平衡功能下降可导致关节稳定性下降，产生力学与生物学环境的恶性循环。平衡功能下降是KOA 病程进展的重要因素［1，5，7］。本研究结果显示，在平衡功能评测中，条件1及条件2 下，2 组平衡功能变化不明显，说明3 种感觉输入共同维护机体平衡，保持姿势稳定。对照组平衡综合分值明显优于KOA 组，KOA 组在条件3～6 下综合分值均较对照组降低。

姿势控制系统利用4 种不同的运动策略维持平衡，包括踝策略、髋策略、踝髋混合策略以及迈步策略。外界干扰逐渐增强时，姿势调节由踝策略逐渐过渡到踝髋混合策略，表明髋策略是在踝策略的基础上促进身体产生由下到上的连续姿势调节［8］。本研究显示，在条件1～6下，KOA 患者姿势控制逐渐从踝策略向髋踝混合策略及迈步策略转化，从而维持躯体平衡。

平衡是一项复杂的感觉运动功能。在维持平衡功能的感觉系统中，视觉是影响增龄老人平衡功能的主要因素，前庭功能次之，其后是本体感觉功能。平衡控制系统依赖于每个感官输入的权重并非固定不变。不同的任务及环境干扰下，不同平衡感觉系统的权重会发生变化。

膝关节周围的肌梭和腱器官等是负责本体感觉传入的主要结构［9］，膝关节退行性改变减弱了膝关节本体感觉功能［10］，因而导致KOA 患者姿势控制障碍［11］认为，降低膝关节局部及全身的炎症反应、缓解疼痛，增强本体感觉输入，维持关节力学平衡起着重要作用。随着年龄增长，视觉对于维持人体平衡和稳定占主要作用。增龄导致老年人更依赖视觉来控制姿势平衡［13］。在闭眼情况下，由于视觉输入减弱导致重心摇摆增加，KOA 患者重心摇摆幅度增大，严重者可能影响姿势稳定性［14］。

增龄导致前庭功能明显下降，同时合并视觉或本体感觉减弱时，姿势稳定性显著下降，并可能导致跌倒的发生［4］。与年龄相关的皮层萎缩主要发生在额叶皮层，这种结构改变将引起额叶功能障碍，进而导致精细运动控制能力下降和运动速度减慢［15-16］，姿势控制能力下降。

本研究发现KOA 患者视觉、前庭功能、本体感觉不同程度下降且相互作用，其中视觉与前庭功能下降较为突出。前庭功能受年龄的影响较大，视觉的可训练因素较低，因此在针对老年人的各种平衡训练中，应加强老年人前庭功能的训练［17］。在康复医学领域，需重视KOA 患者平衡功能重建，融入前庭康复的内容。今后需要进一步增大样本量，构建3 种感觉输入的平衡预测和分析模型，为KOA 患者平衡功能康复建立数据平台。