反重力跑台训练在股骨干骨折加压钢板螺钉内固定术后康复治疗中的应用

李克军,刘水根,蒋拥军,何梦凡,秦健君

(深圳平乐骨伤科医院/深圳市坪山区中医院,广东 深圳 518010)

股骨干骨折是临床常见的骨折之一,多由直接暴力所致,骨折发生后常伴有明显的局部疼痛、肿胀等[1-3]。股骨干骨折若治疗不当易导致骨折不愈合、膝关节功能障碍等[4-5]。股骨干骨折术后康复的重点在于促进骨折愈合,降低骨折延迟愈合和不愈合的发生率。有研究[6-8]报道,适当的应力刺激有利于促进骨折愈合,从而加快患者康复进程。然而,术后不同时间段患者骨折断端所需应力刺激强度和负重时间不同,常规康复方法难以掌控负重的时间和强度,也无法监测患者实时步态数据。而反重力跑台训练系统可以实时监测患者的负重强度、时间、步态数据等,实现骨折术后患者视觉反馈下的负重步行,从而达到增加骨折断端应力刺激的目的。为了探讨反重力跑台训练在股骨干骨折加压钢板螺钉内固定术后康复治疗中的应用价值,我们开展了此项研究,现报告如下。

1 临床资料

1.1 一般资料选取2020年3月至2022年7月在深圳平乐骨伤科医院(深圳市坪山区中医院)接受加压钢板螺钉内固定术的股骨干骨折患者作为研究对象。试验方案经深圳平乐骨伤科医院(深圳市坪山区中医院)医学伦理委员会审查通过,伦理批件号:KY2020085。

1.2 纳入标准①符合《外科学》中股骨干骨折的诊断标准[9];②单侧股骨干骨折;③行加压钢板螺钉内固定术后4周,手术由同一组医生完成;④术后未出现内固定物松动;⑤年龄18～60岁,性别不限;⑥自愿参与本研究,签署知情同意书。

1.3 排除标准①合并严重的心脑血管、肝肾、造血系统等疾病者;②合并其他部位骨折者;③合并血管、神经损伤者;④股骨干髓腔狭窄、畸形者。

1.4 退出标准①依从性差,试验期间不配合治疗者;②主动退出试验者;③试验期间出现病情恶化或严重不良反应者。

2 方 法

2.1 样本量估算方法根据预试验结果,联合康复组促进骨折愈合的有效率为94%,常规康复组有效率为59%,采用单侧检验,检验水准α=0.025,检验效能1-β=0.9。采用PASS15.0软件计算样本量最少为24例,考虑到不可控因素导致的病例脱落,每组样本量增加5例,每组29例,共58例。

2.2 随机分组与盲法实施方法将58例患者按入组顺序编号1～58,将患者编号输入excel表格,应用excel表格中RAND函数产生58个随机数字,对应每一位患者的编号。将随机数字从小到大排序后,将编号对应前29个随机数字的患者分配到常规康复组,将编号对应后29个随机数字的患者分配到联合康复组。由于2组采用的治疗方法差异较大,本研究不采用盲法。

2.3 治疗方法2组患者均于加压钢板螺钉内固定术后4周开始康复治疗。

2.3.1常规康复组 术后常规康复组采用手法、运动疗法和物理疗法治疗。手法治疗包括平乐郭氏荣肌揉筋法[10]、股四头肌牵伸与放松、膝关节屈膝被动活动。运动疗法包括躯干核心肌群训练、膝关节的屈伸训练和本体感觉训练。物理疗法为:将SV-IT601D型干扰电治疗仪的2组干扰电吸附于股四头肌上,电流强度设置为30 mA。每周5次,每次20 min,共治疗4周。

2.3.2联合康复组 术后联合康复组在常规康复组干预措施基础上进行反重力跑台训练。均由同一位治疗师操作Golden All反重力跑台训练系统(天津金万象医疗器械有限公司),见图1。患者进行反重力跑台训练前先穿上密封拉链裤。治疗师将反重力跑台两边把手的高度调整至与患者股骨大转子平行,将拉链裤密封好后开始充气并检测患者的体重,根据跑台测定的体重,设定相应的减重比例开始指导患者训练。跑台训练设置参数:第1周减去患者自身体重的75%～80%,速度为0～2 km·h-1;第2周减去患者自身体重的65%～75%,速度为2～4 km·h-1;第3周减去患者自身体重的55%～65%,速度为4～6 km·h-1;第4周减去患者自身体重的45%～55%,速度为6～8 km·h-1。每周训练的坡度均设为0,每次训练20 min,每周5次[11]。训练时,患者可以通过屏幕实时观察到自身下肢的运动状态、步幅、两侧步长和负重比例,并进行自我调整;治疗师需在透明气囊外对患者的步态进行观察、指导,并及时提醒患者跟上跑台的速度,调整步幅。

2.4 疗效评价方法记录并比较治疗前和治疗结束后2组患者N端骨钙素、Ⅰ型前胶原N端前肽(N-terminal propeptide of type Ⅰ procollagen,PINP)、β-Ⅰ型胶原羧基端肽(β-C-terminal telopeptide of typeⅠ collagen,β-CTX)血清含量及美国特种外科医院(Hospital for Special Surgery,HSS)膝关节评分[12]和骨痂生长评分。采集所有患者空腹静脉血3～5 mL后,于采血当日在罗氏Cobas-e601型全自动电化学发光免疫分析仪上测定患者血清中N端骨钙素、PINP、β-CTX的含量。采用Fernandez-Esteve X线评价骨痂等级标准[13]评价骨痂生长情况:Ⅰ级,骨折断端无放射学骨痂出现(0分);Ⅱ级为骨折断端有云雾状骨痂出现(1分);Ⅲ级,骨折断端正侧位X线片示仅一侧可见骨痂出现(2分);Ⅳ级为骨折断端正侧位X线片示两侧均有骨痂出现(3分);Ⅴ级,有连续性骨痂形成(4分)。

2.5 数据统计方法采用SPSS27.0软件进行数据统计分析。2组患者性别、骨折侧别的组间比较均采用χ2检验,年龄、体质量、术中出血量及N端骨钙素血清含量、PINP血清含量、β-CTX血清含量、HSS膝关节评分、骨痂生长评分的组间和组内比较均采用t检验,检验水准α=0.05。

3 结 果

3.1 分组结果共纳入58 例患者,每组29例。所有患者均按要求完成治疗及疗效评价,无患者退出试验。2 组患者的基线资料比较,差异无统计学意义,有可比性(表1)。

表1 2组股骨干骨折术后患者的基线资料

3.2 疗效评定结果

3.2.1N端骨钙素血清含量 治疗前2组患者N端骨钙素血清含量比较,差异无统计学意义;治疗结束后,2组患者N端骨钙素血清含量均高于治疗前,联合康复组患者N端骨钙素血清含量高于常规康复组(表2)。

表2 2组股骨干骨折术后患者的N端骨钙素血清含量

3.2.2PINP血清含量 治疗前2组患者PINP血清含量比较,差异无统计学意义;治疗结束后,2组患者PINP血清含量均高于治疗前,联合康复组患者PINP血清含量高于常规康复组(表3)。

表3 2组股骨干骨折术后患者的Ⅰ型前胶原N端前肽血清含量

3.2.3β-CTX血清含量 治疗前2组患者β-CTX血清含量比较,差异无统计学意义;治疗结束后,2组患者β-CTX血清含量均低于治疗前,联合康复组患者β-CTX血清含量低于常规康复组(表4)。

表4 2组股骨干骨折术后患者的β-Ⅰ型胶原羧基端肽血清含量

3.2.4HSS膝关节评分 治疗前2组患者HSS膝关节评分比较,差异无统计学意义;治疗结束后,2组患者HSS膝关节评分均高于治疗前,联合康复组患者HSS膝关节评分高于常规康复组(表5)。

表5 2组股骨干骨折术后患者的美国特种外科医院膝关节评分

3.2.5骨痂生长评分 治疗前2组患者骨痂生长评分比较,差异无统计学意义;治疗结束后,2组患者骨痂生长评分均高于治疗前,联合康复组患者骨痂生长评分高于常规康复组(表6)。

表6 2组股骨干骨折术后患者的骨痂生长评分

3.3 典型病例患者,男,47岁,左侧股骨干下段骨折,行加压钢板螺钉内固定术治疗,术后4周开始采用手法、运动疗法和物理疗法联合反重力跑台训练进行康复治疗,共治疗4周,术后8周骨折断端间隙减小、骨折周围骨痂增多(图2)。

图2 股骨干骨折加压钢板螺钉内固定术后正侧位X线片

4 讨 论

股骨干骨折术后骨愈合是一个复杂而连续的过程,通常可分为3个阶段:即血肿机化期、原始骨痂形成期和骨痂改造塑形期[14]。在此过程中,如果采用有利的外在因素进行干预,将会促进骨折的愈合。相关研究[15]表明,适当的应力刺激有利于促进骨折的愈合,降低骨折延迟愈合或不愈合的概率,而缺乏应力刺激可能会导致骨折延迟愈合或不愈合。负重对骨折断端产生的适当应力刺激是骨折顺利愈合的生物力学基础[16]。有研究[17-18]已证实,早期负重有利于骨折愈合、缩短骨折愈合时间和促进关节功能恢复。但每次负重时长、应力刺激强度难以监测,而反重力跑台训练系统可以进行实时监测。反重力跑台训练系统是目前国内一种新型的运动训练方式,主要由气压减重和跑台两部分组成,最大可以减去患者体质量的80%、最小为0%;能实时反馈患者每次负重的时间、强度、步幅以及双侧下肢的负重比例等信息,使患者可以在科学指导下进行自我训练,实现骨折术后患者视觉反馈下的负重步行,从而达到增加骨折断端应力刺激的目的。但是,在进行反重力跑台训练时应注意以下事项:穿松软舒适的衣服,严禁穿尖锐的鞋子进入气压仓;训练过程中,若出现患肢疼痛、眩晕、呼吸困难或其他不适,需立即停止训练;训练结束后,患者需在跑台上停留1 min后再离开,以使身体适应体重的变化。

N端骨钙素、PINP、β-CTX是骨转换生化标志物中具有代表性的指标,其中N端骨钙素、PINP与成骨细胞的活性呈正相关;β-CTX代表骨的吸收程度,与破骨细胞活性及骨吸收水平呈正相关[19]。陈伟等[20]的研究结果显示,胫骨干骨折术后随着时间变化(术后第1周、第4周、第8周)患者血清中N端骨钙素和PINP的含量均明显增加,且正常愈合组血清中N端骨钙素和PINP的含量高于延迟愈合组;认为这可能与成骨细胞活性增强有关,同时也说明了骨折愈合与N端骨钙素、PINP关系密切。本研究结果显示,治疗结束后联合康复组与常规康复组患者血清中N端骨钙素、PINP的含量较治疗前均明显增加,且联合康复组血清中N端骨钙素、PINP的含量高于常规康复组。这可能与反重力跑台训练使骨细胞感受到机械应力的刺激,增加了成骨细胞代谢的活性有关。王首贵等[21]的研究结果显示,股骨颈骨折术后患者负重后,患者血清中N端骨钙素和PINP的含量明显高于负重前,这与本研究结果相符。β-CTX被认为是敏感而特异的骨吸收标志物。β-CTX与骨密度呈负相关,当β-CTX高于正常值时,表明存在骨质疏松,增加骨折发生的概率;当骨折术后β-CTX逐渐下降,表明破骨细胞活性减弱,有利于骨折愈合[22]。研究[23-24]证实,股骨干骨折术后β-CTX呈下降趋势,预示着骨折愈合良好。本研究结果显示,治疗结束后2组患者血清中β-CTX的含量均小于治疗前,且联合康复组患者血清中β-CTX的含量小于常规康复组,这提示反重力跑台训练有利于促进骨折愈合。

Fernandez-Esteve放射评价骨痂等级标准是衡量骨痂生长情况的指标,骨痂生长越好,得分越高[25]。曹克勇等[6]研究认为,不同的负重强度对股骨干骨折术后骨痂的生长产生不同的影响,中等强度的负重更利于促进骨折愈合,其骨痂生长越好。本研究结果显示,治疗结束后联合康复组患者骨痂生长评分高于常规康复组,这可能与股骨干骨折术后患者在反重力跑台训练承受了适当的应力刺激有关。Chao 等[26]也认为,不同的机械和物理刺激可以有效地促进骨折愈合和骨再生。本研究结果显示,联合康复组患者HSS膝关节评分明显高于常规康复组,说明反重力跑台训练能明显改善膝关节功能。Liang等[27]的研究也表明,反重力跑台训练在缓解疼痛、增加肌肉力量、改善步态和生活质量方面有明显的优势。

本研究结果显示,在股骨干骨折加压钢板螺钉内固定术后康复治疗中应用反重力跑台训练,可促进骨折愈合,有利于改善膝关节功能。