奚婧 張情 王麗 于翔

1．蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，江蘇蘇州215006

2．蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部護(hù)理學(xué)院，江蘇蘇州215006

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)又稱膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)病、增生性關(guān)節(jié)炎、退化性關(guān)節(jié)炎，是骨性關(guān)節(jié)炎中較常發(fā)生的一種［1］。據(jù)調(diào)查，我國(guó)KOA的發(fā)病率為5.7%～10.3%［2］。KOA的發(fā)病情況與年齡、性別、肥胖、應(yīng)力失衡、肌肉力量下降、遺傳等多種因素相關(guān)，其中肌肉力量下降在KOA病程中具有重要意義［3-4］，有關(guān)研究已經(jīng)表明KOA患者下肢肌力明顯低于正常人群［5］。此外，骨骼肌質(zhì)量減少是衰老的重要特征之一，因此肌肉力量下降程度在老年KOA患者中表現(xiàn)的更為嚴(yán)重。

骨密度(bone mineral density，BMD)是指單位體積或面積的骨礦物質(zhì)含量。骨密度可以很好地體現(xiàn)骨量的多少，也可以作為預(yù)測(cè)骨折危險(xiǎn)的重要依據(jù)［6］。目前已有研究將肌肉力量作為預(yù)測(cè)骨密度風(fēng)險(xiǎn)的因子，認(rèn)為肌肉力量與其解剖起止點(diǎn)的骨密度有一定關(guān)系，表現(xiàn)出骨骼對(duì)肌肉拉力的適應(yīng)性［7］。對(duì)于老年KOA患者而言，膝關(guān)節(jié)肌肉力量與骨密度之間是否存在一定的關(guān)系，目前尚不清楚。

本研究通過(guò)測(cè)量老年KOA患者膝關(guān)節(jié)肌肉力量以及骨密度，并分析它們之間的相關(guān)關(guān)系，從而為老年KOA患者采取針對(duì)性力量訓(xùn)練來(lái)改善骨密度、預(yù)防骨質(zhì)疏松癥提供理論依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

在蘇州市區(qū)舉行的免費(fèi)義診和宣傳活動(dòng)中招募研究對(duì)象，所有研究對(duì)象均是蘇州大學(xué)附近社區(qū)的居民。

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn):①符合中華醫(yī)學(xué)會(huì)骨科學(xué)分會(huì)2010年發(fā)表的 KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)［8］，疼痛癥狀出現(xiàn)3個(gè)月以上;②根據(jù)膝關(guān)節(jié)X線Kellgren-Lawrence(KL)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)選擇1～4級(jí)患者;③年齡≥60歲;④理解正常，知情同意。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn):①一個(gè)月內(nèi)進(jìn)行過(guò)針對(duì)KOA的藥物及物理治療;②西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)問(wèn)卷疼痛維度得分大于40分;③關(guān)節(jié)置換術(shù)后以及嚴(yán)重關(guān)節(jié)畸形;④3個(gè)月內(nèi)發(fā)生過(guò)由運(yùn)動(dòng)誘發(fā)或不可控的心絞痛;靜息狀態(tài)下呼吸困難;不可控制的高血壓;嚴(yán)重心、肝、腎功能不全者;⑤其他存在各種運(yùn)動(dòng)禁忌證者;⑥患有痛風(fēng)、糖尿病、甲狀腺疾病等內(nèi)分泌科疾病以及服用糖皮質(zhì)激素的患者。

1.2 研究程序與方法

對(duì)所有符合條件且自愿參加的受試者，充分解釋實(shí)驗(yàn)的目的和可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，每名受試者在接受檢測(cè)前簽署知情同意書。本研究已獲得蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)的審查批準(zhǔn)，倫理號(hào)為2017023。所有受試者在完成一般資料填寫和測(cè)量后，分別完成膝關(guān)節(jié)肌肉力量測(cè)試和骨密度測(cè)試。

1.2.1 膝關(guān)節(jié)肌肉力量測(cè)試:囑咐患者在檢測(cè)前一日和檢測(cè)當(dāng)日遵循常規(guī)生活習(xí)慣，避免劇烈運(yùn)動(dòng)，避免在檢測(cè)當(dāng)日飲茶、咖啡或酒等。

膝關(guān)節(jié)肌力測(cè)試的儀器為多關(guān)節(jié)等速力量測(cè)試與訓(xùn)練系統(tǒng)(Biomechanical Test and Training Systems:CON-TREXTM，CH-8046，Zurich，Switzerland)。選擇等長(zhǎng)和等速兩種模式評(píng)估患者雙側(cè)股四頭肌(反映伸膝肌群)和腘繩肌(反映屈膝肌群)肌力水平。

測(cè)試時(shí)，用布袋將患者的肩部以及髖關(guān)節(jié)固定于測(cè)試椅上，使測(cè)力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸與患者膝關(guān)節(jié)解剖旋轉(zhuǎn)軸同步，同時(shí)使杠桿臂與小腿外側(cè)緣平行。此外，在受試者踝關(guān)節(jié)上方2～3 cm處固定好測(cè)力系統(tǒng)的動(dòng)力臂末端的阻力墊。測(cè)試前，指導(dǎo)患者試行屈伸2～3次，確定膝關(guān)節(jié)的安全活動(dòng)范圍。正式測(cè)量時(shí)，向受試者說(shuō)明測(cè)試注意事項(xiàng)，指導(dǎo)其預(yù)測(cè)試一次，以熟悉程序。先測(cè)等長(zhǎng)模式，再測(cè)等速模式時(shí)的肌力;先測(cè)主患側(cè)，再測(cè)對(duì)側(cè)肌力，若雙側(cè)嚴(yán)重程度相似，先測(cè)右側(cè)肌力。

進(jìn)行等長(zhǎng)肌力測(cè)試時(shí)，設(shè)置屈膝45°，持續(xù)收縮時(shí)間8 s，間隔時(shí)間60 s，囑患者盡最大力伸膝、屈膝，重復(fù)測(cè)量3次。等長(zhǎng)模式測(cè)試后休息5 min，進(jìn)行等速肌力測(cè)試。設(shè)定速度為120°/s，每組間隔1 min，重復(fù)5次伸膝、屈膝運(yùn)動(dòng)，共測(cè)量3組。記錄峰力矩(peak torque，PT)、相對(duì)峰力矩(peak torque to body weight ratio，PT/BW)。

1.2.2 骨密度測(cè)試:使用美國(guó)GE Lunar IDXA雙能X線骨密度儀進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)試時(shí)，囑受測(cè)者身著輕薄單衣，脫掉鞋子同時(shí)取下金屬飾品和手表等物品。患者仰臥位平躺于掃描床，同時(shí)足尖向上，依次掃描脊柱、雙髖關(guān)節(jié)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

資料分析均采用IBM SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)判斷數(shù)據(jù)是否服從正態(tài)性。正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差、非正態(tài)分布的計(jì)量資料以中位數(shù)(四分位間距)表示，計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)(百分比)表示。比較老年KOA患者主患側(cè)與對(duì)側(cè)下肢肌力以及骨密度時(shí)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用配對(duì)樣本W(wǎng)ilcoxon秩和檢驗(yàn)。進(jìn)行老年KOA患者下肢肌力與骨密度相關(guān)分析時(shí)，符合正態(tài)分布的資料，采用Pearson相關(guān)分析;不符合正態(tài)分布的資料，采用Spearman相關(guān)分析。檢驗(yàn)水準(zhǔn)取0.05。

2 結(jié)果

2.1 老年KOA患者一般資料

本研究共納入研究對(duì)象42例，其中男性13例(31.0%)，女性29例(69.0%)。根據(jù)老年 KOA患者雙膝正側(cè)位X線影像學(xué)資料，K-L分級(jí)為1級(jí)的患者10人(23.8%)、2級(jí)8人(19.1%)、3級(jí)15人(35.7%)、4級(jí)9人(21.4%)。老年KOA患者一般資料見(jiàn)表1。

表1 老年KOA患者一般資料(珋x±s)Table 1General information of elderly KOA patients(珋x±s)

2.2 老年KOA患者下肢肌肉力量水平

正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果表明，除等長(zhǎng)模式下屈膝肌群相對(duì)峰力矩與等速模式下伸膝肌群相對(duì)峰力矩呈正態(tài)分布外，其余各指標(biāo)均為非正態(tài)分布。研究結(jié)果顯示，等長(zhǎng)與等速模式下，患者主患側(cè)伸膝肌群峰力矩、相對(duì)峰力矩均顯著低于對(duì)側(cè)(P＜0.05);屈膝肌群方面，雙側(cè)下肢肌力各指標(biāo)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。見(jiàn)表2。

表2 老年KOA患者雙側(cè)膝關(guān)節(jié)肌力水平［珋x±s，M(P25，P75)］Table 2Bilateral knee joint muscle strength level in elderly KOA patients［珋x±s，M(P25，P75)］

2.3 老年KOA患者骨密度測(cè)量結(jié)果

老年KOA患者L1-L4 BMD為(1.06±0.24)g/cm2。雙側(cè)髖關(guān)節(jié) BMD 為(0.89±0.16)g/cm2，雙側(cè)股骨頸BMD為(0.80±0.14)g/cm2。老年KOA患者主患側(cè)與對(duì)側(cè)髖BMD以及股BMD均無(wú)顯著差別。見(jiàn)表3。

表3 老年KOA患者骨密度測(cè)量結(jié)果(珋x±s)Table 3Results of bone density measurements in elderly KOA patients(珋x±s)

2.4 老年KOA患者下肢肌肉力量與骨密度的相關(guān)關(guān)系

2.4.1 老年KOA患者雙側(cè)下肢肌肉力量與骨密度的相關(guān)關(guān)系:將雙側(cè)髖關(guān)節(jié)BMD、股骨頸BMD以及L1-L4 BMD分別與等長(zhǎng)、等速模式下雙側(cè)伸膝以及屈膝肌群的峰力矩以及相對(duì)峰力矩作相關(guān)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與雙側(cè)髖關(guān)節(jié) BMD呈相關(guān)性的指標(biāo)為:等長(zhǎng)等速模式下，伸膝肌群峰力矩以及屈膝肌群峰力矩;與雙側(cè)股骨頸 BMD呈正相關(guān)的指標(biāo)為:等長(zhǎng)、等速模式下，屈膝肌群峰力矩;與L1-L4 BMD呈正相關(guān)的指標(biāo)為:等長(zhǎng)、等速模式下伸膝以及屈膝肌群峰力矩。見(jiàn)表4。

表4 老年KOA患者雙側(cè)膝關(guān)節(jié)肌肉力量與骨密度的相關(guān)關(guān)系Table 4 Correlation between bilateral knee joint muscle strength and bone mineral density in elderly KOA patients

2.4.2 老年KOA患者主患側(cè)下肢肌肉力量與骨密度的相關(guān)關(guān)系:將老年KOA患者主患側(cè)髖關(guān)節(jié)、股骨頸以及L1-L4 BMD分別與等長(zhǎng)、等速模式下主患側(cè)下肢伸膝以及屈膝肌群的峰力矩以及相對(duì)峰值力矩作相關(guān)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與主患側(cè)髖關(guān)節(jié)BMD呈正相關(guān)的指標(biāo)為:等速模式下屈膝肌群峰力矩以及相對(duì)峰力矩;與主患側(cè)股骨頸BMD呈正相關(guān)的指標(biāo)為:等速模式下屈膝肌群峰力矩以及相對(duì)峰力矩;與L1-L4 BMD呈正相關(guān)的指標(biāo)為:等長(zhǎng)、等速模式下伸膝以及屈膝肌群峰力矩。見(jiàn)表5。

表5 老年KOA患者主患側(cè)膝關(guān)節(jié)肌肉力量與骨密度的相關(guān)關(guān)系Table 5 The correlation between knee joint muscle strength and bone density at the main affected side in elderly KOA patients

3 討論

3.1 老年KOA患者下肢肌肉力量水平分析

膝關(guān)節(jié)最重要的活動(dòng)方式是屈伸，參與屈伸活動(dòng)的主要肌肉是股四頭肌和腘繩肌［9］。本研究評(píng)估了老年KOA患者下肢股四頭肌以及腘繩肌的肌肉力量。許多文獻(xiàn)資料均已明確證實(shí)，KOA患者下肢肌肉力量顯著低于正常健康老年人。俞捷等［10］報(bào)道了健康老年人伸膝肌群［男性:(1.35±0.43)Nm/kg，女性:(0.98±0.18)Nm/kg］與屈膝肌群［男性:(1.13±0.36)Nm/kg，女性:(0.76±0.26)Nm/kg］的等速肌力水平，本研究老年 KOA患者等速模式下的肌力水平明顯低于該水平。Tan等［11］在研究中同樣證實(shí)KOA患者屈膝、伸膝肌群等長(zhǎng)及等速峰力矩均顯著下降，肌力下降的原因與膝關(guān)節(jié)病變導(dǎo)致的體力活動(dòng)減少和肌肉衰減有關(guān)。本研究結(jié)果顯示，老年KOA患者主患側(cè)伸膝肌群無(wú)論是在等長(zhǎng)模式和等速模式下的峰力矩和相對(duì)峰力矩較對(duì)側(cè)均明顯降低，這說(shuō)明癥狀更為嚴(yán)重的一側(cè)伸膝肌群相比對(duì)側(cè)肌力減弱，這一結(jié)果與王劍雄等［12］及潘曉雨等［13］的研究結(jié)果是一致的。但本研究并未發(fā)現(xiàn)主患側(cè)和對(duì)側(cè)屈膝肌群肌力水平的差異，考慮原因可能與老年KOA患者伸膝肌群與屈膝肌群肌力下降不同步有關(guān)，伸膝肌群肌力下降幅度明顯大于屈膝肌群，即KOA癥狀對(duì)于伸膝肌群的影響更為嚴(yán)重。Patsika等［14］也報(bào)道了這種“不同步現(xiàn)象”，KOA 患者屈膝肌群與伸膝肌群峰力矩的比值(H/Q)顯著高于正常健康人，H/Q通常被用來(lái)評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)肌力的平衡，從而反映膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。因此，伸屈膝肌群肌力下降幅度不同將造成關(guān)節(jié)穩(wěn)定性顯著下降。

3.2 老年KOA患者膝關(guān)節(jié)肌肉力量與骨密度的相關(guān)分析

目前，國(guó)內(nèi)外研究者在探討骨骼肌與骨密度之間的關(guān)系時(shí)，主要以整個(gè)關(guān)節(jié)鏈(如下肢鏈)［15］或整體部位(如全身)為主［16］。此外，骨密度的定量檢測(cè)是診斷骨質(zhì)疏松的最好方法，骨密度的測(cè)量部位通常包括腰椎、兩髖以及股骨頸［17］。本研究以膝關(guān)節(jié)為主，探討了老年KOA患者伸膝以及屈膝肌群肌力與腰椎、髖關(guān)節(jié)以及股骨頸骨密度的相關(guān)關(guān)系。

研究結(jié)果表明，老年KOA患者髖關(guān)節(jié)以及L1-L4 BMD與雙側(cè)屈膝肌群以及伸膝肌群肌肉力量呈顯著正相關(guān)，而股骨頸 BMD僅與雙側(cè)屈膝肌群呈正相關(guān)。此外，本研究還分析了老年KOA患者主患側(cè)膝關(guān)節(jié)肌力與骨密度的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，老年KOA患者主患側(cè)髖關(guān)節(jié)以及股骨頸BMD與等速模式下屈膝肌群峰力矩以及相對(duì)峰力矩呈正相關(guān)，L1-L4 BMD與伸膝以及屈膝肌群峰力矩呈正相關(guān)。從運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)來(lái)看，參與屈膝活動(dòng)的主要是腘繩肌，腘繩肌參與下肢離心收縮，通過(guò)機(jī)械能的吸收對(duì)膝髖兩關(guān)節(jié)起保護(hù)作用［18］。參與伸膝活動(dòng)的主要是股四頭肌［9］。伸、屈膝時(shí)，髂腰肌收縮，而髂腰肌起點(diǎn)主要附著在腰椎、髂骨和部分胸椎骨上［6］。王昭琦等［19］認(rèn)為肌肉收縮會(huì)對(duì)骨骼產(chǎn)生壓力負(fù)荷，并通過(guò)壓電效應(yīng)增強(qiáng)成骨細(xì)胞活性，使骨生成增強(qiáng)，從而增加肌力，促進(jìn)成骨生長(zhǎng)，優(yōu)化骨骼結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增加骨密度。因此，腘繩肌以及股四頭肌收縮產(chǎn)生的肌力可能促進(jìn)髖關(guān)節(jié)以及腰椎骨密度增加。此外，有研究表明，股骨頸骨密度與肌力和攝氧量有關(guān)［20］，老年KOA患者較易出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)肌群肌力下降，肌力下降時(shí)骨骼呈負(fù)平衡代謝狀態(tài)，骨吸收大于骨形成，導(dǎo)致骨組織量減少，從而導(dǎo)致股骨頸骨密度降低［21］。以上結(jié)果提示，老年KOA患者伸膝以及屈膝肌群肌肉力量與骨密度之間存在相關(guān)性。因此，為了提高老年KOA患者骨密度，改善該類患者骨質(zhì)疏松的狀況，要加強(qiáng)老年KOA患者伸膝以及屈膝肌群肌肉力量的訓(xùn)練。此外，在制定力量訓(xùn)練方案時(shí)，不僅要考慮患者主患側(cè)膝關(guān)節(jié)肌群的訓(xùn)練，也要加強(qiáng)對(duì)側(cè)膝關(guān)節(jié)的訓(xùn)練，同時(shí)，訓(xùn)練方案不僅聚焦于主要負(fù)責(zé)伸膝活動(dòng)的股四頭肌的訓(xùn)練，還應(yīng)兼顧大腿后部屈膝肌群如腘繩肌等其他肌肉的鍛煉。

4 小結(jié)

本研究通過(guò)對(duì)老年KOA患者膝關(guān)節(jié)肌肉力量以及骨密度進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)老年KOA患者膝關(guān)節(jié)肌肉力量顯著低于正常老年人，且主患側(cè)相比對(duì)側(cè)肌力下降更明顯。老年KOA患者膝關(guān)節(jié)肌力與骨密度呈顯著相關(guān)性。因此，為了提高老年KOA患者骨密度，應(yīng)加強(qiáng)雙側(cè)膝關(guān)節(jié)肌力訓(xùn)練，同時(shí)訓(xùn)練方案不僅要聚焦于伸膝肌群的訓(xùn)練，還應(yīng)兼顧大腿后部屈膝肌群如腘繩肌等其他肌肉的鍛煉。