宋炎成，曹明德，許華亮，張俊輝，昌宏，王華

（廣東藥科大學附屬第一醫(yī)院骨科，廣東廣州 510080）

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）重建手術是ACL斷裂最常見治療方法。其主流手術方式是關節(jié)鏡下自體腘繩肌肌腱重建手術，該技術已經(jīng)日趨成熟，臨床療效確切。由于ACL不僅有限制脛骨前移及脛骨過度外旋的機械作用，它也含有機械感受器，因此可直接影響本體感覺及膝關節(jié)的神經(jīng)肌肉控制［1］。即使在保殘ACL重建后，膝關節(jié)機械結構得以重建修復，但是由于本體感覺傳入神經(jīng)的部分缺失，同時改變脊柱和脊髓上行運動控制，患者的本體感覺和平衡覺喪失會影響患者的運動方式，從而阻礙患者重返運動［2］。而對于本體感覺及平衡覺訓練，尚無有效、明確方案。經(jīng)顱直流電刺激（transcranial direct?current stimulation，tDCS）是一種非侵入性的腦電刺激技術。研究表明，tDCS可以通過作用于初級運動皮層，提高下肢肌肉興奮性、肌力及動態(tài)平衡能力［3］。本研究采用前瞻性、對照研究的方法，對單純ACL斷裂重建術后患者分別采用標準方法及標準方法基礎上使用tDCS方法膝關節(jié)功能及本體感覺的效果進行對比，以初步分析評價tDCS對于ACL重建術后患者康復的臨床效果。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2018年1月-2020年4月診斷為前交叉韌帶斷裂并于我院接受關節(jié)鏡下自體腘繩肌前交叉韌帶重建術的圍手術期患者。排除納入標準基于文獻［4］，具體如下。納入標準：（1）臨床診斷為前交叉韌帶斷裂并于我院骨外科行初次關節(jié)鏡下前交叉韌帶重建術的患者；（2）不伴內(nèi)側副韌帶、后交叉韌帶損傷等伴發(fā)韌帶損傷，對側膝關節(jié)正常的單側損傷病例；（3）患側半月板未損傷或僅行部分修整術，負重訓練啟動時間基本一致；（4）患者手術均由同一組醫(yī)生、同一麻醉師完成，術式均采用自體腘繩肌移植解剖重建前交叉韌帶；（5）患者及家屬遵醫(yī)能力及康復意愿強烈，自愿配合。排除標準：（1）伴有半月板、側副韌帶等膝關節(jié)結構的并發(fā)損傷需重建或縫合；（2）精神疾病及智障等不能配合者；（3）曾有精神病史、吸毒史、腦腫瘤史或存在藥物濫用者；（4）膝關節(jié)既往有關節(jié)感染、關節(jié)結核或急、慢性骨髓炎，或合并嚴重的內(nèi)科疾病伴行走受限、下肢其他關節(jié)病變導致嚴重畸形和活動受限的情況。

共計60名患者滿足納入標準，采用隨機數(shù)表法分為對照組和觀察組，每組30例，所有患者隨訪時間均為12個月，術前觀察組及對照組一般資料比較，兩組患者在性別、年齡、受累肢體側別方面，差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05，見表1）。本研究經(jīng)廣東藥科大學附屬第一醫(yī)院臨床研究倫理委員會的批準，所有患者均簽署知情同意書。

表1 兩組膝關節(jié)前交叉韌帶重建術后康復患者一般資料比較Table 1 Comparison of general data of rehabilitation patients after anterior cruciate ligament reconstruction between the two groups

1.2 手術方式

患者手術均由同一組醫(yī)生完成，均采用自體腘繩肌移植單束重建前交叉韌帶，腘繩肌均取自自體同側膝關節(jié)。麻醉方式采用腰椎椎管內(nèi)麻醉，于小腿前內(nèi)側作斜切口，取腱器取出半腱肌和股薄肌各一束，編織成韌帶復合體備用。保留前交叉韌帶脛骨側殘端，股骨側通道循解剖重建點，經(jīng)脛骨隧道向股骨隧道拉入韌帶復合體，股骨側使用endobut?ton固定，脛骨側使用可吸收螺釘固定。抽屜試驗、Lachman試驗均陰性，伸、屈膝關節(jié)時無受限，鏡下髁間窩無撞擊，沖洗縫合，加壓包扎，下肢伸直位支具固定。

1.3 康復鍛煉

1.3.1 對照組

（1）術前康復宣教：健康教育是術前康復的重要內(nèi)容，包括介紹手術方案和術后快速康復的措施，教會患者正確使用疼痛、功能評價表格、支具及拐杖、呼吸訓練、膝關節(jié)伸展訓練、肌力訓練、飲食指導等，旨在幫助患者樹立康復的信心，緩解對手術的恐懼心理，更好地配合治療。

（2）各階段活動度及肌肉力量訓練，嚴格遵照ACL運動康復循證共識中前交叉韌帶重建術后康復方案［5］進行。

（3）本體感覺訓練：術后下地即可啟動重心轉移、關節(jié)位置覺訓練等基礎的訓練。若患者已具備較好姿勢控制能力，術后7~8周時啟動下一階段訓練計劃，每周2次，在活動度及力量訓練后進行。固定自行車訓練15 min。平衡板訓練每次15 min，可在保護下進行，結合前后翹及左右翹兩組動作。正常步態(tài)行走訓練/靜蹲動作/單腿平衡練習/動態(tài)平衡練習（依據(jù)患者情況選擇），每次固定10 min，總本體感覺訓練時長為40 min。

1.3.2 觀察組

（1）進行與對照組相同的術前康復宣教。

（2）患者的活動度及肌力訓練模式與對照組相同。

（3）基于halo設備的經(jīng)顱直流電刺激的本體感覺及平衡覺訓練：每周2次，在完成活動度及力量訓練后，使用Halo Sport（San Francisco，CA，United States）生產(chǎn)的商用tDCS設備。Halo Sport被設計為獨立式耳機，外觀類似于音頻耳機。使用前先使用流水弄濕釘狀泡沫電極（6.4 cm×4.4 cm海綿），使其與探頭電接觸。與普通耳機一樣，Halo Sport需要放置在頭頂上方。在該位置，電極橫跨頭部分布，從耳朵到耳朵，目的是刺激運動皮層的兩側。電極連接到由鋰離子電池（36 V）驅(qū)動的連續(xù)電流電刺激器。最大能量輸出為2.2 mA，由Halo應用程序控制，該應用程序使用iPhone或iPad設置。陽極電極位于右運動皮層（C4）上，陰極電極位于左運動皮層（C3）上。觀察組開始平衡鍛煉前于休息狀態(tài)下斜坐在椅子上。Halo Sport耳機已正確放置在受試者的頭部，并且在30 s的過程中，電流增加到2.0 mA。在活躍的Halo Sport組中，電流強度在此水平上保持20 min。20 min激活完成后，按照上述本體感覺訓練計劃進行功能鍛煉。

1.4 觀察指標

1.4.1 膝關節(jié)功能評估 采用Lysholm膝關節(jié)評分表，項目包括跛行、負重、絞鎖、關節(jié)不穩(wěn)定疼痛、腫脹、爬樓梯、下蹲，滿分100分。

1.4.2 被動活動察覺閾值測試（threshold to detection of passive motion，TTDPM）使用Biodex S4等速肌力訓練裝置進行被動活動察覺閾值測試［6］，以評估雙側膝關節(jié)的本體感覺，囑患者感覺下肢出現(xiàn)活動時告知檢查者。測試前囑患者戴耳機并播放舒緩適度的音樂，測試對象取仰臥位，雙下肢放置于等速肌力訓練裝置上，起始角度定為20°，以0.25°/s的速度使膝關節(jié)伸直并開始計時，當患者自述感到膝關節(jié)發(fā)生活動時即刻停止計時。需重復測試3～5次，以測試次數(shù)算出計時時間的平均值后乘以0.25所得數(shù)值為測試結果。

1.4.3 全身動態(tài)平衡測試（whole?body dynamic balanc?ing task，DBT）采用DBT穩(wěn)定平臺（model 16030，LaFayette Instruments，US），可測試患者全身動態(tài)平衡功能［7］。平板到兩側的最大角度為26°。參加DBT測試患者在試驗過程中將盡可能將平板保持在水平位置。該平臺通過將電壓轉換到放大器來捕獲運動將信號轉換為5 000 Hz的尖峰波形。使用MATLAB構建腳本分析穩(wěn)定情況，其中包括對數(shù)據(jù)進行低通過濾5 Hz以去除硬件衍生的偽影。在數(shù)據(jù)預處理之后，計算了主要結局指標的平衡時間（time in balance,TiB）。TiB定義為參與者能夠?qū)⑵脚_水平放置在±3°到兩側花費的總時間[8]。每次試驗后，為患者提供Tib時間作為為口頭反饋。

1.5 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理，計量資料以均數(shù)±標準差（x±s）表示。符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用t檢驗，各組治療前后比較用配對樣本t檢驗，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

兩組患者平均住院時間均為1周左右，出院前指導患者于家中繼續(xù)行膝關節(jié)屈伸、肌力保持行走時正確步態(tài)保持、平衡和本體感覺恢復、保護支具的使用等練習。于術后2周拆線并在康復門診進行規(guī)律康復鍛煉。

2.1 Lysholm評分與膝關節(jié)功能

表2顯示，術后3個月時，兩組Lysholm評分差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；術后6個月時，兩組膝關節(jié)功能改善，Lysholm評分均高于術前（P<0.05）；術后6個月、12個月時，觀察組Lysholm評分高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）

表2 兩組患者手術前后Lysholm評分比較 分Table 2 Comparison of Lysholm score between the twogroups before and after operation(x±s,n=30)

2.2 被動活動察覺閾值測試

兩組患者被動活動察覺閾值（TTDPM）結果見表3。兩組患側術前TTDPM值高于健側，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），術后3個月時對照組患側肢體TTDPM值高于健側，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），術后6個月、12個月時，患者兩側肢體被動察覺閾值差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

表3 兩組患者手術前后TTDPM比較Table 3 Comparison of passive activity detection threshold（TTDPM）between the two groups before and after oper?ation(x±s,n=30) t/s

2.3 全身動態(tài)平衡測試

兩組患者3月、6月、12月的動態(tài)平衡檢查結果如表4所示?？梢娪^察組及對照組基線及3個月時水平，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。術后6個月和12個月，兩組均有改善，且觀察組均優(yōu)于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。術后12月全身動態(tài)平衡測試波動描繪見圖1。

圖1 術后12月兩組動態(tài)平衡測試波動描繪Figure 1 Fluctuation description of dynamic balance test in two groups at 12 monthsafter operation

表4 兩組患者手術前后全身動態(tài)平衡測試平衡時間對比Table 4 Comparison of balance time between the two groups before and after operation by whole body dynamic balance test(x±s,n=30) t/min

3 討論

隨著關節(jié)鏡技術的不斷發(fā)展，關節(jié)鏡下微創(chuàng)手術前交叉韌帶重建手術日趨成熟，ACL損傷后本體感覺的喪失［9］，神經(jīng)機械解耦，這也是影響患者功能及預后的重要因素［10］。傳統(tǒng)的康復方案，更加著重于強調(diào)患者膝關節(jié)活動度及肌肉力量的鍛煉，對于運動感知層面，缺乏有效的干預手段，更多依賴患者自行通過神經(jīng)可塑性恢復運動感知。這顯然對于患者快速重返運動不利。經(jīng)顱直流電刺激是一種非侵入性的顱腦刺激技術，它在運動協(xié)調(diào)及運動序列學習方面的作用已經(jīng)被廣泛證實［11?12］。Halo Sports是基于tDSC技術的頭戴式刺激器，其工作原理是在大腦的運動皮層（大腦區(qū)域在控制人體運動中發(fā)揮關鍵作用）的“超塑性”或“過度學習”的暫時狀態(tài)中起作用。在運動前向運動皮層施加輕微的電場。這將打開一個時間窗口，在該時間窗口中，運動皮質(zhì)可以更快地適應運動場景，提高運動表現(xiàn)。研究證實，該裝置使用對于正常人群的運動表現(xiàn)，尤其是下肢的運動協(xié)調(diào)、耐久力、平衡性等有明顯改善［3，7，13］，但是尚無證據(jù)表明，其對前交叉韌帶損傷康復有幫助。在此基礎上，提出tDCS可以改善ACL重建患者康復療效這一科學假設。并從膝關節(jié)Lysholm功能評分、被動活動察覺閾值以及全身動態(tài)平衡測試3方面評估tDCS康復效能［14］。

本研究表明，觀察組與對照組Lysholm評分都隨著康復進程逐漸提高。觀察組及對照組在術后3個月時Lysholm評分差異不顯著，6個月時差異顯著，12個月時兩者差異有所縮小，但觀察組優(yōu)勢仍然顯著。據(jù)此可以初步推測tDCS可能對膝關節(jié)的綜合功能康復有幫助。Lysholm評分相對綜合，其平衡感子項占比較少（25%），其綜合成績區(qū)分度欠佳。早期患者處于炎癥腫脹期，長期佩戴膝關節(jié)支具，其功能評分子項近似。后期隨著患者疼痛、腫脹減退，患者各子項評分均明顯上升，導致兩組Lysholm綜合評分整體差異性反而減少。雖然如此，Lysholm評分中跛行和不穩(wěn)定度2個子分類仍為主要差異貢獻點，提示tDCS對于ACLR康復的下肢穩(wěn)定性和肢體協(xié)調(diào)改善有實質(zhì)性幫助。

目前有大量tDCS有助于提升運動學習和運動表現(xiàn)的報道，但其中大多研究都針對手運動皮層。但腿部運動皮層是一個在解剖學上可能與手部運動皮層不同的區(qū)域，但有研究表明該區(qū)域也存在對TMS協(xié)議的響應能力［15］。Krishnan等［16］研究證明tDCS可以通過改善運動單位募集改善關節(jié)功能。本研究立足臨床，進一步觀察患者本體感覺指標被動活動察覺閾值，可以發(fā)現(xiàn)隨著患者康復鍛煉進行，治療組恢復較快，在術后6月時，與健側相比，被動活動閾值差異無統(tǒng)計學意義。術后12月，不管對照組還是觀察組被動活動察覺閾值均可達到健側水平。這證實tDCS短期內(nèi)可以顯著降低患者運動察覺閾值，改善本體感覺。值得注意的是，被動活動察覺是評價患者本體感覺及平衡覺的一個維度，有些患者雖然被動活動察覺閾值恢復，但是仍有走路不自然、平衡協(xié)調(diào)能力差表現(xiàn)。這從側面提示，本體感覺及平衡感需要綜合評價。

全身動態(tài)平衡測試可以更好地評估患者的全身穩(wěn)定和綜合平衡能力。本研究可以觀察到6個月及12個月觀察組Tib顯著高于對照組（P<0.05），即觀察組患者動態(tài)平衡測試表現(xiàn)優(yōu)于對照組，證明tDSC對于ACL患者術后中長期的全身穩(wěn)定和綜合平衡能力提升有積極作用。Steiner等［17］報道tDCS在健康人群中可以提高動態(tài)平衡能力，然而tDCS在各類神經(jīng)肌肉疾病中的康復價值存在爭議，一項Meta分析表明，卒中患者的運動康復中，tDSC的治療作用并不顯著［18］，但是仍然能觀察到微弱的治療作用。卒中康復和ACL損傷后神經(jīng)?肌肉康復不同，仍需要高質(zhì)量臨床研究進一步探究其療效。

本研究尚存在一些不足，首先樣本量較小（n=60），是tDCS對于ACLR康復效果的初步探究，仍然需要更大量樣本和亞組分析，識別tDCS干預最佳人群。本研究選取的是單純ACL損傷病人，患者未合并嚴重的半月板撕裂，針對復合半月板損傷的ACL患者，其療效有待進一步驗證。本實驗沒有采用盲法，對照組患者沒有采用頭戴式的Halo設備設盲，這在以后的研究中需要進一步改進。長期隨訪數(shù)據(jù)和更加全面的運動評估也亟待進一步探索。

綜上所述，經(jīng)顱直流電刺激方法對前交叉韌帶重建患者的綜合康復，尤其是本體感覺、平衡覺康復具有潛在幫助。經(jīng)顱直流電刺激是簡單、安全的康復方法，對于運動要求高的患者，在標準康復流程外增加tDCS，可為患者帶來潛在收益，并提高康復方案的立體性、科學性。