膝骨性关节炎中医手法与功能锻炼后的生物力学分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.33.020

摘要/Abstract

摘要：

背景：应用现代步态分析技术诊断、评估膝骨性关节炎患者足底压力分布的报道较少，尚未建立骨性关节炎患者特征性的足底压力数据库。

目的：评估中医手法结合功能锻炼对膝关节骨性关节炎的治疗效果。

方法：选取符合条件的左侧膝关节骨性关节炎患者40例，随机分为2组。对照组20例采用常规治疗法，治疗组20例运用中医手法结合功能锻炼治疗。分别对治疗前及治疗后3个月的症状体征进行日本矫形外科学会评分及步态测试，比较各组治疗前后疗效的差异。

结果与结论：在减轻步行时疼痛方面，治疗组和对照组均有显著疗效，两组疗效差异无显著性意义。治疗组在上下楼梯、关节屈曲活动度方面的效果治疗前后差异显著，对照组则不明显；其中治疗后关节的屈曲活动治疗组显著优于对照组。在消肿方面两组无明显差异。治疗组日本矫形外科学会评分总评分显著高于治疗前(P < 0.05)，对照组在疗前疗后无统计学差异。在步态指标上，两组足底各区受力时间百分比、单足支撑期参数和足底压力峰值都有改善，但治疗前后差异不明显。而治疗组步角的改善在治疗后效果显著，与对照组相比也具有显著意义。治疗组指标虽然具有诸多方面的改善，但并没有达到正常值。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 组织构建, 骨组织工程, 膝骨性关节炎, 手法, 功能锻练, 步态分析

Abstract:

BACKGROUND: There are less reports on the evaluation of plantar pressure distribution in knee osteoarthritis patients using modern gait analysis, and moreover, the database of characteristic plantar pressure has not been established in patients with osteoarthritis.

OBJECTIVE: To evaluate the therapeutic effect of Chinese massage and functional exercise on knee osteoarthritis.

METHODS: Forty patients with left knee osteoarthritis who were eligible for the inclusive criteria were randomized into two groups, with 20 in each group. Control group was given conventional treatment, and treatment group was given Chinese massage combined with functional exercise. Japanese Orthopaedic Association score and gait parameters were measured and compared between two groups before and at 3 months after treatment.

RESULTS AND CONCLUSION: After treatment, the two groups both had evident efficacy in pain relief during walking, and there was no statistically difference between the two groups. There was a significant difference in the knee range of motion in the patients in the treatment group when going upstairs and downstairs as well as during joint flexion before and after treatment, but no changes occurred in the control group. After treatment, the range of motion during joint flexion was better in the treatment group than the control group, but there was no difference in the swelling reduction between the two groups. In addition, the treatment group had a higher Japanese Orthopaedic Association score after treatment than before treatment (P < 0.05), and there was no statistical difference in the control group. Gait analysis showed that there were improvements in the percentage of contact time, parameters during stance phase and peak plantar pressure in the two groups, but there was no significant difference before and after treatment. Foot axis angle in the treatment group was improved significantly, which was significantly better than that in the control group. All the indexes in the treatment group were improved a lot, but did not reach the normal.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Osteoarthritis, Knee, Gait

中图分类号:

R318

付海燕，高汉义，张学玲，王爱英. 膝骨性关节炎中医手法与功能锻炼后的生物力学分析[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(33): 5351-5355.

Fu Hai-yan, Gao Han-yi, Zhang Xue-ling, Wang Ai-ying. Biomechanical analysis in patients with knee osteoarthritis after Chinese massage combined with functional exercise [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(33): 5351-5355.

图/表（结果） 5

参考文献

[1] 谢利民.骨关节炎诊断与治疗[M],北京:人民卫生出版社,2008: 90-92．
[2] Metcalfe AJ,Stewart C,Postans N,et al.The effect of osteoarthritis of the knee on the biomechanics of other joints in the lower limbs.Bone Joint J.2013;95-B(3):348-353.
[3] Horisberger M,Fortuna R,Valderrabano V,et al.Long-term repetitive mechanical loading of the knee joint by in vivo muscle stimulation accelerates cartilage degeneration and increases chondrocyte death in a rabbit model.Clin Biomech (Bristol,Avon).2013;28(5):536-543.
[4] McCarthy I,Hodgins D,Mor A,et al.Analysis of knee flexion characteristics and how they alter with the onset of knee osteoarthritis:a case control study.BMC Musculoskelet Disord. 2013;21(14):169.
[5] Kumar D,Manal KT,Rudolph KS.Knee joint loading during gait in healthy controls and individuals with knee osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage.2012;21(2):298-305.
[6] Bechard DJ,Birmingham TB,Zecevic AA,et al.The effect of walking poles on the knee adduction moment in patients with varus gonarthrosis.Osteoarthritis Cartilage. 2013;20(12): 1500-1506.
[7] Hayami T,Pickarski M,Zhuo Y,et al.Characterization of articular cartilage and subchondral bone changes in the rat anterior cruciate ligament transection and meniscectomized models of osteoarthritis.Bone.2006;38(2):234-243．
[8] 顾明士,张申岳,王萍,等.中老年人膝骨关节炎患病趋势十年前后对照分析[J].上海医药,2013,34(4):57-59．
[9] Roddy E,Zhang W,Doherty M,et al.Evidence-based recommendations for the role of exercise in the management of osteoarthritis of the hip or knee-the MOVE consensus.Rheumatology(Oxford).2005;44(1):67-73.
[10] Deyle GD,Henderson NE,Matekel RL,et al.Effects of a manual physical therapy and exercise in osteoarthritis of the knee:a randomized controlled trial.Ann Intern Med.2000; 132:173-181.
[11] 李萍美.膝关节骨关节炎三维步态分析研究及其在运动医学中的应用[J].中国运动医学杂志,2009,28(2):226-228.
[12] 刘宇恒,唐占英,钱雪华,等.步态分析在膝关节骨性关节炎康复评估中的应用[J].中国中医骨伤科杂志,2012,20(1):62-64.
[13] 程晏,王予彬.膝关节骨性关节炎步态分析的研究进展[J].中国康复医学杂志,2013,28(7):676:680.
[14] 李伟,汪宗保,李国平,等.膝关节骨性关节炎患者步态运动学参数的研究[J].中国康复医学杂志,2008,23(1):11-13.
[15] Farrokhi S, Tashman S, Gil AB,et al.Are the kinematics of the knee joint altered during the loading response phase of gait in individuals with coucurrent knee osteoarthritis and complaints of joint instability?A dynamic stereo X-ray study.Clin Biomech (Bristol,Avon).2012;13(4):384-389.
[16] Cecchi F,Mannoni A,Benvenuti E,et al.Epidemiology of hip and knee pain in a representative cohort of Italian persons aged 65 and older:the In CHIAN TI Study.Osteoarth Cartilage. 2008;16(9):1039-1046.
[17] Wang CH,Li F,Zhang R,et al.Application study of gait analysis on different syndrome types based on musculature zones of the knee osteoarthritis.Zhong guo Zhen Jiu.2010;30(3): 183-187.
[18] Forouuhi N,Smith R,Lange A,et al.Lower limb muscle strengthening does not change frontal plane moments in women with knee osteoarthritis:A randomized controlled trial.Clint Biotech.2011;26(2):167-174.
[19] Poole AR,Nelson F,Dahlberg L,et al.Proteodysis of the collagen fibril in osteoarthritis.Biochem Soc Symp.2003;70: 115-123．
[20] Haq I,Murphy E,Dacre J,et al.Osteoarthritis.Postgrad Med J.2003;79:377-383．

引言

膝骨性关节炎是机械因素及生物因素共同作用导致的关节软骨、软骨下骨、骨以及周围软组织的共同病损，是导致中老年人慢性肌肉骨骼疼痛和活动障碍的主要原因^[1-6]。随着社会人口的老龄化，膝骨性关节炎被认为是一个重要的世界卫生问题^[7]。在上海某社区进行的膝骨性关节炎流行病学调查报道显示患病率达67.12%^[8]，66-70岁年龄段患者甚至高达81.18%。现代医学治疗膝骨性关节炎的方式和研究方向多单纯着眼于症状和软骨，临床效果不理想。近年来随着康复医学的发展，手法及功能训练在膝骨性关节炎的康复中发挥着越来越重要的作用。大量的实验及临床研究表明中医手法治疗对膝骨性关节炎患者症状的减轻和功能的改善均有显著疗效。下肢合理的功能训练可以增强肌力，矫正关节活动的生物力学失衡，改善关节功能，提高患者生活质量^[9]。国外早在2001年就提出将运动疗法作为治疗膝骨性关节炎的首选^[10]。步行是肢体运动中重复性最高的一种，神经、骨骼、肌肉系统受损或病变容易表现在步态上^[11-13]，运用步态分析可观察步态的运动学参数及步速的变化。李伟等^[14]研究结果表明，患者减少病变部位的负荷采取了相应的代偿策略。因此，膝骨关节炎患者因疼痛而在步行周期中出现膝关节屈伸障碍，角度减小，为减轻疼痛而用足代偿，进而产生异常步态。 Farrokh等^[15]在一项实验中针对膝骨关节炎患者与正常人进行对照研究，患病组14例以及对照组12例，通过步态分析手段进行检查，其结果显示足跟着地时膝骨性关节炎患者的膝关节屈曲角度相对于常人要小。患病组踝关节在支撑期最大跖屈与背屈角度均明显小于正常对照组。本研究运用先进的步态分析技术设备，对中医手法结合功能锻炼治疗膝骨性关节炎的疗效进行评估，以期为膝骨性关节炎的临床诊断治疗提供参考依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

设计：分组对照观察。

时间及地点：试验于2013年6月至2014年8月在潍坊医学院附属医院康复医学科完成。

对象：选取40例左侧膝骨性关节炎患者，随机并平均分为2个组。两组患者的性别、年龄、病程、治疗前JOA评分及各项步态参数经χ²检验或t 检验，差异均无显著性意义 (P > 0.05)，说明二组患者的一般资料具有可比性。

骨性关节炎诊断标准：根据美国风湿病学会2001年制定的标准诊断骨性关节炎。

纳入标准：①符合美国风湿病学会2001年制定的OA诊断标准。②按照骨关节炎影像学Kellgren-Lawrence评分系统，符合Ⅰ-Ⅲ级程度膝关节以患者。③受试者对试验知情同意。

排除标准：具有骨结核、骨肿瘤、明显的踝足部疼痛性疾患、严重心脑血管疾病及精神病者。

西乐葆(塞来昔布胶囊)：由普强苏州制药有限公司生产，国药准字JZOO30098。

方法：

对照组：患者予塞来昔布胶囊口服，1次/d，饭后温开水送服，用量为0.2 g，4周为1个疗程，连续服用3个疗程。

治疗组：在中医基础理论的指导下，总结本院治疗该病的临床经验，并结合相关文献报道，制定出一套行之有效的手法及练功动作，本组患者平素即拒绝服用塞来昔布等止痛药物，故对本疗法易于接受且能积极配合。

具体处方如下：

⑴摩运法：取坐位，自然放松下肢，膝关节屈曲，将一侧手掌掌根部按在髌骨上，另一只手掌放于前手上，按顺时针或逆时针方向揉推髌骨，用力宜轻柔和缓，无明显不适为宜。

⑵握捏法：将双手2-5指及双手掌大小鱼际放于大腿中部下方，由上而下握捏膝关节周围的软组织等。握捏时，用力应柔和，速度宜缓慢，握捏要实在。

⑶点穴法：用拇指指腹在膝眼穴及附近痛点上点按，力量由轻到重，速度宜缓慢，以酸、麻、胀为度。

⑷坐位伸膝：坐在椅子上，将一侧腿伸直，脚尖尽量朝向自己，并保持直腿姿势5-10 s，再慢慢放下。双腿交替进行。

⑸直腿抬高：患者取仰卧位，患侧脚尖绷紧，下肢尽量伸直抬高，到达一定角度后，坚持5 s，然后放松，间歇1 s后重复上诉动作。

⑹卧位压腿：患者平卧于床上，在患侧膝关节下方垫一枕头，使膝关节微曲，同时脚跟部尽量向下压，力量逐渐增大，再逐渐减小。

⑺仰卧屈膝：患者仰卧位，自然放松下肢，将一侧膝关节屈曲尽量贴向胸部，用双手将屈曲的大腿固定胸前，保持5-10 s，然后逐渐伸直膝关节，两腿交替进行。

以上疗法先由专业临床技师对患者进行治疗3次，同时耐心向患者讲解操作技巧及要点，待患者掌握后自行回家操作锻炼，患者有不明之处可随时向医师或技师进行咨询。每个动作操作5 min，2次/d，连续治疗3个月。

仪器测量方法：采用比利时RSscan International公司的Footscan足底压力测量系统，该系统将足底划分成10个区域即大脚趾T₁，其余4个脚趾依次表示为T₂-T₅，第1跖骨(M1)、第2跖骨(M2)、第3跖骨(M3)、第4跖骨(M4)、第5跖骨(M5)，足中部(MF)，足后跟内侧(HM)和足后跟外侧(HL)。研究者将膝骨性关节炎患者随机编号，由测试人员指导每个人先进行熟悉练习，之后赤足自然常速走过足底压力测量平板，左、右脚各有3次落在测试平板上，最后交由专业分析人员，将3次的测量平均值，给出分析结果。整个过程，研究者、测试人员和受试者以及分析人员之间做到互盲。

评估标准：①按日本矫形外科学会评分法(Japan orthopedic association，JOA)标准评估膝关节骨性关节炎治疗效果。②步态指标：两组受试者足底各区域受力时间、单足支撑期参数、步角、足底各分区压力峰值。

主要观察指标：治疗组和对照组均在治疗前及治疗3个月后进行JOA评分及步态相关指标检测，将治疗前后的指标进行对照。

统计学分析：采用SPSS 17.0统计软件，患者一般情况的计数资料采用χ²检验。疼痛与功能评定的分值均采用 x(_)±s的形式来表示，用t 检验进行统计学分析；在步态分析指标的评价上，治疗组和对照组均分别采用配对t 检验进行统计学分析，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

中医手法及功能锻炼可以改善关节周围的血液及淋巴循环，促进炎症吸收，降低神经末梢的兴奋性，促进软骨再生，从而缓解膝骨性关节炎的疼痛、肿胀症状，这些都是得到公认的。但步态的稳定是多肌群和关节共同参与的结果，下肢合理的运动训练对膝骨性关节炎的康复有明显作用^[16]。目前临床膝骨性关节炎的康复多采用单纯训练特定肌群的开链运动，如采用下肢直腿抬高运动强化股四头肌训练，该运动在下肢直腿抬高伸展小腿的过程中，膝伸肌群是目标肌群。Wang等^[17]通过步态分析检查膝关节骨性关节炎患者病变肌肉群，验证了治疗病变肌肉群能够纠正异常步态。Foroughi等^[18]也证明了下肢病变肌肉进行肌力训练，可有效降低膝关节骨性关节炎症状的出现，避免产生异常步态。然而，日常活动所需的运动更接近闭链运动，如下蹲或上、下楼梯等运动均属闭链运动，该运动过程需要膝、髋和躯干等多肌群的协同运动。本研究所设计的练功动作，采用闭链运动协同锻炼主动肌和拮抗肌，坐位伸膝、直腿抬高、卧位压腿、仰卧屈膝等动作不仅对伸膝肌群进行了锻炼，同时也兼顾了屈膝肌群和下肢其他相关肌群的锻炼，从而更好地增加了膝关节的稳定性。因此，本研究方法更大的作用是松解粘连，解除痉挛，减轻关节内压力及骨内压，改善关节内应力分布，增强膝关节周围肌肉的力量和协调性，纠正生物力学平衡，从而恢复关节的稳定性，提高患肢的功能和患者的生活质量。步角的大小反映行走时侧向的稳定性，由膝关节周围内外旋肌群来控制。临床研究证实膝骨性关节炎患者的步角大于正常，行走时需要加大步角来维持身体平衡和步态稳定。这可能因为内外旋肌群动作的不协调或者内外侧支持带病变所致。在本研究中，治疗组患者步角较治疗前减小，与治疗前相比差异无显著性意义(P > 0.05)，但与照组相比差异均有显著意义(P < 0.05)；对照组步角治疗后非但没有减小，反而较治疗前有所增大。以上结果说明治疗组患膝周围肌肉力量及协调性都得到了改善；而未采用手法及功能锻练的对照组则出现了步角较治疗前增加的情况，即膝关节周围肌群力量及协调性的减弱。研究认为，下肢出现疼痛与身体功能下降相关，而身体功能的下降又可能导致疼痛的进一步加重^[19-20]。行走、上下楼梯、坐起等这些日常活动动作的完成均需要肌肉活动的参与，但每个动作膝关节的活动范围不同(见表6)，因此难易程度也不同。步行时疼痛两组治疗前后差异不大，但上下楼梯、屈曲等活动治疗组效果明显优于对照组，尤其在关节屈曲功能方面，两组具有显著差异。这说明中医手法结合功能锻练对该病的病程产生了较大影响。JOA评分的结果也证实，治疗组除在减轻疼痛方面作用明显之外，患肢的屈曲功能及下肢肌力等指标也得到了明显改善。中医手法及功能锻练治疗膝骨性关节炎历史悠久，疗效肯定。本研究将二者结合运用，治疗组在JOA评分及步态指标上均优于对照组，验证了该疗法的有效性。同时发现，治疗组指标虽然具有诸多方面的改善，始终没有达到正常值，这提示还需进一步探讨更好的治疗方法。也证实，步态分析可用于指导膝骨性关节炎治疗，并能为临床疗效的评定提供参考依据。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程