膝关节置换后早期强调步态训练对患者功能恢复的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.27.005

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

步态的皮质动力定型：人体的运动受大脑皮质控制，皮质动力定型的形成使皮质活动变得容易和自动化，同时使皮质活动更加迅速和精确，从而减轻皮质的工作负担，使得正常人的走路不用考虑。当动力定型形成非常巩固时，改变也是非常困难的，所以在步态训练时，一旦发现错误动作，一定要及时纠正，防止错误的动力定型的形成。

步行周期：是指完成一个完整步行过程所需要的时间，即指一侧足跟着地起至该侧足跟再次着地时所用的时间。在每个步行周期中，每一侧下肢都要经历一个与地面由接触到负重，再离地腾空向前挪动的过程。根据下肢在步行时的位置，步行周期可分为支撑相和摆动相。

中枢控制：是指中枢神经系统在对多种感觉信息进行分析整合以后，下达的运动指令，任何原因导致的中枢神经系统的损伤或破坏，都会影响对步行的调控，产生异常步态，甚至造成步行障碍。

摘要

背景：膝关节置换可以解决患者的膝关节畸形、疼痛、功能受限等，从而提高患者的生活质量，而置换后早期康复介入和康复治疗的着重点是患者功能恢复绝对性因素。

目的：观察早期步态训练对膝关节置换后患者康复的临床疗效。

方法：选取86例运动医学科专组所做的单膝膝关节表面置换后患者，将其随机分为训练+常规治疗组和常规治疗组，每组43例患者。训练+常规治疗组于术前进行康复指导，关节置换后离床即进行步态训练，使患者按正确的步行模式行走。常规治疗组只对膝关节置换康复原则中的基础康复进行训练，而对步态训练没有硬性要求。分别于置换后2，4，8周和6个月进行评价，对两组患者在治疗前后膝前疼痛、膝关节功能(HSS)进行评估，比较两组治疗前后的临床疗效。

结果与结论：①膝关节置换后4周，8周及6个月时，训练+常规治疗组与常规治疗组相比膝关节活动角度明显增大(P < 0.05)；②置换后8周及6个月，训练+常规治疗组与常规治疗组相比目测类比评分明显降低(P < 0.05)；③置换后2周，训练+常规治疗组与常规治疗组相比HSS评分明显升高(P < 0.05)；置换后8周，训练+常规治疗组与常规治疗组相比HSS评分升高，但差异并不显著(P > 0.05)；置换后6个月，训练+常规治疗组HSS评分显著高于常规治疗组；④结果说明，早期步态训练较常规治疗，能够在一定程度上改善膝关节的活动角度、膝关节疼痛及整体功能，并明显优于常规治疗组。证实早期步态训练对膝关节置换后患者康复可以恢复步行能力，提高患者综合功能，快速、持续消除疼痛与活动受限，具有显著的疗效。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
ORCID: 0000-0002-4720-2377(李莉)

关键词: 骨科植入物, 人工假体, 膝关节置换, 步态训练, 康复, 早期

Abstract:

BACKGROUND: Knee arthroplasty can correct the joint deformity, alleviate the pain and improve the joint function, thereby improving the patients’ quality of life. Early rehabilitative training is the key to the functional recovery of the joint.

OBJECTIVE: To observe the clinical effectiveness of early gait training on the rehabilitation of patients after knee arthroplasty.

METHODS: Eighty-six cases undergoing unilateral knee arthroplasty in the Department of Sports Medicine were selected and randomly divided into experimental and control groups (n=43 per group). The experimental group was given rehabilitation instruction before operation, and the gait training was carried out just after the operation. The patients in the control group only received the basic rehabilitation training. The Visual Analogue Scale and the Hospital for Special Surgery scores were evaluated at baseline and 2, 4, and 8 weeks, and 6 months postoperatively, and the clinical effectiveness was compared between two groups.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) The range of motion of the knee in the experimental group was significantly higher than that in the control group at 4 and 8 weeks, and 6 months postoperatively (P < 0.05). (2) At 8 weeks and 6 months postoperatively, the Visual Analogue Scale scores in the two groups both were significantly decreased (P < 0.05). (3) At 2 weeks postoperatively, the Hospital for Special Surgery scores in both groups were significantly increased (P < 0.05); the scores at 8 weeks postoperatively in the experimental group were higher than those in the control group (P > 0.05); the scores at 6 months postoperatively in the experimental group were significantly higher than those in the control group

(P < 0.05). (4) These findings suggest that compared with conventional training, early gaiting training can significantly improve the range of motion and pain of the knee, as well as enhance the functional recovery of the knee joint, which exhibits remarkable curative efficacy in the rehabilitation following knee arthroplasty.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

Key words: Arthroplasty, Replacement, Knee, Gait, Rehabilitation, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 3

2.1 参与者数量分析 纳入行全膝关节置换患者86例，分为2组，实验过程无脱失，全部进入结果分析。两组患者分组流程图见图1。

2.2 基线资料比较 两组患者性别、年龄、身高、体质量、病程及病情比较，差异无显著性意义(P > 0.05)，见表1。

2.3 两组治疗前后关节活动度 将训练+常规治疗组与常规治疗组在关节置换后2，4，8周和6个月的关节活动度进行比较。置换1周时，训练+常规治疗组与常规治疗组相比膝关节活动角并无差别(P > 0.05)；置换后4周和8周时，训练+常规治疗组与常规治疗组相比膝关节活动角度明显增大(P < 0.05)，置换后6个月，两组比较差异有非常显著性意义(P < 0.01)，说明早期步态训练较常规治疗，明显改善了膝关节的活动角度(表2)。

2.4 两组治疗前后目测类比评分 关节置换后2周及4周，常规治疗组与训练+常规治疗组相比目测类比评分降低，但差异无显著性意义(P > 0.05)；置换后8周，常规治疗组与训练+常规治疗组相比目测类比评分明显降低(P < 0.05)；置换后6个月，两组比较差异有非常显著性意义(P < 0.01)。说明早期步态训练较常规治疗，明显改善了膝关节疼痛(表3)。

2.5 两组治疗前后HSS评分 关节置换后2周，训练+常规治疗组HSS评分明显高于常规治疗组(P < 0.05)；置换后4周及8周，训练+常规治疗组与常规治疗组相比HSS评分升高，但差异无显著性意义(P > 0.05)；置换后6个月，训练+常规治疗组HSS评分显著高于常规治疗组(P < 0.01)。说明早期步态训练较常规治疗，能够在一定程度上改善膝关节整体功能(表4)。

2.6 不良反应 两组患者膝关节置换后均未出现感染、过敏反应及免疫反应等材料宿主反应，训练期间也未出现明显肿胀、疼痛、假体松动、血栓、伤口不愈合等不适及意外反应^[15]。

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引言

材料方法

1.1 设计 随机对照试验。

1.2 时间及地点 病例选自来源于2015年1月至2016年5月间在大连市中心医院运动医学科进行的全膝关节置换后的患者。

1.3 对象 共选取因膝关节骨关节炎4期行初次单侧全膝关节置换的患者共86例，采用随机数字表法将患者分为训练＋常规治疗组(患者离床即进行步态训练+常规康复治疗)和常规治疗组(患者只进行常规康复治疗)，每组各43例患者。其中男性40例，女性46例；年龄50-84岁，平均68.7岁。两组患者性别、年龄、身高、体质量、病程及病情比较，差异无显著性意义(P > 0.05)。

1.3.1 纳入标准 ①单侧膝关节首次全膝关节置换治疗患者；②患者手术均由同一组医生、同一麻醉师完成，并选用同一厂家、同种材料假体；③排除其他因素如外伤、关节炎等疾病；④患者及家属遵医能力及康复意愿强烈，自愿配合。

1.3.2 排除标准 ①合并脑血管病后遗症的患者；②精神疾病及智障等不能配合着；③严重肝、肾、心、肺功能不全者，肿瘤者；④全膝关节置换既往有关节感染、关节结核或急、慢性骨髓炎，或合并严重的内科疾病使行走受限，下肢其他关节病变导致严重畸形和活动受限的情况。

1.4 材料 膝关节假体：

高屈曲股骨：NexGen LPS-Flex[型号：BCDEFG(国内)，zimmer(美国捷迈)]，材质为铸造Zimaloy钴铬钼合金，具有优秀的磨损特性和抗腐蚀特性；

固定平台胫骨：Fix Tibia Plate[型号：1234567(国内)，zimmer(美国捷迈)]，材质为锻造的Tivanium合金，能提供足够的负荷转移，具有超过20年的临床经验；

垫片：Prolong[厚度分为：10，12，14，17 mm，常用型号10 mm，zimmer(美国捷迈)]，为超高分子聚乙烯，每年大约有63 000例膝关节翻修是由于聚乙烯衬垫磨损和破坏导致。Prolong垫片的主要优点是高铰链超高分子聚乙烯制作工艺，抗氧化、耐磨，有25年的临床经验。

1.5 方法

1.5.1 常规治疗组采用常规康复训练技术。

膝关节置换前：常规指导患者膝关节置换康复的相关知识，如关节活动角度、股四头肌肌力、助行器的使用、饮食的指导、正确步行的方法和注意事项，督促患者术前即实际操作并予以纠正。

置换后当天：麻醉消失即采用踝泵训练。

关节置换后第1天：①针对肿胀及疼痛：采用冰敷^[10]、淋巴引流手法^[11]、肌肉效应贴布治疗^[11]、非类固醇类抗炎药，必要时肌肉注射给药；②膝关节的被动屈伸角度练习：最迟1周内屈膝达90°；③股四头肌等张肌力训练；

置换后第2天：①膝关节的主动屈伸角度训练(闭链)：膝关节从被动-助力-主动进行训练，每日以患者的耐受情况决定次数；②膝关节过伸展角度练习。

置换后第3-7天：增加直腿抬高练习。

置换后第2周：①继续扩大关节活动角度和肌力训练的同时，指导患者进行髋、踝关节的活动练习；②重心转移训练：患者站立位重心左右侧移逐渐增加难度向前后移动，再由睁眼过渡到闭眼；③患肢负重训练：根据患者情况逐渐由双下肢负重过渡到患侧单腿负重；④步行训练。

1.5.2 训练+常规治疗组(在常规治疗基础上强调) 关节置换后第1天：保护下站立，患腿微痛范围内负重，负重及平衡练习^[12]。置换后第2天患者站立时术侧膝关节能够完全伸展再行扶助行器保护下步态训练。

(1)步行前准备训练：①助行器辅助下靠墙站立训练；②原地迈步训练；

(2)步行训练：根据马绍兴等^[13]介绍各关节的运动协调关系为训练步态基础方法：以平地行走为例，患者双手扶持四轮助行器两侧扶手后1/3-1/2处，双足心立于助行器的后轮，身体直立使头、颈、肩、髋、膝、踝在一条直线上，助行器先向前移动20-30 cm后术侧下肢屈髋屈膝至最大角度-足跟离地-踝背屈-足尖离地向前迈步-足跟着地-足部放平，术侧下肢伸髋伸膝完全支撑-非术侧下肢屈膝屈髋足尖离地的同时术侧髋前伸角减小，膝屈曲角增大，踝跖屈角变大，至下一个步行周期。注意在整个步行周期中髋、膝、踝的屈伸角度：从脚跟离地到对侧腿脚跟触地，髋后伸至角度最大，膝重新屈曲。支撑末期到摆动期，膝屈曲角增大，髋前伸，腿与地面距离增大，踝背屈，使得脚面与地面的距离尽可能增大，直到摆动中期，髋继续前伸，小腿前摆，膝屈曲角减小。

(3)短距离行走训练(仅限去厕所等生活必须活动)：初次行走时间和距离不可过长仅在室内执行。两次行走应间隔2 h，如患者虚弱明显或肿痛加重应暂缓练习。初期行走以休息行走后当肌力和耐力都增加以后，可以逐步延长步行时间和距离。每天按上述方法训练。

1.5.3 评价方法关节置换后2，4，8 周及6个月(电话预约、门诊就诊、专人评估)采用膝关节HSS评分法(the hospitalfor special surgery knee rating scale)：内容包括疼痛、功能、活动度、肌力、屈曲畸形、稳定性方面的评估^[14]。

评分内容包括疼痛30分，功能22分，活动度18分，肌力10 分，屈曲畸形10分，稳定性10分。评分> 85分为优秀，70-84分为良好，6-69分为一般，< 60分为差，测量出患者术后2周膝关节的屈曲度，另外采用患者主观的膝关节功能满意度评分，0分为最不满意，100分为最满意，让患者在100-0中选择一个数字来描述自己对膝关节康复过程的满意程度^[14]。

1.6 主要观察指标 ①两组治疗前后关节活动度；②两组治疗前后目测类比评分；③两组治疗前后HSS评分。

1.7 统计学分析 采用SPSS 19.0统计软件进行数据统计处理，计量资料以x(_)±s表示，符合正态分布的数据采用t检验，各组治疗前后比较用配对t 检验，两组间比较用独立样本t 检验；计数资料采用χ²检验。设P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

随着骨科临床技术和内植物的发展，膝关节置换手术已是骨科常见的手术之一。但手术的结束并不意味着手术的成功。现代骨科临床医学评价手术是否成功的标准不仅仅通过术者手术技巧和相关的力线角度，更重要的是评价术后患者功能恢复的情况。步行能力是膝关节置换术后功能康复的最终目的和评价指标。术后康复医疗团队应积极帮助患者进行功能锻炼，恢复行走能力，从而提高患者的生活质量。但因医保政策和等级医院的职能要求，患者一般无法在手术医院完成康复全部过程，在住院期间只能接受早期康复训练，早期康复训练基本上以关节活动角度、疼痛、肿胀、肌力等静力性训练为主^[16]，而无法得到有效的步态训练。而患者出院回归家庭后往往因为心理因素、本体感觉、中枢控制、随意性等因素的缺乏，使髋、膝、踝关节的运动协调障碍，出现膝关节肿胀、疼痛、关节僵硬、异常步态等，导致手术最终目的的失败。

Benedetti等^[17]研究发现：人的步行过程中，在下肢有负荷的时候，正常人的膝关节变化角度为16.7°，全膝关节置换后患者膝关节变化角度为10.4°，有显著的差异；并且，在膝关节摆动过程中，正常人膝关节变化角度为38.2°，全膝关节置换后患者膝关节变化角度为33.7°，有显著性差异。这说明全膝关节置换后患者与正常人比较，在步行过程中，膝关节弯曲角度是存在明显差异的。一项研究显示：在正常和快速的行走的步态下，全膝关节置换患者的股直肌的肌肉活动度小于健康人的肌肉活动度。这说明全膝关节置换手术减少了股直肌的肌肉活动度^[18]。种种证据表明，全膝关节置换后患者的步态与正常人的步态是不同的。

膝关节置换后患者的异常步态表现为：双上肢支撑过度，立线偏向前(肩、股骨、足尖前方)；髋关节屈曲-膝关节伸展；过度屈髋，加大屈髋代替屈膝；首次着地方式-足尖着地；步长不对称；术侧下肢支撑期小于对侧等异常步行模式^[19]。

导致异常行走模式的原因：①心理因素的影响：患者因长期病痛的折磨，手术后心理压力较大，害怕假体脱落和切口愈合问题，导致训练时过于谨慎而不敢应用患肢负重行走。因此解除患者疑虑，增加康复信心，对患者关节置换后功能康复具有重要的作用^[20]；②由于在早期康复训练后膝关节关节活动角度、下肢肌力、肢体疼痛等因素，没有达到步行基本条件，患者强行行走后上肢过度支撑、身体的重心前移，而出现代偿模式^[21]；③有些患者即使已达到行走基本条件但在行走过程中因为术侧膝关节本体感觉障碍，在步行的支撑期及支撑末期时自我感觉膝关节不能伸展、负重，导致在行走过程中膝关节一直刻意保持在屈曲或伸直的角度下行走，使膝关节屈伸灵活性下降，出现过度屈髋、首次着地方式为足尖着地的行走方式；④长时间不行走后感觉输入减少，可以造成下肢感觉减退和痛阈下降，引起中枢神经系统对运动系统的控制能力下降，导致行走的感觉及步行能力缺失，故有很多患者在离床进行行走训练时时纠结应该先迈哪条腿、怎么走^[22]；⑤即使有康复团队的指导但患者依从性差，自我管理能力下降，对术后早期活动抵触，获得的康复知识不能执行^[23]。

刘洪举等^[24]在全膝关节置换后肌力分析中证明膝关节周围肌肉的在运动过程中控制能力、关节空间位置及运动的感觉能力减弱。会导致姿势控制能力降低，最终导致膝关节屈伸随意性降低。Schipplein和Andriacchi等^[25]研究发现：在中间姿态过程中，肌肉与韧带的相互作用维持了膝关节运动中的相对稳定。全膝关节置换后患者积极收缩肌肉，造成肌肉力量的损失，因此，作者认为韧带的过度作用会影响膝关节运动的中间姿态。

人体步行是在神经系统对运动系统的支配与控制下完成的高度自动化的协调、对称、均匀、稳定的运动，也是高度节约能耗的运动步行的控制十分复杂，包括中枢命令，身体平衡和协调控制，涉及足、踝、膝、髋、躯干、颈、肩、臂的肌肉、关节活动角度和协调运动^[26]。它是一种典型的生物运动协调现象、自我协调能力和环境自适应能力^[27]。恢复正常步行能力则涉及步行的人体相关肌肉力量、关节活动角度、本体感觉等功能也能到恢复和正确应用。故本文作者在患者满足步行的基本条件后强调步行时的正确步行姿势，结果训练+常规治疗组与常规治疗组相比HSS评分明显升高，训练+常规治疗组患者除重点训练正确步态外并无刻意的加强膝关节活动度训练，但患者后期膝关节的活动度基本达到0-130°，基本满足患者的生活需求。主动、正确的步行可以增加肌肉的力量、膝关节屈伸肌群的协同收缩，可有效促进动力肌本体感觉的恢复，同时增加对膝关节的稳定作用及膝关节周围血液供应，促进周围淋巴组织回流，消除术区肿胀，增大膝关节的活动角度，促进关节功能的整体恢^[28]。说明早期步态训练较常规治疗，能够在一定程度上改善膝关节的活动角度、膝关节疼痛及整体功能，并明显优于常规治疗组。

现代假体和精准医疗的发展，患者膝关节置换术后即刻负重已成为现实，术前及术后注意加强臀肌、股四头肌、腘绳肌和腓肠肌的肌力训练和膝关节关节活动角度的训练等以利步态训练^[29]，建立积极有效的个体化康复方案和结合术者的意见，使全膝关节置换术后的患者早期康复训练时即可下地行走。但训练过程一定在康复治疗师的监督下着重把握训练的细节，指导正确的肌肉收缩方式，把握步行时身体各关节及躯干的运动轨迹和生物力学，形成正常的步行模式^[30]。患侧肢体重复进行大量正常运动模式训练，可扩大支配该肢体运动的皮质区域，增强神经传递效率，有利于建立正常运动程序，提高神经可塑性^[31]，故早期步态训练可防止患者异常步行模式，形成正常行走的固定模式，使之皮质动力定型，使步行变得容易和自动化^[32]，患者回归家庭前已出现自然步态，即使患者回家不能系统训练也会保持正常行走模式，利于患者树立康复信心、培养乐观情绪，提高生活质量，康复效果显著，达到临床治疗的目的。与常规治疗组相比，治疗起来简单可行，有更长久的延续效应，同时节约了医疗资源和成本，易为患者和社会所接受。

文章不足之处：因采用此方法时间较短，对后期假体的生存时间无对比。患者未通过X射线拍摄影像学检查，无法了解下肢立线的情况，且稳定性检查仅仅依靠物理学检查，期待以后完善。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程