多种康复方式对老年人工全膝关节置换后下肢运动功能的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.31.004

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (31): 4939-4944.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.31.004

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多种康复方式对老年人工全膝关节置换后下肢运动功能的影响

陈慧¹，杜珊珊²，范丽娟¹，姜婕¹，梁晓燕¹，甄平¹，李旭升¹，刘军¹

解放军兰州军区总医院，¹全军骨科中心关节外科，²体检中心，甘肃省兰州市 730050

出版日期:2017-11-08 发布日期:2017-12-01
通讯作者: 刘军，博士，主治医师，解放军兰州军区总医院全军骨科中心关节外科，甘肃省兰州市 730050
作者简介:陈慧，女，1983年生，河北省安新县人，汉族，主管护师，主要从事老年关节功能重建康复研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(81371513)；甘肃省青年科技基金(1606RJYA300)；甘肃省自然科学基金(1606RJZA208)；甘肃省科技支撑计划(S04671)

Effects of combination therapy on the movement function of lower extremity after total knee arthroplasty in the elderly

Chen Hui¹, Du Shan-shan², Fan Li-juan¹, Jiang Jie¹, Liang Xiao-yan¹, Zhen Ping¹, Li Xu-sheng¹, Liu Jun¹

¹Department of Joint Surgery in Orthopedics Center, ²Medical Examination Center, General Hospital of Lanzhou Military Region of Chinese PLA, Lanzhou 730050, Gansu Province, China

Online:2017-11-08 Published:2017-12-01
Contact: Liu Jun, M.D., Attending physician, Department of Joint Surgery in Orthopedics Center, General Hospital of Lanzhou Military Region of Chinese PLA, Lanzhou 730050, Gansu Province, China
About author:Chen Hui, Nurse-in-charge, Department of Joint Surgery in Orthopedics Center, General Hospital of Lanzhou Military Region of Chinese PLA, Lanzhou 730050, Gansu Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81371513; the Youth Science and Technology Foundation of Gansu Province, No.1606RJYA300; the Natural Science Foundation of Gansu Province, No.1606RJZA208; the Science-Technology Support Plan of Gansu Province, No. S04671

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

生物反馈法：一般包括两方面的内容：一是让来访者学习放松训练，以便能减轻过度紧张，使身体达到一定程度的放松状态；二是当来访者学会放松后，再通过生物反馈仪，使其了解并掌握自己身体内生理功能改变的信息，进一步加强放松训练的学习，直到形成操作性条件反射，解除影响正常生理活动或病理过程的紧张状态，以恢复正常的生理功能。

肌电反馈仪：骨骼肌的活动是由中枢神经系统复杂的冲动引起的。这种冲动从脑、脊髓通过运动神经通路最终达到肌肉纤维，出现相继的肌肉收缩，当神经冲动减少后便出现肌肉松弛。伴随肌肉活动产生的电活动称为肌电。肌电常常可以通过贴附在该部皮肤表面的电极测得。肌肉的紧张程度是与肌电的高低呈比例的，因此，肌电是肌肉收缩或松弛的一个直接的生理指标。肌电反馈仪把测得的肌电放大，然后整流、集合变成声光信号，告诉被试者他的肌肉是相对的紧张或是松弛。被试者还可在声、光信号的提示下体会自己肌肉的细微变化，这些变化一般是感觉不到的。通过这种训练，可以使被试者对肌肉活动获得空前的自我控制能力，这种控制能力对于使紧张的肌肉松弛和恢复衰退肌肉的运动机能有特殊的意义。

摘要

背景：研究发现，肌电生物反馈康复治疗对术后患者的步行能力有明显改善作用。

目的：比较多种康复方式对老年人工全膝关节置换后患者下肢运动功能的影响。

方法：采用电脑随机分配法将153例人工全膝关节置换后患者分为常规基础康复组、肌电生物反馈康复组及联合康复组。入选患者均给予常规基础康复训练，肌电生物反馈康复组辅以股四头肌肌电生物反馈康复治疗，联合康复组则在常规康复方式基础上加用肌电生物反馈及减重平板训练。治疗8周后，对3组患者下肢运动功能、ADL能力、平衡功能、膝关节屈伸活动度、步行能力、膝关节功能HSS评分，下肢功能评分(LEFS)进行量化评估；并评估疼痛目测类比评分、静息和主动运动状态下的股四头肌积分肌电值(sEMG)、踝背伸拮抗肌协同收缩率、Fugl-Meyer量表(FMA)评分、Barthel指数(MBI)、Berg平衡量表(BBS)、通用量角器及Holden步行功能分级。

结果与结论：①与治疗前、常规基础康复组及肌电生物反馈康复组比较，联合康复组治疗后目测类比评分明显降低(P < 0.01)；②联合康复组中HHS评分及LEFS评分高于常规基础康复训练组及肌电生物反馈康复组 (P < 0.05)；③联合康复组sEMG分值、拮抗肌协同收缩率、下肢FMA评分、MBI评分、膝关节屈伸活动度、最大步速、步长及Holden步行功能均优于其余2组(P < 0.05)；④在选取的多种术后康复方式中，联合康复疗法能显著提高老年人工全膝关节置换后患者的下肢运动功能，增加下肢肌力，提高术后的康复疗效。

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: 0000-0001-9332-6189(陈慧)

关键词: 骨科植入物, 人工假体, 肌电生物反馈康复, 膝关节置换, 下肢运动功能, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Electromyographic biofeedback therapy has been reported to contribute to the functional recovery of the lower limb after arthroplasty.

OBJECTIVE: To compare the effect of different rehabilitation therapies on the movement function of lower limb in elderly patients after total knee replacement.

METHODS: Totally153 patients undergoing total knee replacement were randomly divided into conventional, electromyographic biofeedback and combination groups (n=51 per group), and then subjected to the conventional rehabilitation training, electromyographic biofeedback at the quadriceps femoris, and conventional rehabilitation training, electromyographic biofeedback plus body weight supported treadmill training, respectively. At 8 weeks after treatment, the movement function of lower limbs, activities of daily living and balance abilities, range of flexion-extension of the knee joint, walking ability, Hospital for Special Surgery of the lower limbs, as well as the Lower Extremity Functional Scale scores were evaluated. Besides, the Visual Analogue Scale scores, surface electromyogram of the quadriceps femoris at rest and in activity, co-contraction ratio of antagonistic muscle when ankle dorsiflexion, Fugl-Meyer assessment, modified Barthel index, Berg Balance Scale, and Holden walking function classification were detected.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) The Visual Analogue Scale scores after treatment in the combination group were significantly lower than those before treatment, in the conventional and electromyographic biofeedback groups (P < 0.01). (2) The Hospital for Special Surgery and Lower Extremity Functional Scale scores in the combination group were significantly higher than those in the conventional and electromyographic biofeedback groups (P < 0.05). (3) The surface electromyogram values, co-contraction ratio of antagonistic muscle, Fugl-Meyer assessment, modified Barthel index, range of flexion-extension of the knee joint, maximum step length and velocity as well as Holden walking function in the combination group were significantly superior to those in the conventional and electromyographic biofeedback groups (P < 0.05). (4) These results indicate that combination therapy is able to significantly improve the movement function and muscle strength of the lower limb, and enhance the postoperative rehabilitation for the elderly after total 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: Electromyography, Arthroplasty, Replacement, Knee, Recovery of Function

中图分类号:

R318

陈慧，杜珊珊，范丽娟，姜婕，梁晓燕，甄平，李旭升，刘军. 多种康复方式对老年人工全膝关节置换后下肢运动功能的影响[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(31): 4939-4944.

Chen Hui, Du Shan-shan, Fan Li-juan, Jiang Jie, Liang Xiao-yan, Zhen Ping, Li Xu-sheng, Liu Jun. Effects of combination therapy on the movement function of lower extremity after total knee arthroplasty in the elderly [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(31): 4939-4944.

图/表（结果） 2

2.1 参与者数量分析 纳入患者153例，为3组，按意向性处理分析，全部进入结果分析。

2.2 三组患者的基线资料比较 见表1；患者分组流程图见图1。

2.3 治疗前及治疗8周后3组患者VAS指数、HHS评分、LEFS评分的比较 治疗8周后，与常规基础康复组相比，肌电生物反馈康复组VAS评分更低、HHS评分及LEFS评分更高(P < 0.05)；与常规基础康复组和肌电生物反馈康复组分别比较，联合康复组VAS评分更低、HHS评分及LEFS评分更高(P < 0.05)；且3组治疗后VAS指数、HHS评分、LEFS评分，均显著优于治疗前(P < 0.05；见表2)。

2.4 治疗前及治疗8周后3组患者sEMG、踝背伸拮抗肌协同收缩率的比较 治疗8周后，与常规基础康复组相比，肌电生物反馈康复组静息状态/主动状态股四头肌积分sEMG、踝背伸拮抗肌协同收缩率差异均有显著性意义(P < 0.05)；与常规基础康复组和肌电生物反馈康复组分别比较，联合康复组患者肌电生物反馈康复组静息状态/主动状态股四头肌积分sEMG、踝背伸拮抗肌协同收缩率差异均有显著性意义(P < 0.05)；且3组治疗后3指标检测结果均优于治疗前(P < 0.05；见表3)。

2.5 治疗前及治疗8周后3组患者FMA评分、MBI指数、BBS评分的比较 治疗8周后，肌电生物反馈康复组患者FMA评分、MBI指数、BBS评分均显著高于常规基础康复组(P < 0.05)；联合康复组患者FMA评分、MBI指数、BBS评分均显著高于其他两组(P < 0.05)；且3组治疗后FMA评分、MBI指数、BBS评分均显著高于治疗前(P < 0.05；见表4)。

2.6 治疗前及治疗8周后3组患者膝关节屈伸活动度、Holden步行功能5级人数、最大步速及步长的比较 治疗8周后，肌电生物反馈康复组患者膝关节屈伸活动度、Holden步行功能5级人数、最大步速及步长指标显著优于常规基础康复组(P < 0.05)；联合康复组患者膝关节屈伸活动度、Holden步行功能5级人数、最大步速及步长指标均显著优于其他两组(P < 0.05)；且3组治疗后膝关节屈伸活动度、Holden步行功能5级人数、最大步速及步长指标均显著优于治疗前(P < 0.05)，见表5。

2.7 不良反应 患者均未发生感染、材料宿主反应及康复训练过程发生的意外损伤。

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引言

材料方法

1.1 设计 随机对照观察。

1.2 时间及地点 选取2012年1月至2013年6月解放军兰州军区总医院骨科收治的人工全膝关节置换患者。

1.3 对象 153例全膝关节置换患者中，男性56例，女92例；年龄67-85岁，平均年龄(72.90±3.50)岁；膝关节骨性关节炎89例，类风湿关节炎41例，强直性脊柱炎21例；所有入选患者中高血压55例，糖尿病62例，高血压伴2型糖尿病患者41例。术前膝关节功能HSS评分37.50-59.00分，平均为(42.88±3.50)分。

1.3.1 纳入标准 ①符合中华医学会《中国健康老年人标准2013》；②患者年龄均大于60岁；③首次行人工全膝关节置换；④均为单膝关节置换。

1.3.2 排除标准严重心功能衰竭、肾功能衰竭或多器官衰竭、恶性肿瘤、近期有严重感染性疾病、严重精神障碍疾病、血压及血糖控制不稳定者。

所有研究参与人员或法定代理人均在试验前签署本研究的知情同意书，研究要求：该研究获得兰州军区总医院伦理委员会批准，研究人员需详细向参与人员及其法定代理人说明本次研究的方法、目的和意义，经参与人员或其法定代理人同意并签订知情同意书后，才能进入本研究实验阶段。按电脑随机分配法将153例患者分为常规基础康复组、肌电生物反馈康复组及联合康复组各51例，3组患者年龄、性别、身高、体质量等一般资料比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。

1.4 方法

1.4.1 常规基础康复组给予骨科常规护理和术后康复训练，其内容有股四头肌无阻力肌肉舒缩锻炼、臀大肌、臀中肌等长收缩练习、伸直屈曲膝关节功能锻炼，收缩时间尽可能较长、伸直屈曲幅度到患者可耐受最高值，以每天10°的屈曲幅度递增；仰卧直腿抬高运动，抬高30°，2次/d，每次15 min等全膝关节置换术后康复训练路径。

1.4.2 肌电生物反馈康复组在常规基础康复组的基础上加用肌电生物反馈康复辅助治疗。使用德国Myo Trac肌电生物反馈康复仪(频率10-50 Hz，设置为自动触发的刺激方式)，强度逐渐调至患者适应大小。指导患者仰卧直腿抬高10次并取3次最高的肌电值的均值做为基线，嘱患者再次做直腿抬高动作，并努力使生物反馈仪上显示的肌电波幅超过基线水平，此时肌电反馈系统会自动给予1次电刺激以帮助患者完成直腿抬高动作，将直腿抬高过程中记录到的最高波幅作为下一次电刺激的触发基线，如此反复训练。每次持续20 min，每天治疗1次，每周治疗5 d，坚持持续治疗时间为8周。

1.4.3 联合康复组在肌电生物反馈康复组的基础上辅以减重平板训练，训练时患者站立于活动平板上，通过不同参数的设置(如60%体质量，45%体质量，30%体质量；起始速度0.2-0.8 km/h；速度逐渐增加，体质量随之递减)可有效减少体质量对下肢的负荷，并在运动平板的带动下，患者可进行重复、有节律的步行训练。康复训练过程中由康复医师或护士矫正患者异常步态，控制膝、踝关节运动，防止膝、踝过伸或者支撑不足，每次持续时间同为20 min。此组患者于每天9：00进行常规基础康复训练，14：00给予肌电生物反馈康复治疗，18：30进行减重平板训练，每周治疗5 d，持续治疗8周。

1.5 主要观察指标 ①量化评估患者下肢运动功能、ADL能力、平衡功能、膝关节屈伸活动度、步行能力、膝关节功能HSS评分(HHS，分值越高说明治疗效果越好)，下肢功能评分(LEFS，分值越高说明治疗效果越好)；②评估疼痛目测类比评分(VAS，分值越低说明治疗效果越好)、静息和主动运动状态下的股四头肌积分肌电值(sEMG)、踝背伸拮抗肌协同收缩率、Fugl-Meyer量表(FMA)评分、Barthel指数(MBI)、Berg平衡量表(BBS)、通用量角器及Holden步行功能分级。

1.6 统计学分析 采用SPSS 16.0统计软件进行统计分析。所有试验数据均以x(_)±s表示，采用t检验进行组间比较。P < 0.05为差异有显著性意义。

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

讨论

世界卫生组织报告指出：人口老龄化是全社会面临的重要挑战问题，每个国家必须最大程度地重视老年人的健康和行动能力。中国已进入老龄化社会，到目前为止，60岁以上老年人口已经超过2亿，有近5 000万老年人存在运动障碍疾患。而在全球最常见的三大老年性疾病—心脑血管疾患、骨质疏松症和老年性骨关节病中，老年性骨病患病率高居不下，诸多失能老人的根本诱因在于关节疾患^[⁴^]。在疾患后期易造成关节畸形，在保守治疗-关节镜清理-膝关节表面置换手术三部曲之后，往往带来心理和经济双重负担。对于全膝关节置换术后患者而言，有效的系统康复疗法是临床工作者和患者本身共同追求的目标。在减轻术后患者的疼痛基础上，全面改善患肢肌肉强度和人工膝关节稳定性，对于患者早日回归社会和家庭具有极其重要意义^[⁵^]。

下肢运动功能的重新建立不仅可提高术后患者日常生活能力的独立性，同时可增强患者对康复治疗的参与性和积极性。在患者术后的康复过程中，患侧肢体的功能恢复应以自主建立功能位和协调的正常运动模式为标准，简而言之，即最大限度的匹配患者的日常习惯^[^6-7^]。人工全膝关节置换术后患者的功能恢复包括2个过程：适应性恢复和内在性恢复。适应性恢复是术后患者在两侧肌力和运动感觉不一致的状况下，学会患侧和健侧相互平衡的过程；内在性恢复主要是是指对置换后的一侧或者双侧的神经-肌肉-运动轴控制的恢复过程，这两个过程可能同时存在^[^8-9^]。

膝关节置换后常规基础康复简单易行，便于患者及家属掌握，3级医院均可开展，但其弊端也较明显：康复治疗方法种类单一、无法做到全面锻炼、不能根据综合评估结果制定个性化康复方案^[¹⁰^]。肌电生物反馈康复康复疗法通过大脑细胞-电信号-骨骼肌途径以激活患者大脑中枢性突触为目的，使患者术后运动逐渐形成一种自然输出，患者肌电自身调节比较容易掌握，容易被接受和运用于实际活动中^[^11-13^]。国外有研究揭示，肌电生物反馈康复治疗对术后患者的步行能力有明显改善作用^[¹⁴^]。其主要特点可归纳为：以患者主动参与引发的肌电信号作为反馈信息，强调患者主动积极的参与；将患者身体内在无法感知的生理活动通过视听的方式反馈出来，提高患者对疾病的认识，增强患者康复的信心^[^15-17^]。

在临床工作中，作者发现体质量关节疾患的患病率呈正相关性，减重平板训练通过不同参数的设置可有效减少体质量对下肢的负荷，并在运动平板的带动下，患者可进行重复、有节律的步行训练，从而能综合提高患肢的行走能力^[^18-19^]。Kim等^[²⁰^]研究提示，减重平板训练通过减小步行中下肢相关肌群收缩负荷使行走时的膝部及下肢负重减轻。临床试验证实，减重平板训练可调节下肢肌张力，改善主动肌与拮抗肌协同收缩功能。

研究中发现康复治疗8周后，常规基础康复组、肌电生物反馈康复组和联合康复组在VAS评分、HHS评分、LEFS评分、FMA评分、MBI指数、BBS评分、膝关节屈伸活动度、Holden步行功能5级人数、最大步速及步长指标方面之间比较具有统计学差异(P < 0.05)；且3组均与治疗前比较，差异有显著性意义(P < 0.05)。分析其作用机制可能如下：①肌电生物反馈可使传入性冲动刺激和传出性冲动刺激紧密相连，两种刺激不断地重复工作可有效帮助患者脑皮质的功能重建，帮助机体运动功能的逐渐恢复^[21]；②在规律的肌电生物反馈刺激下，患者术侧的神经细胞通过轴突的侧支芽生发挥代偿作用，进而重新建立下肢运动所需的神经反馈回路^[22]；③长期坚持减重平板训练能够提高患侧拮抗肌的协同收缩能力，改善术侧关节的屈伸活动度，减少挛缩和局部组织粘连程度^[²³^]；④肌电反馈带来的被动运动和患者后期的主动运动使支配骨骼肌的自主神经信号增强，最终使骨骼肌自主收缩能力得到强化；⑤其具备的操作性条件化的学习程序，在患者的实际康复状态下最大程度促使患者对患肢的运动功能进行定向强化，形成反射性锻炼步骤^[²⁴^]；⑥图像、声音、神经刺激及减重支持等多种反馈方法有效结合^[25]，逐渐增强患者主动训练的动力，形成一个正向反馈机制，提高患者的治疗依从性，取得更满意治疗效果^[26]。

综上所述，对于膝关节置换后老年患者，肌电生物反馈康复训练和联合康复疗法可以很好地减轻患者术后疼痛、改善患者的下肢运动功能、增加置换侧膝关节屈伸活动度、全面提高患者的行走和正常能力，其中，联合疗法效果更佳，值得在临床术后康复治疗中推广应用。由于本研究时间短且入选患者有限，对各指标的长期数据以及多中心样本需进行更为深入的分析和跟踪研究。

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

多种康复方式对老年人工全膝关节置换后下肢运动功能的影响

Effects of combination therapy on the movement function of lower extremity after total knee arthroplasty in the elderly

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