膝關(guān)節(jié)后交叉韌帶合并后外復(fù)合體損傷重建術(shù)后步態(tài)分析

張晉 馮華 周敬濱 陶增羽 洪雷 王雪松 張輝

1北京積水潭醫(yī)院運(yùn)動(dòng)損傷科（北京 100035） 2國家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所

后交叉韌帶合并后外側(cè)復(fù)合體損傷是比較復(fù)雜的膝關(guān)節(jié)損傷之一。如果膝關(guān)節(jié)復(fù)合韌帶損傷，存在后外側(cè)復(fù)合體損傷而沒有治療，患者術(shù)后殘留過度的旋轉(zhuǎn)和/或內(nèi)翻不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致重建的后交叉韌帶失效［1］。后外復(fù)合體損傷會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)后外旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。目前常用的膝關(guān)節(jié)后外旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的檢查方法存在不夠客觀、只能靜態(tài)下測量等缺點(diǎn)［2-5］。步態(tài)分析是一種較新的研究膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡的生物力學(xué)測試方法，已應(yīng)用于前交叉韌帶重建術(shù)后評(píng)估患者步態(tài)情況。目前尚無研究將步態(tài)分析應(yīng)用于評(píng)估膝關(guān)節(jié)后外旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。

本研究采用步態(tài)分析對(duì)膝關(guān)節(jié)后交叉韌帶合并后外復(fù)合體損傷患者重建術(shù)后的后向及旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性進(jìn)行測試，對(duì)比后外復(fù)合體重建術(shù)后患者和正常對(duì)照組膝關(guān)節(jié)的步態(tài)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)假設(shè)韌帶重建可以恢復(fù)后向以及后外結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，重建術(shù)后1年患者步態(tài)與正常對(duì)照組步態(tài)基本相同。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2007年3月至2008年4月，連續(xù)收住后交叉韌帶合并后外復(fù)合體損傷患者43例并進(jìn)行韌帶重建手術(shù)。入選標(biāo)準(zhǔn)：膝關(guān)節(jié)后交叉韌帶合并后外復(fù)合體損傷，術(shù)后可接受隨訪和步態(tài)分析測試。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并前交叉韌帶損傷，對(duì)側(cè)膝關(guān)節(jié)存在損傷，骨生長板未閉合。后交叉韌帶和后外復(fù)合體損傷的診斷是結(jié)合患者病史、物理查體、應(yīng)力片和MRI檢查得出的。符合入選標(biāo)準(zhǔn)患者納入實(shí)驗(yàn)組，共16例，其中男性 13例，女性 3例，平均年齡 33.8歲（21～46歲）。

對(duì)照組為16名健康志愿者，男性13名，女性3名，平均年齡32.6歲（20～40歲）。

1.2 手術(shù)方法

16例患者均使用異體肌腱行韌帶重建手術(shù)，其中后交叉韌帶均使用異體跟腱關(guān)節(jié)鏡下經(jīng)脛骨隧道方法重建，后外旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定14例使用異體脛前肌行腘腓韌帶重建手術(shù)，2例使用劈裂跟腱方法重建后外復(fù)合體。合并內(nèi)側(cè)副韌帶（MCL）損傷，均使用異體肌腱進(jìn)行同時(shí)重建。

1.3 康復(fù)方法

術(shù)后使用膝關(guān)節(jié)支具將膝關(guān)節(jié)固定于伸膝位，小腿后方使用襯墊托起，防止出現(xiàn)脛骨后沉。術(shù)后24小時(shí)拔除引流管，并開始進(jìn)行股四頭肌等長收縮、直腿抬高和髕骨活動(dòng)鍛煉，強(qiáng)調(diào)患者的伸膝功能鍛煉。術(shù)后3～4周開始進(jìn)行被動(dòng)屈膝鍛煉，可以使用關(guān)節(jié)持續(xù)被動(dòng)活動(dòng)器（CPM）輔助膝關(guān)節(jié)活動(dòng)，要求患者在術(shù)后8周屈膝角度達(dá)到90°，術(shù)后12周達(dá)到120°。在膝關(guān)節(jié)屈曲鍛煉過程中，應(yīng)避免腘繩肌主動(dòng)收縮和膝關(guān)節(jié)外旋。術(shù)后3個(gè)月內(nèi)患肢免負(fù)重且支具保護(hù)，3～4個(gè)月開始部分負(fù)重，4個(gè)月后完全負(fù)重。

1.4 測試方法

1.4.1 外旋撥號(hào)試驗(yàn)

術(shù)前和術(shù)后1年，采用外旋撥號(hào)試驗(yàn)測量所有患者健側(cè)和患側(cè)外旋角度差值（如圖1）?；颊卟扇⊙雠P位，助手將患者雙膝屈膝90度，并對(duì)脛骨平臺(tái)施加前向應(yīng)力，測試者將患者足跟并攏，對(duì)雙足施加外旋應(yīng)力，照相并測量患側(cè)與對(duì)側(cè)外旋的最大差值。

1.4.2 步態(tài)分析

術(shù)后1年，采用步態(tài)分析測量所有患者步態(tài)（對(duì)照組同期測量）。具體測試方法如下：實(shí)驗(yàn)對(duì)象在長約12米木質(zhì)地板步態(tài)分析區(qū)域進(jìn)行自由自主無暗示行走測試。測量前需進(jìn)行系統(tǒng)校正、測量、貼記標(biāo)記點(diǎn)、采集靜態(tài)數(shù)據(jù)等。測量時(shí)要求患者采取自主步態(tài)，測試現(xiàn)場無他人進(jìn)行暗示與影響，充分放松狀態(tài)下行走，并進(jìn)行反復(fù)測量。多次反復(fù)測量有利于減少受試者心理因素造成的步態(tài)測試誤差。選取符合要求的3次穩(wěn)定無過多雜訊的測試結(jié)果，將結(jié)果平均后即為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的測試結(jié)果。攝取圖像后人工或自動(dòng)標(biāo)定步態(tài)周期，利用Polygon2.4軟件和Bodybuilder3.6軟件進(jìn)行結(jié)果處理。得出時(shí)間－距離指標(biāo)、運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)和運(yùn)動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，并進(jìn)行分析。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：VICONMX13運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)（VICON MX13 motion alalysis system，Oxford Metrics LTD，Oxford，UK），采樣頻率為 120Hz；反射標(biāo)記點(diǎn)（reflective maker，直徑 14mm）；Workstation 4.6，Polygon 2.4 數(shù)據(jù)處理軟件。

測力臺(tái)：Kistler測力臺(tái)（9281CA，Kistler Instrumente AG Winterthur，Switzerland）2塊。測力臺(tái)接于 VICON系統(tǒng)主機(jī)，測力臺(tái)信號(hào)通過三維動(dòng)作分析系統(tǒng)主機(jī)，進(jìn)入計(jì)算機(jī)軟件處理系統(tǒng)。測力臺(tái)數(shù)據(jù)同三維動(dòng)作分析數(shù)據(jù)一起用于運(yùn)動(dòng)力學(xué)指標(biāo)分析。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS11.0軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，作直線相關(guān)分析和配對(duì)t檢驗(yàn)，P<0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的一般情況，包括性別、年齡、身高、體重均無顯著性差異（P>0.05），具體情況見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組一般情況

表2顯示，實(shí)驗(yàn)組步頻、步態(tài)周期、支撐期、步幅、步長、步速與對(duì)照組相比均無顯著性差異（P>0.05）。圖2顯示，實(shí)驗(yàn)組髖、膝以及踝關(guān)節(jié)屈伸角度與對(duì)照組均無顯著性差異（P>0.05）。圖3顯示，實(shí)驗(yàn)組患側(cè)膝關(guān)節(jié)外旋角度較對(duì)照組增大-3.9±7.3度（P>0.05）。實(shí)驗(yàn)組髖、踝關(guān)節(jié)屈伸力矩與對(duì)照組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差別（P>0.05），而膝關(guān)節(jié)屈伸力矩中，患側(cè)膝關(guān)節(jié)伸膝力矩占主導(dǎo)地位，與對(duì)照組有顯著差異（P<0.01，見圖4）。

表2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的時(shí)間－距離指標(biāo)測試結(jié)果

16例患者術(shù)前外旋撥號(hào)試驗(yàn)患側(cè)外旋角度較對(duì)側(cè)增大16.5±6.2度，重建術(shù)后1年外旋撥號(hào)試驗(yàn)患側(cè)較對(duì)側(cè)外旋角度增大-4.4±7.8度，外旋改善20.9度，術(shù)前術(shù)后比較有顯著性差異（P<0.01）?；紓?cè)外旋撥號(hào)試驗(yàn)最大外旋角度絕對(duì)值為29.7±15.2度（見圖1），步態(tài)周期中膝關(guān)節(jié)最大外旋角度絕對(duì)值為14.1±15.7度，兩變量相關(guān)系數(shù) r=0.9671（P<0.05）。

3 討論

3.1 后外復(fù)合體損傷的檢查方法

對(duì)于PLC和PCL損傷的常用檢查方法有物理查體、X 線和核磁共振（magneticresonanceimaging，MRI）檢查［2］。然而，對(duì)于損傷引起的后外旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定只能通過物理查體檢測，包括屈膝位的外旋撥號(hào)試驗(yàn)（external rotation-dial test）、外旋反屈征（external rotation recurvatum test）、后外抽屜試驗(yàn)等［3］。外旋反屈征和后外抽屜試驗(yàn)由于檢查者不同；結(jié)果差異較大且不能量化旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的程度；外旋撥號(hào)試驗(yàn)雖然操作簡單又能得到量化指標(biāo)［4，5］，但這種檢查只能檢測靜態(tài)下膝關(guān)節(jié)外旋角度，而動(dòng)態(tài)步行中膝關(guān)節(jié)外旋角度如何尚無法測量。

步態(tài)分析是利用力學(xué)的概念和人體解剖、生理學(xué)知識(shí)對(duì)人體行走功能狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析的一種生物力學(xué)研究方法。使用步態(tài)分析較臨床常用的評(píng)分表更能客觀詳細(xì)地分析與評(píng)價(jià)下肢損傷情況［6-8］。相比靜態(tài)檢測，步態(tài)分析可以更客觀評(píng)估膝關(guān)節(jié)功能狀態(tài)。

3.2 后外復(fù)合體重建術(shù)后患者步態(tài)分析

韌帶重建術(shù)后1年，本組患者時(shí)間－距離指標(biāo)（步頻、步態(tài)周期、支撐期百分比、步幅、步長、步速）均與對(duì)照組無顯著差異。運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)及髖、膝、踝關(guān)節(jié)的屈伸、旋轉(zhuǎn)和內(nèi)外翻與對(duì)照組比較無顯著性差異。這說明使用韌帶重建方法治療后向和后外旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定患者術(shù)后1年能基本達(dá)到正常人步態(tài)，并且韌帶重建也能糾正患者旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，甚至重建組患者膝關(guān)節(jié)外旋角度有小于對(duì)照組的傾向，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。韌帶重建不僅為膝關(guān)節(jié)提供了機(jī)械限制，而且經(jīng)過一定時(shí)期神經(jīng)肌肉反射弧的重構(gòu)，使膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉活動(dòng)趨于協(xié)調(diào)，進(jìn)而使步態(tài)趨于正常［9］。

在運(yùn)動(dòng)力學(xué)測量指標(biāo)中，膝關(guān)節(jié)屈伸力矩在步態(tài)中期與對(duì)照組有顯著差異，重建組屈膝力矩明顯小于對(duì)照組（P<0.01）。考慮主要原因在于患者術(shù)后康復(fù)過程中，禁止其主動(dòng)收縮腘繩肌3個(gè)月，而強(qiáng)調(diào)股四頭肌的訓(xùn)練，以促進(jìn)其功能康復(fù)和防止移植物松弛。因此，患者在步態(tài)中期出現(xiàn)伸膝力矩遠(yuǎn)大于屈膝力矩的情況。

3.3 對(duì)比步態(tài)分析和外旋撥號(hào)試驗(yàn)測量外旋角度

本研究步態(tài)分析中脛骨外旋最大角度為14.1±15.7度，而重建術(shù)后1年的外旋撥號(hào)試驗(yàn)最大平均外旋角度絕對(duì)值為29.7±15.2度。使用SPSS11.0計(jì)算兩變量的相關(guān)系數(shù)r=0.9671，顯示步態(tài)分析中的最大外旋角度與外旋撥號(hào)試驗(yàn)的最大外旋角度成顯著正相關(guān)。這提示步態(tài)分析可以作為檢測后外旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定或者脛骨外旋角度的一種方法。

3.4 步態(tài)分析對(duì)功能鍛煉的指導(dǎo)

采用韌帶重建以及本文所采取的康復(fù)方法可使PCL和PLC損傷患者術(shù)后1年膝關(guān)節(jié)步態(tài)基本達(dá)到正常，只有患肢的屈膝力矩明顯小于伸膝力矩，建議可以在確保韌帶愈合的基礎(chǔ)上，于術(shù)后6個(gè)月開始進(jìn)行主動(dòng)屈膝力量鍛煉，以使其步態(tài)完全恢復(fù)正常。

3.5 局限性

本研究局限性在于沒有后交叉韌帶合并后外復(fù)合體損傷患者術(shù)前的步態(tài)分析結(jié)果，由于該組患者受傷至手術(shù)時(shí)間平均為13.0天，多數(shù)患者在受傷急性期，患者因疼痛和關(guān)節(jié)不穩(wěn)定無法行走，所以無法進(jìn)行步態(tài)分析測量。但與Hollinghurst［10］報(bào)道的19例后交叉韌帶合并后外復(fù)合體損傷患者術(shù)前的步態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行比較，其中50%患者出現(xiàn)外擺步態(tài)，42%患者步態(tài)周期中出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)過伸，而本研究中無1例患者重建后出現(xiàn)外擺步態(tài)，而膝關(guān)節(jié)伸直角度雖然在支撐期大于對(duì)照組，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且沒有1例患者過伸大于5度。這說明韌帶重建很好控制了膝關(guān)節(jié)外旋和后伸，而使患者重建術(shù)后沒有出現(xiàn)外擺和膝關(guān)節(jié)過伸步態(tài)。另外，本組患者術(shù)后隨訪時(shí)間較短。根據(jù)患者術(shù)后1年可進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)等，選擇術(shù)后1年患者作為實(shí)驗(yàn)和隨訪對(duì)象，但此時(shí)患者下肢肌肉力量尚未完全恢復(fù)，所以該組患者運(yùn)動(dòng)力學(xué)指標(biāo)和對(duì)照組仍有區(qū)別，應(yīng)繼續(xù)隨訪觀察2年以上韌帶重建患者的步態(tài)情況。

4 總結(jié)

后交叉韌帶以及后外復(fù)合體重建術(shù)后1年，除屈膝力矩明顯小于對(duì)照組外，患者步態(tài)基本達(dá)到正常。

［1］Gregory C，F(xiàn)anelli.Surgical treatment of lateral posterolateral instability of the knee using biceps tendon procedures.Sports Med Arthrosc Rev，2006，14（1）：37-43.

［2］Ross G，Chapman AW，Newberg AR，et al.Magnetic resonance imaging for the evaluation of acute posterolateral complex injuries of the knee.Am J Sports Med，1997，25（4）：444-448.

［3］Hughston JC，Andrews JR，Cross MJ，et al.Classification of knee ligament instabilities.Part II.The lateral compartment.J Bone Joint Surg Am，1976，58（2）：173-179.

［4］Larsen MW，Toth A.Examination of posterolateral corner injuries.J Knee Surg，2005，18：146-150.

［5］Strauss EJ，Ishak C，Inzerillo C，et al.Effect of tibial positioning on the diagnosis of posterolateral rotatory instability in the posterior cruciate ligament-deficient knee.Br J Sports Med，2007，41：481-485.

［6］Georgoulis AD.Three-dimensional tibiofemoral kinematics of the anterior cruciate ligament-deficient and reconstructed knee during walking.Am J Sports Med，2003，31（1）：75-79.

［7］Hewett TE，Blum KR，Noyes FR.Gait characteristics of the anterior cruciate ligament-deficient varus knee.Am J Knee Surg，1997，10（6）：246-254.

［8］Nawaz S，Walker RD，Wilkinson CH，et al.The inflammatory response to upper and lower limb exercise and the effects of exercise training in patients with claudication.J Vasc Surg，2001，33（2）：392-399.

［9］Brevetti C，De Caterina M，Martone VD，et al.Exercise increases soluble adhesion moleculesI CAM-1 and VCAM-1 in patients with intermittent claudication.Clin Hemorheol Micorcirc，2001，24（3）：193-199.

［10］Hollinghurst D，Palmer SH，Annetts N，et al.Gait analysis study of patients with posterior cruciate ligament and posterior-lateralcornerdeficiency.J Bone JointSurg Br，2000，87B（SUPP_Ⅲ）：304-305.