基于经筋理论及髋关节生物力学特点的膝骨关节(4)

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膝骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)是一种由多因素引起关节软骨纤维化、皲裂、脱失而导致的以关节疼痛为主要症状的退行性疾病，以关节肿痛、僵硬和进行性功能活动障碍为主要临床表现，严重影响患者的生活质量[1-2]。有研究显示，我国KOA患病率约为18%，女性患病率显著高于男性，且随着年龄的增长不断上升[3]。随着下肢生物力学研究的发展，髋关节的生物力学改变作为KOA发病的重要因素之一得到诸多关注。膝关节周围几乎没有维持其额状面稳定性的肌肉，髋关节周围肌群对维持膝关节稳定及调节膝关节内外侧负荷分配有重要作用[4]。KOA患者与正常人相比，在行走时，髋关节运动学和动力学存在特异性差异[5]。作为下肢整体“髋—膝—踝”动态力学的启动关节，髋关节力学状态的改变会影响到下肢整体的运动功能。通过对国内外文献的整理，试从髋关节生物力学角度及中医经筋理论探讨KOA发生发展的机制。1KOA发病及发展的生物力学机制膝关节由股骨内外侧髁、胫骨内外侧髁和髌骨构成，这三者构成了胫股内外侧关节及髌股关节，是KOA病变累及的关键区域。关节外附着股四头肌、腘绳肌和腓肠肌等伸屈肌群，通过肌肉的收缩运动可以维持膝关节的结构和功能。人体直立时体质量经两侧骶髂关节、髋臼传导至两侧股骨头，再由股骨头传递到下肢[6]。正常下肢力线由髋、踝关节中心连线并通过膝关节中心而成，经过胫骨中央偏内侧，故膝关节内侧较外侧承受更大的压力[7]，而随着KOA的发生发展，膝关节因负重向内侧严重滑移，患者下肢力线轴向内发生偏移，加重内侧间室负荷[8]，因此KOA以内侧间室型多见。KOA与髋臀周围肌群联系紧密。研究显示，KOA会造成髋关节运动角度和关节力矩的改变[9]。McGibbon CA等[10]发现，KOA患者由于膝关节运动学异常而导致髋关节伸展增加，增大髋关节离心力，潜在增加髋关节关节力。同时，由于KOA患者关节周围屈伸肌群肌力下降，造成受累关节的运动功能缺失，导致关节负荷加大，加剧关节应力分布失衡状态，使得关节稳定性进一步下降，加重KOA临床症状，形成恶性循环[11]。2髋关节生物力学在KOA中的改变2.1 结构变化 骨结构的改变是KOA最显著的病理变化，骨赘增生常被作为X线诊断KOA的特征性表现。KOA骨赘的形成和下肢关节软骨损伤联系密切。膝关节应力分布异常造成软骨下骨损伤，继而骨重建增加，容易引起骨骺端畸形，下肢力线异常，造成关节面进一步受损，加重KOA[12]。有研究表明，KOA患者股骨内侧髁骨赘突起指数与下肢力线负重位呈正相关[13]。同时许多KOA患者存在下肢扭转畸形，Takai SK等[14]发现股骨扭转角畸形与膝关节病变存在紧密联系，股骨前倾角过小可诱发膝关节内侧病变。此外，髋周肌群异常也会引起软骨损害，腘绳肌和股四头肌为膝关节屈伸运动和维持下肢矢状轴向稳定的主要肌肉，其中股四头肌肌力减弱可作为KOA关节退变的标志，KOA患者大部分存在股四头肌无力及关节肌肉抑制现象。Pan J等[15]发现，股四头肌外侧头与内侧头横截面积比值越高，关节软骨T2弛豫值则越低，软骨退变的发生率和严重程度越低，提示股四头肌内外侧头不平衡会影响关节应力分布，从而影响关节软骨代谢。Costa RA等[16]研究显示，KOA患者双侧髋关节肌群肌力明显低于正常人。肌力的下降将导致肌腱损伤，从而降低肌腱刚度、弹性模量等生物力学性能，致关节变形、滑脱可能性增加。与此同时，股四头肌肌力的减弱导致下肢生物力学不稳，膝关节载荷增加，使关节间隙进一步狭窄，加重膝痛，并加速KOA的病程进展[17-18]。力矩作为关节内力做功的体现，能较好地反映关节内受力情况。研究发现，KOA严重程度与膝关节内收肌力矩成正比，与髋关节外收肌力矩成反比[19]。Chang A等[20]为期18个月的随访研究支持这一发现，并得出髋关节外展肌力有助于保护同侧膝关节内侧间室，髋外展力矩增加1单位，内侧KOA进展的可能性下降50%的结论。KOA发病与髋周肌群张力增高有密切关系，KOA多伴有髋外展肌和髋内收肌紧张。刚嘉鸿等[21]认为，膝关节周围慢性渗出性炎症会引起疼痛和功能失调，刺激肌肉产生保护性肌痉挛，肌肉及周围软组织张力升高，膝关节内部平衡状态被破坏，最终影响下肢稳定性及运动功能。洪海平等[22]研究提示，随着KOA的进展，最终KOA患者患腿股四头肌肌张力与膝关节功能呈负线性相关，患者髋部肌群肌张力从一开始因疼痛导致的反应性增高变成因肌力下降、肌肉萎缩引起的肌张力下?功能改变 KOA患者行走时为最大限度避免患侧着力疼痛，往往无自觉降低步速、步长、步频及患肢单支撑相，呈现出“逃避疼痛步态”[23]，这种躲避性步态与降低关节内负荷有一定内在联系。髋关节在行走运动中起着维持骨盆及额状面稳定、保护重心的作用，为减少膝关节负重，KOA患者双下肢髋周内收肌、外展肌群应力不一,并出现代偿性改变。李伟等[24]通过三维运动动作分析系统和测力台对60例轻、重型KOA患者及30名健康人进行分析，发现KOA病情越严重，膝关节内侧面负荷越大，与健康人相比，KOA患者行走时髋关节外展力矩较大，重型患者髋关节内收力矩较小，提示KOA患者存在代偿性屈髋步态。髋关节运动功能在不同程度KOA患者中发生的代偿改变有所不同。Astephen JL等[25]比较了无症状、中度和重度KOA患者下肢关节在运动中的步态周期变化，发现中度KOA患者与无症状KOA患者相比，其支撑中期髋内收力矩较大，提示髋关节额状面负荷变大，而在支撑早期髋外旋力矩变小，支撑晚期髋内旋力矩变小；重度KOA患者在支撑早期髋屈曲力矩减小，随后在支撑中期髋屈曲力矩增大，而摆动早期又减小。下肢运动是在“髋—膝—踝”关节共同合作、相互协调下进行的，KOA可导致患者运动时髋关节代偿性功能改变，而髋关节运动功能异常也可加速KOA病情进程。研究发现，在行走过程的步态支撑期，髋关节外展肌肌力下降，可导致对侧摆动腿的骨盆下降，从而引起髋关节内收，人体重心内移，增加患肢力臂，导致膝关节内侧间室载荷加重，使KOA病情恶化[20]。由于髋关节运动功能异常，使得KOA患者登梯比平地行走承受更大的难度及考验，KOA患者相较健康人在登梯支撑期及摆动期出现更大的髋外展峰值，此外KOA患者登梯支撑期髋外展、屈曲时间均出现延迟[26]。3经筋理论下髋关节与KOA的联系中医学认为，人体是一个不可分割的整体。各个关节通过经筋网罗，髋、膝、踝作为下肢主要的运动关节，在经筋的联系下维持人体日常行动。经筋是经络的附属部分，相当于现代医学中的肌肉、肌腱、韧带、筋膜、关节囊、滑膜等人体结构。经筋起始于四肢末端，在关节、骨骼处聚结，在膝关节周围也有相应的结聚点，如“结于腘”“结于膝外廉”“结于膝”等，故《张氏医通》将膝与筋的关系概括为“膝为筋之府”。足三阴和足三阳经筋的循行分别在膝关节的前、后、外、内侧[27]，并上行“结于臀部”“结于骶部”“结于股骨前”“结于阴部”等，在髋关节周围聚结，形成重要的应力支持点，维持人体正常的运动功能。明代张介宾《类经》中曰：“十二经脉之外而复有经筋者，何也？盖经脉营行表里，故出入脏腑，以次相传；经筋联缀百骸，故维络周身，各有定位……十二经筋皆起于四肢指爪之间，而后盛于辅骨，结于肘腕，系于关节，联于肌肉，上于颈项，终于头面，此人身经筋之大略也。”经筋的生理功能是膝关节平衡稳定及运动的主要基础，筋骨互相依附，互为支撑，经筋损伤则关节失于外周组织的包裹、束缚及支持，从而无法维系关节的稳定性。因经筋循行在髋、膝两大关节处都有关键“结”“聚”点，且多在肌肉牵拉收缩关节运动的应力集中点[28]，经筋的病理状态可导致髋、膝关节处外周组织的异常，引起髋关节应力失衡，从而导致其结构和功能的改变，诱发并加重KOA。经筋“主束骨而利关节”，联系人体百骸，沟通上下髋、膝关节，经筋理论为从髋关节出发治疗KOA提供重要理论依据。4干预髋关节治疗KOA的临床研究及应用4.1 西医治疗 髋关节周围肌群肌力训练是目前KOA治疗的重要内容。就目前医疗水平而言，除手术治疗外，西医疗法主要以对症治疗、缓解疼痛为主。KOA患者大多会避免使用股四头肌稳定膝关节以减轻关节负荷[29]，最后造成该肌群的废用性萎缩，KOA患者股四头肌肌力相比正常人低约20%[30]。故而股四头肌肌力训练是缓解KOA进程的有效手段，常采用运动疗法、肌肉激活疗法、电刺激等。Bennell KL等[31]通过三维步态分析法对KOA内侧间室型患者进行分析，采用髋内收外展肌力训练及膝关节肌力训练的方式，结果发现髋外展肌力平均增加13%,且加强髋部肌肉训练可缓解患者疼痛，改善运动功能。此外，屈肌肌群的锻炼同样有助于减轻KOA症状，KOA患者膝关节屈肌肌群肌力的增加有助于提高关节稳定性，帮助纠正关节轴向对线的异常，缓解疼痛[32] 中医治疗 KOA属中医学“痹证”范畴，乃本虚标实之证。中医治疗KOA经济有效，对于早中期患者疗效确切，可较好地减轻关节肿胀、疼痛，恢复膝关节功能。中医治疗KOA常用的有中药熏洗、针灸、推拿、小针刀等，目前通过中医疗法干预髋关节是缓解KOA症状的有效方法。针灸、推拿常为中医治疗KOA的首选。推拿可以放松肌肉，缓解痉挛及改善局部供血。周灵等[33]采用温针灸联合髋周推拿治疗KOA，结果显示能有效缓解软组织痉挛，进而减轻膝关节的疼痛及僵硬，改善膝关节功能障碍。苏少亭等[34]通过髋膝联合推拿配合中药熏洗治疗KOA，结果显示能促进局部血液循环，缓解疼痛，并改善膝关节功能。针刺可促进局部血液循环，缓解肌痉挛，减轻疼痛，改善膝关节功能障碍。沈海等[35]通过髋膝联合针刺疗法对早中期KOA患者进行干预，结果显示能有效增强患肢肌力和身体平衡协调能力，且效果优于膝关节局部针刺治疗。张燕辉[36]临床研究发现，髋膝联合针刺对早中期KOA患者有积极作用，可以延长患者单脚站立时间，改善下肢运动功能。何春江等[37]发现，通过髋周肌肉点刺结合膝关节局部针刺能明显缓解KOA患者膝关节疼痛及活动功能障碍等症状。KOA多表现有软组织粘连，崔成埈[38]采用针刀治疗KOA模型兔，以骨骼肌损伤及修复为切入点，发现针刀可有效减少股直肌细胞凋亡数量，促进软组织修复。5讨论与展望KOA为临床常见的关节病，目前其治疗尚无有效方法，多从膝关节出发，如镇痛、恢复膝关节运动功能等。随着人们对下肢力学认识的加深，KOA的发生发展也有了更多的探讨方向，“髋—膝—踝”三者关系密切，下肢整体的稳定与运动均离不开此三者，因此髋与踝关节对KOA的发病影响深远。作为连接上下肢的桥梁，髋关节扮演着重要的角色。内、外翻型的KOA往往存在不同的下肢扭转畸形，如临床中我们发现内翻膝大多伴随着股骨外旋、胫股内旋、足弓减小、拇外翻，这一系列的骨性结构改变都是相互作用、相互影响的。髋关节作为行走时下肢的起始点，对于屈、伸膝功能起主导作用，在实际治疗中，可以通过对股内外侧肌的刺激，矫正冠状面力学结构的异常，从而改善膝、踝关节的力学失衡状态，形成一种新的诊疗思路。同时在矢状面上，临床常见的是屈伸功能障碍，主要原因集中在髌股关节，因此对股直肌、股中间肌的干预对屈伸功能起到一定改善作用。目前KOA仍以局部治疗为主，从髋关节角度出发解释、治疗KOA者较少，维持人体力学平衡需要全身关节参与，下肢运动更需要髋、膝、踝关节的共同参与和协同合作。从KOA患者髋关节生物力学的改变出发，对髋关节相关主动肌与拮抗肌进行刺激，进而纠正下肢软组织的异常状态，或许能为KOA的治疗提供新思路。目前，对于髋关节与KOA的关系没有明确定论，大规模严格标准的研究较少，各类研究尝试从不同角度揭示其内在规律，但可以肯定的是髋关节生物力学特性在KOA的发生发展和防治方面都具有重大意义。中医治疗KOA疗效显著且副作用少，在中医整体观的引导下，经筋理论或许可以为KOA的诊治打开新大门，不仅局限于膝关节，“膝踝同治”“髋膝同治”“髋膝踝同治”“腰膝同治”等也可作为KOA的治疗方法，未来或许能为KOA发生发展的生物力学研究提供更多方向。参考文献[1] 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文章来源：《力学季刊》 网址: http://www.lxjkzz.cn/qikandaodu/2021/0216/378.html