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在膝稳定性定量分析中的研究与应用

时间:2022-03-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:KT2000是一种用以判定膝关节前后向稳定性的关节测量仪,通过测量胫骨股骨间的移动距离,来量化膝关节的松弛程度。稳定髌骨的力量必须持续而稳定,因为测量时髌骨上压力改变会改变髌骨动度,因此对于有关节积液和髌骨软化的病人来说,稳定髌骨尤其重要。由于KT2000能够量化膝关节交叉韧带的稳定度,所以,其作为一种诊断方法和科研手段,目前在国际上呈日趋增多的趋势。Danial等以120名正常人作为研究对象,95%以上膝关节正常的对象双膝差值<3mm。

随着全民体育运动的广泛开展和竞技体育竞争的日趋激烈,膝关节韧带的损伤在运动损伤中占的比例越来越大,尤其对于ACL,它的损伤已经成为严重影响运动员竞技水平的一个重要原因。Kennedy等曾对1组ACL损伤患者保守治疗与早期手术修复治疗的结果进行了对比,伤后88个月时再复查的结果表明:保守治疗的严重合并症远比手术治疗者多,并且时间越久,治疗越困难,效果也越不理想。因此积极而合理的早期治疗极为重要,而成功治疗的关键是准确的诊断。

目前国际上对交叉韧带稳定性的诊断和研究主要以物理诊断和影像学诊断为主,但随着交叉韧带损伤发病率的日益提高,这些诊断方法由于缺乏量化指标,越来越不适应科研和治疗的需要。人们倾向于寻求一种新的诊断方式,来量化交叉韧带的稳定性,以能准确及时的诊断出交叉韧带的损伤及损伤程度。

KT2000是一种用以判定膝关节前后向稳定性的关节测量仪,通过测量胫骨股骨间的移动距离,来量化膝关节的松弛程度。与KT1000相比,它加设了一台图像描计装置,能够准确地记录在某一拉力下前后移动的瞬间数值,避免了人为因素导致的误差。

早在1979年以前,人们就着眼于发明一种机器来量化膝关节韧带的稳定度,直到1982年,第1台KT1000才正式诞生。骨科医师Dale M. Daniel为这种膝关节测量仪设计了图纸,以后又同MEDmetric的创始人Lawrence L. Malcom Ph.D合作,创造了目前这种轻便可携带的样式。

与X线片、MRI、CT等影像、照片提供膝关节交叉韧带解剖形态的信息不同,KT2000提供了ACL、PCL等稳定功能的信息,因而对治疗有更大的指导性意义。KT2000与其他的诊断方式相比较有以下特点:①量化膝关节交叉韧带的松弛度;②无需麻醉;③免受X线的照射;④无创,患者能充分放松膝关节;⑤相比起X线、MRI、CT来,成本和测量费用较低;⑥具有很高的可重复性

1.KT2000操作方法

(1)下肢充分放松,平卧于硬板床,于大腿中段绑扎固定带,防止下肢外翻。双脚放于脚架,外踝抵于挡板,足跟放于脚架平台中段,大腿支架(距离床面11cm,使膝关节屈曲20°~30°)放于大腿下端,其下缘与受试者髌骨上缘平齐(图4-7-39,图4-7-40)。

图4-7-39 KT2000的测量体位

图4-7-40 KT2000测量全面观

(2)将KT2000置于髌骨垫板上,远端胫骨垫板置于胫骨结节上,将2条固定带分别固定在小腿和足踝部,左手将髌骨垫板固定于髌骨上,右手握手柄。

(3)提拉手柄,用记录仪记录15磅、20磅、30磅拉力负荷时的图形,取3条光滑曲线,用标尺测出胫骨股骨间的相对移动距离,取其平均数作为ACL松弛度在KT2000的表达值(图4-7-41)。

(4)操作要点

图4-7-41 KT2000输出图形

①应用KT2000膝关节测量仪时,测量对象双膝屈曲角度、旋转角度应当保持一致,同时要保持大腿肌肉和足部的充分放松,切勿使胫骨内旋受限。②KT2000进行测量时,2个传感器(即髌骨胫骨垫板)分别置于髌骨和胫骨结节上,绑带要将测量仪牢牢捆绑于小腿及足踝,这样显示仪显示的数字即为2个传感器之间移动的相对距离,避免了小腿后群肌肉组织对测量结果带来的影响。③检测时,通过大腿支架的升降,使膝关节屈曲保持在20°~30°,同时记录屈曲实际角度。若髌骨高位或髌骨外移时,则将膝关节屈曲40°,保证髌骨股骨接触面相吻合。稳定髌骨的力量必须持续而稳定,因为测量时髌骨上压力改变会改变髌骨动度,因此对于有关节积液和髌骨软化的病人来说,稳定髌骨尤其重要。同时,在将传感器固定于髌骨时,要防止器械在肢体上掉落。④另外,在操作时,考虑到运动对膝关节松弛度可能存在的影响,应使受试对象保持安静状态,并保证在受试前至少2h无剧烈的下肢活动。

2.KT2000在膝关节稳定性定量方面的研究进展 目前国际上对交叉韧带稳定性的诊断研究主要以物理诊断和影像学诊断为主,但随着交叉韧带损伤发病率的日益提高,这些方法由于缺乏评估膝关节交叉韧带稳定性的量化指标,带有较大的主观判定因素,所以越来越不适应科研和诊断治疗的需要。由于KT2000能够量化膝关节交叉韧带的稳定度,所以,其作为一种诊断方法和科研手段,目前在国际上呈日趋增多的趋势。

由于KT2000能对膝关节交叉韧带的松弛度进行量化,并通过对双膝松弛度差异程度的分析来判断交叉韧带的强度,所以,目前在国际上的应用研究主要集中在以下几个方面:①用于膝关节不稳定损伤的诊断;②利用KT2000对术后ACL重建物的稳定程度进行评估,判定手术效果,指导进一步的康复治疗;③应用于膝关节稳定性的科学研究,指导运动员的训练。

(1)临床诊断:维持膝关节稳定度的解剖结构主要由动力性结构和静力性结构构成,在膝关节完全放松的状态下,限制膝关节前后移位主要还是膝关节的交叉韧带起作用。Danial和Shoemake利用尸体试验来验证KT2000的可靠性,结果表明,胫骨股骨间的实际移动距离同KT2000所测数值无显著性差异,这在理论上为KT2000对膝关节交叉韧带松弛度进行测量提供了依据。

①诊断标准:KT2000自从其诞生那天起,许多学者就在临床实践后认为,KT2000在诊断交叉韧带损伤方面有着极其重要的意义。许多学者同时也做了大量有意义的工作,为诊断交叉韧带损伤提供了数据上的参考标准。

Danial等发明KT1000后就对120名正常人进行过测量,胫骨前移距离平均为7.2mm,后移距离为2.8mm,前移双膝间差值平均为2mm(最大3.5mm,最小0.2mm),后移平均距离为0mm(最低为0mm,最高为2mm)(表4-7-4)。

表4-7-4 KT1000对正常膝关节前后移动度测量值

目前文献报道,在ACL损伤的病例中,若将健患两侧差值>3mm作为ACL损伤诊断标准,其诊断正确率在70%~95%。Danial等以120名正常人作为研究对象,95%以上膝关节正常的对象双膝差值<3mm。因而,若双膝松弛度差值≥3mm,则提示有ACL的损伤。

关于KT2000对ACL损伤的诊断标准问题,许多学者都做了深入的研究(表4-7-5)。一般情况下,ACL的平均松弛度为7.2mm。双侧膝关节差值>3mm时,可以认定膝关节交叉韧带断裂。也有人将双膝差值的诊断标准定为>2mm,认为在双膝差值>2mm时可以认为交叉韧带松弛度异常。Steiner等人则建议将健患差值>2.5mm作为ACL损伤的诊断标准,这可能和具体的操作方法、人种的差异有关,目前针对于中国人的诊断标准还未见有报道。

有研究证明,最大提拉力试验、最大手动试验和30磅提拉力试验均比20磅应力试验具有更高的诊断正确率。同时,有实验证明,麻醉状态下利用KT2000对交叉韧带损伤的诊断阳性率也比清醒状态下高,这可能与在麻醉状态下,膝关节周围肌肉得到了充分的放松有关。表4-7-5为在6个骨科中心所得出的数据。

②准确性与可重复性:目前对于膝关节交叉韧带损伤的诊断方法多种多样。Markolf和Amstrtzet早就预言,随着运动医学的发展,利用膝关节交叉韧带松弛度的量化指标对交叉韧带的损伤进行诊断,必将成为诊断学中的一个发展趋势。影像学检查不可避免地存在着“伪影”现象,影像学设备的差异,以及拍摄时体位的差异、医师读片水平的不同均会导致诊断结果的差异。在进行物理检查时,不同医师临床经验不同,对体征的感悟也不同,所以,有时对于同一患者,不同医师会得出不同的结论。KT2000能量化膝关节前后松弛度,不同的人使用该仪器时,若采用正确的方式,其结果大致相同,故其在诊断膝关节交叉韧带损伤时有很高的准确率和可重复性。KT2000对单膝ACL损伤的诊断正确率在70%~95%。研究者普遍认为该仪器对于及时有效的诊断ACL损伤具有重要的作用。

表4-7-5 膝关节屈曲20°~35°时单侧ACL慢性损伤患者健患膝松弛度差值

Highgenboten等人利用Genucom膝关节分析仪、Stryker膝关节松弛度测量仪以及KT1000对膝关节松弛度进行评价,结果认为3种仪器均能对膝关节松弛度得出相对固定的量化数值,具有较高的准确性和可重复性。Sherman等人通过比较KT1000和洛杉矶加州大学研制的测量仪(UCLA)进行诊断学比较,结果显示KT1000对ACL损伤的患者有90%~95%的诊断正确率。

另外,为验证KT2000诊断的正确率,许多科学家设计实验,利用KT2000同物理学诊断(Lachman试验、前抽屉试验、轴移试验)和影像学诊断(X线应力位、MRI)等多种方法相比较,结果显示KT2000具有很高的诊断正确率。而在物理诊断中,由于临床医师经验以及临床感悟的不同,得出的结论也不一致。一般认为,前抽屉试验、轴移试验准确率较低,Lachman试验的准确率较高。影像学诊断中,虽然X线和MRI诊断正确率较高,但由于操作的复杂性以及影像学医师读片水平的不同,也不同程度影响了诊断效果。此外,还要考虑到MRI价格的因素。但Forster报道,KT2000的诊断效果值得怀疑,这可能和缺乏操作的正确性以及未让患者充分放松有关。

(2)术后康复评估:目前,国外许多医师已经将KT2000应用于膝关节交叉韧带损伤的诊断中,与此同时,KT2000还更多地应用于膝关节交叉韧带重建术后的康复评定,以检验交叉韧带重建物的预后情况,判定手术效果,为手术效果和康复训练提供一个量化的依据。随着人们对ACL基础知识认识的日趋深入以及治疗器械的不断改进,ACL重建技术也在不断的革新,许多专家就曾利用KT2000做术后移植物康复情况的评估,以便对手术效果做出客观评价。从这种意义上讲,KT2000对改进手术方式和技术起到了推动作用。如Murase等人利用KT2000,在利用多股HT和挤压螺钉重建ACL技术后,对移植物做出客观评定,验证手术效果。Beard等人还利用KT2000对BTB和四股HT重建技术做比较评价。表4-7-6中包括Daniel等人做的一个术后随访结果。

(3)科学研究:目前膝关节交叉韧带损伤严重地困扰着运动员,而且女子运动员ACL在运动中的损伤呈日趋增多的趋势。有文献表明,女子运动员在排卵期前后,膝关节交叉韧带损伤较平日有显著性增加,这为人们提供了一个思路,是否可以用KT2000对运动员在不同运动时期的膝关节松弛度进行测量,为每一个训练阶段提供膝关节松弛度的量化指标,从而指导运动员的科学训练,降低交叉韧带损伤的发生率。另外,了解膝关节交叉韧带的稳定度是否受年龄、性别、人种等因素的影响,对于进一步提高对交叉韧带的认识有非常重要的帮助。

运动可能对膝关节松弛度有一定影响,Kirkley对20人的膝关节进行了测量,在无坡度跑台上跑15min后,利用KT2000进行单盲测量。结果显示,运动后膝关节松弛度有明显提高,平均提高程度为0.75mm。另外,Steiner等人利用KT2000对大学篮球运动员进行研究,测量发现,他们在90min练习及10km跑后,膝关节韧带松弛度提高了18%~20%。Wojtys等人对10名运动员进行了测量,在股四头肌和月国绳肌极度疲劳时,韧带松弛度平均增长了32.5%(11.4%~85.2%)。Stoller等人发现病人在30min时间里跑3.5km后经过一段时间,膝关节松弛度会回到原先水平。Wojtys认为疲劳引起了神经肌肉生理状态的改变,从而增加了膝关节胫骨前移的距离。

表4-7-6 KT1000诊断ACL损伤时健患两侧数值差

3.应用前景 虽然目前国际上对KT2000的应用比较广泛,但在国内应用尚不多见,相关文献寥寥无几。作为一种膝关节稳定性的定量仪器,在其发明初期国外同样未受到广泛的重视,但随着运动性创伤发病率的急剧增多,这种便携的仪器无论是对诊断还是对术后康复都体现出越来越大的优势。国际上应用KT2000对膝关节交叉韧带进行评价已经有了相关标准数值,但主要针对欧美人群,关于健康中国人交叉韧带稳定度相关的评价指标的研究尚未见报道。

在对膝关节交叉韧带损伤诊断方面,由于KT2000具有量化膝关节交叉韧带的松弛度,无需麻醉,免受X线的照射,无创,患者能充分放松膝关节,成本和测量费用较低、准确率高、可重复性强等特点,所以,KT2000可以作为常规检查应用于临床诊断。尤其是在运动队,由于缺乏专科医生和必要的影像学设备,交叉韧带损伤很难被鉴别诊断,而这种便携式的诊断仪器可以及时诊断交叉韧带的损伤,从而使运动员得到及时有效的治疗。所以KT2000作为一种便携的诊断仪器,可以被推荐应用于运动队。

在科研方面,利用KT2000可以对膝关节松弛度做系统分析。如应用KT2000针对于ACL松弛度的生物力学研究,可以分析交叉韧带在运动中各个时期的功能状态,并以此为基础,寻找交叉韧带损伤的易患时期,制定相应的预防交叉韧带损伤的措施,指导科学的训练。还可以利用KT2000对健康中国人交叉韧带做系统分析,对交叉韧带松弛度的正常范围做出估计,同时分析性别、年龄、职业等因素对交叉韧带的影响。以上这些研究方向,对于系统分析膝关节交叉韧带的生物力学特点有非常重要的帮助。

目前在膝关节交叉韧带重建术后对移植物的康复评估主要依靠康复评分表(如Lysholm评分表)进行,这种评分的特点主要是对膝关节进行功能性评分,并没有针对膝关节交叉韧带进行结构及解剖学的评价。目前在国内,不可能对膝关节交叉韧带重建术后的患者再次进行膝关节镜探查来了解重建物预后情况,经济因素也不可能使所有人进行MRI的复查,在这种情况下,可以利用KT2000定量评价膝关节交叉韧带松弛度,对膝关节交叉韧带做愈后康复评价。

4.结论 KT2000作为一种定量评价膝交叉韧带稳定性的仪器,在对膝关节交叉韧带损伤的诊断方面,国际上已经有了较为广泛的研究和应用。回顾国际上利用KT2000对膝关节交叉韧带稳定性研究进展,KT2000具有很高的诊断正确率和很好的可重复性和可靠性。同时,越来越多的临床医师利用其定量评价的特性,将其应用于术后移植物的康复评价上,既可以对手术效果做出判断,又可以评价患者术后康复情况,以便制定下一步的康复程序。KT2000可以作为一种定量仪器对膝关节交叉韧带松弛度做基础性研究,为安排运动员合理训练和术后康复训练提供理论基础。目前国内对KT2000应用较少,利用KT2000对中国人交叉韧带稳定性的相关研究还有待于开展。

(袁 锋 王予彬 王惠芳 周敬滨)

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