步態分析在膝骨關節炎康復訓練中的應用

楊曉露 黃鵬

（北京體育大學運動康復系 北京 100084）

步態分析在膝骨關節炎康復訓練中的應用

楊曉露 黃鵬

（北京體育大學運動康復系 北京 100084）

膝關節骨性關節炎作為中老年人高發病之一，一直困擾著中老年人的正常生活。KOA除了會導致疼痛及關節功能障礙之外，還會引起步態異常。步行能夠有效反映出下肢部分病理情況，對于客觀評估下肢力線及各軟組織工作狀態具有重要作用。步態分析能夠將KOA患者的特征步態量化表達，對優化康復訓練方案及未來膝關節功能研究方向提供指導作用。因此本文將綜述膝關節骨性關節炎患者步態分析特征，以運動康復的角度出發，以期為將來康復訓練的優化提供參考。

骨性關節炎 步態分析 康復訓練 膝關節 生物力學

隨著我國逐漸步入老齡化社會，老年人口的健康問題和生活質量受到越來越多的關注。膝關節骨性關節炎（KOA）在中老年人中有較高的發病率，其病癥嚴重影響到患者的健康和生活質量。為了促進膝骨性關節炎患者的康復治療，不少學者通過步態分析定量分析患者膝關節功能情況，從而對下肢生物力學進行分析研究。

1 膝關節骨性關節炎（KOA）的診斷評估現狀

在臨床上，對KOA情況的評估方法主要是通過影像學方法來確定其中的問題，包括磁共振成像(MRI)、電子計算機斷層掃描(CT)等。為了能夠更加全面的反映膝關節功能狀態，需要深入了解膝關節相關結構的相對位置關系及其力線測量，特別是在是否負重、靜動態狀態下的對比分析,以此提升膝關節功能診斷的準確性。影像學檢查法作為臨床上主要的評估方法，在表現動態膝關節活動狀態方面存在一定的局限性，對于某些需要在動態模式下才誘發的病癥之間不具備良好的相關性。此外，雖然也有經驗豐富的醫師通過相應的手法試驗進行膝關節功能評估，但是部分學者認為[1],醫師視覺的評估及一些手法試驗評估都存在著一定的局限性，無法準確的對膝關節功能情況進行有效評估診斷。為了了解自重狀態下膝關節動態功能變化，三維動態膝關節運動捕捉技術逐漸受到關注。

步行作為人體日常生活中最常見的行為特征，能夠有效反映出人體下肢各部位結構的異常情況。KOA患者由于疼痛及關節功能障礙，容易表現出異常步態[2]。因此越來越多的學者結合步態分析，對KOA患者的膝關節功能進行量化分析，以期望得到更加準確的評估結果。

2 KOA患者步態分析動力學特征

膝關節骨關節炎一般最先發生在內側關節面繼而發展惡化至髕股骨關節炎和外側骨關節炎[2]。因此KOA患者膝關節各部位的骨關節炎情況對比，相比于外側部位，更多的患者內側部位骨關節炎情況更加嚴重。其中影響骨關節炎惡化的主要原因是額狀面的力線異常[3]。膝關節脛骨平臺內側關節軟骨的退化被證實會促使骨關節炎的產生同時也與KOA患者膝內翻癥狀相關。從解剖結構上來說，膝關節內側關節軟骨相比于外側關節軟骨要更薄，同時內側半月板也較易受損，因此內側膝關節面更易磨損[4]。膝關節內側骨關節炎的高發率不僅與解剖特性有關也與下肢力線有關，還與日常生活中的行走、下蹲、爬樓梯等動作有關，這些動作使內側膝關節面相比于外側關節面承受更大的載荷力[5]。在行走過程中，足底反作用力主要從內側傳遞至膝關節中心，從而導致膝關節內側負荷較大，這也是加重膝關節內側磨損的原因之一[2]。大部分KOA患者常表現出膝內翻的特征。膝內翻改變了關節應力從而也改變了下肢力線，使得原先從膝關節中心的應力點移至內側便更加加重了內側的負荷；力線改變后的膝關節內側負荷相當于外側負荷的3.5倍[3]。膝關節內收力矩一般作為測定膝關節內側負荷的指標[6]。在針對內側KOA患者的研究中已證實膝關節內收力矩與膝關節內側負荷壓力呈正相關聯系[5]，并且較高的膝內收力矩也會加重內側關節軟骨的退化[3]。可見，針對KOA患者膝關節動力學特點，著重內收力矩相關肌肉肌力的改善也許對于骨關節炎的延緩或治療有重要意義。

3 KOA患者步態分析運動學特征

除此之外，針對KOA患者步態分析運動學方面的研究也不計其數。運動學分析是一種描述性的定量分析，所得結果反映了被檢查者的步態特征，包括時空參數和關節運動的模式等。大部分研究集中在KOA患者膝關節矢狀面上。由于骨關節炎而產生疼痛后，患者在整個行走周期中以輕度屈曲膝關節為特征，這與趙恒[7]的研究不謀而合。在首次著地時，由于疼痛表現出膝關節屈曲角度減少，過程中關節運動的總角度范圍也相應減少，并呈現出異常的運動軌跡。但卻有其他研究者發現[8]，在屈膝過程中，KOA患者膝關節各部位的相對位移有所減少，同時屈曲峰值也相對降低，但在首次著地期時的屈曲角度有所增加。值得注意的是，膝關節在矢狀面上的運動特征已相對清晰，但在額狀面及在水平面上前后位移變化特征卻仍然不明確。在額狀面上的研究更多的是關于動力學參數方面的探討而較少有運動學方面的研究。

另一方面，由于膝關節各結構在水平面上的相對位移很小，并且容易因為不同評定系統的選擇而受到影響，因此關注在膝關節水平面前后運動的研究也不多。通常在屈曲膝關節的過程中脛骨和股骨之間還伴隨著相對滑動，兩者之間異常的前后滑動會影響到股四頭肌的力臂大小，這膝關節屈曲機制與十字交叉韌帶有關，未來需要更多的研究來解釋其中的機制。

4 KOA患者步態分析肌電圖特點

在針對KOA患者步態分析表面肌電的研究中顯示[9]，膝骨關節炎患者的股四頭肌肌力有顯著的下降，同時肌肉的耐力也減弱。有學者根據步態分析生物力學特征分析，KOA患者由于疼痛便采取輕度微屈膝關節的方式避免過度屈曲膝關節而加重疼痛[7]，長期如此的異常步態極易導致股四頭肌萎縮，這一結果也與McCarthy CJ[9]實驗肌電結果相同。KOA患者屈膝程度異常，也將導致腘繩肌及膝關節的后關節囊萎縮[7]。也有學者[10]結合等速肌力測試從而可以針對不同的膝關節損傷情況得到相對應的肌電圖，通過計算獲得相應肌肉的電變位情況、包括強度、在步態周期中的收縮時間比例等異常肌電變化信息，由此可以知道各個肌肉的病變情況。利用此類數據，與正常步態對比很容易發現膝骨性關節炎的一些發病規律。此方法可以作為膝關節骨性關節炎的診斷評估手段，也可以為康復期間的KOA患者提供康復指導建議。

5 結語

了解膝關節在三維平面上的各個運動特征對于制定KOA患者個性化運動康復方案至關重。步態分析在膝關節骨關節炎的康復治療中已經得到廣泛的應用。但目前尚未有一個權威的界定步態分析中各參數異常范圍，其診斷和治療都缺乏一個量化標準；同時針對不同程度的骨關節炎步態分析參數也并未有明確界限或指標，這些都不利于系統化地利用步態分析進行完善的康復訓練。另外，現有的康復治療訓練由于環境條件的限制較為單一，如何有效地結合步態分析，優化康復訓練方案還需康復醫師、康復治療師、臨床醫生及科研工作者的深入探究。

[1]Hunt MA,Schache AG,Hinman RS,et al KM.Varus thrustin medial knee osteoarthritis:quantification and effects of different gait-related interventions using a single case study[J].Arthritis Care Res，2011,63(2):293-297.

[2]樂意,金榮疆,陽楊,等.從下肢生物力學來解析膝骨關節炎[J].中國康復理論與實踐,2013(6):505-509.

[3]Lewek MD,Rudolph KS,Snyder-Mackler L.Control of frontal plane knee laxity during gait in patients with medial compartment knee osteoar thritis[J].Osteoar thritis and cartilage，2004,12(9):745-751.

[4]Riegger-Krugh C,Gerhart TN,Powers WR,et al.Tibiofemoral contact pressures in degenerative joint disease[J].Clinical Orthopaedics amp; Related Research,1998,348(348):233-245.

[5]Hurwitz DE.The knee adduction moment during gait in subjects with knee osteoarthritis is more closely correlated with static alignment than radiographic disease severity,toe out angle and pain[J].Journal of Orthopaedic Research，2002,20(1):101.

[6]Miyazaki T,Wada M,Kawahara H,et al.Dynamic load at baseline can pre dict radiographic disease progression in medial compartment knee osteoarthritis[J]. Annals of the Rheumatic Diseases， 2002,61(7):617-622.

[7]趙恒,徐飛,壽在勇,等.膝關節骨性關節炎患者步態和下肢主要關節的運動學分析[J].北京體育大學學報，2011,34(4):71-74.

[8]Mündermann A,Dyrby CO,Andriacchi TP.Secondary gait changes in patients with medial compar tment knee osteoar thritis:increased load at the ankle,knee,and hip during walking[J].Ar thritisamp;Rheumatism,2005,52(52):2835-2844.

[9]Mccarthy CJ,Callaghan MJ,Oldham JA.The reliability of isometric strength and fatigue measures in patients with knee osteoarthritis[J].Manual Therapy，2008,13(2):159.

[10]吳毅,占飛.等速肌力測試和訓練技術在運動醫學中的應用[J].中國運動醫學雜志，2002,21(1):81-84.

R684.3

A

2095-2813(2017)10(b)-0007-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.29.007