基于Win-track步態(tài)分析系統(tǒng)研究單側(cè)KOA患者行TKA術(shù)后足底壓力及平衡特征變化

羅元發(fā)，張磊，扶世杰

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院，四川 瀘州 646000)

0 引言

KOA是最常見的關(guān)節(jié)退行性疾病之一，好發(fā)于中老年人群。以軟骨病變、間隙變窄為特征，引起疼痛及活動受限。隨著我國人口老齡化的進(jìn)程，KOA已經(jīng)成為了我國的常見病、多發(fā)病。重度KOA常繼發(fā)多種膝關(guān)節(jié)形態(tài)畸形改變，引起長期慢性疼痛，患者的生活質(zhì)量也將受此影響，降低了患者的生活自理能力，加重了個人和社會的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。其引起的患膝的功能與形態(tài)改變直接影響下肢生物力學(xué)及力線，從而導(dǎo)致步態(tài)的改變，隨著時間的推移，病情進(jìn)展，嚴(yán)重者還會繼發(fā)腰椎、髖關(guān)節(jié)以及踝關(guān)節(jié)的改變。在KOA的病變初期，絕大多數(shù)患者主要表現(xiàn)為病變關(guān)節(jié)的輕-中度的陣發(fā)性隱痛，活動后可有不同程度的加重，經(jīng)休息后有所緩解，另外在溫度及天氣變化時也可出現(xiàn)疼痛癥狀加重，對患者的日常生活影響較小；在病變中期，主要表現(xiàn)為疼痛的加重，關(guān)節(jié)形態(tài)可有繼發(fā)性的改變，嚴(yán)重影響患者的日常生活；而在病變晚期，則表現(xiàn)為持續(xù)性的疼痛或夜間痛，往往伴隨病變關(guān)節(jié)的嚴(yán)重畸形以及功能活動受限。目前，KOA的保守治療主要是以緩解疼痛、減緩病變進(jìn)程為目的，對于力線和形態(tài)改變的糾正需要手術(shù)干預(yù)。TKA技術(shù)能夠很好的糾正關(guān)節(jié)畸形，重建關(guān)節(jié)功能，重塑下肢正常的力學(xué)力線，從而緩解疼痛，改善行走的步態(tài)，進(jìn)而改善患者生活質(zhì)量，是作為治療膝關(guān)節(jié)晚期病殘的重要手段。隨著全世界人口老齡化進(jìn)程的加快，全球范圍內(nèi)接受TKA的患者數(shù)量呈現(xiàn)出指數(shù)級增長的趨勢。有研究預(yù)估，美國到2030年，TKA手術(shù)臺次將是2005年的6倍，超過300萬例，由此所產(chǎn)生的住院費(fèi)用將超過20億美金。

步態(tài)分析采集行走時的各種參數(shù)，來分析KOA對步態(tài)變化的影響。付海燕等[1]研究發(fā)現(xiàn)KOA患者的足底壓力均高于正常青年組，KOA患者步態(tài)指標(biāo)具有一定的特征性。Deluzio KJ等[2]研究發(fā)現(xiàn)，KOA患者的患側(cè)步角增大，支撐的時間減少。Naili JE等[3]對KOA患者TKA術(shù)后1年的步態(tài)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動步態(tài)模式與對照組相當(dāng)。Bonnefoy-Mazure A[4]研究發(fā)現(xiàn)TKA術(shù)后1年，患者的疼痛明顯降低，活動范圍和步速明顯增加。RoDH等[5]研究發(fā)現(xiàn)TKA術(shù)2年，患肢的步速明顯增加。步態(tài)分析是以解剖學(xué)和力學(xué)為基礎(chǔ)，研究分析人類步行的一種方法[6]。足底壓力則是研究應(yīng)力分布的規(guī)律和特點(diǎn)，來分析步態(tài)的變化情況[7]。通過對測量的足底壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可側(cè)面反應(yīng)手術(shù)療效、評估術(shù)前病變程度，同時也能為后期的功能康復(fù)鍛煉提供參考。

本研究的研究對象為正常人與單側(cè)KOA患者，運(yùn)用Win-track步態(tài)分析系統(tǒng)采集KOA患者手術(shù)前及行TKA術(shù)后6月的雙足足底壓力及平衡特征數(shù)據(jù)，以雙足靜態(tài)站立時的接觸面積、最大壓力、平均壓力、平衡占比、穩(wěn)定性及步行時的支撐時間作為主要參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，研究單側(cè)KOA患者和正常人群的足底壓力和平衡特征的差異，以及TKA手術(shù)前后患肢足底壓力和平衡特征的變化，進(jìn)而評估TKA對KOA患者步態(tài)的改善情況，同時為后期的功能康復(fù)鍛煉提供更客觀的參考。

1 材料與方法

1.1 一般資料

1.1.1 實驗對象

隨機(jī)選取2018年9月至2020年6月于西南醫(yī)大附二院門診就診的30名(男性12人，女性18人)膝關(guān)節(jié)正常人員作為空白對照組，年齡為(66.47±2.98)歲，體重指數(shù)(Body Mass Index，BMI)為(23.87±1.45)kg/m2。同一時期隨機(jī)選取就診的單側(cè)KOA行TKA手術(shù)患者30名(男性10人，女性20人，左側(cè)14例，右側(cè)16例)，作為實驗組，年齡為(67.87±3.99)歲，BMI為(24.89±1.70)kg/m2，HSS評分為(53.53±2.24)分。所有受試者均已簽署行步態(tài)分析測試知情同意書。

1.2 納入排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 正常人群納入標(biāo)準(zhǔn)

受試者否認(rèn)有下肢功能活動障礙及關(guān)節(jié)疼痛的病史、體格檢查于影像學(xué)檢查均無異常。

1.2.2 正常人群排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)患有嚴(yán)重的內(nèi)科疾病以及影響行走的疾病；(2)資料有遺漏者；(3)不配合測試者。

1.2.3 單側(cè)KOA患者納入標(biāo)準(zhǔn)

(1)晚期KOA患者伴膝關(guān)節(jié)疼痛及活動受限，HSS評分＜60 (HSS評分量表見附錄1)；(2)X線影像學(xué)檢查符合KOA改變；(3)健側(cè)膝關(guān)節(jié)無疼痛及影像學(xué)表現(xiàn)；(4)有TKA手術(shù)適應(yīng)證；(5)要求并順利完成單膝TKA手術(shù)。

1.2.4 單側(cè)KOA患者排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)與KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)不符；(2)患者有其它影響行走的疾病；(3)雙側(cè)KOA患者；(4)不能夠耐受手術(shù)者；(5)資料有遺漏者。

1.3 實驗儀器與設(shè)備

法國Medicapteurs公司生產(chǎn)的Win-Track步態(tài)分析系統(tǒng)，由一壓力測試平板和電腦端操作系統(tǒng)組成。壓力測試平板通過數(shù)據(jù)線連接至電腦主機(jī)，通過電腦端操作系統(tǒng)采集及處理數(shù)據(jù)。本設(shè)備通過傳感器實時自動感應(yīng)測定靜態(tài)站立時雙足的接觸面積、足底壓力、平衡占比(如圖1)、穩(wěn)定性(如圖2)和步行時雙足的支撐時間(如圖3)。

圖1 接觸面積、足底壓力及平衡占比分布

圖2 穩(wěn)定性

圖3 步行時雙足支持時間

1.4 檢測方法

用于實驗的Win-Track步態(tài)分析系統(tǒng)位于西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院骨傷科(關(guān)節(jié)·足踝組)。將受檢者的姓名、性別、身高、體重等基本信息錄入電腦端操作系統(tǒng)后，在實驗員的指導(dǎo)下分別采集正常組及單側(cè)KOA患者TKA術(shù)前3天及術(shù)后6月靜態(tài)站立及步行時的數(shù)據(jù)。采集方法：受檢者赤足站立或步行于壓力測試平板，待其熟悉并適應(yīng)測試過程后，以最舒適的站立及行走方式通過壓力測試平板上。該實驗主要采集的參數(shù)為：靜態(tài)站立30s時雙足的接觸面積、最大壓力、平均壓力、平衡占比、穩(wěn)定性和步行時雙足的支撐時間。具體參數(shù)定義如下：

接觸面積：是指受檢者赤足站立于壓力檢測平板上時，足底與平板相接觸的面積，單位為平方厘米(cm2)。

最大壓力：是指受檢者赤足站立于壓力檢測平板上時，壓力檢測平板所受到的壓力的最大值，單位為克每平方厘米(g/cm2)。

平均壓力：是指受檢者赤足站立于壓力檢測平板上時，壓力檢測平板所受到的壓力的平均值，單位為克每平方厘米(g/cm2)。

平衡占比：是指受檢者赤足站立于壓力檢測平板上時，在維持身體平衡的過程中雙下肢各自所占的比例，單位為%。

穩(wěn)定性：是指受檢者赤足站立于壓力檢測平板上時，在維持身體平衡的過程中雙下肢在前后及左右的晃動幅度，單位為毫米每秒(mm/s)。

支撐時間：是指受檢者赤足步行經(jīng)過壓力檢測平板的過程中，下肢支撐身體的時間，單位為毫秒(ms)。

1.5 手術(shù)方法

所有手術(shù)均由同一位主任醫(yī)師帶領(lǐng)同一組醫(yī)師完成。患者取仰臥位，于屈膝位在患肢大腿上段安放止血帶，常規(guī)消毒鋪巾后充氣加壓，選擇前正中縱切口髕旁內(nèi)側(cè)入路，作一長約12-15cm的切口。充分暴露膝關(guān)節(jié)后將髕骨向外翻。顯露股骨脛骨關(guān)節(jié)面，切除交叉韌帶、半月板及全部滑膜，再用骨刀去除所有增生的骨贅。行股骨遠(yuǎn)端截骨：用髓內(nèi)定位器械定位，位置滿意后安放截骨模具，移除髓內(nèi)系統(tǒng)，選取合適的位置置入定位針，進(jìn)行截骨。行脛骨近端截骨：定位器械放置準(zhǔn)確后，置入定位針，進(jìn)行截骨。假體測試：裝配與其相對應(yīng)尺寸的假體試模及襯墊，分別測量伸直和屈曲間隙均合適。假體固定：用骨水泥固定假體，將骨水泥調(diào)制黏度適中，將其涂壓于截骨面，依次安放脛骨及股骨側(cè)假體，清理骨水泥。牢靠固定后，放置聚乙烯平臺，檢查其穩(wěn)定性。髕骨處理：修整接觸面，清理骨贅，并去神經(jīng)化，檢查活動軌跡滿意。傷口縫合：創(chuàng)口內(nèi)無異物遺留，大量稀碘伏和生理鹽水反復(fù)沖洗，松止血帶，創(chuàng)面止血后置入一根血漿引流管，關(guān)閉切口。傷口加壓包扎，彈力繃帶包扎患肢。

1.6 術(shù)后處理及功能康復(fù)鍛煉

術(shù)后采用冰袋間斷冷療患處，從而減輕出血、水腫及疼痛；常規(guī)應(yīng)用抗生素預(yù)防感染；運(yùn)用鎮(zhèn)痛泵、靜脈或口服藥物及物理治療等多模式聯(lián)合鎮(zhèn)痛；常規(guī)應(yīng)用低分子肝素預(yù)防深靜脈血栓形成；根據(jù)血漿引流量的多少于術(shù)后1-2天拔出引流管，次日遵醫(yī)囑在助行器幫助下開始下地活動。

功能康復(fù)鍛煉主要包括：踝泵運(yùn)動：雙足做背伸及跖曲動作(150次/天)；直腿抬高：下肢伸直，抬離床面約10-15cm(20-30下/次，3-4次/天)；伸膝運(yùn)動：屈曲健側(cè)，患肢伸直至床面(2h/次，5-10min/次)；屈膝運(yùn)動：小腿下垂，緩慢加大屈膝角度(2h/次，20-30min/次)；伸直運(yùn)動：保持大腿緊貼床面，伸直小腿，緩慢抬高小腿(2h/次，20-30min/次)；扶助行器下地：站立伸膝，繃緊患肢；行走屈膝，上抬患肢。

1.7 術(shù)后觀察指標(biāo)

靜態(tài)站立30s時雙足的接觸面積、最大壓力、平均壓力、平衡占比、穩(wěn)定性和步行時雙足的支撐時間及HSS評分。

1.8 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 實驗組結(jié)果

30例患者術(shù)后均未發(fā)生并發(fā)癥并全部完成測試，隨訪率100%。

2.2 一般資料對比

經(jīng)兩獨(dú)立樣本t檢驗，實驗組的性別、年齡及BMI分布基本信息與對照組比較均無顯著差異(P＞0.05)(見表1)。

表1 基本信息組間比較

2.3 HSS評分比較

經(jīng)配對樣本t檢驗，與手術(shù)前相比，TKA術(shù)后6月HSS評分顯著上升(P＜0.05)(見表2)。

表2 HSS評分比較(±s，分)

表2 HSS評分比較(±s，分)

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2.4 步態(tài)參數(shù)比較

步態(tài)參數(shù)評分結(jié)果顯示：

TKA組術(shù)前(如圖5-1至如圖5-3)與正常組(如圖6-1至如圖6-3)相比，其患側(cè)靜態(tài)站立時的接觸面積、最大壓力、平均壓力、平衡占比及穩(wěn)定性與步行時的支撐時間均減小，存在顯著差異(P1＜0.001)；

圖6-3 正常組步態(tài)

圖5-3 術(shù)前組步態(tài)

圖6-1 正常組靜態(tài)站立30s的接觸面積、最大壓力、平均壓力、平衡占比

圖5-1 術(shù)前組靜態(tài)站立30s的接觸面積、最大壓力、平均壓力、平衡占比

TKA術(shù)后6月(如圖7-1至如圖7-3)患側(cè)靜態(tài)站立時的接觸面積、最大壓力、平均壓力、平衡占比及穩(wěn)定性與步行時的支撐時間參數(shù)與術(shù)前比較有明顯差異(P2＜0.001)；

7-3 術(shù)6月步態(tài)

圖7-1 術(shù)后6月靜態(tài)站立30s的接觸面積、最大壓力、平均壓力、平衡占比

TKA術(shù)后6個月各參數(shù)與正常組比較無明顯差異(P3＞0.05) (見表3)。

表3 TKA手術(shù)前后步態(tài)參數(shù)與正常組比較及組內(nèi)比較(±s)

表3 TKA手術(shù)前后步態(tài)參數(shù)與正常組比較及組內(nèi)比較(±s)

注：P1為TKA術(shù)前患側(cè)與正常組對比；P2為TKA術(shù)后患側(cè)與TKA術(shù)前對比；P3為TKA術(shù)后患側(cè)與正常組對比。

TKA術(shù)前患側(cè) TKA術(shù)后6月患側(cè) 正常組 t1 P1 t2 P2 t3 P3接觸面積(cm2) 40.53±2.93 71.10±1.84 71.77±1.43 -52.42 ＜0.001 62.01 ＜0.001 -1.56 0.12最大壓力(g/cm2) 164.17±4.22 347.70±12.28 355.13±7.02 -127.70 ＜0.001 77.69 ＜0.001 -2.88 0.06平均壓力(g/cm2) 93.67±2.82 186.40±9.17 190.57±9.38 -54.21 ＜0.001 51.20 ＜0.001 -1.74 0.87平衡占比(%) 21.53±3.70 47.43±1.48 48.37±1.40 -37.13 ＜0.001 35.91 ＜0.001 -2.51 0.15穩(wěn)定性(mm/s) 0.006±0.002 0.002±0.001 0.002±0.001 13.87 ＜0.001 -12.32 ＜0.001 2.77 0.08單足支撐時間(ms) 617.33±23.48 714.67±9.37 720.00±8.71 -22.46 ＜0.001 20.11 ＜0.001 -2.28 0.26

圖5-2 術(shù)前組靜態(tài)站立30s穩(wěn)定性

圖6-2 正常組靜態(tài)站立30s穩(wěn)定性

圖7-2 術(shù)后6月靜態(tài)站立30s穩(wěn)定性圖

3 結(jié)論

TKA術(shù)后6月，患者的膝關(guān)節(jié)疼痛及功能得到明顯改善。

病變側(cè)肢體術(shù)后6月的靜態(tài)站立時的接觸面積、最大壓力、平均壓力、平衡占比及穩(wěn)定性與步行時的支撐時間與正常組無明顯差別，證明TKA可以改善KOA患者的步態(tài)；術(shù)前較正常組差別較大，證明KOA會影響患者的步態(tài)；術(shù)后6月的步態(tài)參數(shù)和正常組基本相同，證明TKA手術(shù)有助于改善患者的步態(tài)。

Win-track步態(tài)分析系統(tǒng)能夠?qū)崟r動態(tài)觀察并記錄TKA術(shù)后患者的步態(tài)變化，利用步態(tài)分析可以對TKA術(shù)后患者下肢運(yùn)動功能進(jìn)行動態(tài)量化評估，能夠更加客觀的獲知患者術(shù)后的功能康復(fù)情況，從而對術(shù)后功能康復(fù)鍛煉提供階段性指導(dǎo)，促進(jìn)關(guān)節(jié)功能恢復(fù)。

4 討論

膝關(guān)節(jié)作為人體中復(fù)雜程度最高的關(guān)節(jié)，需要在承受人體重力的前提下，完成大幅度的復(fù)雜動作來滿足日常生活及運(yùn)動的需求。人們在步行時膝關(guān)節(jié)的負(fù)重約為體重的2～3倍，特別是在爬樓梯等屈膝角度較大的活動中，膝關(guān)節(jié)所承受的負(fù)重可達(dá)體重的6倍[8]。膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎病因尚未明確，軟骨改變及間隙變窄是其主要病理變化，臨床表現(xiàn)為關(guān)節(jié)疼痛、腫脹，影響日常生活及運(yùn)動為主要表現(xiàn)的疾病，以中老年人群為主[9-10]，是導(dǎo)致中老年人殘疾的一種疾病[11]，并有向低齡化發(fā)展的勢頭。隨著人民的生活質(zhì)量的提高，人口逐漸老齡化，目前全球罹患關(guān)節(jié)炎的患者大約有2.5億人次，在60歲以后，男性和女性患關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率分別為9.6%和18.0%。在西歐、北美、澳大利亞、新西蘭及日本等發(fā)達(dá)國家，80歲以上的老年男性KOA患病率約為22.0%，老年女性約為30.3%；在西太平洋地區(qū)，80歲以上的老年男性KOA患病率約為13.0%，老年女性約為20.5%；并且在45歲以后，KOA的患病率明顯上升[12]。隨著KOA的進(jìn)展，患者的生活質(zhì)量受到的影響逐漸增大[13]，家庭及社會的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)也隨之增加，在發(fā)達(dá)國家，KOA的直接成本和間接成本約占國民生產(chǎn)總值的1.0%～2.5%[14]。而在我國60歲以上的老年人群中，X線平片表現(xiàn)有骨關(guān)節(jié)炎約占50%，其中30%～50%有臨床癥狀。除了老齡化因素外，創(chuàng)傷和肥胖所導(dǎo)致的KOA在年輕人中的發(fā)病率也呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢[15]。

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎導(dǎo)致關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的破壞和關(guān)節(jié)畸形，引起關(guān)節(jié)的解剖、功能及步態(tài)改變[16]。臨床上對于KOA的治療方式多種多樣，可分為保守治療和手術(shù)治療2大類，常規(guī)的保守治療，例如健康教育、口服藥物、關(guān)節(jié)腔注射、中醫(yī)治療、物理治療及基因治療等。有研究表明，體重降低5%～10%可明顯緩解疼痛及功能受限[17]。國際骨關(guān)節(jié)炎研究學(xué)會(OARSI)推薦適度的功能鍛煉，如游泳、太極拳等作為KOA的保守治療方案[18]。有研究顯示，運(yùn)動療法對KOA癥狀的改善至少能維持2～6個月，療效的丟失可能與受試者難以全程規(guī)范的堅持運(yùn)動處方有關(guān)[19]。口服藥物分為中藥和西藥，西藥常伴有胃腸道、心血管系統(tǒng)及肝腎功能損害等不良反應(yīng)，且阿片類藥物有一定的依賴性及耐藥性，故在臨床應(yīng)用中有一定的局限性。而中藥在一定程度上能夠避免上述不良反應(yīng)，臨床應(yīng)用較為廣泛。榮兵等[20]運(yùn)用獨(dú)活寄生湯治療KOA，連續(xù)口服4周后，患者血清中的炎癥介質(zhì)含量較治療前降低，表明獨(dú)活寄生湯能夠降低炎癥因子水平而起到鎮(zhèn)痛作用。透明質(zhì)酸可以緩解疼痛來恢復(fù)部分關(guān)節(jié)功能，使患者生活的質(zhì)量得到提高[21]。因此在關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射透明質(zhì)酸、糖皮質(zhì)激素、臭氧以及自體富血小板血漿也成為治療KOA的一種方式。傳統(tǒng)的中醫(yī)針灸推拿因其獨(dú)特的優(yōu)勢，在治療KOA上也享有一席之地。針灸治療能夠消除關(guān)節(jié)腫脹，對關(guān)節(jié)活動度改善程度不大。推拿則能很更好的改善關(guān)節(jié)活動度，但對于關(guān)節(jié)腫脹的人群不適宜[9]。體外沖擊波療法(ESWT)有空化效應(yīng)、機(jī)械力效應(yīng)及封閉痛覺神經(jīng)感受器等作用，近年來，在骨傷科廣泛應(yīng)用[22]。基因療法的相關(guān)研究較少，但有研究證實其能夠長效的改善KOA患者的疼痛癥狀[23]。雖然保守治療的方式眾多，但均只能減輕膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的臨床癥狀，延緩病程進(jìn)展，不能從根本上治療疾病。因此，隨著病程的進(jìn)展，常常需要通過手術(shù)的方式來進(jìn)一步治療，目前對于治療KOA的手術(shù)方式選擇較多，但其選擇受到患者的年齡、臨床癥狀、病變的程度及生活與工作需求等因素的影響。對于治療期望值低、力線無明顯改變的高齡患者多選用關(guān)節(jié)鏡手術(shù)治療[24]。張海森等[25]采用關(guān)節(jié)鏡手術(shù)治療KOA患者的研究發(fā)現(xiàn)，患者恢復(fù)良好，滿意度高。脛骨近端截骨術(shù)可降低對腓神經(jīng)及外側(cè)副韌帶的損傷風(fēng)險[26]。腓骨近端截骨術(shù)具有損傷小、恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)節(jié)置換分為全膝置換、單髁置換及髕骨置換。有研究表明，單髁置換對于僅有內(nèi)側(cè)間室病變的患者的近期效果較好[27]。全膝置換矯形及翻修優(yōu)于單髁置換，而單髁置換創(chuàng)傷小，截骨量少，故術(shù)后關(guān)節(jié)功能恢復(fù)更快。

對于嚴(yán)重的KOA患者而言，人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是目前最有效的方法[28]，他能緩解疼痛，矯正畸形，恢復(fù)關(guān)節(jié)穩(wěn)定，從而恢復(fù)關(guān)節(jié)功能，在臨床上取得了良好的效果[29]。李昌燕等[30]指出，TKA可在改善關(guān)節(jié)功能及減輕疼痛方面有顯著效果。有研究表明，TKA術(shù)后中期隨訪的優(yōu)良率高于90%[31]。但是TKA只提供了緩解疼痛和恢復(fù)功能的條件，要恢復(fù)日常功能活動，手術(shù)后的功能康復(fù)鍛煉尤為重要。規(guī)律的術(shù)后功能康復(fù)鍛煉不僅可以有效促進(jìn)關(guān)節(jié)功能的恢復(fù)，而且還可以增強(qiáng)肌肉的力量，促進(jìn)患肢的血液循環(huán)，避免關(guān)節(jié)黏連、攣縮等術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生，從而顯著提高患者的生活質(zhì)量。TKA術(shù)后進(jìn)行功能康復(fù)鍛煉，可促進(jìn)傷口愈合，降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。如術(shù)后抬高患肢，促進(jìn)淋巴血液回流，減輕關(guān)節(jié)及周圍的組織腫脹程度，達(dá)到緩解疼痛，避免關(guān)節(jié)攣縮的目的，并能有效改善關(guān)節(jié)功能及周圍肌肉組織的收縮能力。TKA術(shù)后康復(fù)一直是臨床研究的熱點(diǎn)問題，應(yīng)用客觀、簡便、精確的臨床評價標(biāo)準(zhǔn)可以更好的指導(dǎo)患者術(shù)后的功能康復(fù)鍛煉。目前對于TKA術(shù)后的康復(fù)評定包括疼痛、功能及心理方面。現(xiàn)今主要的評價體系仍是患者的主觀滿意度[32]。常用的評分標(biāo)準(zhǔn)為美國特種外科醫(yī)院膝關(guān)節(jié)評分(hospital for special surgery knee score，HSS)，上述的評分方法雖簡單易行，但均為主觀評分，受到多種因素的干擾，影響最終的準(zhǔn)確性。例如患者對功能恢復(fù)程度缺乏準(zhǔn)確的表述，與實際情況存在差異。對TKA術(shù)后的功能恢復(fù)的評定，爭議較大。因而急需一種更為簡便、客觀的評價方法來補(bǔ)充現(xiàn)有的主觀評分方法的客觀部分。隨著現(xiàn)代測量技術(shù)的飛速發(fā)展，步態(tài)分析應(yīng)運(yùn)而生。近年來，步態(tài)分析的應(yīng)用越來越廣泛，引起了專家學(xué)者的高度重視。對于異常的運(yùn)動狀態(tài)，深入分析其異常步態(tài)，通過宏觀層面對KOA病情進(jìn)展進(jìn)行分析，也是當(dāng)下的一項熱門研究課題[33]。

步行是人類具有的特征性活動，指通過雙下肢的交互運(yùn)動移行從而達(dá)到安全有效的位置變化的目的。步態(tài)即人類行走時的姿態(tài)，由下肢各關(guān)節(jié)的活動組成，神經(jīng)中樞及下肢肌肉也參與其中。年齡、性別、行為習(xí)慣及職業(yè)等都是影響步態(tài)的因素。個體間的差異，決定了每個人的都有屬于自己的步態(tài)模式。正常人相似下肢結(jié)構(gòu)，決定了正常人相似的步行過程。自動化、周期性的運(yùn)動模式，決定了肢體的動態(tài)變化具有節(jié)律性，各個步態(tài)周期之間也存在著非常細(xì)微的差異。步態(tài)是一種客觀描述人類行走行為的方法，在生物力學(xué)、運(yùn)動醫(yī)學(xué)及骨科等諸多領(lǐng)域均有步態(tài)相關(guān)的研究和應(yīng)用，是臨床研究的常見內(nèi)容[34]。

足底壓力分析是一種通過采集足底應(yīng)力的分布情況來分析步態(tài)的有效方法，對運(yùn)動醫(yī)學(xué)疾病的功能變化及療效評價有重要意義。早在20世紀(jì)50年代，就有在臨床上應(yīng)用足底壓力分析的報道。足底壓力分析已成為了臨床上診斷及治療評定的工具之一。足底壓力分析最早在被應(yīng)用于鞋類設(shè)計，除此之外，它對疾病的診斷及肢體功能的評估也具有積極意義。常見的足底壓力分析參數(shù)包括接觸面積、最大壓力和平均壓力等，通過對足底壓力參數(shù)的測量和分析，對運(yùn)動系統(tǒng)相關(guān)疾病的診療及功能康復(fù)訓(xùn)練等有一定的幫助。

步態(tài)分析的歷史可追溯到1942年的《人體比例圖》，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新出現(xiàn)的步態(tài)采集方式對步態(tài)的研究起到了巨大的推動作用。近年來，步態(tài)分析越來越多的被運(yùn)用到臨床上來指導(dǎo)臨床工作。目前在臨床的實際應(yīng)用中，主要的步態(tài)分析技術(shù)有三種：壓力傳感技術(shù)、計算機(jī)視覺技術(shù)與可穿戴技術(shù)。壓力傳感技術(shù)主要由壓力測試平板及電腦端操作系統(tǒng)組成，當(dāng)被檢者站立或步行于壓力測試平板時，傳感器實時采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的分析，從而得到相關(guān)的步態(tài)參數(shù)，如Win-track系統(tǒng)及Footscan系統(tǒng)，具有操作簡單，靈敏度高，數(shù)據(jù)分析快等優(yōu)點(diǎn)；計算機(jī)視覺系統(tǒng)技術(shù)，如SIMI Motion 3D運(yùn)動圖像解析，其設(shè)備安裝及操作過程復(fù)雜，占據(jù)空間大，對環(huán)境要求較高，而且采集前需多次校準(zhǔn)；可穿戴技術(shù)，主要通過穿戴固定在人體上的傳感器設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后進(jìn)行步態(tài)分析。但其價格昂貴，維修困難。壓力傳感技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)勢在步態(tài)分析得到了廣泛的應(yīng)用。

在治療下肢運(yùn)動疾病及功能康復(fù)指導(dǎo)中會根據(jù)步態(tài)檢測結(jié)果提出相應(yīng)措施，在膝關(guān)節(jié)相關(guān)疾病中應(yīng)用非常廣泛。有研究發(fā)現(xiàn)，在KOA患者的患病期間，其步態(tài)參數(shù)和生物力學(xué)會按照某種規(guī)律而發(fā)生變化[35]。Al-Zahrani等[36-37]研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重KOA患者的步速低，步幅短，周期長。有學(xué)者指出，KOA患者的步速、步頻和步幅較正常人明顯降低[38-40]。國際上目前對于KOA患者的步態(tài)分析，尚未明確最佳的分析方法。步態(tài)分析來評估骨骼肌肉系統(tǒng)疾病通過比較患者的步態(tài)參數(shù)與正常人的差異程度，現(xiàn)已可以用來反應(yīng)疾病的病變程度。可以作為評估骨科術(shù)前的病變程度，及術(shù)后恢復(fù)效果的客觀指標(biāo)。

本研究查閱相關(guān)KOA運(yùn)動學(xué)、生物力學(xué)參數(shù)改變的相關(guān)文獻(xiàn)，并對KOA患者行TKA手術(shù)治療與步態(tài)分析間的關(guān)系展開研究，以期為TKA術(shù)后康復(fù)提供指導(dǎo)。步態(tài)特征參數(shù)的變化，在治療KOA患者的過程中具有重要意義。Blue C等[41]研究發(fā)現(xiàn)，異常步態(tài)在TKA術(shù)后仍持續(xù)存在，通過術(shù)后功能鍛煉，增強(qiáng)肌肉力量改善肢體功能，從而改善步態(tài)。Zhang Z等[42]研究發(fā)現(xiàn)，足底壓力負(fù)荷在KOA患者中增加可導(dǎo)致足內(nèi)翻及步行時的步態(tài)改變。本研究通過分析比較KOA患者行TKA手術(shù)前后的步態(tài)特征參數(shù)的變化，能夠更加客觀的獲知患者術(shù)后的功能恢復(fù)情況，進(jìn)而達(dá)到對術(shù)后功能康復(fù)鍛煉提供階段性指導(dǎo)，促進(jìn)TKA術(shù)后患者膝關(guān)節(jié)功能康復(fù)。目前絕大多數(shù)的傳統(tǒng)步態(tài)分析設(shè)備因其使用復(fù)雜，耗時多，反饋不及時，同時需處理大量的數(shù)據(jù)，故多用于實驗室研究，在臨床上應(yīng)用存在局限性。本實驗中所使用的Win-track步態(tài)分析系統(tǒng)具有操作簡單，耗時少，可隨時采集并能即時獲取步態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)，優(yōu)于傳統(tǒng)步態(tài)分析系統(tǒng)，在臨床應(yīng)用中更為適合。

KOA患者的步態(tài)特征為“逃避疼痛步態(tài)”，即患者通過調(diào)整患側(cè)肢體髖、膝、踝關(guān)節(jié)的活動角度，以及降低接觸面積、足底壓力、平衡占比及支撐時間來減輕患肢的負(fù)重，達(dá)到減輕疼痛的目而形成的一種代償步態(tài)。由于疼痛的影響KOA患者在行走過程中會盡可能減少患肢的負(fù)重時間，因此患肢的支撐時間明顯降低。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，術(shù)前患肢的接觸面積、足底壓力、平衡占比及支撐時間較正常人顯著降低，證明了患者為減輕患肢的負(fù)重時間來緩解疼痛，而采取了重心更快速的向健肢轉(zhuǎn)移的代償策略。有研究也證實了KOA患者健肢的支撐相百分比增加。KOA患者患肢的接觸面積、足底壓力、平衡占比及支撐時間等參數(shù)的降低，可能是為了減輕因患肢的負(fù)重占比及負(fù)重時間而引起的疼痛。而對于TKA術(shù)后的患者，其關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到了重建，糾正了患肢的力線，關(guān)節(jié)受力及肌群力量得到了改善，故而會對患肢的步態(tài)產(chǎn)生一定影響。通過分析受試者的主觀評分，發(fā)現(xiàn)HSS評分在術(shù)后6個月較術(shù)前有明顯提高。TKA不僅重新恢復(fù)了關(guān)節(jié)活動的穩(wěn)定，而且還緩解了疼痛。但要想達(dá)到更佳的恢復(fù)狀態(tài)，則需要術(shù)后規(guī)范化的功能康復(fù)鍛煉。規(guī)范化的功能康復(fù)鍛煉能夠使膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉、韌帶重新相互適應(yīng)，從而逐步恢復(fù)正常步態(tài)。本研究結(jié)果表明，TKA術(shù)后患肢的接觸面積、足底壓力、平衡占比及支撐時間較術(shù)前明顯增大。周萌等[43]研究發(fā)現(xiàn)，患肢的支撐時間在術(shù)后明顯延長，也與本研究結(jié)果相符。證明TKA術(shù)后能夠明顯緩解KOA患者的疼痛，患肢的接觸面積、足底壓力、平衡占比及支撐時間明顯增加，從而使患者無需因疼痛而加快身體重心向健肢轉(zhuǎn)移，健肢也無需再代償支撐。在本研究中，KOA患者在TKA術(shù)后6月，患肢的接觸面積、足底壓力、平衡占比及支撐時間指標(biāo)均有良好的恢復(fù)，術(shù)前的“逃避疼痛步態(tài)”也得到了明顯改善，并且與正常組比較無明顯差異性，表明術(shù)后恢復(fù)顯著。

嚴(yán)重KOA患者的患肢膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性受到破壞，通過機(jī)體的代償機(jī)制，引起患肢的步態(tài)改變，而TKA作為目前治療終末期KOA的公認(rèn)方式，它可以重建關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，糾正力線，緩解疼痛，為恢復(fù)關(guān)節(jié)功能提供條件，而加上術(shù)后一段時間的規(guī)范化功能康復(fù)鍛煉，逐步恢復(fù)肢體的步態(tài)及功能。通過步態(tài)分析，可以客觀量化評估TKA手術(shù)前后的關(guān)節(jié)步態(tài)改變情況，通過對相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的分析比對，進(jìn)而為制定更加合理、有效、個性化的康復(fù)方案提供參考。相信步態(tài)分析在今后將在運(yùn)動醫(yī)學(xué)相關(guān)疾病的診療過程中逐漸發(fā)揮重要的作用。同時本研究也存在一些不足之處：(1)由于客觀條件限制本次研究的隨訪時間較短，隨訪次數(shù)少，樣本量偏小，在一定程度上影響了試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性；(2)所觀測指標(biāo)不夠全面，只對部分步態(tài)參數(shù)進(jìn)行了分析比較，更多方面的參數(shù)未能全面細(xì)化研究。