三步六式健膝功對早期膝骨關節炎患者步態生物力學參數的影響※

郭潔梅 蘇逸旭 鄭卓銘 張英杰 肖 艷 何克偉 陳秀明 蘇友新▲

膝骨關節炎（knee osteoarthritis，KOA）是以關節軟骨退變為主要特征之一的慢性退化性骨關節病。目前，全球KOA 的患病率為3.8%[1]，我國的患病率高達8.8%[2]。研究表明，下肢運動學和動力學、負荷模式等的異常改變，可加速KOA 的進程[3-5]，加重膝關節疼痛、功能障礙等，進而影響患者的生活質量。針對早期KOA，臨床仍然以藥物治療為主[6-7]，短期臨床療效確切，但長期應用易產生胃腸道不適，且治標不治本，故亟須尋找安全有效的補充/替代療法。

《膝骨關節炎中西醫結合診療指南（2023年版）》[7]提出非藥物療法可以減緩KOA 進程。運動療法是非藥物療法之一，多項臨床指南[8-9]已將運動療法作為KOA的一線治療選擇。研究表明，適度運動可保持關節及周圍結構的生物力學平衡，有助于減輕關節負荷和對軟骨的損害，從而改善KOA 患者的癥狀和下肢功能障礙[10-11]，尤其是對早期KOA 患者能夠產生顯著的臨床效益[12]。中醫傳統功法作為運動療法的一種，已被廣泛應用于KOA 的防治[13-14]。課題組在深入梳理大量文獻、臨床病例觀察以及咨詢專家的基礎上，創制了三步六式健膝功。該功法基于筋骨平衡理論，能針對KOA發病相關的筋骨平衡破壞[15]，改善患者的運動功能障礙，已在臨床應用10余年，并已被寫入科學出版社十四五本科規劃教材《骨傷康復功法學》（擬于2024年4月出版）。步態分析作為生物力學研究的重要方法之一，可量化評估KOA 患者在日常活動中的下肢關節運動學與動力學特征，并對KOA 患者病情進展與療效進行客觀評價。本研究通過觀察三步六式健膝功對早期KOA 患者的步態生物力學參數的影響，旨在為該功法對KOA 的療效提供生物力學依據。

1 對象與方法

1.1 一般資料病例來源于2023 年1 月—2023 年9月于福建中醫藥大學附屬康復醫院及福建中醫藥大學國醫堂骨科門診治療的符合入組標準的早期KOA患者，共64例。采取隨機數字表，將入選患者分為功法組32 例和對照組32 例。功法組脫落2 例（因個人原因自行退出），對照組脫落2 例（1 例因肌肉酸痛退出，1 例因個人原因自行退出），最終研究共完成60例，均未出現嚴重安全問題。其中，對照組男性8例，女性22例；23例患膝為左側，7例患膝為右側；平均年齡為（54.77±6.72）歲；平均身體質量指數（BMI）為（27.35±4.45） kg/m2。功法組男性12 例，女性18 例；21 例患膝為左側，9 例患膝為右側；平均年齡為（54.57±6.95）歲；平均BMI 為（27.51±4.51） kg/m2。兩組患者基線數據比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。本研究經福建中醫藥大學附屬康復醫院倫理委員會討論并通過（倫理號：2022KS-095-01）。

1.2 診斷標準

1.2.1 疾病診斷標準 參照《骨關節炎診療指南（2018年版）》[16]KOA相關診斷標準制定。

1.2.2 臨床分期標準 參照K-L（Kellgren-Lawrence）分級[17]、《膝骨關節炎階梯治療專家共識（2018年版）》[18]中KOA臨床四期分級方案中的早期。

1.3 納入標準①年齡45～65 歲，性別不限；②符合KOA 早期診斷標準；③BMI≤36 kg/m2；④存在單側膝部疼痛伴活動受限，但能夠參加功法習練及康復訓練；⑤自愿參與并簽署知情同意書。

1.4 排除標準①曾經接受過相關傳統功法習練或物理治療者；②過去1個月內有關節腔注射或外科手術史者；③近期有長時間外出計劃者；④有嚴重的心腦血管、肝腎功能、血液系統及精神系統疾病，影響參加主動訓練者；⑤孕期婦女；⑥需要借助輔助設備行走者；⑦除KOA 外，由于其他慢性或復發性疼痛而需服用具備鎮痛效果的藥物者。

1.5 剔除標準觀察資料不全而影響評估者。

1.6 脫落標準①受試者因個人原因自行退出；②未按規定治療而影響評估者。

1.7 治療方法兩組均在入組前進行健康宣教，在治療過程中進行疼痛評估，若雙足靜止站立時視覺模擬評分（Visual Analogue Scale，VAS）≥4 分者，給予美洛昔康片（上海勃林格殷格翰藥業有限公司；批注文號：國藥準字H20020217；規格：7.5 mg/片）口服，每次7.5 mg，每日1次，待VAS＜4分后停藥。

1.7.1 功法組 治療前對受試者進行三步六式健膝功的功法鍛煉[19]指導，具體步驟如下（以左側習練為例）。

第一步：患者兩手扶墻壁或桌子等固定物以保持站立姿勢的平衡，兩腳并攏，腳尖朝前，目視前方，整個習練過程保持身體直立狀態。①尖足式：兩腳跟盡力抬起，前腳掌及腳趾用力抓地，盡力伸直膝關節并維持伸直繃緊狀態15 s，后緩慢恢復原位。②跟足式：腳尖及前腳掌抬起，腳跟著地負重，保持膝關節伸直并繃緊狀態15 s，注意身體直立，防止臀部后撅。第一步兩式一起一落為1遍，15遍為1組。

第二步：患者坐于椅上（座位高度與自身小腿長度相當）。①壓腿式：左腿朝前伸直，腳底緊貼地面，右側膝關節屈曲90°，雙手交叉，手心向下壓于左側髕骨，力量適中，盡量使膝關節伸直，持續30 s，本式左右交替為1 遍，15 遍為1 組。②抱膝式：先主動屈髖、屈膝，再用雙手抱住左側腳踝上部，雙手用力向心牽拉，盡量使腳跟緩慢貼近該側臀部，增大膝關節屈曲角度，盡量保持腰背挺直，持續5 min，左右交替為1組，若患者在此過程中感覺疼痛明顯加重，則暫停該動作，待患者耐受后，再繼續重復，逐漸增大膝關節屈曲角度。

第三步：患者身體自然站立，腳跟并攏，兩腳尖夾角為90°張開，雙手自然垂于體側。①弓步式：身體重心右移，左髖上提，牽動左腳離地，再微屈左膝，身體重心前移，左腳向左前方45°方向邁出一步（約60～80 cm），足跟先著地至全腳掌踏實，右腿伸直（如患者能保持平衡，可以抬起右足跟，以足尖著地保持平衡），左腿屈曲成弓步（注意左膝不超過左足尖），身體重心移至左腿上（為保持平衡穩定，習練者可以雙手按壓于左膝上方）保持15 s后恢復自然站立。②虛步式：身體重心后坐，左腿緩慢伸直，右腿緩慢屈膝，身體重心移至右腿，保持15 s 后右腿緩慢站起伸直，身體重心移至正中，收回左腿。第三步兩式左右交替為1遍，15遍為1組。

每天六式招式各習練3組，每周6 d，連續12 w。1.7.2 對照組 參考《臨床康復學》[20]及《骨科運動康復學》[21]中KOA 患者綜合的簡易下肢康復訓練方案，具體如下。①床上直腿抬高訓練：仰臥床上，伸直患肢，上抬離床約30°，停留約10～15 s，每10～20 次為1組。②床上腿屈伸訓練：仰臥位，一側下肢伸直，患側屈膝屈髖，使大腿盡量靠近胸壁，停留10～15 s，每10～20次為1組。③靠墻靜蹲訓練：靠墻，屈膝、髖關節，但不小于90°，做半蹲位，堅持30 s，每5～10次為1 組。④踝泵訓練：仰臥位，盡力背伸患側踝關節10～15 s，然后盡力收縮患側跖屈踝關節10～15 s，完成以上動作為1次，每10～20次為1組。⑤髖部背伸訓練：仰臥位，盡力后伸患側大腿，停留10～15 s，每10～20 次為1 組。每天5 個動作各習練3 組，每周6 d，連續12 w。

1.8 質量控制入組當天，由兩名專業培訓人員對所有入組患者統一培訓，確保所有患者在治療開始之前掌握動作要領。此外，課題組專門制作動作的教學視頻，贈送給所有入組患者，方便其居家訓練時對比習練。同時，研究人員進行每周1 次的線上視頻隨訪，確保患者在整個治療期間掌握動作要領。

1.9 觀察指標

1.9.1 疼痛評估 于治療前后采用VAS評分評估患側膝關節雙足靜止站立時的疼痛情況，并統計美洛昔康片用量情況。

1.9.2 膝關節功能評估 于治療前后采用西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數可視化量表（Western Ontario and McMaster University Osteoarthritis Index，WOMAC）[21]評估患者膝關節功能情況，分數越低代表膝關節功能越好。

1.9.3 步態評估 于治療前后應用紅外運動捕捉系統與三維測力臺，采集患者步行過程中的數據，主要包括膝關節三維力矩峰值、步長、步速、步寬和足前進角。上述數據同步處理采用Vicon 系統，所有測量點的三維坐標經過Butterworth 低通濾波器平滑處理，其中截斷頻率設定為10 Hz。基于這些坐標點，建立人體各環節的坐標系，進而利用逆向動力學方程來計算力矩，并采用體質量進行標準化（N·cm/kg）。主要設備包括如下：8 臺紅外攝像機（Eagle-4，美國，采樣頻率100 Hz）和2塊AMTI測力臺（BP400600，美國，采樣頻率1500 Hz），配備Cortex 2.1 三維運動分析系統（Motion Analysis Corporation， 美國）以及Visual3D 建模仿真分析軟件（Professional，V6.C-Motion，Incorporation，美國）。

1.10 統計學方法數據分析采用SPSS 25.0 軟件。符合正態分布的計量資料以均數±標準差（±s）表示，組內比較采用配對樣本t檢驗，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；不符合正態分布的計量資料以中位數和四分位數[M（P25，P75）]表示，采用秩和檢驗。P＜0.05表示差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者VAS、WOMAC評分比較及美洛昔康片用量比較與治療前比較，兩組治療后VAS 及WOMAC評分均降低（P＜0.05）；與對照組比較，功法組VAS及WOMAC評分降低更明顯（P＜0.05）。功法組患者在治療期間的美洛昔康片用量低于對照組，但差異不具統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組患者VAS、WOMAC評分比較及美洛昔康片用量比較

2.2 兩組患者膝關節三維力矩峰值參數比較與治療前比較，對照組治療后伸展力矩升高，內收力矩降低（P＜0.05）；功法組治療后伸展、屈曲、外旋力矩均升高，內收力矩降低（P＜0.05）。與對照組比較，功法組治療后屈曲力矩升高更明顯，內收力矩降低更明顯（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組患者治療前后膝關節三維力矩峰值參數比較（N·cm/kg，± s）

表2 兩組患者治療前后膝關節三維力矩峰值參數比較（N·cm/kg，± s）

注：與治療前比較，*P＜0.05；與對照組比較，△P＜0.05

組別對照組功法組時間治療前治療后治療前治療后屈曲力矩30.70±20.12 33.83±20.88 28.47±22.94 46.22±22.55*△伸展力矩27.51±11.60 39.29±13.21*24.75±10.93 38.37±11.62*內收力矩51.30±10.93 47.65±8.52*53.18±7.78 40.30±15.17*△外展力矩5.56±2.37 6.25±2.93 5.60±1.91 5.96±3.29內旋力矩13.40±4.00 13.40±3.48 14.11±3.22 15.27±5.10外旋力矩1.44±0.72 1.60±0.53 1.37±0.61 1.77±0.70*

2.3 兩組患者步態特征比較與治療前比較，功法組治療后步長、步速及足前進角均升高，步寬降低（P＜0.05）。功法組治療后步長、步速均明顯高于對照組（P＜0.05）。見表3。

表3 兩組患者步態特征比較（± s）

表3 兩組患者步態特征比較（± s）

注：與治療前比較，*P＜0.05；與對照組比較，△P＜0.05

組別對照組功法組時間治療前治療后治療前治療后步長（m）0.54±0.03 0.56±0.05 0.54±0.03 0.58±0.06*△步速（m/s）0.85±0.05 0.89±0.09*0.87±0.07 0.95±0.08*△步寬（m）0.12±0.02 0.12±0.02 0.12±0.02 0.11±0.02*足前進角（°）5.77±1.67 6.49±1.31 5.90±1.85 6.84±1.53*

3 討論

膝關節是人體筋骨結構最復雜的關節之一，素有“膝為筋之府”的說法。正常時膝關節的肌腱、韌帶、關節囊、關節軟骨、半月板等各種“筋”發揮“主束骨而利機關”的功能，保證膝關節動態方面為主的穩定與平衡；膝關節的股骨下端、脛骨平臺、髕骨發揮“骨為干”的支撐、支架的功能，保證膝關節靜態方面為主的穩定與平衡。膝關節筋骨結構功能正常，除了動靜態平衡方面，還表現為“筋束骨，骨張筋”的“筋骨平衡”狀態。膝關節“筋骨平衡”遭到破壞，即“筋骨失衡”，會導致膝關節發生病理性改變，導致KOA 發生；KOA狀態又加重筋骨失衡，形成惡性循環。故課題組提出KOA 的基本病機為“筋骨同病”[15]，在治療上應“筋骨同調”。

三步六式健膝功是從八段錦、太極拳、易筋經等傳統健身功法的招式提煉整合而來。整體動作以筋帶骨，以骨穩筋，讓松弛的筋得到訓練；同時，拉伸僵硬的筋，恢復“筋束骨”功能，從而達到“筋束骨，骨張筋”的“筋骨平衡”狀態，以實現“筋骨同調”。前期研究結果表明，習練三步六式健膝功聯合電針、中藥熏洗治療能有效改善KOA 患者膝關節功能和提高其生活質量[19]。本研究以步態參數為主要觀察指標，從生物力學角度評價三步六式健膝功對KOA 早期患者的療效，結果提示，習練三步六式健膝功不僅能有效緩解早期KOA 患者膝關節疼痛，促進膝關節功能恢復，還能改善下肢步態生物力學參數情況。

內收力矩能夠反映膝關節內側間室的負荷狀態，與KOA 的病情嚴重程度和疾病進展呈正相關[22-24]。本研究發現，治療后功法組的內收力矩明顯降低，說明習練三步六式健膝功能夠有效降低KOA 患者膝關節內側間室的負荷情況。這一研究結果提示，三步六式健膝功可能是通過靜力性維持及弓虛步重心轉換過程起作用。首先，從靜力性維持動作上看，三步六式健膝功能夠通過訓練膝關節周圍肌肉的力量、拉伸韌帶和關節囊而達到改善筋弛痿弱的目的，增加膝關節穩定性，進而更好地支配膝關節內的負荷分布情況。其次，從第三步弓虛步重心轉換過程看，弓步式可增加足前進角，減少膝內翻角度，進而有效降低膝關節中心與地面反作用力之間的垂直距離，減少下肢關節承受負荷；虛步式在重心轉換過程中人體向反向移動，膝關節內側間室的應力也相應縮小[25-26]。

不僅如此，治療后功法組步長、步速還均高于對照組。步速增加能夠縮短下肢在支撐相的持續時間，增大膝關節的屈曲角度進而增大屈曲力矩[27]；步長的增加會縮短地面反作用力從而降低內收力矩[28]，而內收力矩和屈曲力矩均能反映內側間室的受力狀態，故三步六式健膝功可能是通過改善步態的特征進而調節關節力矩，從而改善KOA 患者膝關節內側間室的負荷情況。此外，治療后患者VAS評分較治療前明顯改善，提示三步六式健膝功能夠改善膝關節疼痛。在抗炎鎮痛藥物用量的統計上，功法組雖然較對照組減少，但可能是由于療程較短，且沒有進行隨訪，導致兩組差異不明顯。

綜上，習練三步六式健膝功能夠有效緩解早期KOA 患者膝關節疼痛，促進膝關節功能恢復，可能是通過改善生物力學步態參數來延緩KOA 的進展。今后的研究將增加表面肌電圖或下肢力線等其他生物力學手段進一步明確三步六式健膝功對KOA“筋骨同調”的療效。