雙膝骨性關節炎患者步態特征的研究

邊薔 閆立 梁朝 溫建民

(中國中醫科學院望京醫院骨關節二科，北京 100102)

骨性關節炎(osteoarthritis，OA)是危害老年人身心健康的常見疾病，它是機械性和生物性因素共同作用導致的關節軟骨細胞、細胞外基質和軟骨下骨的合成與降解失衡，其中以膝骨性關節炎(knee osteoarthritis，KOA)最為常見。本研究采用目前國際公認的現代步態測試系統(Footscan測試系統)及步態分析方法，測量雙側KOA患者及健康成年人群的步態特征并分析其影響因素，旨在為KOA的預防及治療提供參考。

1 資料和方法

1.1 一般資料 2011年6月—2012年6月我院收治雙側KOA患者50例，其中男性25例，女性25例；年齡45～75歲，平均(57.8±5.4)歲；病程3個月～12年。選取身體健康的50例成年人作為對照，其中男性25例，女性25例；年齡25～50歲，平均(32.6±6.3)歲。排除標準：嚴重心腦血管疾病、脊柱等其他骨性關節患者。所有患者均簽署了知情同意書。

1.2 儀器 本研究采用比利時RSscan公司生產的Footscan plate system測量系統。采樣頻率為253 Hz。軟件自動將單足分為10個測量區，測量者也可根據分析需要將測量區重新編輯合并。

1.3 檢測方法 輸入受試者基本個人信息后，受試者在研究人員指導下熟悉測試程序并練習，然后以自然步速，赤足通過長約5 m的測試走道(勿行走于平板四周邊框)，保證左右腳各至少1次落在測試平板上。每人行走3次，計算3次測量的平均值，分析結果。

記錄受試者的足底各區域受力時間百分比、步角、單足支撐期持續時間。

2 結 果

2.1 足底各區域受力時間參數 雙側KOA患者左膝及右膝第1、4、5跖骨區受力時間百分比小于健康成年人；雙側KOA患者左膝及右膝第2、3跖骨區受力時間百分比大于比健康成年人；其中雙側KOA患者M1、M2、M3數值與健康成年人比較，差異有統計學意義 (P<0.05)。見表1～2。

表1 雙側KOA患者、健康成年人左足底M1～5區域受力時間百分比 (％)

表2 雙側KOA患者、健康成年人右足底M1～5區域受力時間百分比 (％)

2.2 雙側KOA患者與健康成年人的步角比較 KOA患者左側步角較健康成年人偏高，KOA患者右側步角較健康成年人偏低，但差異均無統計學意義(P>0.05)，見表3。

表3 雙側FOA患者與健康成年人步角比較 (％)

2.3 單足支撐時間比較 雙側KOA左、右足的單足支撐時間均高于健康成年人，差異有統計學意義(P<0.05)，見表4。

表4 雙膝OA患者與健康成年人單足支撐時間比較 (ms)

3 討 論

現代步態分析技術是一種生物力學技術，可對KOA患者的膝功能進行評定，從而指導KOA患者的康復治療和功能鍛煉。本研究比較了KOA患者和健康成年人的足底各區域受力時間百分比、步角、單足支撐時間。

3.1 KOA導致足底各區域受力時間百分比改變 膝關節疼痛導致足底各區域受力時間百分比發生變化，以使患者在行走過程中保持穩定。但是，這種改變同時也使患者的步態不同于健康成年人，長時間的步態異常又會加重膝關節疼痛。一項隨訪5～11年的研究[1]提示，長期異常步態使患者膝骨關節炎加重。

一個完整的步態周期中，所有下肢肌肉、關節(包括骨盆)協同參與。KOA患者為避免屈膝負重加重疼痛，往往采取輕微膝關節過伸位負重以減少關節面壓力，導致患者在患病早期下肢關節的某些肌肉發生代償[2]；長期步態異常則會使其股四頭肌萎縮、腘繩肌及膝關節后關節囊攣縮，而肌肉的萎縮可進一步導致患者步態的變化[3]。

另外，KOA患者由于疼痛而避免將第一跖骨區域蹬地，導致第二三跖骨區域負重時間較健康成年人長。本研究中，雙側KOA患者及健康成年人的足跟受力時間百分比均為內側大于外側(P<0.05)；而雙側KOA患者與健康成年人之間足跟受力時間差異無統計學意義(P>0.05)，其原因還有待進一步研究。

3.2 步角的改變 錢競光等[4]報告，KOA患者需要加大步角來維持身體平衡和步態穩定；而本研究中，雙側KOA患者和健康成年人的步角差異無統計學意義；造成這一差異的原因可能是：文獻[4]中健康成年人群為青年人，而本研究中為中青年人，但步角的變化是否與年齡有關，尚需要進一步的證實。另外，本研究中，健康成年人群的步角與系統自帶的參考數值有較大差異，這可能與系統的自帶數據庫以歐洲人的解剖結構為標準有關。因此，建立以國人為標準的步態數據庫是非常必要的。

3.3 單足支撐時間 KOA患者由于膝關節疼痛致單足支撐時間較健康成年人長，以緩沖疼痛和維持

平衡。本研究中沒有限定步速，雙側KOA患者均以自然步態行走，雙側單足支撐時間均延長，提示雙側KOA患者行走時步速較健康成年人慢。步速的減小和單足支撐時間的延長是對病側膝關節疼痛的一種保護機制。

綜上所述，雙側KOA患者的足底各區域受力時間百分比、步角、單足支撐時間不同于健康成年人。造成這些差異的因素有很多，如膝關節周圍肌肉、軟骨的受損及下肢力線的改變等，通過改善這些因素可以治療KOA。本研究的不足之處在于，僅納入雙側KOA患者，缺乏對單側KOA步態的評估和比較，有待進一步研究證實。

[1]Hunt MA,Birmingham TB,Bryant D,et al.Lateral trunk lean explains variation in dynamic knee joint load in patients with medial compartment knee osteoarthritis[J].Osteoarthritis Cartilage,2008,16(5):591- 599.

[2]Gross KD,Hill strom H.Knee osteoarthritis: primary care using noninvasive devices and biomechanicalprinciples[J].MedClin North Am,2009,93(1):179-200.

[3]Childs JD,Sparto PJ,Fitzgerald GK,et al.Alterations in lower ex-tremitymovement and muscle activation patterns in individuals with knee osteoarthritis[J].Clin Biomech (Bristol,Avon),2004,19(1):44.

[4]錢競光,宋雅偉,葉強,等.步行動作的生物力學原理及其步態分析[J].南京體育學院學報,2006,5(4):1-7.