杨晓露 黄鹏

（北京体育大学运动康复系 北京 100084）

步态分析在膝骨关节炎康复训练中的应用

杨晓露 黄鹏

（北京体育大学运动康复系 北京 100084）

膝关节骨性关节炎作为中老年人高发病之一，一直困扰着中老年人的正常生活。KOA除了会导致疼痛及关节功能障碍之外，还会引起步态异常。步行能够有效反映出下肢部分病理情况，对于客观评估下肢力线及各软组织工作状态具有重要作用。步态分析能够将KOA患者的特征步态量化表达，对优化康复训练方案及未来膝关节功能研究方向提供指导作用。因此本文将综述膝关节骨性关节炎患者步态分析特征，以运动康复的角度出发，以期为将来康复训练的优化提供参考。

骨性关节炎 步态分析 康复训练 膝关节 生物力学

随着我国逐渐步入老龄化社会，老年人口的健康问题和生活质量受到越来越多的关注。膝关节骨性关节炎（KOA）在中老年人中有较高的发病率，其病症严重影响到患者的健康和生活质量。为了促进膝骨性关节炎患者的康复治疗，不少学者通过步态分析定量分析患者膝关节功能情况，从而对下肢生物力学进行分析研究。

1 膝关节骨性关节炎（KOA）的诊断评估现状

在临床上，对KOA情况的评估方法主要是通过影像学方法来确定其中的问题，包括磁共振成像(MRI)、电子计算机断层扫描(CT)等。为了能够更加全面的反映膝关节功能状态，需要深入了解膝关节相关结构的相对位置关系及其力线测量，特别是在是否负重、静动态状态下的对比分析,以此提升膝关节功能诊断的准确性。影像学检查法作为临床上主要的评估方法，在表现动态膝关节活动状态方面存在一定的局限性，对于某些需要在动态模式下才诱发的病症之间不具备良好的相关性。此外，虽然也有经验丰富的医师通过相应的手法试验进行膝关节功能评估，但是部分学者认为[1],医师视觉的评估及一些手法试验评估都存在着一定的局限性，无法准确的对膝关节功能情况进行有效评估诊断。为了了解自重状态下膝关节动态功能变化，三维动态膝关节运动捕捉技术逐渐受到关注。

步行作为人体日常生活中最常见的行为特征，能够有效反映出人体下肢各部位结构的异常情况。KOA患者由于疼痛及关节功能障碍，容易表现出异常步态[2]。因此越来越多的学者结合步态分析，对KOA患者的膝关节功能进行量化分析，以期望得到更加准确的评估结果。

2 KOA患者步态分析动力学特征

膝关节骨关节炎一般最先发生在内侧关节面继而发展恶化至髌股骨关节炎和外侧骨关节炎[2]。因此KOA患者膝关节各部位的骨关节炎情况对比，相比于外侧部位，更多的患者内侧部位骨关节炎情况更加严重。其中影响骨关节炎恶化的主要原因是额状面的力线异常[3]。膝关节胫骨平台内侧关节软骨的退化被证实会促使骨关节炎的产生同时也与KOA患者膝内翻症状相关。从解剖结构上来说，膝关节内侧关节软骨相比于外侧关节软骨要更薄，同时内侧半月板也较易受损，因此内侧膝关节面更易磨损[4]。膝关节内侧骨关节炎的高发率不仅与解剖特性有关也与下肢力线有关，还与日常生活中的行走、下蹲、爬楼梯等动作有关，这些动作使内侧膝关节面相比于外侧关节面承受更大的载荷力[5]。在行走过程中，足底反作用力主要从内侧传递至膝关节中心，从而导致膝关节内侧负荷较大，这也是加重膝关节内侧磨损的原因之一[2]。大部分KOA患者常表现出膝内翻的特征。膝内翻改变了关节应力从而也改变了下肢力线，使得原先从膝关节中心的应力点移至内侧便更加加重了内侧的负荷；力线改变后的膝关节内侧负荷相当于外侧负荷的3.5倍[3]。膝关节内收力矩一般作为测定膝关节内侧负荷的指标[6]。在针对内侧KOA患者的研究中已证实膝关节内收力矩与膝关节内侧负荷压力呈正相关联系[5]，并且较高的膝内收力矩也会加重内侧关节软骨的退化[3]。可见，针对KOA患者膝关节动力学特点，着重内收力矩相关肌肉肌力的改善也许对于骨关节炎的延缓或治疗有重要意义。

3 KOA患者步态分析运动学特征

除此之外，针对KOA患者步态分析运动学方面的研究也不计其数。运动学分析是一种描述性的定量分析，所得结果反映了被检查者的步态特征，包括时空参数和关节运动的模式等。大部分研究集中在KOA患者膝关节矢状面上。由于骨关节炎而产生疼痛后，患者在整个行走周期中以轻度屈曲膝关节为特征，这与赵恒[7]的研究不谋而合。在首次着地时，由于疼痛表现出膝关节屈曲角度减少，过程中关节运动的总角度范围也相应减少，并呈现出异常的运动轨迹。但却有其他研究者发现[8]，在屈膝过程中，KOA患者膝关节各部位的相对位移有所减少，同时屈曲峰值也相对降低，但在首次着地期时的屈曲角度有所增加。值得注意的是，膝关节在矢状面上的运动特征已相对清晰，但在额状面及在水平面上前后位移变化特征却仍然不明确。在额状面上的研究更多的是关于动力学参数方面的探讨而较少有运动学方面的研究。

另一方面，由于膝关节各结构在水平面上的相对位移很小，并且容易因为不同评定系统的选择而受到影响，因此关注在膝关节水平面前后运动的研究也不多。通常在屈曲膝关节的过程中胫骨和股骨之间还伴随着相对滑动，两者之间异常的前后滑动会影响到股四头肌的力臂大小，这膝关节屈曲机制与十字交叉韧带有关，未来需要更多的研究来解释其中的机制。

4 KOA患者步态分析肌电图特点

在针对KOA患者步态分析表面肌电的研究中显示[9]，膝骨关节炎患者的股四头肌肌力有显著的下降，同时肌肉的耐力也减弱。有学者根据步态分析生物力学特征分析，KOA患者由于疼痛便采取轻度微屈膝关节的方式避免过度屈曲膝关节而加重疼痛[7]，长期如此的异常步态极易导致股四头肌萎缩，这一结果也与McCarthy CJ[9]实验肌电结果相同。KOA患者屈膝程度异常，也将导致腘绳肌及膝关节的后关节囊萎缩[7]。也有学者[10]结合等速肌力测试从而可以针对不同的膝关节损伤情况得到相对应的肌电图，通过计算获得相应肌肉的电变位情况、包括强度、在步态周期中的收缩时间比例等异常肌电变化信息，由此可以知道各个肌肉的病变情况。利用此类数据，与正常步态对比很容易发现膝骨性关节炎的一些发病规律。此方法可以作为膝关节骨性关节炎的诊断评估手段，也可以为康复期间的KOA患者提供康复指导建议。

5 结语

了解膝关节在三维平面上的各个运动特征对于制定KOA患者个性化运动康复方案至关重。步态分析在膝关节骨关节炎的康复治疗中已经得到广泛的应用。但目前尚未有一个权威的界定步态分析中各参数异常范围，其诊断和治疗都缺乏一个量化标准；同时针对不同程度的骨关节炎步态分析参数也并未有明确界限或指标，这些都不利于系统化地利用步态分析进行完善的康复训练。另外，现有的康复治疗训练由于环境条件的限制较为单一，如何有效地结合步态分析，优化康复训练方案还需康复医师、康复治疗师、临床医生及科研工作者的深入探究。

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

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.29.007