老年膝骨关节炎患者步态支撑期下肢生物力学研究
研究目的： 膝关节骨性关节炎是下肢最为常见的退行性骨关节病.膝骨关节炎会引起患者下肢运动学和动力学、负载模式以及平衡控制等多方面的改变,对患者的运动能力产生影响,增加其跌倒风险,严重降低患者的生活质量.本研究选取步行过程中主要活动平面——矢状面,基于前人关于膝骨关节炎矢状面内力学因素探究的少量结果,利用传统运动学、动力学测试手段配合环节互动动力学分析方法,深入了解和挖掘老年膝骨关节炎患者在步态支撑期,下肢髋、膝、踝三关节运动学参数以及主动肌肉力矩和被动力矩的大小和配比变化,以期获取评价膝骨关节炎的运动生物力学敏感步态指标,为老年膝骨关节炎的预防和临床康复、管理等提供生物力学理论依据. 研究方法： 使用Vicon16摄像头红外运动捕捉系统和2块Kistler三维测力台同步采集13名患膝骨关节炎的受试者（65.9±4.1岁、58.1±8.6公斤）和13名下肢健康的受试者（对照组）（63.4±2.3岁、55.4±5.8公斤）步行过程中的运动学参数以及地面反作用力。在常规运动学和动力学分析基础上，建立人体下肢髋、膝、踝三关节环节互动动力学模型，并利用同向比和冲量矩等分析方法对两组受试者左侧下肢三关节在矢状面内主动肌肉力矩及多种被动力矩进行分析，所有力矩值均为身高体重标准化后数据。本研究统计学分析采用独立样本T检验对各项生物力学指标进行组间对比，显著性水平定为α=0.05。 研究结果： 1.步行过程中，膝骨关节炎受试者步幅小于健康对照组，组间存在显著性差异（P<0.01）；步速显著慢于健康对照组（P<0.05）。 2.在支撑期触地时刻（heel strike，hs）、支撑中期（mid-stance）支撑末期（terminal stance，ts），膝骨关节炎患者膝关节最大屈角显著大于健康受试者（Phs<0.01；Pms<0.05；Pts<0.01）；此外，膝骨关节炎受试者在足跟触地阶段，伸膝关节力矩明显小于健康对照组（P<0.05）。 研究结论： 由于罹患膝骨关节炎，使得患者下肢主要屈、伸肌群力量以及活动情况发生改变，进而造成支撑期中特别是足跟触地阶段和支撑末期膝关节屈角峰值显著大于健康人，足跟触地阶段伸膝关节肌肉力矩峰值显著小于健康人，笔者认为上述指标可作为临床判断膝骨关节炎疾病的一种无创性、敏感的生物力学指标。本研究除着眼于关节肌肉力矩对关节活动的影响之外，还将接触力矩、重力矩、互动力矩、净力矩统统纳入分析，并且同时对步行过程中下肢髋、膝、踝三大关节进行数据挖掘，弥补了前人在膝骨关节炎疾病步态矢状面内研究的数据缺失。未来的研究中，笔者会将支撑期进一步细化，探究不同阶段内，三关节各力矩分量的变化情况。除此之外，还会继续探究膝骨关节炎患者下肢三关节在额状面内主动肌肉力矩与其他多种被动力矩的交互作用，从而推测膝骨关节炎患者步行过程中额状面内下肢的运动控制特点。
膝关节骨性关节炎 临床诊断 生物力学 步行过程 矢状面 步态支撑期
殷可意 刘宇 孙宇亮 庄薇
上海体育学院 200438 陕西师范大学 体育学院 710100
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2015-11-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）