双膝骨性关节炎患者步态特征的研究

边蔷 闫立 梁朝 温建民

(中国中医科学院望京医院骨关节二科，北京 100102)

骨性关节炎(osteoarthritis，OA)是危害老年人身心健康的常见疾病，它是机械性和生物性因素共同作用导致的关节软骨细胞、细胞外基质和软骨下骨的合成与降解失衡，其中以膝骨性关节炎(knee osteoarthritis，KOA)最为常见。本研究采用目前国际公认的现代步态测试系统(Footscan测试系统)及步态分析方法，测量双侧KOA患者及健康成年人群的步态特征并分析其影响因素，旨在为KOA的预防及治疗提供参考。

1 资料和方法

1.1 一般资料 2011年6月—2012年6月我院收治双侧KOA患者50例，其中男性25例，女性25例；年龄45～75岁，平均(57.8±5.4)岁；病程3个月～12年。选取身体健康的50例成年人作为对照，其中男性25例，女性25例；年龄25～50岁，平均(32.6±6.3)岁。排除标准：严重心脑血管疾病、脊柱等其他骨性关节患者。所有患者均签署了知情同意书。

1.2 仪器 本研究采用比利时RSscan公司生产的Footscan plate system测量系统。采样频率为253 Hz。软件自动将单足分为10个测量区，测量者也可根据分析需要将测量区重新编辑合并。

1.3 检测方法 输入受试者基本个人信息后，受试者在研究人员指导下熟悉测试程序并练习，然后以自然步速，赤足通过长约5 m的测试走道(勿行走于平板四周边框)，保证左右脚各至少1次落在测试平板上。每人行走3次，计算3次测量的平均值，分析结果。

记录受试者的足底各区域受力时间百分比、步角、单足支撑期持续时间。

2 结 果

2.1 足底各区域受力时间参数 双侧KOA患者左膝及右膝第1、4、5跖骨区受力时间百分比小于健康成年人；双侧KOA患者左膝及右膝第2、3跖骨区受力时间百分比大于比健康成年人；其中双侧KOA患者M1、M2、M3数值与健康成年人比较，差异有统计学意义 (P<0.05)。见表1～2。

表1 双侧KOA患者、健康成年人左足底M1～5区域受力时间百分比 (％)

表2 双侧KOA患者、健康成年人右足底M1～5区域受力时间百分比 (％)

2.2 双侧KOA患者与健康成年人的步角比较 KOA患者左侧步角较健康成年人偏高，KOA患者右侧步角较健康成年人偏低，但差异均无统计学意义(P>0.05)，见表3。

表3 双侧FOA患者与健康成年人步角比较 (％)

2.3 单足支撑时间比较 双侧KOA左、右足的单足支撑时间均高于健康成年人，差异有统计学意义(P<0.05)，见表4。

表4 双膝OA患者与健康成年人单足支撑时间比较 (ms)

3 讨 论

现代步态分析技术是一种生物力学技术，可对KOA患者的膝功能进行评定，从而指导KOA患者的康复治疗和功能锻炼。本研究比较了KOA患者和健康成年人的足底各区域受力时间百分比、步角、单足支撑时间。

3.1 KOA导致足底各区域受力时间百分比改变 膝关节疼痛导致足底各区域受力时间百分比发生变化，以使患者在行走过程中保持稳定。但是，这种改变同时也使患者的步态不同于健康成年人，长时间的步态异常又会加重膝关节疼痛。一项随访5～11年的研究[1]提示，长期异常步态使患者膝骨关节炎加重。

一个完整的步态周期中，所有下肢肌肉、关节(包括骨盆)协同参与。KOA患者为避免屈膝负重加重疼痛，往往采取轻微膝关节过伸位负重以减少关节面压力，导致患者在患病早期下肢关节的某些肌肉发生代偿[2]；长期步态异常则会使其股四头肌萎缩、腘绳肌及膝关节后关节囊挛缩，而肌肉的萎缩可进一步导致患者步态的变化[3]。

另外，KOA患者由于疼痛而避免将第一跖骨区域蹬地，导致第二三跖骨区域负重时间较健康成年人长。本研究中，双侧KOA患者及健康成年人的足跟受力时间百分比均为内侧大于外侧(P<0.05)；而双侧KOA患者与健康成年人之间足跟受力时间差异无统计学意义(P>0.05)，其原因还有待进一步研究。

3.2 步角的改变 钱竞光等[4]报告，KOA患者需要加大步角来维持身体平衡和步态稳定；而本研究中，双侧KOA患者和健康成年人的步角差异无统计学意义；造成这一差异的原因可能是：文献[4]中健康成年人群为青年人，而本研究中为中青年人，但步角的变化是否与年龄有关，尚需要进一步的证实。另外，本研究中，健康成年人群的步角与系统自带的参考数值有较大差异，这可能与系统的自带数据库以欧洲人的解剖结构为标准有关。因此，建立以国人为标准的步态数据库是非常必要的。

3.3 单足支撑时间 KOA患者由于膝关节疼痛致单足支撑时间较健康成年人长，以缓冲疼痛和维持

平衡。本研究中没有限定步速，双侧KOA患者均以自然步态行走，双侧单足支撑时间均延长，提示双侧KOA患者行走时步速较健康成年人慢。步速的减小和单足支撑时间的延长是对病侧膝关节疼痛的一种保护机制。

综上所述，双侧KOA患者的足底各区域受力时间百分比、步角、单足支撑时间不同于健康成年人。造成这些差异的因素有很多，如膝关节周围肌肉、软骨的受损及下肢力线的改变等，通过改善这些因素可以治疗KOA。本研究的不足之处在于，仅纳入双侧KOA患者，缺乏对单侧KOA步态的评估和比较，有待进一步研究证实。

[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]钱竞光,宋雅伟,叶强,等.步行动作的生物力学原理及其步态分析[J].南京体育学院学报,2006,5(4):1-7.