全膝關(guān)節(jié)置換患者手術(shù)前后的三維步態(tài)分析

王宗翰，于 同，李 鑫，陳炳鵬，李 忱，王金成

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 骨科醫(yī)學(xué)中心，吉林 長(zhǎng)春130041)

膝關(guān)節(jié)炎(KOA)是一種較為常見(jiàn)的膝關(guān)節(jié)退行性病變。該疾病的進(jìn)展可能與下肢肌肉力量不足、立線偏差、肥胖等因素有關(guān)。步態(tài)分析(Gait Analysis)旨在對(duì)雙下肢的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)靜態(tài)受力情況進(jìn)行量化評(píng)估。因此在下肢運(yùn)動(dòng)疾病尤其是膝關(guān)節(jié)炎的診療與康復(fù)指導(dǎo)中，步態(tài)檢測(cè)有著舉足輕重的地位[1]。盡管TKA前后普遍采用WOMAC以及HSS評(píng)分，但兩種評(píng)分系統(tǒng)均不能對(duì)患者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能定量分析[2]。作者采用MOTION步態(tài)分析系統(tǒng)對(duì)本醫(yī)院42例行KOA的患者進(jìn)行了步態(tài)分析。

1 資料與方法

1.1 一般資料

研究對(duì)象相關(guān)情況見(jiàn)表1。納入本研究患者均為膝關(guān)節(jié)炎Ⅳ期。術(shù)式為髕前側(cè)入路。納入研究患者術(shù)前HSS評(píng)分12-74分，平均56.4分；術(shù)前WOMAC評(píng)分37-56分，平均48.8分?；颊邔?duì)此研究充分知情并自愿參加。

表1 研究對(duì)象一般資料

1.2 研究方法

MOTION步態(tài)分析系統(tǒng)由三部分組成。一是分布在不同位置的6個(gè)光學(xué)攝像頭，二是高精準(zhǔn)度的力學(xué)測(cè)試臺(tái)，三是與之匹配的后處理分析軟件如cortex等。首先配置好主機(jī)與紅外攝像頭，測(cè)試者穿深色緊身褲，上衣不得對(duì)腰部有遮擋或是反光點(diǎn)。其次對(duì)反光點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，分別是靜態(tài)19點(diǎn)動(dòng)態(tài)15點(diǎn)，構(gòu)建虛擬下肢模型。步態(tài)分析整套操作均由操作熟練的醫(yī)師進(jìn)行。囑患者用自然步態(tài)行走多個(gè)周期，避免其他外部因素干擾，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

1.3 主要觀察步態(tài)指標(biāo)

分別于術(shù)前、術(shù)后3個(gè)月檢測(cè)患者下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)與運(yùn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化。同時(shí)分別進(jìn)行WOMAC以及HSS膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

步態(tài)分析可以提供患者在三維上(X/Y/Z)的運(yùn)動(dòng)及受力情況。通過(guò)與步態(tài)分析配套的OT611數(shù)據(jù)分析軟件所測(cè)得的指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)置換術(shù)前后患者的短腿步態(tài)有所改善、減痛步態(tài)有所減輕。同時(shí)步態(tài)分析的結(jié)果顯示:①患者接受置換術(shù)后，運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)均有明顯改善見(jiàn)表2。②關(guān)節(jié)置換后患側(cè)肢體站立相時(shí)間明顯延長(zhǎng)，擺動(dòng)相時(shí)間縮短，其與相對(duì)健側(cè)步態(tài)周期各時(shí)相趨于均衡。③下肢各關(guān)節(jié)活動(dòng)度改善情況見(jiàn)表3。⑤關(guān)節(jié)置換后兩項(xiàng)評(píng)分均明顯提高，術(shù)后3個(gè)月HSS評(píng)分平均70.8分；WOMAC評(píng)分平均43.2分。

表2 手術(shù)前后下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)改善情況

表3 手術(shù)前后下肢各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度改善情況

3 討論

依據(jù)人類(lèi)行走過(guò)程可將步態(tài)周期分為支撐相與擺動(dòng)相，同時(shí)又將支撐相分為單腿支持相與雙腿支持相[3-8]。我們利用步態(tài)分析首先得到正常人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與運(yùn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上分析患者病理步態(tài)的參數(shù)與曲線，進(jìn)行對(duì)比研究，從而對(duì)臨床手術(shù)以及康復(fù)作以指導(dǎo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，膝關(guān)節(jié)炎患者步態(tài)存在著以下幾種特征：

3.1 減痛步態(tài)與短腿步態(tài)

當(dāng)患者一側(cè)肢體出現(xiàn)疼痛時(shí)，往往會(huì)反射性的減少該側(cè)肢體的受力與使用，那么在三維步態(tài)分析上可以看出該側(cè)肢體因?yàn)樘弁炊鴮?dǎo)致其支撐相變短，對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)相延長(zhǎng)。患肢在行走過(guò)程中，步幅縮短，膝關(guān)節(jié)呈屈曲狀態(tài)，下肢外旋，避免足跟著地等。

3.2 屈膝肌無(wú)力步態(tài)[9-14]

屈膝肌是驅(qū)動(dòng)肢體的主要加速肌群與動(dòng)力肌群，因此當(dāng)該肌肉無(wú)力時(shí)，在支撐時(shí)相末期軀體向后方傾斜，致使步長(zhǎng)明顯縮短。體現(xiàn)出特征性的無(wú)力步態(tài)。

綜上所述，步態(tài)分析是對(duì)人類(lèi)行走功能的動(dòng)態(tài)評(píng)估，其中涵蓋了生物力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、仿生學(xué)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。隨著科技的發(fā)展，人類(lèi)知識(shí)的進(jìn)步，各方面信息的整合，步態(tài)分析的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。