老年膝骨關(guān)節(jié)炎患者與不同年齡段健康人步態(tài)分析對比研究*

李向毅，張 鵬，王子江，楊 科，李曉東

(長治市第二人民醫(yī)院關(guān)節(jié)外科一病區(qū)，山西 長治 047300)

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis,KOA)是由于膝關(guān)節(jié)軟骨和軟骨下骨的退行性改變以及繼發(fā)性骨質(zhì)增生，引起的關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、畸形，功能障礙和步態(tài)異常[1]。KOA的發(fā)病與年齡、肥胖、創(chuàng)傷及遺傳有關(guān)[2]。近年來，隨著人口老齡化發(fā)展，KOA患者數(shù)量逐漸增多[3]。流行病學(xué)調(diào)查表明，骨關(guān)節(jié)炎的總患病率為15%，60歲以上人員患病率達50%，而在75歲以上患病率高達80%[4]，我國 KOA 的患病率為 18%，其中有癥狀的 KOA 影響了約 8.1% 的中國人[5-6]。KOA患者的臨床特點主要是疼痛和步態(tài)障礙，隨著疾病的進展，疼痛和步態(tài)障礙會逐漸加重[7]，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，是致殘的主要原因之一。

目前，對于KOA患者的診斷主要依靠病史、臨床表現(xiàn)及輔助檢查，輔助檢查的辦法較多，包括X線片、核磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)及關(guān)節(jié)鏡檢查，但這些檢查具有輻射性或者需要有創(chuàng)性操作等缺點。而步態(tài)分析(gait analysis，GA)是綜合人體解剖學(xué)、生理學(xué)與力學(xué)相關(guān)知識對人體行走功能和狀態(tài)進行分析的一種生物力學(xué)研究方法[8]。由于其無創(chuàng)性、準(zhǔn)確性及方便性等優(yōu)點，近年來廣泛應(yīng)用于骨科領(lǐng)域。因此，本試驗利用現(xiàn)代步態(tài)分析手段，對健康青年人，健康老年人和KOA老年患者進行對比研究，探討KOA早期患者的步態(tài)特征，為KOA早期患者的診斷提供新的理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1臨床資料

1.1.1納入、排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)參照2018年制定的KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)[9]：(1)近1個月內(nèi)反復(fù)的膝關(guān)節(jié)疼痛；(2)X線片顯示關(guān)節(jié)間隙變窄、軟骨下骨硬化和(或)囊性變、關(guān)節(jié)邊緣骨贅形成；(3)年齡≥50歲；(4)晨僵<30 min；(5)活動時有骨摩擦聲(感)。滿足診斷標(biāo)準(zhǔn)的(1)+(2)或(1)+(4)+(5)或(1)+(3)+(4)+(5)可診斷為KOA。同時根據(jù)KOA Kellgren-Lawrence分期標(biāo)準(zhǔn)，膝關(guān)節(jié)正位和側(cè)位X線片顯示為Ⅰ期或Ⅱ期的患者。

排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)不符合診斷標(biāo)準(zhǔn)和納入標(biāo)準(zhǔn)者。(2)合并膝關(guān)節(jié)扭挫傷或其他外傷者。(3)嚴(yán)重膝內(nèi)翻或膝外翻的患者，風(fēng)濕、類風(fēng)濕及痛風(fēng)病變的患者。(4)足踝部畸形、疼痛及其他影響正常步行的病變者。(5)合并有嚴(yán)重的內(nèi)臟病變者、神經(jīng)系統(tǒng)病變或其他嚴(yán)重代謝異常疾病及骨腫瘤患者。(6)試驗前3周接受過免疫抑制劑、腎上腺皮質(zhì)激素局部或全身治療者。(7)精神病患者、智力障礙者。(8)根據(jù)Kellgren-Lawrence分級標(biāo)準(zhǔn)，膝關(guān)節(jié)正位和側(cè)位X線片顯示為Ⅱ期以上的患者。

1.1.2一般資料 選取2021年1-6月長治市第二人民醫(yī)院骨科住院的雙膝KOA患者20例,其中男5例,女15例，平均年齡(64.1±5.87)歲。健康青年對照組和老年對照組各20例。青年對照組男8例,女12例，平均年齡(28.5±5.6)歲，老年對照組男4例,女16例，平均年齡(66.1±4.2)歲，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1試驗設(shè)備 GaitWatch三維步態(tài)動作捕捉與訓(xùn)練系統(tǒng)，采用無線位置傳感器，具有高精度，全自動采集和分析的特點，能滿足步態(tài)分析、臨床報告、步態(tài)數(shù)據(jù)記錄等功能。關(guān)節(jié)角度記錄精度：0.1度；記錄關(guān)節(jié)數(shù)7個，通訊方式：無線；通訊環(huán)境：室內(nèi)30 m。

1.2.2測試 (1)由同一名醫(yī)師完成所有操作，首先新建患者病歷信息，并綁定傳感器，將7個傳感器分別綁定在被測人對應(yīng)的位置(骨盆傳感器：骼骨水平線下兩橫指，骶骨正后方；雙側(cè)髖關(guān)節(jié)傳感器：股直肌中部；雙側(cè)膝關(guān)節(jié)傳感器：脛骨平臺內(nèi)側(cè)下緣；雙側(cè)踝關(guān)節(jié)傳感器：跖趾關(guān)節(jié)后方，第二至第四跖骨)。(2)被測人于跑步機上步行1 min，預(yù)熱至平素常規(guī)步態(tài)。(3)被測人雙腿并攏站在起點，點擊軟件的“設(shè)置”，完成初始姿態(tài)、步行距離、步行環(huán)境等項目的自動校準(zhǔn)，點擊軟件的“開始測試”，待軟件出現(xiàn)采集的直線之后，要求被測人開始直線行走12 m。被測者到達終點后，以自然姿態(tài)站立，醫(yī)生待軟件采集的數(shù)據(jù)曲線穩(wěn)定后，點擊“結(jié)束測試”并根據(jù)軟件提示保存采集數(shù)據(jù)，打印報告。(4)測試結(jié)束，返回病房。將病歷信息、測試數(shù)據(jù)輸入SPSS24.0軟件保存。

1.3觀察指標(biāo) 收集和討論步態(tài)分析的時空參數(shù)：步幅、步速、步頻、步長偏差、雙支撐時間及步態(tài)周期等指標(biāo)。

2 結(jié) 果

2.1一般資料 3組之間相比較，性別、身高和體重差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但年齡差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

2.2不同組別間時空參數(shù)對比結(jié)果 老年患病組與老年對照組和青年對照組比較，步行速度、步頻較慢，步幅較短，步態(tài)周期延長，雙支撐相增加(P<0.05)。與青年對照組相比，老年對照組的步行速度、步速、步幅、步態(tài)周期及雙支撐相均無明顯變化(P>0.05)，見表2。3組之間步長偏差無變化(P>0.05)。

表1 受試者一般資料

表2 受試者時空參數(shù)比較結(jié)果

3 討 論

KOA是一種退行性骨關(guān)節(jié)病，好發(fā)于老年人。近年來，隨著人口老齡化的發(fā)展，KOA的發(fā)病率逐年增加。KOA常見癥狀表現(xiàn)為疼痛、腫脹、僵硬、畸形及關(guān)節(jié)功能障礙，其中疼痛常為主要表現(xiàn)，尤其以上下樓梯、下蹲起立疼痛癥狀明顯。隨著疾病的發(fā)展，部分患者會有膝關(guān)節(jié)畸形癥狀，并導(dǎo)致行走時步態(tài)發(fā)生變化。KOA的影像學(xué)表現(xiàn)主要是膝關(guān)節(jié)周圍骨贅增多和囊性變、關(guān)節(jié)間隙狹窄以及軟骨下骨硬化等，目前對KOA的臨床診斷主要依靠患者病史、癥狀及關(guān)節(jié)影像學(xué)改變。但是膝關(guān)節(jié)在負重位下X線片與非負重位下X線檢查差異較大，因此單純依靠X線片對KOA患者進行診斷具有局限性和主觀性的缺點，并且對于KOA早期的診斷往往表現(xiàn)不明顯。因此對于該病的早期診斷尚未統(tǒng)一有效的診斷標(biāo)準(zhǔn)[10]。KOA臨床表現(xiàn)主要影響膝關(guān)節(jié)的功能，最直接表現(xiàn)為患者行走時的步態(tài)變化。通過步態(tài)分析的一些參數(shù)(步速、步頻、步長等)對KOA患者進行膝關(guān)節(jié)功能分級，可以判斷膝關(guān)節(jié)功能、步行的穩(wěn)定性、流暢性等[11]。SCHEYS等[12]采用步態(tài)分析對健康人多項日?；顒舆M行研究，發(fā)現(xiàn)步態(tài)分析評價指標(biāo)具有良好的可重復(fù)性和可信性。本研究表明，KOA患者步速減慢，步頻減小，步幅縮短，雙下肢支持期時間延長，支撐期百分比增加。這正好與文獻[13-15]的研究結(jié)果相一致。在老年對照組和青年對照組之間步態(tài)分析時空參數(shù)的各項指標(biāo)差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明年齡不是步態(tài)差異的主要影響因素。ELBAZ等[16]發(fā)現(xiàn)采用步長及步頻作為病情分級指標(biāo)，評估2 911例KOA患者的病情，分析研究證實，步態(tài)參數(shù)的改變與膝關(guān)節(jié)疼痛程度有關(guān)；而KOA患者的臨床表現(xiàn)主要是出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)疼痛，因此患者為了緩解膝關(guān)節(jié)疼痛往往會表現(xiàn)在行走的步態(tài)上，就會表現(xiàn)為速減慢，步頻減小，步長縮短，雙下肢支撐期時間延長，從而為維持身體平衡和步態(tài)穩(wěn)定。KOA患者為了緩解行走時疼痛，往往通過減少膝關(guān)節(jié)屈曲程度來加強膝關(guān)節(jié)伸直力量，并更快地將重量轉(zhuǎn)移至支撐側(cè)，來減輕疼痛和膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)，從而導(dǎo)致雙支撐相延長[17]。由此可見步態(tài)分析的時空參數(shù)指標(biāo)為KOA早期患者的診斷標(biāo)準(zhǔn)提供了理論依據(jù)。ELBAZ等[16]對2 911例KOA患者進行了步態(tài)分析檢查，發(fā)現(xiàn)步態(tài)分析和KOA患者的Kellgren-Lawrence評級有明顯相關(guān)性，提出基于步態(tài)分析對KOA患者的嚴(yán)重程度進行診斷分級，步態(tài)分析有助于 KOA 患者嚴(yán)重程度分期。但在本研究中由于樣本量較小，同時沒有考慮其他因素的影響，從而結(jié)果并不能絕對準(zhǔn)確而完整的描述不同時期骨關(guān)節(jié)炎患者的步態(tài)。因此，大樣本細分期的研究將是未來的努力方向。了解KOA患者不同階段的步態(tài)特征有利于早期診斷和制訂治療方案，同時也可以結(jié)合相關(guān)影像學(xué)檢查為早期和中期 KOA 患者的治療提供指導(dǎo)[18]，但步態(tài)分析在臨床療效評價方面的應(yīng)用還需要進一步的推廣和研究。

近年來步態(tài)分析廣泛應(yīng)用于骨科領(lǐng)域，除時空參數(shù)外，還有運動學(xué)參數(shù)、運動力學(xué)參數(shù)及表面肌電改變等參數(shù)，在未來的研究中將繼續(xù)深入研究KOA步態(tài)分析的其他相關(guān)參數(shù)，為KOA的臨床診斷，疾病進展及預(yù)后療效提供更加詳盡的數(shù)據(jù)，為臨床制訂個體化治療方案及療效評定提供更多幫助，從而造福更多的患者。