胫骨旋转对髌股关节应力分布的影响

目的探明胫骨旋转状态对髌股关节应力分布的影响。方法选取7个新鲜离体膝关节,在屈膝30°、60°、90°状态下,分别用压敏片测量胫骨中立位、内旋10°、20°、30°和外旋10°、20°、30°时的内、外侧髌股关节接触压力与峰值。结果外旋过程中,外侧髌股关节的接触压均值和接触压峰值呈非线性递增趋势,内侧呈非线性递减趋势;内旋过程中,外侧髌股关节的接触压均值和峰值逐渐减小,内侧则增加显著。上述变化在内旋20°到外旋20°的范围内较有规律。结论胫骨旋转畸形使髌股关节应力分布严重失衡,可能是引起髌股关节退变的重要因素。     

髌股关节痛业余跑者性别特异的下肢生物力学特征

目的 研究髌股关节痛（patellofemoral pain,PFP）业余跑者性别特异的下肢生物力学特征。方法 选取15名男性和10名女性PFP业余跑者作为实验组,并匹配25名无损伤业余跑者作为对照组。采集所有受试者跑步时的下肢运动学、动力学和表面肌电数据。采用双因素方差分析确定组别与性别对跑步时下肢生物力学特征的影响。结果 男性PFP业余跑者跑步缓冲期最大膝屈角度显著大于对照组;男性和女性PFP业余跑者跑步缓冲期最大髋内收角度显著大于对照组,且女性显著大于男性。结论 不同性别PFP业余跑者在跑步时表现出不同的下肢生物力学特征,PFP临床治疗应具有性别特异性。     

不同股骨止点对内侧髌股韧带重建后髌股关节应力影响的三维有限元分析

背景：髌股韧带重建有多种手术方式,其中股骨止点选取对手术实施影响较大,目前针对股骨止点的选取有多种方式,但无定论。目的：通过三维有限元软件分析膝关节不同屈曲状态下内侧髌股韧带（MPFL）股骨重建止点位置改变对髌股关节应力的影响,从而选择出合理准确的股骨重建止点。方法：获取成年人正常膝关节CT数据,导入Mimics、Geomagic及Soildworks软件进行提取模具、添加韧带,其中韧带的股骨止点选择分别为股骨内上髁与内收肌结节连线的中点、股骨内上髁、内收肌结节、股骨髁间窝顶部向内髁投射点和内收肌结节下10 mm,再将添加韧带后的模具导入机械软件Ansys,对不同股骨止点重建后髌股关节应力进行生物力学的有限元分析。结果与结论：（1）在膝关节屈曲0°和30°时,选取任一股骨止点产生的髌股关节应力大于其他屈曲角度（60°,90°,120°）;无论采取哪种位点作为股骨端止点,当膝关节屈曲超过30°时,髌股关节间的接触应力大小基本无差别;（2）在膝关节屈曲0°和30°时,以内收肌结节为止点的髌股接触压力最大,以股骨内上髁与内收肌结节连线的中点为止点的接触力最小;在膝关节屈曲30°时,股骨内上髁...     

髌股关节紊乱行关节镜手术治疗对髌股关节生物力学改变的三维有限元分析

目的采用三维有限元方法分析关节镜下行外侧髌骨支持带松解、内侧髌骨支持带紧缩手术前后髌股关节应力分布的改变情况。方法建立髌股关节紊乱患者关节镜手术前后髌股关节三维模型,并计算分析在加载200 N载荷下模型在不同屈膝角度(30°、60°、90°、120°)时的髌股关节最大应力和应力分布。结果关节镜术后模型不同屈膝角度的髌股关节最大应力较术前明显减小;术前髌股关节应力集中在髌股外侧关节面,而术后髌股关节应力得到重新分配。结论关节镜下外侧髌骨支持带松解、内侧髌骨支持带紧缩手术后,髌股关节不同屈膝角度的应力得到改善,为关节镜手术方法可以有效恢复髌股关节内外侧关节面压力平衡提供客观理论依据。对于临床上存在力线异常的早期髌股关节紊乱患者,建议应尽早手术干预。     

胫骨结节抬高术对髌股关节生物力学的影响

为客观评价胫骨结节抬高术的生物力学有效性。采用富士压敏片法和染色法测试８具新鲜离休膝关节在行胫骨结节抬高术前后的髌股关节接触部位、面积和应力分布。发现胫骨结节抬高术后,髌骨的习惯性接触区位置向近端移行,这种现象有助于避开对软骨病灶区的挤压和应力集中,对缓解和消除髌股疼痛症状可能有利。因此,提出了“应力集中软骨损伤区导致髌股疼痛”的设想。胫骨结节抬高术后,小屈膝角度（３０°～６０°）有一定的髌股减压作用;但随屈膝角度增加,髌股接触面积减小并出现压力分布不均或局部高压现象。胫骨结节抬高术后,“腱股接触”现象提早（６０°）出现,对髌股关节生物力学行为可能造成影响。     

髌股关节排列异常的生物力学特性变化的实验研究

目的：采用电测实验应力分析和压敏片测量技术相结合的方法,对髌股关节的运动肌群应力的变化特点、髌股关节接触面积和应力分布进行了一系列实验测试。材料与方法：采用8具人膝关节标本,保留关节囊及股四头肌机腱,髌股关节间隙内安放压敏片,肌腱上安放应力传感器,进行不同条件下的加载试验。结果：（1）股四头肌肌力对髌骨的稳定起重要作用。股内、外侧肌力不平衡（即股内侧肌肌力较弱）可使骸股关节接触压力和分布状态发生变化,使外侧髌股关节面接触压力升高。（2）在模拟髌股关节排列异常（髌骨外侧倾斜）的标本上,外侧髌股关节面接触压力及范围均明显增高,但髌骨固定在相对较小范围,使局部应力集中。（3）模拟外侧支持带松解的标本上,外侧关节接触压力和面积均有所下降,髌骨活动度增大,缓解了局部高接触压状态,但股四头肌肌力的不平衡仍影响髌骨的稳定。结论：股四头肌肌力不平衡对髌股关节接触应力和分布状态以及髌骨的位移范围均有较大影响,提示临床治疗中不应忽视对股四头肌肌力的恢复。     

基于膝关节三维模型的髌股关节动力学特性研究

目的构建有效的膝关节三维模型以计算髌股关节动力学参数。方法基于CT图像处理和CAD技术, 重建包括股骨下端、胫骨上端及髌骨的膝关节的骨骼三维模型,并定义髌股关节运动起重要作用的股四头肌直线模型、韧带及其它软组织的非线性弹性纤维束模型,以股四头肌肉力为输入控制变量。结果构造出一个有效的膝关节三维模型。结论该模型可以有效的计算髌股关节动力学参数。     

外侧髌股关节退变对膝关节内侧单髁置换疗效的影响

目的外侧髌股关节退变被认为是膝内侧单髁置换术后预后不良的危险因素,本研究通过对因膝关节前内侧骨关节炎行Oxford单髁置换的中国病人前瞻性研究探讨这一结论的正确性。方法对本单位从2009年8月至2013年12月连续进行的126例(104位病人)单髁置换病例进行前瞻性数据收集,术前记录膝关节疼痛部位,并根据Ahlback系统分级记录放射学检查发现的髌股关节退变。术中观察股骨滑车软骨磨损情况,根据Weidow 5级分级系统记录磨损程度,同时记录磨损部位。术后1年随访用Hospital for Special Surgery膝关节评分系统和能否深蹲对临床疗效进行评定。根据术中观察的股骨滑车软骨磨损部位,将病人分为无磨损组(N组)、外侧磨损组(L组)和中内磨损组(M组),比较三组间术后疗效、满意度、术后并发症是否有差异。计量资料采用单因素的方差分析,计数资料采用的是卡方检验。结果共118膝(98病人)纳入统计分析。根据术中发现共81膝(68.6%)存在股骨滑车软骨面磨损,外侧磨损组(L组)11膝,中内侧磨损组(M组)70膝。三组病人术后1年HSS评分有显著提高,M组与N组相比,L组与N组相比提高均无明显差异,但L组提高程度轻度高于M组;术后能够自主行深蹲和起立动作共88例,其中N组28例,M组52例,L组8例,组间无统计学差异;术后轻度膝前痛9例,其中N组2例,L组1例,M组6例,组间无统计学差异。结论术前放射学发现的髌股关节退变和术中发现外侧髌股关节软骨磨损均不能作为Oxford内侧单髁置换的反指征。     

顺轴疲劳运动对兔髌股关节软骨损伤的影响

背景:以髌股关节软骨损伤为主要特征的疾病临床发病率高,但目前的研究对其病因认识不足。过度活动是临床广泛认可的病理机制之一,对认识髌股关节损伤的发生与发展有重要的意义。目的:观察顺轴疲劳运动对髌股关节软骨的影响,探究疲劳运动对兔髌股关节软骨造成的损害,为了解过度活动对髌股关节软骨病变的影响提供实验依据。方法:将8只新西兰大耳白兔适应性饲养1周后,选取右后膝为实验侧,将右后膝固定于造模机上进行顺轴疲劳运动,活动角度设置为0°-95°,活动频率为60次/min,每天活动90 min,持续2周;左后膝不做处理。造模结束后采集动物膝关节MRI图像,之后麻醉处死动物并取材,对髌股关节进行软骨组织切片观察以及软骨Mankin评分。结果与结论:(1)实验侧髌骨软骨出现明显的损害;(2)顺轴疲劳运动2周后,实验侧髌骨软骨颜色晦暗、可见裂隙存在,髌骨软骨面粗糙,髌骨-股骨接触面边缘增生;对照侧没有发现明显的软骨退变;(3)膝关节MRI结果显示,实验侧髌骨软骨信号不均匀;(4)苏木精-伊红染色后,光镜下观察实验侧软骨表面不光滑,可见软骨细胞增殖,排列紊乱,多条潮线;实验侧Mankin评分明显高于对照侧,差异...     

正常髌股关节在体运动学研究回顾

髌骨轨迹不良被认为是引起髌股疼痛综合征的主要病理生理机制之一。本文回顾迄今已发表的正常髌股关节运动分析结果,介绍正常髌股关节在不同功能活动下的6自由度运动动态特征。髌骨内外移位、翻转、前后移位以及屈曲在不同的功能运动中都存在较为统一的运动模式。然而,不同测量方法限制了研究之间的深入比较。今后广泛运用动态磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）或/和双平面正交荧光透视成像系统（dual fluoroscopic imaging system,DFIS）,规范坐标系的建立或骨性形态参数的定义与使用,并增加实验的样本量,将有助于明确在体髌股关节6自由度运动的特征,完善对髌股关节动态功能的临床评价依据。     

Lower Limb Joint Kinetics During Moderately Sloped Running

Context:

Knowledge of the kinetic changes that occur during sloped running is important in understanding the adaptive gait-control mechanisms at work and can provide additional information about the poorly understood relationship between injury and changes in kinetic forces in the lower extremity. A study of these potential kinetic changes merits consideration, because training and return-to-activity programs are potentially modifiable factors for tissue stress and injury risk.

Objective:

To contribute further to the understanding of hill running by quantifying the 3-dimensional alterations in joint kinetics during moderately sloped decline, level, and incline running in a group of healthy runners.

Design:

Crossover study.

Setting:

Three-dimensional motion analysis laboratory.

Patients or Other Participants:

Nineteen healthy young runners/joggers (age  =  25.3 ± 2.5 years).

Intervention(s):

Participants ran at 3.13 m/s on a treadmill under the following 3 different running-surface slope conditions: 4° decline, level, and 4° incline.

Main Outcome Measure(s):

Lower extremity joint moments and powers and the 3 components of the ground reaction force.

Results:

Moderate changes in running-surface slope had a minimal effect on ankle, knee, and hip joint kinetics when velocity was held constant. Only changes in knee power absorption (increased with decline-slope running) and hip power (increased generation on incline-slope running and increased absorption on decline-slope running in early stance) were noted. We observed an increase only in the impact peak of the vertical ground reaction force component during decline-slope running, whereas the nonvertical components displayed no differences.

Conclusions:

Running style modifications associated with running on moderate slopes did not manifest as changes in 3-dimensional joint moments or in the active peaks of the ground reaction force. Our data indicate that running on level and moderately inclined slopes appears to be a safe component of training regimens and return-to-run protocols after injury.     

髌股疼痛综合征下肢动作模式特征与康复治疗研究进展

髌股疼痛综合征(patellofemoral pain syndrome, PFPS)因其高发病率、低治愈率的现状已在康复治疗领域获得越来越多的关注。研究发现,PFPS患者解剖学异常、疼痛因素导致肌肉活动改变与肌力不足会引起下肢关节产生错误动作模式,这种错误的动作模式会导致病情加重,不利于患者康复。通过运动疗法、贴扎、神经肌肉训练以及关节矫形器可以改善髋、膝、踝动作模式,减轻PFPS的疼痛。对PFPS患者患病后动作模式特征以及相应康复治疗方法进行总结,为PFPS的康复提供参考。     

髌骨肌贴对股四头肌肌力及膝关节疼痛的影响

背景：在评价髌骨肌贴的疗效时,既往的等速肌力测试较少关注角速度变化对疼痛和肌力的影响。 目的：应用等速肌力测试观察髌骨肌贴干预前后,髌股关节疼痛综合征患者的疼痛和股四头肌肌力变化。 方法：选择34例髌股关节综合征患者,在应用髌骨肌贴前,采用多关节等速力量测试评估训练系统测试角速度60 (°)/s和180 (°)/s下的膝关节等速向心收缩肌力,包括峰力矩值、总作功值及平均峰力矩值,并给予目测类比评分;在应用髌骨肌贴后,再次测试角速度60 (°)/s和180 (°)/s下的膝关节等速向心收缩肌力,并给予目测类比评分。 结果与结论：①目测类比评分：在60 (°)/s角速度下,髌骨肌贴应用后的分值较应用前仅轻微下降(P > 0.05);在180 (°)/s角速度下,髌骨肌贴应用后的分值较应用前显著下降(P < 0.05)。②等速向心收缩肌力：在60 (°)/s角速度下,髌骨肌贴应用后的峰力矩值、平均峰力矩、总功较应用前稍增加,但差异无显著性意义;在180 (°)/s角速度下,髌骨肌贴应用后的峰力矩值、平均峰力矩、总功较应用前显著增加(P < 0.05)。表明髌骨肌贴可显著改善髌股关节综合征患者低负荷关节运动时的疗效。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

跑鞋与着地方式对跑步损伤的影响

长跑是骨骼肌肉系统损伤发病率最高的运动健身项目之一,与跑鞋和着地方式有很大关系。在百链云图书馆和谷歌学术数据库中检索有关跑鞋和着地方式与跑步损伤关系的生物力学研究,最终选择42篇进行文献综述,发表时间为1981~2016年。跑鞋所宣称的缓冲和动作控制的作用并未得到证实,裸足跑作为更自然的跑步方式得到提倡。前脚掌着地的跑步方式对膝关节的损伤更小,但踝关节和跖骨的负荷较大;后跟着地则相反。因此,跑步者应根据自身情况选择适合的跑步方式。但转变跑步方法对跑步者下肢生物力学特征的影响尚未明确,这方面的研究会对跑步者转变跑步方式提出更好的建议。     

肌肉电刺激联合肌力训练对髌股关节痛患者膝关节生物力学特征的影响

目的 探讨6周肌肉电刺激联合肌力训练对髌股关节痛（patellofemoral pain,PFP）患者膝关节生物力学特征的影响。方法 招募46名PFP患者,随机分为肌力训练组（muscle strength training,MST）和肌肉电刺激联合肌力训练组（electrical muscle stimulation,EMS）,进行为期6周、每周3次的干预。通过膝前痛量表（anterior knee pain scale,AKPS）测试患者膝痛程度,通过红外动作捕捉系统、测力台以及表面肌电测试仪采集受试者干预前后落地起跳动作中膝关节运动学、动力学以及表面肌电数据,采用2×2混合设计方差分析确定两组干预前后各因变量之间的差异。结果 与干预前相比,EMS组AKPS评分、股内侧肌激活程度、股内外侧肌肌肉激活比值、膝屈曲最大角度和伸膝力矩峰值在干预后均显著增加,膝最大外展、外旋角度和力矩在干预后显著降低;MST组AKPS评分、膝屈曲最大角度和伸膝力矩峰值在干预后均显著增加,膝最大外展、外旋力矩在干预后显著降低;干预后组间比较发现,EMS组AKPS得分、股内侧肌激活程度和股内外侧肌肌肉激活比值均显著高于MST组,且膝外展最大角度显著低于MST组。结论 肌肉电刺激联合肌力训练有助于更好地平衡股内外侧肌肌肉激活,纠正跳跃落地动作时膝关节产生过大的外展角度,进而可能更有助于改善PFP患者的疼痛及下肢功能。     

髌股关节疼痛患者足底压力评估模型构建

目的 构建髌股关节疼痛(patellofemoral pain, PFP)足底压力模型,为该病康复评定提供理论依据。方法 采用病例对照研究,共纳入126例PFP患者(PFP组),并根据年龄、性别1∶1匹配126例健康志愿者纳入对照组。以是否发生PFP为因变量,以受试者自选步速下平地行走时足底12个分区峰值压力和峰值压强为自变量,分别构建峰值压力、峰值压强与PFP的条件logistic回归方程,并绘制对应方程的受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线,计算曲线下面积以分析不同方程对PFP的评估效果。结果 构建受试者足底12个分区峰值压力与PFP的条件logistic回归方程,仅足跟外侧区峰值压力进入回归方程;而通过各个分区峰值压强构建的回归方程中则包括足跟内侧区、中足区、第1跖骨区、第2跖骨区4个区域的变量,同时压强方程ROC曲线下面积大于压力方程曲线下面积。结论 可使用平地行走中PFP患者足底不同分区峰值压力、压强对PFP进行评估,峰值压强评估效果相对较好。     

基于图像信息的人体下肢关节定位

人体下肢关节定位在全身运动的跟踪与分析中具有重要的作用。本研究针对侧面行走时人体的几何特征提出了下肢关节点定位的方法，由此，进一步对任意行走姿态下人体模型的下肢关节点进行了准确的定位。经过大量的人体模型和实际人体序列的关节定位实验验证，表明此方法简单有效，在不需要任何标记的情况下，可以对行走人体序列的下肢关节点进行实时检测。     

基于统计参数映射分析跑鞋跟掌落差对下肢关节负荷的影响

目的 探讨在相同跑速下穿着不同落差跑鞋对下肢关节负荷的影响,为跑鞋设计和跑步者选购跑鞋提供依据。方法 18名男性跑步者分别穿着零落差和10 mm落差跑鞋以(4.0±0.2) m/s速度完成测试,使用红外高速运动捕捉系统和三维测力台同步采集下肢运动学参数和地面反作用力(ground reaction force, GRF)。使用统计参数映射法(statistical parameter mapping, SPM)分析跑鞋跟掌落差对支撑期垂直GRF、下肢关节三维力矩的影响。结果 跑鞋跟掌落差对垂直GRF无影响,对下肢关节部分力矩-时间序列影响显著。与穿着零落差跑鞋相比,穿着10 mm落差跑鞋在27%～38%支撑期髋关节内旋力矩增加,在47%～75%支撑期膝关节伸展力矩增加,在16%～33%、25%～30%、12%～25%支撑期踝关节跖屈力矩、外翻力矩和外旋力矩降低。结论 与穿着零落差跑鞋相比,穿着10 mm落差跑鞋在支撑前期髋关节负荷增加,踝关节负荷降低,在支撑中期膝关节负荷增加。建议跑步者结合自身特点及跑鞋跟掌落差对下肢关节负荷特征的影响,选择适合自己的跑鞋。