膝骨性关节炎合并内翻畸形患者运动特征研究

为研究膝骨性关节炎合并内翻畸形患者术前生物力学群体特征,用于比较患者术前术后步态延续性及进行术后康复指导,本文采集9例患者水平行走和坐立-起身过程的步态,并进行骨肌多体动力学分析。本文研究结果显示,水平行走时试验组下肢运动功能减弱,试验组非手术侧膝关节平均活动范围为22.5°~71.5°,拟置换侧膝关节平均活动范围为24.4°~57.6°,而对照组膝关节平均活动范围为7.2°~62.4°。单侧膝内翻患者完成坐立-起身过程时的下肢地面反作用力对称度介于0.72~0.85,非手术侧下肢起主要支撑作用。双侧膝内翻患者坐立-起身时地面反作用力之和最小。尽管单侧膝内翻患者采用非手术侧下肢过量负载的代偿方式能完成术后日常活动,但长期过量负载容易增加非手术侧下肢膝关节罹患膝骨性关节炎风险。对膝骨性关节炎合并内翻畸形患者完成日常活动的运动学和生物力学特征进行研究,有助于从生物力学角度理解内翻膝的发病机制,对患者的术前评估、预防和术后恢复具有较强的临床指导意义。     

膝骨性关节炎患者与正常青年人步态的对照

背景：应用现代步态分析技术研究膝骨性关节炎患者足底压力分布的报道较少,尚未建立骨性关节炎患者特征性的足底压力数据库。 目的：比较膝骨性关节炎患者与正常青年人步态特征的差异。 方法：运用足底压力测试系统对40例年龄44~70岁膝骨性关节炎患者及10名正常青年人行走时的步态进行测试,观察受试者足底各区域受力时间、单足支撑期参数、步角、足底各分区压力峰值。 结果与结论：膝骨性关节炎患者足底各区域受力时间百分比均高于正常青年组,两组足跟内外侧值差异尤为显著;膝骨性关节炎患者足跟触地阶段时间百分比、前足离地阶段时间百分比低于正常青年组,全足支撑阶段时间百分比高于正常青年组;膝骨性关节炎患者足跟侧部区域压力峰值均较正常青年组降低。说明膝骨性关节炎患者步态指标具有特征性,足跟部触地时间百分比、足跟触地阶段时间百分比、全足支撑阶段时间百分比及前足离地阶段时间百分比均与正常人有明显区别,膝骨性关节炎患者足跟部位外侧肌肉活动和平衡能力控制都较正常年轻人弱。     

正常青年人三维步态:时空及运动学和运动力学参数分析

背景:三维步态分析作为一种客观步态评估方法越来越广泛应用于临床检测。但尚缺乏统一的标准来衡量正常人的步态特征。目的:检测中国正常青年人自然行走步态数据,为临床上异常步态的分析提供参考依据。方法:应用英国Vicon三维运动捕捉系统,对100名正常青年人进行步态测试,得到时空参数、运动学参数、运动力学参数。结果与结论:正常青年人左右侧(髋、膝、踝关节的活动角度和垂直地板反力)曲线分布规律基本一致;髋、膝、踝关节活动角度(最初着地角度、最大屈曲角度、最大伸展角度、矢状面最大活动范围)和垂直地板反力参数(第1波峰值、谷值、第2波峰值)的左右侧相比,差异无显著性意义(P0.05)。说明建立的中国正常人步态数据,可供临床步态分析参考使用。     

footscan~ SCSI高频平板测试不同膝骨关节炎患者自然行走步态的生物力学比较

背景:膝骨关节炎与生物力学因素密切相关。文献中应用现代步态分析方法对膝骨关节炎患者足底压力分布的研究报道较少。目的:分析不同膝骨关节炎患者自然行走过程中的步态特征,试图探讨患者行走过程中不稳定的成因。方法:采用footscanSCSI高频平板测试系统对22例中老年膝骨性关节炎患者进行了平地常速行走时步态特征的测试。结果与结论:左膝疼、右膝疼和双膝疼患者的健侧和患侧的步态分期参数、足底各区域与地面的接触时间以及足的平衡参数存在着不同程度的差异。膝骨关节炎患者的步态参数反映了他们行走过程中存在着不稳定因素。     

脑性瘫痪儿童的步态特征分析

背景：脑瘫患儿的步态异常较常见,如何控制改善步态是康复治疗的重点。 目的：分析脑瘫患儿步态的生物力学参数,并观察支具控制对不随意运动型脑瘫患儿运动能力的影响。 方法：研究对比脑瘫患儿和正常儿童在起步过程中以及步行中的生物力学参数,起步过程中的生物力学参数包括时空参数,膝、踝关节活动度的运动学参数以及动力学参数;步行中的生物力学参数包括时空参数。不随意运动型脑瘫患儿均接受支具控制辅助下徒手体位控制、减重步态训练、S-E-T的3个月治疗,治疗前后采用88项粗大运动评价量表A区和视频对照进行疗效评估。 结果与结论：脑瘫患儿和正常儿童在起步过程中的生物力学参数测试对比中,除了右脚为起步脚的额状轴地面反力峰值外,其余各项生物力学参数均有明显差异;步行中的生物力学参数测试对比中,脑瘫患儿较正常儿童支撑相和双足支撑相延长、步长和复步长缩短。支具控制脑瘫患儿观察中,与治疗前比较,GMFM88项A区平均得分显著提高,视频示患儿治疗后不自主动作减少,头颈躯干较稳定,生活能力有好转,癫痫及认知障碍和基底节区有影像学改变的患儿进步幅度较小,舞蹈-徐动型和张力障碍型比徐动痉挛型患儿运动能力进步幅度大。     

应用特征性几何参数研究髋关节发育不良导致骨性关节炎的生物力学机制

目的:探讨发育性髌关节脱位(DDH)的特征性几何参数、髋关节生物力学的改变导致骨性关节炎的机制,为临床诊治发育性髋关节发育不良、防止骨性关节炎的发生提供依据.方法:通过Pubmed、中国知网等检索近几年国内外关于正常髋关节、DDH的特征性几何参数与接触应力的相关文献,对发育性髋关节发育不良导致骨性关节炎的生物力学机制的相关研究进行汇总分析.结果:DDH患者的髋关节的特征性几何参数变化导致髋关节力学环境发生变化,并最终导致骨性关节炎.结论:对于发育性髋关节发育不良患者,早期纠正其特征性几何参数,可以延缓或阻止骨性关节炎的发生.     

太极拳搂膝拗步动作的踝关节生物力学分析

本文旨在分析太极拳搂膝拗步中踝关节软骨和主要韧带的生物力学响应。采集1名太极拳练习者搂膝拗步及正常行走时的运动学和动力学数据,作为有限元分析的载荷和边界条件,计算关节接触应力和韧带受力。研究结果表明,搂膝拗步动作时踝关节接触应力普遍小于步行时接触应力。但是,在搂膝拗步动作中距腓前韧带、跟腓韧带和距腓后韧带的最大拉力分别为130、169、89 N,对应在步态中仅分别为57、119、48 N。因此,踝关节炎的患者可以适当练习太极拳,但是踝关节外侧韧带扭伤的练习者在搂膝拗步时应适当减小足踝动作幅度。     

颈椎整骨手法的运动学与动力学研究

目的 同步采集和分析两种颈椎整骨手法的运动学与动力学参数,归纳其生物力学特征。方法 由1位高年资医师对10位健康受试者完成颈椎定位定向扳法和颈椎侧屈手法操作,施术者粘贴荧光标志球用于捕捉手法动作,并用压力触感手套和无线表面肌电系统采集并分析动力学参数和表面肌电信号。结果 上臂肌肉是颈椎整骨手法的主发力肌,其中肱二头肌的贡献率最高。颈椎定位定向扳法的运动幅度、速度、扳动作用力和时间都大于颈椎侧屈手法。颈椎定位定向扳法中施术者各肌肉的积分肌电值(integrate electromyography, iEMG)和均方根值(root mean square, RMS)都大于颈椎侧屈手法。结论 颈椎整骨手法运动幅度、三维活动角度,扳动瞬间的载荷强度和时间,具备高速、低幅和力强的特点,体现出中医学中关于“寸劲”的生物力学特征。研究结果可以为进一步规范手法教学、训练以及提升临床安全性提供参考。     

基于表面肌电的步态分析

背景：步态分析在人体运动系统和神经系统疾病的病因分析,诊断,功能、疗效与残疾评定中是重要的评价手段,其中肌肉活动是影响步行动力的基础因素。 目的：分析人体自然行走过程中下肢前后肌群的表面肌电变化,分析对应于步态周期不同时相前后肌群的表面肌电特征和机制。 方法：采用德国zebris FDM 步态分析系统(6 m)配套的同步肌电仪采集7例健康人正常步态过程中下肢胫骨前肌和腓肠肌外侧表面肌电信号,利用Matlab软件进行消噪和归一化,得到完整步态周期不同时相对应的表面肌电信号图,观察其峰值变化。采用芬兰ME6000肌电仪测试15 m自由行走人体左右侧下肢胫骨前肌和腓肠肌外侧表面肌电信号,提取时域和频域特征参数。 结果与结论：下肢胫骨前肌和腓肠肌外侧表面肌电信号在一个完整步态周期中呈特征性变化,即胫骨前肌表面肌电的峰值发生在后跟着地处,而腓肠肌外侧其峰值发生在中后支撑相处。进一步分析发现,人体在自由行走时其下肢肌肉优势侧与非优势侧差异有显著性意义(P < 0.05),且不同肌肉其差异趋势不同。     

骨水泥型与非骨水泥型全膝关节置换后的步态差异

背景：全膝关节置换已经被证明是一种有效治疗膝骨性关节炎的方法,但是不同类型的全膝关节置换假体固定方式术后所产生的膝关节下肢生物力学差异至今仍不明确。 目的：通过三维步态分析骨水泥固定和非骨水泥固定两种不同的全膝关节置换术后患者的膝关节生物力学差异。 方法：分别选取骨水泥型全膝关节置换以及非骨水泥型全膝关节置换患者各16例,通过测力台以及三维步态分析系统比较2组患者术前以及术后3个月的膝关节生物力学变化并进行对比。 结果与结论：与手术前相比两组患者术后步速及步长均明显增加,支撑相在整个步态周期中的百分比明显减小, 膝关节屈在支撑相及摆动相中最大屈曲角度均明显增加,膝关节外翻角度增加。两种患者术后膝关节内翻角度以及膝关节内收力矩均明显减小。提示,骨水泥型与非骨水泥型全膝关节置换术均能有效改善膝骨性关节炎患者的步行能力以及下肢关节功能,两者间未见明显生物力学差异。     

步态生物力学大数据分析研究进展

目的 研究目前步态生物力学大数据分析的前沿进展。方法 以2011～2020年步态生物力学大数据分析相关的科技文献为研究对象,运用内容分析法,从主题结构、层级水平、模型类型和分析技术4个方面进行分析与讨论,并在此基础上对步态生物力学大数据分析的未来研究进行展望。结果 大数据分析在步态生物力学的应用领域主要有5个层面,分别为干预和康复、运动训练、假肢设计和评估、了解病因和诊断、了解人移动的特点;步态生物力学领域大数据分析分为3个层级水平,其中描述性分析是使用最多的类型,约占41%;系统回顾步态生物力学领域大数据分析的模型和具体技术;拓扑数据分析是一个非常有前途的大数据探索工具。结论 大数据技术在步态生物力学和临床医学研究中具有巨大潜力。     

HHT及其在膝骨性关节炎诊治中的应用

研究膝关节周围肌肉功能水平的改变对膝骨性关节炎的影响。运用Noraxon MyoResearch软件和希尔伯特-黄变换(hilbert-huang transformation,HHT)方法对膝骨性关节炎患者膝关节周围肌肉的表面肌电信号进行处理分析。结果表明:表面肌电信号经Noraxon MyoResearch软件分析,发现其振幅均值越大,肌肉功能水平越好;功能水平越好的肌肉,其表面肌电信号经HHT方法处理后,所得的IMF分量的能量也越高。说明采用HHT方法与Noraxon MyoResearch分析得到的结论是一致的。可以采用HHT方法对膝骨性关节炎患者的肌肉功能水平进行量化评价。     

膝关节单髁置换三维参数化建模的研究

基于CT数据,运用三维重建技术建立膝关节炎三维模型,通过参数化软件Pro/Engineer 5.0设计与骨性模型相匹配的单髁假体,然后模拟膝关节单髁置换术(UKA)并进行三维有限元分析。结果表明:三维参数化建模法效率高,实现了膝关节单髁假体设计的自动化和高效化,所建模型形态逼真,精确度高。三维参数化建模法为膝关节单髁置换的生物力学研究提供了模型基础和新的实验思路,在膝关节外科的临床和科研中将有广泛的应用前景。     

电针对膝骨性关节炎患者登梯垂直地面反作用力及冲量对称性的影响

目的观察电针治疗对膝骨性关节炎患者登梯时下肢关节负荷的影响,探索电针的生物力学效应。方法膝骨性关节炎患者40例,随机分配至电针观察组及浅刺对照组各20例,最终各18例完成研究。观察组选取7个膝周穴位,连接电针仪;对照组取膝周非经非穴点浅刺后,连接电针仪但不通电。分别于治疗前后采用三维步态分析系统进行登梯生物力学测试,计算垂直地面反作用力峰值、冲量及其对称性。结果 3周治疗后,观察组垂直地反力上梯右足峰值、下梯左足峰值较治疗前增加(P 0.05);上梯左右足冲量、下梯右足冲量较治疗前降低(P0.05);峰值及冲量对称指数治疗前后比较差异无统计学意义(P0.05)。浅刺组仅上梯冲量对称指数较治疗前增加(P0.05)。两组各项指标治疗前后差值的组间比较均无统计学意义(P0.05)。结论电针能有效改善膝骨性关节炎患者登梯过程中的关节负荷能力,降低动态累积负荷,可能对减缓病程有帮助。     

痉挛型脑瘫儿童手术后表面肌电信号和关节角度评估

目的 通过表面肌电(surface electromyography, sEMG)和关节角度评估脑瘫儿童手术后运动功能。方法 采集16名痉挛型脑瘫患儿手术前后直线行走时股直肌、股二头肌、半腱肌、胫骨前肌、腓肠肌内外侧sEMG和髋、膝、踝关节角度,计算各步态时期sEMG均方根、积分肌电值和关节角度均值,进行肌力肌张力评估。结果 手术后,患儿下肢肌肉肌张力均显著降低(P<0.05),股直肌和股二头肌在摆动阶段肌力减小。胫骨前肌在摆动中末期肌力增大(P<0.05)。髋、膝关节屈曲角降低(P<0.05)。踝关节背屈角增大(P<0.05),内翻角减小(P<0.05)。结论 治疗后患者蹲伏步态和马蹄内翻足均得到改善,运动功能得到提升。sEMG结合关节角度分析可对患者肌肉功能进行定量评估,为临床诊断提供参考。     

痉挛型脑瘫患者功能性选择性脊神经后根切断术前后的三维步态特征分析

目的分析痉挛型脑瘫患者功能性选择性脊神经后根切断(functional selective posterior rhizotomy,FSPR)手术前后的步态特征,客观量化评估手术疗效。方法选取15名将要进行FSPR手术治疗的痉挛型脑瘫患者,应用VICON三维运动捕捉系统结合AMTI三维测力台对患者进行手术前后的步态采集,分析手术前后步态的时空、运动学及动力学参数。结果手术后,左、右支撑时间均大于手术前,左侧步长明显大于手术前,步高、步速及冠状面重心偏移均小于手术前;着地时的膝关节矢状面角度(即屈伸角度)出现明显提高,髋、踝关节未见明显差异。手术后,步行过程中左右侧髋、膝、踝关节活动范围(range of motion,ROM)在矢状面均出现不同程度的提高,且有统计学差异;右踝关节冠状面ROM也出现明显提高。手术后,右膝关节最小屈曲角度及左、右踝关节最大跖屈角度均出现显著减小;左、右侧支撑相最大垂直力较手术前明显提高,而下肢关节力矩未见明显差异。结论三维步态分析可以在一定程度上评估痉挛型脑瘫患者FSPR手术的疗效。术后痉挛型脑瘫患者的痉挛得到缓解,对步态的时空参数及下肢关节运动学参数改善比较明显,而对于动力学参数改善相对不明显,需进行进一步康复治疗。     

服用非变性Ⅱ型胶原蛋白对骨性膝关节炎患者膝关节活动度的影响

目的通过步态分析评估口服非变性Ⅱ型胶原蛋白对膝关节骨性关节炎的康复效果。方法受试者为16位Ⅰ、Ⅱ级膝关节骨性关节炎患者,以WOMAC问卷了解患者膝关节的不适症状,使用Knee KG红外线三维膝关节评估系统分析患者患肢膝关节的运动学特征,通过配对t检验分析服用非变性Ⅱ型胶原蛋白3个月后的运动学数据差异。结果服用非变性Ⅱ型胶原蛋白后,患者膝关节疼痛感、僵硬感、日常生活困难度皆明显降低(P 0. 05),膝关节屈伸角度由51. 8°±15. 2°增加至58. 4°±10. 7°(P 0. 05),着地时膝关节内翻角度降低至2. 1°±4. 8°,膝关节内翻症状的改善率达82%。结论服用非变性Ⅱ型胶原蛋白3个月对膝关节骨性关节炎患者起到康复作用,膝关节活动角度接近健康老年人水平,同时改善了膝内翻的症状。     

关节置换与关节镜下清理术后膝骨性关节炎患者尿液EKGPDP小肽与关节软骨退变的相关性

背景:目前诊断骨性关节炎的手段主要有影像学和关节镜检查,但都存在一定的局限性。寻找一种特异性、敏感性、诊断率高,可操作性强的诊断方式是目前急需解决的问题。目的:探讨膝骨性关节炎患者尿液中EKGPDP小肽水平与关节软骨病变严重程度之间的关系。方法:纳入2006-01/2008-04在广东医学院附属深圳福田医院骨关节外科行关节镜下关节清理术治疗患者45例,膝关节置换术患者15例。纳入同一时期性别年龄相匹配的40名健康志愿者为对照组。采用竞争性ELISA法检测受试者尿液中EKGPDP小肽水平并于半年后复查,以Ayral关节镜膝滑膜炎评分法和Outerbridge软骨损伤评分法评估膝骨性关节炎患者滑膜和关节软骨的病理变化程度。结果与结论:膝骨性关节炎患者EKGPDP小肽水平明显高于健康人(P0.001)。膝骨性关节炎患者的EKGPDP小肽水平与Outerbridge软骨损伤评分、体质量指数正相关;与Ayral膝滑膜炎评分无相关性(P0.05)。全膝关节置换术者半年后EKGPDP小肽水平,较置换前明显下降(P0.05),关节镜清理术患者EKGPDP小肽水平变化不明显(P0.05)。说明膝骨性关节炎患者尿液中EKGPDP小肽水平可以反映膝关节软骨损伤程度,可为膝骨性关节炎的临床诊断提供依据。     

单髁置换术与胫骨高位截骨术治疗膝骨性关节炎疗效比较

目的探讨单髁置换术与胫骨高位截骨术治疗膝骨性关节炎疗效比较。方法自1998年3月~2005年5月,采用关节镜下清理关节联合胫骨高位截骨术治疗膝骨性关节并膝内翻患者65例(69膝)。手术均先行膝关节镜检查,重点评估外侧股胫关节病损情况,然后行镜下关节清理,最后行胫骨高位截骨术。2009年6月~2010年2月采用OXFord活动半月板单髁关节共治疗膝骨性关节炎患者23例25膝,疗效评定标准选用HSS膝关节评分系统。结果术后3年单髁置换与高位截骨评分无显著性差异。结论单髁置换与胫骨高位截骨对于膝关节单间室骨性关节炎都有较好早期疗效,术式选择应当遵循个体化原则,综合考虑年龄,性别,畸形程度,体重,对活动度要求,术后从事工作等。     

膝骨性关节炎中医手法与功能锻炼后的生物力学分析

背景：应用现代步态分析技术诊断、评估膝骨性关节炎患者足底压力分布的报道较少,尚未建立骨性关节炎患者特征性的足底压力数据库。目的：评估中医手法结合功能锻炼对膝关节骨性关节炎的治疗效果。方法：选取符合条件的左侧膝关节骨性关节炎患者40例,随机分为2组。对照组20例采用常规治疗法,治疗组20例运用中医手法结合功能锻炼治疗。分别对治疗前及治疗后3个月的症状体征进行日本矫形外科学会评分及步态测试,比较各组治疗前后疗效的差异。结果与结论：在减轻步行时疼痛方面,治疗组和对照组均有显著疗效,两组疗效差异无显著性意义。治疗组在上下楼梯、关节屈曲活动度方面的效果治疗前后差异显著,对照组则不明显;其中治疗后关节的屈曲活动治疗组显著优于对照组。在消肿方面两组无明显差异。治疗组日本矫形外科学会评分总评分显著高于治疗前(P < 0.05),对照组在疗前疗后无统计学差异。在步态指标上,两组足底各区受力时间百分比、单足支撑期参数和足底压力峰值都有改善,但治疗前后差异不明显。而治疗组步角的改善在治疗后效果显著,与对照组相比也具有显著意义。治疗组指标虽然具有诸多方面的改善,但并没有达到正常值。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程