計(jì)算機(jī)輔助步態(tài)分析評(píng)價(jià)體外沖擊波療法治療膝骨關(guān)節(jié)炎的效果

計(jì)算機(jī)輔助步態(tài)分析評(píng)價(jià)體外沖擊波療法治療膝骨關(guān)節(jié)炎的效果

作者：劉水濤?1，劉彧?2，楊軍?3，趙斌?3，邢更彥?1,4（1．第四軍醫(yī)大學(xué)，西安710032；2．河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院 骨腫瘤科，石家莊?050051；3．中國(guó)武警總醫(yī)院 關(guān)節(jié)四肢外科，北京100039；4．武警總醫(yī)院骨科中心，北京100039）

出處：中國(guó)醫(yī)學(xué)前沿雜志（電子版）》2016?年第?8卷第?3期

摘要

目的

以計(jì)算機(jī)輔助步態(tài)分析為主要評(píng)價(jià)手段，探討體外沖擊波療法治療膝骨關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）的效果。

方法

選取?2015?年?3?月至?2015?年6月本院收治的?25?例KOA患者為研究對(duì)象，均接受發(fā)散式體外沖擊波（extracorporeal shock wave，ESW）治療，治療頻率為3 Hz，能量為1～2 bar，每次沖擊2000?頻次，每周接受1次治療，8次為一療程。所有患者均于治療前及治療后?1、3、6個(gè)月行計(jì)算機(jī)輔助步態(tài)分析，收集時(shí)間?-?距離指標(biāo)：支撐期百分比（%）、擺動(dòng)期百分比（%）、步長(zhǎng)（cm）、 步速（m/s）的變化，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析。

結(jié)果

經(jīng)ESW治療后，患者步長(zhǎng)較治療前無(wú)顯著改善（P＞?0.05），而步速在治療后?1個(gè)月?[（0.92±0.11）m/s]、?3個(gè)月?[（1.09±0.11）m/s]?及?6個(gè)月?[（1.12±0.13）m/s]?均較治療前[（1.13±0.12）m/s]顯著增加（P＜0.05）。 患者治療后1個(gè)月時(shí)站立期時(shí)相[（61.78±1.47）%]?與擺動(dòng)期時(shí)相?[（38.22±1.75）%]均較治療前?[（62.68±1.79）%、（37.32±1.36）%]?顯著改變（P?＜?0.05）， 而其他時(shí)間點(diǎn)較治療前無(wú)顯著變化（P?＞?0.05）。結(jié)論?ESW?可使?KOA?患者膝關(guān)節(jié)功能得到一定恢復(fù)，尤其是明顯提高治療后?1、3、6個(gè)月步速，步態(tài)分析較其他指標(biāo)具有客觀、精確、定量的優(yōu)勢(shì)，是評(píng) 價(jià)膝關(guān)節(jié)功能變化的全新方法。

關(guān)鍵詞

膝骨關(guān)節(jié)炎 ；步態(tài)分析 ；體外沖擊波

膝骨關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）是以 膝關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行性退變?yōu)橹饕卣?，進(jìn)而造成軟骨 下骨壞死、囊性變和伴發(fā)骨贅形成的一種非特異性 炎癥?[1]。全球流行病學(xué)調(diào)查顯示，65?歲以上人群 中?KOA?發(fā)病率為?70%?～?85%[1,2]，據(jù)?WHO?估計(jì)， 目前全球?10%?的醫(yī)療行為與骨關(guān)節(jié)炎相關(guān)?[3]。體 外沖擊波（extracorporeal shock wave，ESW）不但 可用于泌尿系統(tǒng)碎石，在治療股骨頭壞死、骨不連、 骨質(zhì)疏松、鈣化性岡上肌腱炎、肱骨內(nèi)外上髁炎、 跖筋膜炎等骨肌系統(tǒng)疾病方面也均取得了良好的療 效?[4]，具有并發(fā)癥少、治療周期短、費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)。 近年來(lái)很多研究采用?ESW?治療?KOA?取得了滿 意的效果，目前評(píng)價(jià)?KOA?病情進(jìn)展和治療效果主 要采用影像學(xué)、患者疼痛和功能主觀評(píng)分量表，如 美國(guó)骨科醫(yī)師學(xué)會(huì)（AAOS）膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分、美 國(guó)特種外科醫(yī)院（HSS）膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分、西安大 略和麥克馬斯特大學(xué)?OA?指數(shù)（WOMAC）等 ；影 像學(xué)檢查結(jié)果在一定時(shí)間內(nèi)往往變化不明顯，也缺 乏客觀的比較方法，疼痛是一種主觀感受，易受患 者認(rèn)知和環(huán)境因素的影響。最近發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī) 輔助步態(tài)分析技術(shù)，能精確地定量分析患者膝關(guān)節(jié) 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)情況下的生物力學(xué)變化特點(diǎn)，為客觀評(píng) 價(jià)膝關(guān)節(jié)功能提供了全新的方法。本研究擬利用步 態(tài)分析對(duì)?ESW?治療?KOA?的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以客觀指標(biāo)定量分析治療前后膝關(guān)節(jié)功能的變化。

1　資料與方法

1.1???一般資料　

選取?2015?年?3?月至?2015?年?6?月 于本院就診的?KOA?患者?25?例為研究對(duì)象?；颊?均出現(xiàn)不同程度的膝關(guān)節(jié)疼痛及功能障礙，治療 前均行膝關(guān)節(jié)?X?線片及?MRI?檢查，根據(jù)?KellgrenLawrence（K-L）分級(jí)，將Ⅱ、Ⅲ級(jí)早、中期患者 納入本研究，并進(jìn)行沖擊波干預(yù)。入選患者中，男?9例，女16例 ；平均年齡為（57.6±5.3）歲 ；平均體 重為（65.1±7.6）kg；平均身高為（162.0±4.2）cm； 體質(zhì)指數(shù)為（26.5±2.5）kg/m2；K-L分期：Ⅱ期15例， Ⅲ期?10?例 ；左膝?12?例，右膝?13?例。

?1.2???診斷標(biāo)準(zhǔn)?[5]　

①???1?個(gè)月內(nèi)反復(fù)膝關(guān)節(jié)疼痛 ； ②?X?線片（站立或負(fù)重位）示關(guān)節(jié)間隙變窄、軟 骨下骨硬化和（或）囊性變、關(guān)節(jié)緣骨贅形成 ；③ 關(guān)節(jié)液（至少?2?次）清亮、黏稠，白細(xì)胞（WBC） 計(jì)數(shù)＜?2000?個(gè)?/ml；④中老年患者（年齡≥?40?歲）； ⑤晨僵≤?30?分鐘 ；⑥活動(dòng)時(shí)有骨摩擦音（感）。符 合①＋②或①＋③＋⑤＋⑥或①＋④＋⑤＋⑥，即 可診斷為?KOA。

1.3???排除標(biāo)準(zhǔn)　

①??既往膝關(guān)節(jié)有手術(shù)干預(yù)史及足 部畸形、疼痛及其他影響正常步行者 ；②有關(guān)節(jié)創(chuàng) 傷史（如膝關(guān)節(jié)骨折，半月板、韌帶損傷）者 ；③ 存在炎性疾病（如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎）者 ；④代謝相關(guān)的關(guān)節(jié)炎（痛風(fēng)，血色素沉著癥）患者 ；⑤不能堅(jiān)持 隨訪?6?個(gè)月者 ；⑥既往?6?個(gè)月有膝關(guān)節(jié)腔注射史者 ； ⑦研究過(guò)程中膝關(guān)節(jié)出現(xiàn)意外創(chuàng)傷者 ；⑧伴有嚴(yán)重的 原發(fā)性心血管病變或影響生存的嚴(yán)重疾病患者。

1.4???治療方案　

入組患者根據(jù)治療前?MRI?檢查結(jié) 果于體表標(biāo)記軟骨損傷嚴(yán)重部位，并標(biāo)記患者痛點(diǎn)。 采用發(fā)散式?ESW?治療儀（EMS?公司?Swiss DolorClast），于治療位置涂耦合劑并將治療頭對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記 點(diǎn)，確保?ESW?能精準(zhǔn)靶向地作用于痛點(diǎn)和損傷部 位，設(shè)置沖擊頻率為?3 Hz，治療能量強(qiáng)度選擇?1?～?2 bar，通過(guò)調(diào)節(jié)沖擊波能量使患者感受到可以耐受 疼痛刺激為最佳，每次總治療劑量為?2000?頻次， 每周治療?1?次，8?次為一療程。

1.5???步態(tài)分析　

應(yīng)用德國(guó)?Zebirs?步態(tài)分析跑臺(tái)， 對(duì)入組患者在治療前及治療后?1、3、6?個(gè)月均行步 態(tài)分析檢測(cè)，由測(cè)試醫(yī)師首先指導(dǎo)每例患者熟悉機(jī) 器評(píng)價(jià)過(guò)程，之后赤足于測(cè)試平臺(tái)以正常步速行進(jìn)， 挺胸、抬頭、雙臂自然下垂于身體兩側(cè)，雙下肢均勻、 有節(jié)奏地周期性交替擺動(dòng)。主要收集時(shí)間?-?距離指 標(biāo)包括：支撐期百分比（%）、擺動(dòng)期百分比（%）、 步長(zhǎng)（cm）、步速（m/s），計(jì)算每次測(cè)量平均值。

1.6???統(tǒng)計(jì)學(xué)方法　

采用?SPSS 19.0?軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng) 計(jì)分析。治療前及治療后各階段結(jié)果以?x±s?表示，各組數(shù)據(jù)兩兩比較采用?SNK-q?檢驗(yàn)。P?＜?0.05?為 差異具有顯著性。?2　結(jié)果?2.1　患者治療前后步長(zhǎng)與步速變化比較　與治療 前相比，患者治療后不同時(shí)間點(diǎn)步長(zhǎng)均無(wú)顯著變化 （P?＞?0.05）。治療后?1、3、6?個(gè)月步速均較治療前 顯著提高（P?＜?0.05）（表?1）。 表?1　患者治療前后步長(zhǎng)與步速變化比較（x±s） 指標(biāo) 治療前 治療后?1?個(gè)月 治療后?3?個(gè)月 治療后?6?個(gè)月 步長(zhǎng)（cm）?58.3±3.4 58.3±2.4# 56.6±5.1# 57.3±4.5#?步速（m/s）0.92±0.11 1.09±0.11* 1.13±0.12* 1.12±0.13*?注 ：與治療前比較，#P?＞?0.05，*P?＜?0.05

2　結(jié)果

2.1　患者治療前后步長(zhǎng)與步速變化比較　與治療 前相比，患者治療后不同時(shí)間點(diǎn)步長(zhǎng)均無(wú)顯著變化 （P?＞?0.05）。治療后?1、3、6?個(gè)月步速均較治療前 顯著提高（P?＜?0.05）（表?1）。

表?2　患者治療前后站立期與擺動(dòng)期情況比較（x±s，%） 指標(biāo) 治療前 治療后?1?個(gè)月 治療后3個(gè)月 治療后6個(gè)月 站立期（%）62.68±1.79 61.78±1.47* 62.83±1.84 62.76±1.81?擺動(dòng)期（%）37.32±1.36 38.22±1.75 37.16±1.84 37.23±0.81?注 ：與治療前比較，#P?＞?0.05，*P?＜?0.05

2.2　患者治療前后站立期與擺動(dòng)期情況比較　

治療后?1個(gè)月，站立期時(shí)相較治療前明顯縮短（P?＝?0.017），擺動(dòng)期時(shí)相較治療前延長(zhǎng)。而治療后?3個(gè) 月及?6個(gè)月，這種變化不再有顯著差異（P?＞?0.05）（表?2）。

討論

KOA?是由關(guān)節(jié)軟骨損傷和軟骨下骨結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致，如何修復(fù)軟骨損傷和改善軟骨下骨結(jié)構(gòu)對(duì)延 緩病程進(jìn)展具有重要作用。最新研究表明，ESWT?可以作為一種生物力學(xué)刺激來(lái)抑制疼痛和延緩軟骨退變?[6,7]。ESWT?可以通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞增殖與代謝，刺激血管因子釋放，達(dá)到血管再生和增強(qiáng)組織修 復(fù)能力，2011?年?Wang?等?[8]?發(fā)現(xiàn)?ESW?作用于大鼠?KOA?后，脛骨下骨結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而延緩了膝 關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展；2012?年?Zhao?等?[6]?發(fā)現(xiàn)在兔的關(guān)節(jié) 炎模型中，ESWT?可以通過(guò)降低關(guān)節(jié)腔一氧化氮含量，達(dá)到減少關(guān)節(jié)軟骨的破壞、保護(hù)關(guān)節(jié)的目的。 目前已有部分學(xué)者將ESW用于臨床治療KOA， 經(jīng)隨訪發(fā)現(xiàn)患者疼痛較治療前明顯緩解，膝關(guān)節(jié)功 能評(píng)分顯著改善?[9,10]，但這些研究指標(biāo)多為主觀指 標(biāo)，易因外界因素產(chǎn)生較大變異，出現(xiàn)誤差，因而 各個(gè)報(bào)道結(jié)果差異較大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步， 患者的步態(tài)可被精確定量測(cè)量，為評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)功能 提供了全新的方法。 行走過(guò)程的步態(tài)是人運(yùn)動(dòng)功能的重要組成部 分，正常成年人行進(jìn)過(guò)程中，雙下肢可以均勻、有節(jié)奏地周期性交替擺動(dòng)，步幅、步頻大致相等。雖 然步態(tài)模式因?yàn)槊總€(gè)人的步行習(xí)慣等影響而各有不 同，但步行的規(guī)律性及周期性是可循的。人在行走 過(guò)程中，自一側(cè)足跟著地，至同側(cè)足跟再次著地可 以作為一個(gè)步行周期。在每個(gè)步態(tài)周期中，每側(cè)下 肢均要經(jīng)過(guò)踩地站立至離地?cái)[動(dòng)兩個(gè)階段，即步 態(tài)周期的站立相（正常約占整個(gè)步態(tài)周期的?60%） 和擺動(dòng)相（正常約占整個(gè)步態(tài)周期的?40%）。根據(jù) 單足著地或雙足著地，將站立相分為單肢負(fù)重期和 雙肢負(fù)重期?[11-13]。站立相的時(shí)間是由一側(cè)下肢足跟 著地至同側(cè)下肢足尖離地的過(guò)程，具體動(dòng)作步驟 ： 一側(cè)下肢向前邁出，足跟著地至全足著地，隨即重 心轉(zhuǎn)移至同側(cè)。Manetta?等?[14]?研究發(fā)現(xiàn)?KOA?患者 在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的步行角度、步速、步長(zhǎng)、行走時(shí)相發(fā)生異常改變。Fu?等對(duì)?KOA?患者與正常青年人進(jìn)行 對(duì)照，分析兩組人群的步態(tài)特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者前 足離地階段時(shí)間百分比與足跟觸地階段時(shí)間百分比 降低，而全足支撐階段時(shí)間百分比和前足觸地階段 時(shí)間百分比增高。說(shuō)明患者由于著地時(shí)疼痛而導(dǎo)致 足跟部沖量減小，使支撐期延長(zhǎng)，能更好地維持身 體平衡。Skwara等?[15]?研究發(fā)現(xiàn)?KOA?患者單關(guān)節(jié) 腔內(nèi)注射透明質(zhì)酸及曲安奈德對(duì)其站立時(shí)相均有改 變，站立期較治療前有所縮短，但癥狀明顯改善。?KOA?患者往往通過(guò)降低步行速度及減小步 長(zhǎng)以減輕膝關(guān)節(jié)承受的壓力以及行走過(guò)程中的疼 痛?[16]。步長(zhǎng)、步頻和步速作為時(shí)間?-?距離指標(biāo)受肌 肉力矩、肢體受力和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)綜合因素的影響，是 人體運(yùn)動(dòng)能力評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。在上述指標(biāo)中，速 度最能反映行走能力。本研究發(fā)現(xiàn)，步長(zhǎng)在治療前 后無(wú)改變，而步速在治療后?1、3、6個(gè)月均較治療 前增加，說(shuō)明經(jīng)?ESW?治療后，KOA?患者的膝關(guān)節(jié) 功能得到恢復(fù)，且這種恢復(fù)在治療后?6個(gè)月仍發(fā)揮 作用。

結(jié)論

研究已證實(shí)?KOA?患者通過(guò)主動(dòng)減少站立期 時(shí)間來(lái)減少負(fù)重導(dǎo)致的疼痛，而本研究發(fā)現(xiàn)患者接 受?ESW?治療后?1個(gè)月站立時(shí)相有所縮短，可能由 于患者疼痛減輕，步速提高后，行走過(guò)程中靜止期 時(shí)相縮短、擺動(dòng)期時(shí)相延長(zhǎng)?[17]。 通過(guò)對(duì)步態(tài)的定量分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)?ESW?治療 后，KOA?患者膝關(guān)節(jié)功能得到改善，尤其是其步 速在治療后?6個(gè)月仍有明顯提高，證明了?ESW?治 療?KOA?的良好效果。此外，針對(duì)不同間室發(fā)生的?KOA，步態(tài)分析還可分析其力矩、表面肌點(diǎn)等治 療的改變，這也是今后深入研究的方向。 總之，步態(tài)分析作為一種客觀、定量的檢測(cè)方 法，是今后評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)功能的重要手段，可作為疼 痛、功能評(píng)分等治療的有力補(bǔ)充。