計算機輔助步態(tài)分析評價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，西安710032；2．河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院 骨腫瘤科，石家莊?050051；3．中國武警總醫(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：中國醫(yī)學前沿雜志（電子版）》2016?年第?8卷第?3期

摘要

目的

以計算機輔助步態(tài)分析為主要評價手段，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個月行計算機輔助步態(tài)分析，收集時間?-?距離指標：支撐期百分比（%）、擺動期百分比（%）、步長（cm）、 步速（m/s）的變化，應用統(tǒng)計學軟件進行分析。

結(jié)果

經(jīng)ESW治療后，患者步長較治療前無顯著改善（P＞?0.05），而步速在治療后?1個月?[（0.92±0.11）m/s]、?3個月?[（1.09±0.11）m/s]?及?6個月?[（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個月時站立期時相[（61.78±1.47）%]?與擺動期時相?[（38.22±1.75）%]均較治療前?[（62.68±1.79）%、（37.32±1.36）%]?顯著改變（P?＜?0.05）， 而其他時間點較治療前無顯著變化（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，尤其是明顯提高治療后?1、3、6個月步速，步態(tài)分析較其他指標具有客觀、精確、定量的優(yōu)勢，是評 價膝關(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)軟骨進行性退變?yōu)橹饕卣?，進而造成軟骨 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， 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、費用低等優(yōu)勢。 近年來很多研究采用?ESW?治療?KOA?取得了滿 意的效果，目前評價?KOA?病情進展和治療效果主 要采用影像學、患者疼痛和功能主觀評分量表，如 美國骨科醫(yī)師學會（AAOS）膝關(guān)節(jié)功能評分、美 國特種外科醫(yī)院（HSS）膝關(guān)節(jié)功能評分、西安大 略和麥克馬斯特大學?OA?指數(shù)（WOMAC）等 ；影 像學檢查結(jié)果在一定時間內(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 者認知和環(huán)境因素的影響。最近發(fā)展起來的計算機 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)和動態(tài)情況下的生物力學變化特點，為客觀評 價膝關(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?ESW?治療?KOA?的效果進行評價，以客觀指標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?例為研究對象。患者 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，將Ⅱ、Ⅲ級早、中期患者 納入本研究，并進行沖擊波干預。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???診斷標準?[5]　

①???1?個月內(nèi)反復膝關(guān)節(jié)疼痛 ； ②?X?線片（站立或負重位）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，白細胞（WBC） 計數(shù)＜?2000?個?/ml；④中老年患者（年齡≥?40?歲）； ⑤晨僵≤?30?分鐘 ；⑥活動時有骨摩擦音（感）。符 合①＋②或①＋③＋⑤＋⑥或①＋④＋⑤＋⑥，即 可診斷為?KOA。

1.3???排除標準　

①??既往膝關(guān)節(jié)有手術(shù)干預史及足 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?。ㄈ珙愶L濕關(guān)節(jié)炎）者 ；④代謝相關(guān)的關(guān)節(jié)炎（痛風，血色素沉著癥）患者 ；⑤不能堅持 隨訪?6?個月者 ；⑥既往?6?個月有膝關(guān)節(jié)腔注射史者 ； ⑦研究過程中膝關(guān)節(jié)出現(xiàn)意外創(chuàng)傷者 ；⑧伴有嚴重的 原發(fā)性心血管病變或影響生存的嚴重疾病患者。

1.4???治療方案　

入組患者根據(jù)治療前?MRI?檢查結(jié) 果于體表標記軟骨損傷嚴重部位，并標記患者痛點。 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準標記 點，確保?ESW?能精準靶向地作用于痛點和損傷部 位，設(shè)置沖擊頻率為?3 Hz，治療能量強度選擇?1?～?2 bar，通過調(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　

應用德國?Zebirs?步態(tài)分析跑臺， 對入組患者在治療前及治療后?1、3、6?個月均行步 態(tài)分析檢測，由測試醫(yī)師首先指導每例患者熟悉機 器評價過程，之后赤足于測試平臺以正常步速行進， 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。主要收集時間?-?距離指 標包括：支撐期百分比（%）、擺動期百分比（%）、 步長（cm）、步速（m/s），計算每次測量平均值。

1.6???統(tǒng)計學方法　

采用?SPSS 19.0?軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng) 計分析。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。P?＜?0.05?為 差異具有顯著性。?2　結(jié)果?2.1　患者治療前后步長與步速變化比較　與治療 前相比，患者治療后不同時間點步長均無顯著變化 （P?＞?0.05）。治療后?1、3、6?個月步速均較治療前 顯著提高（P?＜?0.05）（表?1）。 表?1　患者治療前后步長與步速變化比較（x±s） 指標 治療前 治療后?1?個月 治療后?3?個月 治療后?6?個月 步長（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　患者治療前后步長與步速變化比較　與治療 前相比，患者治療后不同時間點步長均無顯著變化 （P?＞?0.05）。治療后?1、3、6?個月步速均較治療前 顯著提高（P?＜?0.05）（表?1）。

表?2　患者治療前后站立期與擺動期情況比較（x±s，%） 指標 治療前 治療后?1?個月 治療后3個月 治療后6個月 站立期（%）62.68±1.79 61.78±1.47* 62.83±1.84 62.76±1.81?擺動期（%）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期情況比較　

治療后?1個月，站立期時相較治療前明顯縮短（P?＝?0.017），擺動期時相較治療前延長。而治療后?3個 月及?6個月，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)改變導致，如何修復軟骨損傷和改善軟骨下骨結(jié)構(gòu)對延 緩病程進展具有重要作用。最新研究表明，ESWT?可以作為一種生物力學刺激來抑制疼痛和延緩軟骨退變?[6,7]。ESWT?可以通過促進細胞增殖與代謝，刺激血管因子釋放，達到血管再生和增強組織修 復能力，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，進而延緩了膝 關(guān)節(jié)炎的進展；2012?年?Zhao?等?[6]?發(fā)現(xiàn)在兔的關(guān)節(jié) 炎模型中，ESWT?可以通過降低關(guān)節(jié)腔一氧化氮含量，達到減少關(guān)節(jié)軟骨的破壞、保護關(guān)節(jié)的目的。 目前已有部分學者將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 能評分顯著改善?[9,10]，但這些研究指標多為主觀指 標，易因外界因素產(chǎn)生較大變異，出現(xiàn)誤差，因而 各個報道結(jié)果差異較大。隨著計算機技術(shù)的進步， 患者的步態(tài)可被精確定量測量，為評價膝關(guān)節(jié)功能 提供了全新的方法。 行走過程的步態(tài)是人運動功能的重要組成部 分，正常成年人行進過程中，雙下肢可以均勻、有節(jié)奏地周期性交替擺動，步幅、步頻大致相等。雖 然步態(tài)模式因為每個人的步行習慣等影響而各有不 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 以作為一個步行周期。在每個步態(tài)周期中，每側(cè)下 肢均要經(jīng)過踩地站立至離地擺動兩個階段，即步 態(tài)周期的站立相（正常約占整個步態(tài)周期的?60%） 和擺動相（正常約占整個步態(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重期和 雙肢負重期?[11-13]。站立相的時間是由一側(cè)下肢足跟 著地至同側(cè)下肢足尖離地的過程，具體動作步驟 ： 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)運動的步行角度、步速、步長、行走時相發(fā)生異常改變。Fu?等對?KOA?患者與正常青年人進行 對照，分析兩組人群的步態(tài)特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者前 足離地階段時間百分比與足跟觸地階段時間百分比 降低，而全足支撐階段時間百分比和前足觸地階段 時間百分比增高。說明患者由于著地時疼痛而導致 足跟部沖量減小，使支撐期延長，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)酸及曲安奈德對其站立時相均有改 變，站立期較治療前有所縮短，但癥狀明顯改善。?KOA?患者往往通過降低步行速度及減小步 長以減輕膝關(guān)節(jié)承受的壓力以及行走過程中的疼 痛?[16]。步長、步頻和步速作為時間?-?距離指標受肌 肉力矩、肢體受力和關(guān)節(jié)運動綜合因素的影響，是 人體運動能力評價的重要指標。在上述指標中，速 度最能反映行走能力。本研究發(fā)現(xiàn)，步長在治療前 后無改變，而步速在治療后?1、3、6個月均較治療 前增加，說明經(jīng)?ESW?治療后，KOA?患者的膝關(guān)節(jié) 功能得到恢復，且這種恢復在治療后?6個月仍發(fā)揮 作用。

結(jié)論

研究已證實?KOA?患者通過主動減少站立期 時間來減少負重導致的疼痛，而本研究發(fā)現(xiàn)患者接 受?ESW?治療后?1個月站立時相有所縮短，可能由 于患者疼痛減輕，步速提高后，行走過程中靜止期 時相縮短、擺動期時相延長?[17]。 通過對步態(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個月仍有明顯提高，證明了?ESW?治 療?KOA?的良好效果。此外，針對不同間室發(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、定量的檢測方 法，是今后評價膝關(guān)節(jié)功能的重要手段，可作為疼 痛、功能評分等治療的有力補充。