步态分析用于膝骨性关节炎诊断与功能评定的研究进展

膝骨性关节炎是中老年群体患病率非常高的一种疾病。该病生理功能表现与生物力学参数密切相关,包括运动学参数、动力学参数、肌电活动参数等直接体现了膝骨性关节炎的症状发展。这些参数的研究对于膝骨性关节炎诊断和关节功能评定有非常重要的临床意义。因此,笔者通过总结近年来国内外的研究文献,对步态分析技术的进展,以及步态分析应用在膝骨性关节炎生物力学参数评定进行探讨,着重从运动学特征参数、动力学特征参数和肌电活动特征参数等进行步态特征的研究,为膝骨性关节炎的临床诊断及疗效评估提供借鉴与参考。尽管步态分析研究在膝骨性关节炎的早期诊断、治疗评估中发挥了重要作用,但在中国的临床应用和研究仍处于初期阶段。此外,由于膝骨性关节炎致病机制和生理表征比较复杂,对于步态分析特征参数的选择、计算方法,以及技术本身的稳定性方面还需要持续深入研究和改进。

针对半月板损伤患者的运动学步态分析

目的:探讨应用Codamotion 2CX1三维动态关节运动捕捉系统分析不同程度半月板损伤患者运动学特征。方法:2020年12月至2022年6月收治的半月板损伤患者及招募的正常人共135例,男82例,女53例;年龄14~29岁;病程1~3个月。结合临床症状及MRI检查明确半月板损伤诊断,根据Stoller分级标准将半月板损伤分为4级:0级(正常)37例,Ⅰ级30例,Ⅱ级33例,Ⅲ级35例。采用Codamotion 2CX1三维动态关节运动捕捉系统对各组受试者进行行走测试,采集步行及运动学定量化指标,包括膝关节屈伸、内外旋、内外翻,并对其进行运动学进行分析。结果:在膝关节屈曲/伸直的分布中,4组患者膝关节最大屈曲、最小伸直及膝关节屈伸范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);在膝关节内旋/外旋的分布中,4组患者膝关节内旋及膝关节旋转范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);在膝关节内翻/外翻的分布中,4组患者膝关节外翻及膝关节翻转范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);临床分期进展与膝关节伸直、外旋、内外翻及翻转活动范围呈正相关(P<0.05);与膝关节屈曲、内旋及屈伸、旋转活动范围呈现负相关(P<0.05);膝关节内旋、外旋角度可以作为半月板损伤临床分期的独立影响因素(P=0.006,0.019<0.05)。结论:半月板损伤患者膝关节运动发生了明显变化,且不同临床分期下,变化有一定差异,步态分析为半月板损伤的运动学分析提供了一个可靠的依据,有助于更好了解关节的运动学指标,同时提供了一个较为可靠的辅助诊疗方案,为后续医学研究提供了新方向。

基于步态分析探究骨补丸干预老年膝骨关节炎患者炎症因子表达

目的基于步态分析技术探究骨补丸干预老年膝骨关节炎患者炎症因子的表达。方法采用前瞻随机对照临床试验,将106例肝肾不足型老年膝骨关节炎患者按照随机数字表法分成骨补丸组、安慰剂组各53例。比较两组临床表现(疼痛视觉模拟评分、膝关节主动伸屈活动度、美国特种外科医院膝关节评分)、步态分析参数(步幅、步速、步频、步态周期)和关节液炎症因子(白细胞介素-1β、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α)。结果试验前,两组临床表现、步态分析参数和关节液炎症因子差异均无统计学意义(P>0.05);试验后,两组上述指标与试验前比较差异均有统计学意义,且骨补丸组指标改善明显优于安慰剂组(均P<0.05)。结论骨补丸治疗肝肾不足型老年膝骨关节炎疗效确切,可能通过改善关节步态分析参数,干预关节液炎症因子表达发挥作用。

三维步态分析方法在脊柱侧凸矫正与康复中的研究进展

脊柱侧凸是一种三维脊柱畸形,其可能导致一系列问题,如疼痛、活动受限、步态模式改变等,从而造成严重的家庭和社会负担。根据患者Cobb角度和是否存在加重风险等因素,目前具有循证医学证据的矫正方式为脊柱矫形器和手术治疗。三维步态评估技术通过客观量化的时空参数、运动学和动力学数据,能够为脊柱侧凸康复提供生物力学评估数据。本综述总结三维步态评估技术在脊柱侧凸矫形器与手术治疗中的应用,以期为脊柱侧凸矫形器和手术治疗提供生物力学数据支撑,为三维步态分析技术的应用提供研究基础。

步态分析技术在腰椎间盘突出症临床诊断和功能评估中的应用进展

腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation, LDH)是成年人腰痛和下肢神经痛最常见的病因之一,具有发病率高、复发率高、病程长的特点[1-3],若在早期不加以干预治疗,异常步态会引起腰背部和下肢肌肉力学失衡,最终造成残疾[4-5]。目前临床对于LDH突出节段和神经软组织受累情况的诊断主要依靠传统体格检查和影像学检查来完成。

步态分析在踝骨性关节炎中的应用进展

踝骨性关节炎(Ankle Osteoarthritis,AOA)是一种严重影响中老年人生活质量的关节疾患,若不加以控制,病变的关节软骨可部分剥脱甚至完全消失,严重影响患者的步行能力。对于本病的诊断,多依靠临床症状与影像学检查,但本病起病较为隐匿,通过影像学技术难以准确发现早期的AOA。而步态分析可以通过生物力学和运动学手段,揭示步态异常的关键环节和影响因素,从而指导AOA的诊疗。本文就近年来针对AOA所进行的步态分析研究成果做一综述,旨在提供全面的对AOA患者步态的认识及分析方法,探讨AOA患者步态异常的原因,总结其临床应用价值,并提出步态分析在AOA诊疗中应用的展望。

步态分析与认知障碍风险相关的范围综述

在衰老过程中,认知功能随着年龄的增长而逐渐下降。老年人可能发生的认知功能障碍事件包括主观认知功能障碍(subjective cognitive impairment,SCI)、轻度认知功能障碍(mild cognitive impairment,MCI)和老年性痴呆(Alzheimer’s disease,AD)等。认知功能障碍是指一项或多项认知领域受损。

头针联合三维步态分析训练系统治疗脑梗死患者下肢运动功能障碍疗效观察

目的 探讨头针联合三维步态分析训练系统治疗脑梗死患者下肢运动功能障碍的临床疗效。方法 选择2022年6月—2023年6月皖北煤电集团总医院收治的脑梗死后下肢运动功能障碍患者60例,随机分成对照组和观察组各30例。对照组给予常规康复训练+三维步态训练治疗,观察组在对照组治疗基础上联合头针治疗,2组均治疗4周。观察比较2组患者治疗前后步态分析参数、改良Asworth肌张力量表评分、徒手肌力评定量表(MMT)评分、改良Barthel指数(MBI)评分、运动学参数、脑血流动力学参数,评估2组临床疗效。结果 2组患者治疗后步速、步频、跨步长、步长、步宽及MMT评分、MBI评分均明显增高,最大髋关节屈曲角度、最大膝关节屈曲角度、最大踝关节背屈和跖屈角度均明显增大,双侧大脑中动脉最大峰值流速(Vs)、平均流速(Vm)均明显加快,且观察组上述各指标较对照组改善更明显,差异均有统计学意义(P均<0.05);2组患者治疗后步态周期、双支撑时间、Asworth评分、血管阻力指数(RI)均明显降低(P均<0.05),且观察组均明显低于对照组(P均<0.05);观察组总有效率明显高于对照组[93.3%(28/30)比70.0%(21/30),P<0.05]。结论 头针联合三维步态分析训练系统能够明显提高脑梗死后下肢运动功能障碍患者下肢肌张力、肌力及生活能力,并能明显改善脑血流动力学,从而促进患者运动功能恢复。

基于DeepLabCut算法的小鼠步态分析系统建立及对衰老所致运动功能的评价

目的建立一种基于DeepLabCut(DLC)算法用于评价老年小鼠运动功能的步态分析系统。方法基于深度学习技术中的DLC算法,采用跑台装置和全封闭设计,构建系统软硬件;应用本系统评价不同运动模式下衰老所致小鼠的步态差异;通过相关性分析探究体质量与体长对步态指标的影响。结果本系统实现特定步速下小鼠三维立体步态(侧面和腹平面)的同步分析,自动量化47项步态指标。应用本系统发现,步行时(15 cm·s^(-1)),相比2月龄、8月龄和15月龄小鼠体转角标准偏差下降,前肢摆动时长、膝关节(Knee)角度标准偏差、左后爪和右后爪向外角度平均值增加;15月龄小鼠还出现步频降低,步幅、双支撑总时长、Knee伸展和收缩距离增加。小跑时(20 cm·s^(-1)),15月龄小鼠无法稳定行走,相比2月龄,8月龄小鼠左后爪向外角度平均值和双支撑总时长增加。相关性分析发现,步频、步幅、前肢摆动时长、后爪向外角度平均值、双支撑总时长、Knee角度标准偏差、Knee伸展和收缩距离等指标均未受到体质量和体长变化的影响。结论基于DLC算法的小鼠步态分析系统实现了对老年小鼠步态更加敏感、准确、全面的评价,区分出老年小鼠为维持步态稳定性所表现的步态特征,并筛选出更能反映老年小鼠步态变化的行为指标。为今后更有效评估抗衰老、抗运动协调功能下降药物的药效与副作用提供方法学基础。

无标记运动捕捉系统在临床步态分析上的研究进展

步态分析是临床研究的重要组成部分,传统的三维步态分析由于设备成本高、专业技术要求高等原因难以广泛应用。随着计算机视觉技术的发展,无标记运动捕捉系统的精确度得到极大提升,无需标记、成本较低的优势逐渐显现,并被应用于步态分析,但由于研究人员和临床医生缺乏对该系统的整体了解,使得该技术尚不能得到广泛推广,本综述拟对无标记运动捕捉系统在临床步态分析上的应用进展进行回顾,分析目前各项技术的优势和局限性,展望无标记运动捕捉系统在临床步态分析上的发展方向,为今后无标记运动捕捉系统在临床上的推广使用提供了研究思路。

步态分析应用于脊髓型颈椎病的研究进展

脊髓型颈椎病是颈椎病中最严重的一种,步态障碍是其最突出的临床表现。步态分析作为评估步态的有效工具,通过研究运动和动力学参数为脊髓型颈椎病的诊断、疗效评估提供有力依据,并对患者康复训练提供指导性建议。该文对步态分析在脊髓型颈椎病中应用的研究进展进行综述。

应用步态分析评价足趾缺损对足功能的影响研究

目的 研究应用步态分析评价足趾缺损对足功能的影响。方法 基于成人足部标本,制作不同跖骨缺损的模型并分为A、B、C、D、E、F组,应用万能生物力学试验机和F-scan足底压力鞋垫式传感器对足底应力分布进行测量,获得六组足底应力分布图像数据进行分析对比。结果 跖骨的缺损均会对足底压力变化与平衡性造成影响,除D、E、F组外,其余三组前足负重均出现下降(P<0.05),A组T1、M2、M3区峰压强较健足增加(P<0.05);C组M1、M2区峰压强较健足增加(P<0.05);D组T1、M2、M3-M4区峰压强较健足增加(P<0.05);E组、F组T1区峰压强较健足增加(P<0.05)。结论 跖骨的缺损均会对足功能产生不同程度影响,但第1跖骨、第2跖骨和多跖骨的缺损对足底重心分布影响最甚,临床选择手指再造术式应给予保留。

Xsens惯性传感器系统在步态分析中的重测信度研究

探究Xsens惯性传感器运动捕捉系统测量时空步态参数和下肢关节角度的重测信度。在2个测试日分别采集15名健康个体步行过程中的时空步态参数(步速、步长、步频、支撑相占比和双支撑相占比)以及髋、膝和踝关节在矢状面、额状面和水平面的最大角度和关节活动度,2次测试间隔(6±1)d。采用组内相关系数及测量标准误比较两次测试的相对信度与绝对信度。结果发现,两次测试的时空步态参数的相对信度结果为一般至极好,绝大部分时空部分参数的绝对信度表现优秀;矢状面上所有关节角度具有极好的重测性,冠状面和水平面上三个关节角度表现为一般至极好,所有关节角度的绝对信度结果均优秀。综上所述,Xsens系统对于测量健康年轻人的时空步态参数和下肢关节角度是可靠的,临床医生和研究人员可以使用Xsens系统来进行健康人体的步态研究。

基于步态分析探讨等速肌力训练治疗膝骨关节炎疗效观察

目的探讨等速肌力训练治疗膝骨关节炎患者的临床疗效及生物力学机制,为临床应用运动疗法治疗膝骨关节炎提供新的理论依据。方法选取2023年1月—2024年1月就诊于广州中医药大学第三附属医院关节骨科门诊及住院部的59例(72膝)膝骨关节炎患者,随机分为等速组25例(30膝)与对照组34例(42膝)。对照组给予基础治疗+超激光疼痛治疗,等速组给予基础治疗+等速肌力训练,2组均治疗4周。比较2组患者治疗前后膝关节疼痛VAS评分、膝关节功能WOMAC评分和JOA评分及步态参数(步行速度、步频、步长、触地时长、髋活动度、膝活动度)、等速肌力参数(峰值力矩/体重、平均峰值力矩、主动肌与拮抗肌峰力矩比、最大做功量、平均功率、总功量)。结果治疗后2组患者的VAS评分、WOMAC评分均明显降低(P均<0.05),JOA评分均明显升高(P均<0.05),且治疗后等速组WOMAC评分明显低于对照组(P<0.05);2组患者步行速度增快,步频增大,步长增加,触地时长延长,髋活动度和膝活动度均增大,且等速组各指标改善情况均明显优于对照组,差异均有统计学意义(P均<0.05);2组患者峰值力矩/体重、平均峰值力矩、主动肌与拮抗肌峰力矩比、最大做功量、平均功率、总功量均较治疗前明显改善(P均<0.05),其中等速组在180°/s运动速度下屈肌群的峰值力矩/体重明显高于对照组(P<0.05),在60°/s运动速度下伸肌群的平均峰值力矩、60°/s和180°/s运动速度下伸肌群的主动肌与拮抗肌峰力矩比均明显低于对照组(P均<0.05)。结论等速训练可通过增大步长和增加步频、步速、膝关节活动度从而改善步态,且能够有效改善患者肌力,提高关节稳定性。

三维步态分析训练辅助治疗对老年脑卒中后偏瘫患者膝过伸的影响研究

目的:探讨三维步态分析训练辅助治疗对老年脑卒中后偏瘫患者膝过伸的影响。方法:选取2021年1月—2023年12月无锡市康复医院收治的90例老年脑卒中后偏瘫患者作为研究对象,以随机数表法均分为对照组和研究组,每组各45例。对照组患者应用常规康复训练,研究组患者采取三维步态分析训练。对比两组患者下肢运动功能、平衡功能、步态时空参数情况。结果:干预后,两组患者简式运动功能评分量表(FMA)、Berg量表(BBS)评分高于干预前,差异有统计学意义(P<0.05);干预后,两组患者膝过伸次数低于干预前,差异有统计学意义(P<0.05);干预后,两组患者步频、步幅、步速、患侧摆动时间高于干预前,差异有统计学意义(P<0.05);干预后,两组患者步行周期、患侧支撑时间、双支撑时间短于干预前,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:三维步态分析训练辅助治疗应用于老年脑卒中后偏瘫患者中可提升其下肢运动功能及平衡功能,有效缓解膝过伸问题。

运动捕捉技术在步态分析中的研究进展

运动捕捉技术已经广泛应用于步态分析、运动康复、动作对比、技战术分析、生物运动力学分析、损伤防护、运动装备设计研发等领域,实现了人机交互的全新体验。而步行是人类运动中最基础的动作,在生物力学研究上对异常步态进行分析能够有效改善患者治疗和康复的效果。本文总结了运动捕捉技术在各种异常步态分析中的应用,并对其优缺点进行了总结与展望。检索PubMed、Embase、EBSCO、Web of Science、中国知网,收集2018年1月至2023年12月公开发表的有关有标记运动捕捉及无标记运动捕捉在异常步态的相关研究,进行系统综述。最终纳入了22篇英文文献,这些文献主要集中在神经科学、生物医学工程和临床医学等领域,特别是在步态分析、运动捕捉技术、神经病理学和康复医学等方面的应用。这些研究为我们理解和改善各种神经系统疾病,如帕金森病、多发性硬化症和脑卒中以及骨关节炎等疾病的步态提供了宝贵的见解。利用运动捕捉来进行异常步态分析能有效地给患者提供准确的康复治疗,将结果用于临床诊断、康复规划或研究目的。异常步态分析在评估肌肉骨骼状况、神经系统疾病或干预措施的有效性方面具有重要价值。

三维步态分析联合天轨步态训练在脑梗死偏瘫患者中的应用

目的探讨三维步态分析联合天轨步态训练在脑梗死偏瘫患者中的应用效果。方法选取2022年2月至2023年5月医院收治的78例脑梗死偏瘫患者为研究对象,采用随机数字表法分为对照组和观察组,每组39例。两组均予抑制血小板聚集、降血脂、降压及营养神经等常规治疗。对照组实施常规康复锻炼,观察组在对照组基础上实施三维步态分析联合天轨步态训练,均连续干预12周。比较两组干预前后的下肢功能、步行能力、步态参数、下肢平衡功能。结果干预12周后,观察组Fugl-Meyer运动量表(FMA)下肢评分、功能性步行分级(FAC)评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组步速高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组步长大于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组Berg平衡量表(BBS)评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论三维步态分析联合天轨步态训练可提高脑梗死偏瘫患者下肢步行及平衡能力,改善下肢功能。

三维步态分析比较健康大学生与下肢运动损伤大学生步态特征的差异

目的应用三维步态分析系统比较健康大学生和下肢运动损伤大学生步行时步态特征的差异,为下肢运动损伤大学生的康复或预康复提供相关科学依据。方法选取2019年10月-2020年4月期间因运动损伤后下肢功能障碍的大学生30例为研究组,健康大学生30例为对照组,采用三维步态分析系统对2组受试者分别行三维步态检测。结果研究组步长、步频、步速、双足支撑时间小于对照组(P<0.05),步行周期长于对照组(P<0.05);研究组足跟触地期屈膝角度大于对照组(P<0.05),承重反应期最大屈膝角度、支撑相中期最大伸膝角度、摆动相最大屈膝角度小于对照组(P<0.05);研究组患侧矢状面和冠状面踝关节、膝关节、髋关节运动幅度均小于对照组,其中踝关节、髋关节转角幅值,膝关节矢状面转角幅值差异有统计学意义(P<0.05),膝关节冠状面转角幅值差异无统计学意义(P>0.05)。结论三维步态分析系统用于下肢运动损伤患者的临床诊断、康复治疗及疗效评价具有客观、量化的特点,应用前景广泛。

基于膝关节角度测量装置的脑卒中偏瘫患者步态分析

为探究脑卒中偏瘫患者异常步态和膝关节角度的关系,文章对8名患者和6名正常人的步态参数进行研究。利用自行研制的膝关节角度测量装置采集偏瘫患者和正常人步行时下肢膝关节角度,分析对比2组参数的差异;在此基础上提出膝关节角度测量装置与低频脉冲电刺激仪相结合的方法改善脑卒中偏瘫患者的异常步态。参数分析结果表明,患者步态异常的主要原因是患侧肢体进行屈膝动作时膝关节会出现痉挛状态,表现为患者膝关节角度动态变化曲线不平滑,膝关节角度活动范围和步速小于正常人,部分患者具有膝过伸的现象;患者康复训练结果表明,膝关节角度测量装置不仅可以用于步态分析,还可与其他装置结合用于异常步态的康复和痉挛等级评估。

基于步态分析的帕金森病辅助诊断方法综述

针对现有的帕金森病(PD)的诊断方法,对基于步态分析的PD的辅助诊断方法进行了综述。在临床上,常见的步态评估PD的诊断方法是基于量表的,该方法虽然简单方便,但主观性强,且对医生的临床经验要求较高。而计算机技术的发展为步态分析提供了更多的方法。首先,总结了PD以及它在步态上的异常表现。然后,回顾了基于步态分析的PD辅助诊断的常用方法,这些方法大致可分为基于可穿戴设备的和基于非可穿戴设备的:可穿戴设备体积小、辅助诊断准确率高,可长时间监测患者的步态状况;非可穿戴设备则是通过微软Kinect等视频传感器捕捉人体步态数据,避免了穿戴相关设备以及对患者行动的限制。最后,指出了现有的步态分析方法中存在的不足并探讨了未来可能的发展趋势。