膝骨关节炎患者膝内收力矩特征变化临床应用分析

膝骨关节炎是临床上常见的骨关节退行性疾病,因其病因尚不明确且受影响因素较多,目前尚无非常完善的分级标准及根治方法。在诸多影响因素中,肌骨力学变化影响为其主要因素,其中,较高的膝内收力矩(KAM)是疾病进展的重要危险因素之一,然而其变化与临床症状及运动功能变化是否具有一致性还需进一步研究。从膝内收力矩发生变化的原因,不同影像学膝骨关节炎分级的膝内收力矩变化特征,及其与疼痛和步态变化等临床特征的关联,探讨其在膝关节炎临床治疗评估及力学辅具制作开发中的意义。

不同年龄膝骨关节炎患者坐起生物力学特征的系统综述和Meta分析

目的:不同年龄的膝骨关节炎患者采取何种坐起策略尚未达成共识。为此,文章通过Meta分析系统评估不同年龄的膝骨关节炎患者与健康人坐起的生物力学特征,分析不同年龄患者的坐起运动模式,为改善患者坐起功能提供参考。方法:截至2023年3月,在PubMed、Web of Science和中国知网等数据库进行文献检索,纳入膝骨关节炎患者和健康人群坐起的生物力学特征的观察性研究,要求研究对象为膝关节影像学Kellgren-Lawrence严重程度分级≥Ⅰ级的50岁以上的膝骨关节炎患者,且定期出现膝关节疼痛,并根据纳入排除标准对受试者进行年龄(50-60岁vs.60岁以上)及严重程度(轻中度患者vs.重度患者)亚组分析。运用Down and black改良量表进行文献质量评价,采用Stata 16.0软件进行亚组分析确定不同年龄与严重程度的膝骨关节炎患者坐起的生物力学特征。结果:共14项随机对照试验(824例受试者)纳入Meta分析,所有纳入文献质量平均得分为76.2分,评分范围为66.7-86.7分,均达到中、高质量,具有一定代表性。Meta分析结果发现:①相比健康人,膝骨关节炎患者坐起总时长(SMD=0.92,95%CI:0.76-1.09,P<0.001)、伸展阶段时长(SMD=0.46,95%CI:0.18-0.74,P=0.001)更久;相比膝骨关节炎轻中度患者,重度患者总时长增加更明显(P<0.001),且60岁以上患者比50-60岁患者伸展阶段时长增加更明显(P=0.001)。②相比健康人,膝骨关节炎患者坐起躯干屈曲活动度(SMD=0.64,95%CI:0.37-0.91,P<0.001)更大;膝关节屈曲活动度(SMD=-0.47,95%CI:-0.70至-0.24,P<0.001)和踝关节背屈活动度(SMD=-0.32,95%CI:-0.56至-0.08,P=0.01)更小,且60岁以上患者的膝关节屈曲活动度比50-60岁患者下降更明显(P<0.001)。③膝骨关节炎患者髋关节屈曲力矩峰值(SMD=-0.57,95%CI:-0.83至-0.31,P<0.001)、膝关节伸展力矩峰值(SMD=-0.83,95%CI:-1.08至-0.59,P<0.001)更小。结论:①60岁以上膝骨关节炎患者比50-60岁患者坐起缓冲和伸展阶段的时长更久,且严重程度等级高的患者坐起总时长增加更明显,高龄与膝骨关节炎严重患者坐起时长增加,可能会使软骨承受负荷的持续时间增加,进一步加剧膝关节疼痛症状,增加该人群坐起难度。②膝骨关节炎患者表现出膝、踝关节屈曲活动度受限,且60岁以上患者膝关节活动度更为受限。③膝骨关节炎患者的髋关节屈曲、膝关节伸展力矩峰值减小,这可能是缓解疼痛的补偿策略。

足前进角对不同年龄膝关节炎患者下肢动力学影响的系统综述和Meta分析

目的:膝关节内收力矩(knee adduction moment,KAM)双峰及膝关节内收角冲量(knee adduction angular impulse,KAAI)增大是膝关节骨性关节炎主要的生物力学危险因素。据调查,调整足前进角可改变膝关节骨性关节炎患者运动模式,然而足内偏、足外偏对青年、老年患者KAM和KAAI的影响未达成共识。因此文章通过Meta分析综合论述足前进角对不同人群膝关节骨性关节炎患者KAM、KAAI的影响,为治疗膝关节骨性关节炎提供借鉴。方法:截至2022年6月,以“足前进角,膝关节内收力矩,膝关节内收角冲量,步态”为中文检索词,以“foot progression angle,knee adduction moment,knee adduction angular impulse,gait”为英文检索词在Web of Science、EBSCO、PubMed和中国知网数据库进行检索。纳入分析足内偏、足外偏对KAM双峰和KAAI影响的自身对照和随机对照试验。运用Cochrane偏倚风险评估工具对纳入文献进行文献质量评价,采用Stata 15.1软件进行亚组分析确定不同足前进角对步行KAM及KAAI的影响,应用Meta回归进一步确定结局指标(KAM及KAAI)随足前进角变化的特征。结果:(1)共15项自身对照试验和2项随机对照试验(455名受试者)纳入Meta分析,所纳入文献均为中、高质量文献。(2)Meta分析结果显示,足内偏可减小青年患者KAM第一峰值(SMD=-0.380,95%CI:-0.710至-0.060,P=0.022)和KAAI(SMD=-1.470,95%CI:-2.160至-0.770,P<0.001),足外偏降低了青年患者KAM第二峰值(SMD=-0.720,95%CI:-1.010至-1.440,P<0.001)。此外,足内偏减了小老年患者KAM第一峰值(SMD=-0.550,95%CI:-0.800至-0.300,P<0.001),但有增高KAM第二峰值的作用(SMD=0.280,95%CI:-0.010-0.560,P=0.047),足外偏可降低该人群KAM第二峰值(SMD=-0.510,95%CI:-0.830至-0.190,P=0.002)。(3)Meta回归显示,老年患者的足外偏程度越大,KAM第二峰值越低。结论:(1)足内偏降低了18-34岁的青年膝关节骨性关节炎患者的KAM第一峰值、KAAI,由于KAM、KAAI与膝关节内侧负荷、膝关节骨性关节炎发病率相关,因此足内偏步态干预可能是青年患者适合的康复策略。(2)足内偏增高了60岁以上老年膝关节骨性关节炎患者的KAM第二峰值,可能会加重这类人群膝关节骨性关节炎的程度,然而,该人群步行时KAM第二峰值会随足外偏程度的增大而减小,有助于降低膝关节内侧负荷,提示老年患者可以考虑在步行时采用足外偏步态。

脂肪酸种类及含量与膝骨关节炎的发病风险

背景:近年来,流行病学研究显示肥胖是膝骨关节炎的危险因素,而脂肪酸的摄入、代谢和生物合成与肥胖的发生发展密切相关,但脂肪酸与膝骨关节炎之间是否存在因果关联仍未知。目的:应用孟德尔随机化分析方法探讨5种脂肪酸表型与膝骨关节炎的因果关联。方法:使用来自英国生物银行(met-D)的脂肪酸比例的全基因组关联研究数据和来自EBI-A数据库的膝骨关节炎的全基因组关联研究数据进行汇总,将单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)作为工具变量并选择敏感的SNPs进行分析,通过双样本孟德尔随机化分析,以评估脂肪酸与膝骨关节炎结局风险的因果关系。采用逆方差加权法、MR-Egger回归法、加权中位数法、加权模型法和简单模型法来研究脂肪酸与膝骨关节炎之间的因果关系。进一步以同样方法进行反向孟德尔随机化分析,确保结果的有效性。结果与结论:①正向分析逆方差加权法结果表明,共有3种脂肪酸表型与膝骨关节炎有因果关系,其中饱和脂肪酸占总脂肪酸的比例(OR=1.825,95%CI:1.230-2.706,P=0.003)与膝骨关节炎的发病风险呈正相关、Ω3多不饱和脂肪酸占总脂肪酸的比例(OR=0.822,95%CI:0.689-0.981,P=0.03)与膝骨关节炎的发病风险呈负相关以及Ω6多不饱和脂肪酸占总脂肪酸的比例(OR=1.268,95%CI:1.079-1.491,P=0.004)与膝骨关节炎的发病风险呈正相关;有2种脂肪酸表型与膝骨关节炎不具有因果关系,为总脂肪酸(OR=0.925,95%CI:0.804-1.066,P=0.283)、单不饱和脂肪酸占总脂肪酸的比例(OR=0.877,95%CI:0.756-1.018,P=0.084)。②反向分析结果表明,当膝骨关节炎作为暴露数据时,与脂肪酸的表型均不具有显著因果关系。③敏感性分析结果显示:双向孟德尔随机化的Cochran’s Q检验和MR-Egger回归法的结果P值均大于0.05,表明脂肪酸表型与膝骨关节炎之间的因果效应分析不存在显著的异质性和多效性。④上述结果证实,降低饱和脂肪酸、Ω6多不饱和脂肪酸的含量和提升Ω3多不饱和脂肪酸的含量能降低膝骨关节炎发病的风险,这为研究膝骨关节炎的生物学机制以及探索膝骨关节炎的早期防治提供有价值的线索,也为干预性药物的开发提供了新的方向。

从下肢生物力学来解析膝骨关节炎

膝骨关节炎是临床上常见的退行性疾病,因其高发病率和致残率而受到广泛关注。对于退行性膝骨关节炎的发病原因和机制,目前研究比较确切的是生物力学的改变对膝骨关节炎的影响。本文从肌力与关节稳定性、膝关节内收力矩、步态、髋踝力线等方面探讨膝骨关节炎的发病机理与临床治疗。

佩带膝外翻支具膝骨关节炎患者膝关节的生物力学变化

背景:佩带膝关节外翻矫形器已被证明是一种可以有效减轻内侧间室膝骨关节炎患者疼痛的方法,但是佩带矫形器后的膝关节所产生的运动学以及动力学变化至今尚不明确。目的:观察内侧间室膝骨关节炎患者佩带膝关节矫形器前后的膝关节运动学以及动力学参数变化,便于为将来设计新型膝关节矫形器提供依据。方法:纳入20例内侧间室膝骨关节炎患者,分别通过三维步态分析系统和测力板对其在佩带膝外翻矫形器及不佩带膝外翻矫形器两种情况步行中的运动学及动力学参数进行采集,并进行对比。结果与结论:相比未佩带膝关节外翻支具,佩带膝关节外翻支具后患者在步行过程中膝关节内收力矩明显减小,与此同时膝关节内翻角度明显减小,外翻角度明显增加(P均<0.05),膝关节在步行过程中的最大屈曲角度以及时间空间参数差异无显著性意义。提示膝关节外翻矫形器可有效地通过增加内侧间室膝骨关节炎患者膝关节在步行过程中的外翻角度减小内翻角度从而降低膝内侧间室所承受的压力,与此同时纠正膝关节非正常对线。

足前进角改善膝骨关节炎症状及其机制的研究进展

膝骨关节炎是临床上常见的关节退行性病变。下肢生物力学改变是膝骨关节炎的重要原因。足前进角以其操作简便、无创等优势逐渐被人们重视。改变足前进角会对膝关节内收力矩、胫骨旋转、膝关节周围肌群活跃性等产生影响,从而导致膝关节受力改变,进一步减轻膝骨关节炎患者疼痛症状、改善膝关节功能,提高生活质量。

着鞋类型和步速对膝关节载荷的影响

目的探讨着鞋类型(裸足、普通鞋、极简鞋)与步行速度(快步走、常速行走)对膝关节生物力学指标的影响,为科学健身提供理论参考。方法采用Vicon三维运动捕捉系统、Kisler三维测力台同步采集10名男性在裸足、穿着不同鞋常速行走与快步走时下肢运动生物力学指标。采用双因素(2种行走方式×3种着鞋类型)重复测量方差分析对各指标进行统计分析。结果相对于快步走,常速行走时足底压力中心(center of pressure,COP)向外偏移较大,额状面膝关节力臂、膝关节内收外力矩和第1峰值负载率均较小,但额状面膝关节冲量矩较大;相对于穿着普通跑鞋,裸足或穿着极简鞋时,步幅变小,COP向外偏移较大,额状面膝关节力臂、膝关节内收外力矩、第1峰值负载率和额状面膝关节冲量矩较小。结论为降低额状面膝关节冲量矩以及峰值负载率,建议着极简鞋采用小步幅进行快步走锻炼。

髋关节肌康复训练治疗膝骨关节炎机制的研究进展

膝骨关节炎是临床上常见的慢性骨关节退行性疾病。髋关节肌训练以其操作简便、无创等优势逐渐引起人们的重视。髋关节肌训练对膝关节内侧间室负荷、膝关节周围肌群肌力、膝关节周围肌群肌电信号等产生影响,强的髋关节外展肌还能降低关节软骨恶化的风险,从而导致膝关节受力改变,进一步缓解膝骨关节炎患者的临床症状。本文将从生物力学模拟以及肌电信号的角度对髋关节肌训练治疗膝骨关节炎的机制做一综述。

矫形鞋垫在膝关节骨性关节炎治疗中的研究进展

膝关节骨性关节炎(KOA)是导致老年人慢性残疾的主要原因,KOA患者膝关节内异常的力学环境导致了更多的压力负荷集中于内侧间室。目前矫形鞋垫作为一种非入侵性治疗方法,主要通过改变膝关节的内收力矩减轻内侧间室的压力载荷。本文对KOA下肢生物力学、外侧楔形鞋垫在治疗KOA中的应用等方面进行综述。

缩短步幅训练改善膝骨关节炎患者膝动力学

测试在保持步行速度不变的同时缩短步幅对退行性骨关节炎患者膝关节动力学的影响。方法 选取本院诊断为内侧骨关节炎患者32例作。对患者进行个性化步态缩短训练使SL缩短10%,通过Vicon三维步态分析系统分析并比较训练前后患者步态数据中的膝关节iKAM 、pKAM、pKFM。结果 通过步态训练,87.5%患者能在步幅缩短情况情况下完成行走SL降低10%。分析表明,训练前pKAM354.10±223.00 ,iKAM509.60±122.00 ,pKFM338.50±223.00 ,WOMAC80.50±4.07分;训练后pKAM350.20±243.00 ,iKAM413.40±124.00,pKFM334.20±243.00,训练后WOMAC 89.50±4.07分。训练后iKAM较训练前显著下降(p<0.05),pKAM、pKFM无显著性变化(p >0.05),训练后WOMAC较训练前显著提高(p<0.05)。结论 缩短步幅训练能够改善患者膝关节内侧骨关节炎进展相关的动力学参数,减缓骨关节炎进展。

太极倒卷肱对膝关节内侧间室应力的调节作用

目的:研究太极倒卷肱对膝关节内侧间室应力的调节作用。方法:利用三维动作捕捉系统及三维测力台比较20名健康人在正常步行与练习太极倒卷肱过程中膝关节最大屈曲角度(Knee Flexion),膝关节内收力矩(Knee Adduction Moment),膝关节内收角冲量(Knee Adduction Angular Impulse),踝关节外翻力矩(Ankle Valgus Moment),下肢前进角度(Foot Progression)。结果:相较于正常步行情况,进行太极倒卷肱练习时膝关节内翻力矩,膝关节内翻角冲量及膝关节最大屈曲角度显著下降(P<0.05),踝关节外翻力矩及下肢前进角度明显上升(P<0.05)。结论:太极倒卷肱动作练习可有效地降低膝关节内侧间室的应力。

髋关节周围肌群与膝骨关节炎的相关性研究进展

通过计算机检索国内外的大型医学数据库，设定中英文检索词及检索时限，搜索与髋关节周围肌群、膝骨关节炎相关的文献，以介绍、评价髋关节周围肌群肌力训练在膝骨关节炎康复应用中的新进展和临床有效性，发现大部分研究证实了针对髋关节外展肌群的训练，尤其是臀中肌训练对改善膝骨关节炎的症状起到了至关重要的作用，是一项值得推广的康复治疗措施。

电针对膝关节骨性关节炎患者登梯活动时下肢动力学影响的临床研究

目的:采用三维运动分析观察电针治疗对膝关节骨性关节炎(KOA)患者登梯活动时动力学即不同平面关节负荷的影响,为研究针灸康复疗法的生物力学机制提供参考。方法:根据随机数字表法将40例KOA患者随机分成观察组和对照组,每组20例,最终各18例完成研究。观察组穴取内膝眼、犊鼻、阳陵泉、阴陵泉、血海、梁丘、足三里,对照组于经穴旁开约2 cm处浅刺。观察组于内膝眼和阴陵泉、梁丘和阳陵泉连接电针仪,对照组在其相应穴旁处连接电针仪。观察组采用频率为2 Hz的连续方波,对照组无电流输出。两组各治疗11次,共3周。于治疗前后进行登梯步态检测,分析上、下梯步速及登梯动力学参数(矢状面髋、膝、踝关节屈伸峰力矩及冠状面膝内收外力矩)的变化。结果:治疗后,观察组上、下梯步速均较治疗前明显增加(P<0.05,P<0.01),上、下梯时踝关节跖屈肌峰力矩、上梯时第二膝内收外力矩峰值(PEKAM2)均明显增大(P<0.05,P<0.01)。对照组治疗后,下梯时第一膝内收外力矩峰值(PEKAM1)和PEKAM2均较治疗前减小(P<0.05,P<0.01)。观察组上梯时步速差值与踝跖屈肌群力矩差值呈正相关(r=0.598,P<0.01)。排除步速的影响后,上梯时踝跖屈肌峰力矩的组内差异无统计学意义(P>0.05)。结论:电针能提高KOA患者的上下梯速度,对登梯过程中矢状面和冠状面的关节负荷均有一定的影响,改善了关节负荷的能力,但上梯的关节负荷改变可能与步速的增加有关。电针与最小针刺对关节负荷的效应不同,但具体机制不够明确,有待进一步深入探讨。