基于足底压力和卷积长短期记忆神经网络的前交叉韧带断裂智能辅助诊断

提出一种基于卷积长短期记忆神经网络的深度学习模型PressureConvLSTM,用来提取行走过程中足底压力的空间特征和时序特征,并进行步态分类。通过对前交叉韧带断裂患者的足底压力数据分析,实现智能辅助诊断。结合临床数据的实验结果表明,PressureConvLSTM模型对前交叉韧带断裂的辅助诊断,能够达到95%的预测准确度;与卷积神经网络等其他模型相比,准确度得到大幅度提升。

前交叉韧带断裂后足底压力特征的聚类分析

运动过程中,人体的步态特征可以在足底压力图像上有准确的记录,而这也就可以成为判断步态正常与否的一条有效依据.通过一组压力传感器阵列获取人体运动过程的足底压力分布数据,提取步态的运动学和动力学特性.在此基础上,采用极限学习机(Extreme learning machines,ELM)神经网络聚类算法对足底压力数据进行分析,完成正常与异常步态的分类辨识工作.本文从实际临床数据出发,对前交叉韧带断裂患者进行步态分析,并据医生的临床诊断结果进行校验.该方法在步态分析上取得了较为良好的效果,仿真结果表明了其有效性.

基于步行时足底压力信息的前交叉韧带断裂辅助诊断方法

为了辨识动态足底压力信息与前交叉韧带断裂的关系,将步行时的足底压力数据转换成图像,采用深度学习中的卷积神经网络模型,在给定足量输入图像与分类结果的情况下,不断更新神经网络的参数,建立图像与前交叉韧带断裂的关系。将足底压力测试系统(FootScan■)采集的数据分为训练集和测试集两个部分。训练集用于调整模型的参数,帮助模型更好地分析并找到足底压力信息与前交叉韧带断裂的关系;测试集用于模拟诊断,对比真实情况,评估准确性,并评估其作为临床辅助诊断方法的性能。结果表明,提出的投票法模型的诊断正确率超过90%,并且从得到足底压力数据到产生诊断结果,总耗时仅3秒左右。由此得出,所提出的基于步行时足底压力信息的深度学习模型,可以在很短时间内辅助诊断前交叉韧带断裂,为临床辅助诊断及康复提供参考。

前交叉韧带损伤患者及健康人膝关节屈肌协同收缩的对比研究

目的:探索一种适合评估膝关节稳定功能的电生理评估指标。方法:前交叉韧带损伤(ACLD)患者33例为ACLD组,健康志愿者29例为对照组,用ME6000表面肌电仪器记录终末伸膝最大等长收缩和上台阶运动过程中伸肌(股外侧肌、股内侧肌)、屈肌(股二头肌、半腱肌)表面肌电信号,分析测试肌肉的积分肌电平均值、屈肌协同收缩程度及协同收缩率。结果:前交叉韧带损伤患者终末伸膝最大等长收缩和上台阶运动的屈肌协同收缩率明显高于健肢及正常对照组(P<0.05),伸肌收缩降低(P<0.05),屈肌协同收缩程度增加(P<0.05)。结论:伸膝运动中,前交叉韧带损伤患者通过降低伸肌的主动收缩,增加屈肌协同收缩来提高关节稳定性,屈肌的协同收缩率可以反映膝关节的稳定功能。

单纯前交叉韧带断裂与合并半月板损伤患者的步态分析

目的:比较单侧单纯前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)断裂和ACL断裂合并半月板损伤患者的三维步态特征,分析ACL断裂继发膝骨关节炎的可能机制,为制定ACL断裂康复方案以及膝关节炎防治提供依据。方法:3组受试者分别为单侧单纯前交叉韧带断裂组(ACL组)、合并半月板损伤的前交叉韧带断裂组(ACL+M组)、健康对照组(C组),每组各13名,同步采集步行过程中的运动学和动力学参数,计算膝关节的三维角度和关节净力矩。结果:(1)ACL+M组和C组的屈膝角度峰值均大于ACL组(均P=0.001),但ACL+M组和C组间无显著差异(P=0.847)。(2)健侧膝关节屈伸活动范围、垂直地面反作用力第1峰值、水平向后地面反作用力峰值、内源性伸膝力矩峰值显著大于患侧(P=0.006,P=0.001,P<0.001,P=0.001)。(3)ACL+M组产生的膝外展力矩峰值大于ACL组和C组(P=0.045,P=0.014),ACL组和C组之间的膝外展力矩峰值无显著差异(P=0.616)。结论:ACL断裂患者健侧受到的地面反作用力大于患侧,这种受力不均衡改变了下肢受力模式,长期持续会增加ACL断裂者发生膝骨关节炎的风险。与单纯ACL断裂患者相比,合并半月板损伤的ACL断裂者产生较大的内源性膝外展力矩,可能是发生膝骨关节炎的危险因素。

膝单髁置换术患者选择的误区

膝单髁置换术(UKA)的适应证自其问世以来一直面临着扩展的挑战,有些观点正在颠覆人们的认知。无论在传统或现代的UKA患者选择中,前交叉韧带缺失(ACLD)与严重关节畸形一直都被认为是禁忌,尤其是ACLD被认为是绝对禁忌,也是术中UKA转为全膝关节置换术(TKA)的决策依据。近年来,不断有关于ACLD及严重关节畸形的膝骨关节炎UKA获得成功的报道。对此,不能盲从,要认真分析与研判,避免将个体经验当做普遍真理加以推广,避免走入UKA患者选择的误区。在UKA患者的选择中应坚守原则,选择更合适的患者,追求最佳的手术结果。

膝单髁置换术治疗前交叉韧带缺失的前内侧膝骨关节炎的研究进展

膝单髁置换术(UKA)以其独到的优势在膝骨关节炎阶梯治疗中发挥着重要作用,自其问世以来,其适应证的扩展一直在不断地探索中。有些禁区已被解封,有些正面临挑战。近年来越来越多的研究者对前交叉韧带缺失(ACLD)患者进行UKA,有的研究者得出了其短期临床疗效与前交叉韧带完整的UKA无明显不同,而有的研究者对此持反对意见。本文从生物运动力学角度并结合实际临床疗效总结对UKA治疗ACLD的研究进展进行综述,为指导临床实际应用提供参考。

前交叉韧带损伤对膝关节前内侧骨性关节炎单髁置换术效果的短期影响

目的 探讨前交叉韧带（ACL）损伤对膝关节前内侧骨性关节炎单髁置换术后短期临床效果的影响。方法 回顾性分析自2009-01—2012-01尝试采用微创单髁置换术治疗的合并ACL损伤的膝关节骨性关节炎60例（60膝）,其中50例ACL完全断裂,10例ACL部分断裂。术中直视下确认ACL的损伤情况。术前及末次随访时采用KSS评分评估膝关节功能,比较手术前后膝关节活动度、下肢力线,观察有无假体的松动、感染、磨损、脱位等并发症。结果 60例术后均获平均30.5（25-48）个月随访。所有患者术后均无感染、脂肪栓塞或下肢深静脉血栓形成,未出现假体位置不良、假体脱位及假体松动。术后膝关节X线片显示内翻畸形矫正,假体位置良好。术后髋膝踝角平均内翻0.8°（0.5°-2.0°）,较术前明显减小,差异有统计学意义（t=14.235,P〈0.001）。术后膝关节活动度平均122°（110°-130°）,较术前明显改善,差异有统计学意义（t=11.124,P〈0.001）。末次随访时KSS关节评分平均84（70-90）分,KSS功能评分平均95.1（80-100）分,均较术前明显提高,差异有统计学意义（t=15.523,P〈0.001;t=9.258,P〈0.001）。结论 ACL损伤对单髁置换术后短期效果没有影响,中长期的影响尚需进一步随访研究。

前交叉韧带重建术后患者运动恐惧心理与膝关节功能的相关性研究

目的:通过等速测试和膝关节功能量表评估探讨前交叉韧带重建术(ACLR)术后2年以上患者的运动恐惧心理与膝关节功能指标的相关性。方法:对19例ACLR术后2年以上患者进行膝关节损伤和骨关节炎评分(KOOS)及运动恐惧心理量表评分(TSK-17),根据KOOS量表中运动与娱乐能力项目得分将患者分为运动功能障碍组(10例)和运动功能正常组(9例),应用等速肌力测试系统(IsoMed2000)分别对两组患者双侧膝关节进行60°/s的等速测试,通过独立样本t检验或Wilcoxon秩和检验比较两组患者各测试评估指标之间的差异,通过Spearman相关分析研究运动功能障碍组患者的TSK-17分数与各膝关节功能指标之间的相关性。结果:(1)两组间患膝屈、伸肌力矩体重比,患膝屈伸比(HQ)差异有统计学意义(P<0.01);(2)两组间TSK-17评分,KOOS量表中的日常生活活动能力(P<0.05)、运动与娱乐能力(P<0.01)和膝关节相关生活质量评分(P<0.01)差异有统计学意义;(3)运动功能障碍组TSK-17评分分别与伸膝患健比(P<0.05,r=0.686)及KOOS量表中的疼痛(P<0.05,r=-0.822)、症状评分(P<0.05,r=-0.771)相关。结论:ACLR术后2年以上运动功能障碍患者存在较低的膝关节功能水平和较高的运动恐惧心理水平,且运动功能障碍患者的运动恐惧心理与膝关节的疼痛及不适症状显著相关。