淺談膝骨關(guān)節(jié)炎的生物力學分析

楊 靖

(天津體育學院 天津 300381)

淺談膝骨關(guān)節(jié)炎的生物力學分析

楊 靖

(天津體育學院 天津 300381)

膝骨關(guān)節(jié)炎是臨床上常見的退行性疾病，因其高發(fā)病率和致殘率給社會帶來沉重負擔。但對于膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病原因和機制，目前研究比較確切的是生物力學的改變對膝骨關(guān)節(jié)炎的影響。本文對膝關(guān)節(jié)炎進行綜述，探討膝骨關(guān)節(jié)炎患者的步態(tài)、肌力以及下肢力線的異常。

膝骨關(guān)節(jié)炎；生物力學；步態(tài)分析；肌力改變；下肢力線

膝骨關(guān)節(jié)炎多患于中老年人群，其癥狀多表現(xiàn)為膝蓋紅腫痛、上下樓梯痛、坐起立行時膝部酸痛不適等。也會有患者表現(xiàn)腫脹、彈響、積液等，如不及時治療，則會引起關(guān)節(jié)畸形、殘廢。在膝關(guān)節(jié)部位還?；加邢リP(guān)節(jié)滑膜炎、韌帶損傷、半月板損傷、膝關(guān)節(jié)游離體、腘窩囊腫、髕骨軟化、鵝足滑囊炎、膝內(nèi)翻/外翻等關(guān)節(jié)疾病。膝關(guān)節(jié)炎的發(fā)生一般由膝關(guān)節(jié)退行性病變、外傷、過度勞累等因素引起。另外，體重過重、不正確的走路姿勢、長時間下蹲、膝關(guān)節(jié)的受涼受寒也是導致膝關(guān)節(jié)炎的原因。在眾多因素中，生物力學因素對骨關(guān)節(jié)炎的影響比較明確且多為大家接受[1]。

一、步態(tài)分析

膝骨關(guān)節(jié)炎的疼痛和功能受限必然會對患者的運動功能產(chǎn)生影響，增加其跌倒風險，這嚴重降低了患者的生活質(zhì)量。有研究表明不正確的走路姿勢，對下肢關(guān)節(jié)有一定的影響，尤其是膝關(guān)節(jié)[2]。因此步態(tài)分析對于膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的研究分析提供了良好依據(jù)。殷可意等人經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)膝骨關(guān)節(jié)炎患者步幅小于健康人，并且在支撐期觸地時刻、支撐中期和支撐末期，膝骨關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)最大屈角顯著大于健康人；此外，膝骨關(guān)節(jié)炎受試者在足跟觸地階段，伸膝關(guān)節(jié)力矩明顯小于健康人[3]。梁雷超經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)KOA組與健康組中步長和步寬均不存在顯著差異，這說明兩組人群在以相近的速度行走時，步態(tài)模式一致，其較小的動態(tài)穩(wěn)度說明OA組對重心進行調(diào)整使其保持在支撐面內(nèi)的能力要差于健康組[4]。這說明膝骨關(guān)節(jié)炎患者在側(cè)向上對身體的控制能力較差，該方向上發(fā)生跌倒的風險較健康老人高。這提示老年膝骨關(guān)節(jié)炎患者在日常生活及運動當中更應(yīng)該注意防止側(cè)向跌倒的發(fā)生。

二、肌力改變

膝骨關(guān)節(jié)炎臨床表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)疼痛、僵硬和肌肉功能障礙;股四頭肌肌力減弱是膝骨關(guān)節(jié)炎肌肉功能障礙的一個特征性表現(xiàn)[5]。董啟榮等經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)股四頭肌的萎縮尤其是股內(nèi)側(cè)肌萎縮是造成或加重髕骨內(nèi)外側(cè)拉力不平衡，導致髕骨關(guān)節(jié)生物力學紊亂的重要因素[6]。股內(nèi)側(cè)肌明顯萎縮也是股四頭肌在伸膝時會產(chǎn)生肌群間收縮不協(xié)調(diào)的主要原因。如果肌肉收縮不協(xié)調(diào),關(guān)節(jié)將可能超過其正常的移動極限,并且加大軟骨的負荷[7]，從而加速膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病和進程。由此可見，肌力的改變在KOA的進程中具有重要意義，肌力訓練是KOA患者康復的有效手段。已有研究表明，訓練股四頭肌及腘繩肌可有效地提高肌力和耐力、減輕疼痛，并能使患者室內(nèi)行走、登樓梯、坐位立起3個項目的依賴程度、困難程度和疼痛程度明顯減輕，提高患者的行動能力[8]。

三、下肢力線異常

正常生理情況下，當人體站立位時，股骨頭的中心、膝關(guān)節(jié)的中心及踝關(guān)節(jié)的中心應(yīng)處于同一條直線，此直線即為下肢的力學軸線或稱機械軸，且此時經(jīng)膝關(guān)節(jié)平面的水平軸則應(yīng)與地面相平行。從病理上來說，KOA的發(fā)生主要與膝關(guān)節(jié)的力線畸形有關(guān)。膝內(nèi)翻：重力線至膝中心向內(nèi)偏移0.5cm以上；膝外翻：重力線至膝中心向外偏移0.5cm以上。也就是說，如果重力線向內(nèi)偏，則內(nèi)側(cè)間室的壓力會增大；反之，則外側(cè)間室的壓力增大。有膝內(nèi)翻力線異常的患者常有疾病進一步發(fā)展的危險[9]。褚立希等人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)大部分膝骨關(guān)節(jié)炎患者內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙小于外側(cè)關(guān)節(jié)間隙,力學軸線相應(yīng)地向內(nèi)側(cè)偏移,這種軸線內(nèi)側(cè)偏移引起內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面的損害較外側(cè)關(guān)節(jié)面損害為多,這也提示了膝骨關(guān)節(jié)炎的內(nèi)側(cè)型多于外側(cè)型[10]。

內(nèi)收力矩主要是由向內(nèi)的重力反作用產(chǎn)生的，其大小受重力反作用力大小、重力反作用力與膝關(guān)節(jié)中心的力臂，以及下肢的重量和加速度的影響。在研究KOA時，一般用膝內(nèi)收力矩來說明膝內(nèi)外側(cè)間室的負重。張旻等經(jīng)研究證明，與健康人相比，內(nèi)側(cè)間室KOA患者的膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩明顯增高[11]。膝內(nèi)收力矩是膝內(nèi)側(cè)間室骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病進程中的一個重要指標之一，內(nèi)收力矩的增大代表膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)腱室壓力的增大，減小內(nèi)收力矩可以降低關(guān)節(jié)間室壓力，所以想辦法減小膝內(nèi)收力矩可以減緩膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病進程。

四、小結(jié)

在KOA的發(fā)病原因和機制中，生物力學的改變得到了研究者的廣泛認同。而且運用生物力學分析技術(shù)評價KOA治療和康復的療效，可提供客觀、準確的數(shù)據(jù)，這對于KOA的臨床診斷及研究具有重大意義?；贙OA生物力學方面的研究，未來可以從生物力學的角度來發(fā)掘有效安全的防治手段。雖然生物力學方面已經(jīng)被應(yīng)用于KOA的臨床康復中，但研究還不夠深入，在臨床應(yīng)用中還存在諸多限制，所以未來生物力學在臨床的應(yīng)用有望進一步發(fā)展。

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楊靖(1991.11-)，女，漢族，山東省濱州市沾化區(qū)，碩士，天津體育學院，研究方向:運動康復學。