膝骨關(guān)節(jié)炎患者步態(tài)中膝關(guān)節(jié)三維運(yùn)動(dòng)特征

流行病學(xué)研究表明，隨著年齡的增長，骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率也將隨之有所提高，40歲以后患病風(fēng)險(xiǎn)增加，在65歲以上人群中約有50%的中老年人受到膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的困擾

。

在澆注溫度為680 ℃、壓射速率為3.5 m/s 條件下，研究模具溫度對外殼的顯微組織及力學(xué)性能的影響．圖4為不同模具溫度下雷達(dá)外殼試樣的顯微組織．從圖4可見，當(dāng)模具溫度較低時(shí)，由于冷速過快，使壓鑄件表面快速凝固而形成激冷層，出現(xiàn)表面細(xì)晶區(qū)；溫度達(dá)到200 ℃時(shí)，晶粒變得均勻細(xì)小、圓整；當(dāng)模具溫度達(dá)到220 ℃時(shí)，液態(tài)金屬冷卻變慢，使溫度梯度變平緩而形成粗晶區(qū)[5]．

膝骨關(guān)節(jié)炎嚴(yán)重影響了中老年患者的生活質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)功能

，造成了一定的社會(huì)負(fù)擔(dān)，也成為臨床工作者的重點(diǎn)研究課題。膝骨關(guān)節(jié)炎患者存在膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、僵硬等癥狀，下肢肌力、柔韌性、關(guān)節(jié)活動(dòng)度、生物力線出現(xiàn)異常

，進(jìn)一步導(dǎo)致患者步行能力下降，步行能力下降嚴(yán)重影響了患者生活質(zhì)量。步行能夠在一定程度上反映下肢功能狀態(tài)，對于客觀評估下肢力線及各軟組織工作狀態(tài)具有重要作用

?，F(xiàn)代步態(tài)分析技術(shù)已充分運(yùn)用到膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)患者的康復(fù)評估中，其中評估參數(shù)主要有運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)以及步行過程中各肌肉肌電活動(dòng)等

。我國目前關(guān)于中老年KOA患者的研究主要集中在膝關(guān)節(jié)步態(tài)分析中生物力學(xué)參數(shù)變化方向

。其中已有大量研究闡明KOA患者膝關(guān)節(jié)矢狀面的運(yùn)動(dòng)特征

，但是在水平面及額狀面的運(yùn)動(dòng)特征并不明確且存在一定局限性。因此利用膝關(guān)節(jié)實(shí)時(shí)三維步態(tài)評估系統(tǒng)了解中老年膝骨關(guān)節(jié)炎患者步行中膝關(guān)節(jié)三維運(yùn)動(dòng)特征是必要的。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年3月～2017年9月在杭州市江干區(qū)彭埠街道社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心確診為膝骨關(guān)節(jié)炎的患者35例及無膝骨關(guān)節(jié)炎者23例。參照中華醫(yī)學(xué)會(huì)骨科分會(huì)膝關(guān)節(jié)OA診斷標(biāo)準(zhǔn)及影像學(xué)標(biāo)準(zhǔn)

，即膝關(guān)節(jié)X線Kellgren&Lawrence分級標(biāo)準(zhǔn)

；由于目標(biāo)人群是中老年人因此參考聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織提出的國際年齡劃分標(biāo)準(zhǔn)，定義45～59為中年人，60～74為年輕老年人，本研究選取年齡在45～70的中老年人為研究對象；介于以上幾點(diǎn)并根據(jù)臨床指標(biāo)制定納入標(biāo)準(zhǔn)如下描述：根據(jù)膝關(guān)節(jié)臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)及影像學(xué)標(biāo)準(zhǔn)判斷是否有膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎癥狀；年齡在45～70之間的中老年人；未服用止痛藥物。排除標(biāo)準(zhǔn)：膝關(guān)節(jié)韌帶或半月板急性損傷；膝關(guān)節(jié)伸直位或屈曲攣縮畸形，無法進(jìn)行下肢屈伸動(dòng)作者；足踝部有損傷或畸形，無法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)者；身體質(zhì)量指數(shù)(Body Mass Index，BMI)>27的肥胖者；有嚴(yán)重心血管疾病、不適合大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)者；下肢有皮膚病變、脈管炎、糖尿病足或其他血管病變患者。受試者在研究前均經(jīng)過研究人員詳細(xì)說明研究內(nèi)容后，均以自愿形式簽署知情同意書。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)篩選，實(shí)際收集收取患者44例，其中觀察組29例，對照組15例。2組受試者一般資料無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。見表1。

1.2 方法 2組受試者均接受來自加拿大Emovi公司的膝關(guān)節(jié)功能評估系統(tǒng)KneeKG分析膝關(guān)節(jié)三維運(yùn)動(dòng)特征

。見圖1。該系統(tǒng)的精確度、可重復(fù)性良好

，對于膝關(guān)節(jié)屈伸范圍在65°內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，該系統(tǒng)的平均精確度在膝關(guān)節(jié)的內(nèi)收外展方向?yàn)?.4°，在旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?.3°，在前后方向的偏移為2.4mm,在軸向的偏移為1.1mm。雖然本研究中膝關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度和偏移數(shù)據(jù)范圍較小，但是根據(jù)國外使用KneeKG進(jìn)行的相關(guān)研究，該系統(tǒng)已經(jīng)成為國際上公認(rèn)的可信度高的工具

。2組受試者均各自在反饋調(diào)節(jié)跑臺(tái)(UKK,h/p/cosmos,德國)上，以日常步行速度進(jìn)行15～25min的步行

，通過KneeKG收集膝關(guān)節(jié)三維運(yùn)動(dòng)特征后自動(dòng)生成步態(tài)周期曲線。

2）在含水土體中進(jìn)行隧洞施工前，地質(zhì)勘探尤為重要。土質(zhì)、含水（尤其是水量、水壓力）狀況等應(yīng)作為重點(diǎn)指標(biāo)進(jìn)行勘察。對水量豐富、滲流穩(wěn)定的地下水處理往往選用洞內(nèi)排水措施是不明智的。

2.1 KOA患者膝關(guān)節(jié)矢狀面運(yùn)動(dòng)特征 2組受試者膝關(guān)節(jié)在矢狀面運(yùn)動(dòng)結(jié)果比較，觀察組膝關(guān)節(jié)在支撐相時(shí)最大伸膝不足，膝關(guān)節(jié)屈曲角度大于對照組 (

<0.05)，而擺動(dòng)相最大屈曲角度顯示觀察組明顯小于對照組 (

<0.05)，2組在足跟著地時(shí)的膝關(guān)節(jié)屈曲角度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在整個(gè)步態(tài)周期中，觀察組步行速度和膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)范圍均明顯小于對照組 (

<0.05)。見表2。

項(xiàng)目5：探索科研人員和財(cái)務(wù)人員的財(cái)務(wù)管理的合作方式，按照國家、省的推動(dòng)科技創(chuàng)新發(fā)展的新政策、新要求，強(qiáng)化財(cái)務(wù)服務(wù)意識(shí)，啟動(dòng)科研財(cái)務(wù)助理的遴選、培訓(xùn)和聘用工作，使科研人員能夠從復(fù)雜的財(cái)務(wù)業(yè)務(wù)中解脫出來，潛心科學(xué)研究。

1.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) KneeKG系統(tǒng)可直接佩戴于膝關(guān)節(jié)上

，雖然信號(hào)發(fā)射器是放置在皮膚上但系統(tǒng)設(shè)計(jì)已排除了皮膚運(yùn)動(dòng)造成的誤差，同時(shí)可以準(zhǔn)確量化膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征

。在三維坐標(biāo)中，在前后軸上以向前移動(dòng)及前屈為正方向，沿縱軸外旋為正方向，左右軸中向左內(nèi)收為正方向。根據(jù)受試者步行中所收集的三維運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整合生成步態(tài)周期曲線，同時(shí)系統(tǒng)報(bào)告顯示步態(tài)周期中三維平面上的評定指標(biāo)有：①矢狀面膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指標(biāo)

：足跟著地時(shí)屈曲角度(0～15°)、支撐相時(shí)最大伸展角度(5～35°)、擺動(dòng)相時(shí)最大屈曲角度(35～60°)和屈伸運(yùn)動(dòng)范圍。數(shù)值越大表示膝關(guān)節(jié)趨于屈曲。研究顯示在矢狀面上，KOA患者膝關(guān)節(jié)在以上指標(biāo)中常表現(xiàn)出較為明顯的異?；顒?dòng)，觀察上述指標(biāo)有利于分析膝關(guān)節(jié)在矢狀面上的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化

。②額狀面膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指標(biāo)：足跟著地時(shí)內(nèi)收角度及內(nèi)收外展運(yùn)動(dòng)范圍。膝骨關(guān)節(jié)炎常發(fā)生在內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面繼而發(fā)展惡化至髕股骨關(guān)節(jié)炎和外側(cè)骨關(guān)節(jié)炎

，針對患者較明顯的膝內(nèi)翻癥狀，觀察患者額狀面上的運(yùn)動(dòng)變化也是分析KOA患者膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)

。②水平面膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指標(biāo)：足跟著地時(shí)脛骨相對股骨的外旋角度、前后移動(dòng)距離以及步態(tài)周期中脛骨相對股骨旋轉(zhuǎn)范圍和前后移動(dòng)距離。膝關(guān)節(jié)屈伸過程中股骨和脛骨之間伴隨著相對滑動(dòng)及旋轉(zhuǎn)，兩者之間異?；顒?dòng)會(huì)影響到股四頭肌力臂大小從而改變膝關(guān)節(jié)鎖扣機(jī)制

。為避免因臨床因素和主觀因素造成的誤差，所有的評估診斷均由同一名醫(yī)師完成，而設(shè)備的佩戴及系統(tǒng)操作均由同一名經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的研究人員完成。

2 結(jié)果

1.2.2 膝關(guān)節(jié)三維評估 首先讓受試者以日常步行速度在跑臺(tái)上行走以適應(yīng)佩戴膝關(guān)節(jié)信號(hào)發(fā)射器的狀態(tài)，同時(shí)保證儀器不會(huì)因?yàn)椴叫卸袈洌涗浵率茉囌邔?yīng)的步行速度(km/h)。適應(yīng)過程后，受試者繼續(xù)步行約10min

，由KneeKG系統(tǒng)記錄步行過程中受試者膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的三維變化。

1.2.1 確定關(guān)節(jié)中心及建立膝關(guān)節(jié)三維坐標(biāo) 研究人員根據(jù)股骨內(nèi)外髁的位置幫助受試者佩戴膝關(guān)節(jié)信號(hào)發(fā)射器。然后將其余的固定綁帶固定在受試者小腿上后，在受試者適應(yīng)后用電磁定位器定位解剖標(biāo)志，包括股骨內(nèi)外髁和踝關(guān)節(jié)內(nèi)外踝等。接著可以開始確定髖、膝、踝關(guān)節(jié)中心及膝關(guān)節(jié)三維平面，從而建立三維坐標(biāo)。①髖關(guān)節(jié)中心：保證髖部不動(dòng)，保持膝關(guān)節(jié)伸直做順時(shí)針或逆時(shí)針畫圈，即患肢為左側(cè)時(shí)做逆時(shí)針畫圈，患肢為右側(cè)時(shí)做順時(shí)針畫圈；②膝關(guān)節(jié)中點(diǎn)：保證骨盆位置不變無上下移動(dòng)，來回反復(fù)做屈膝動(dòng)作。③踝關(guān)節(jié)中心：內(nèi)外踝信號(hào)發(fā)射器中間。④建立三維坐標(biāo)：股骨縱軸由髖關(guān)節(jié)中點(diǎn)與膝關(guān)節(jié)中點(diǎn)確定；脛骨縱軸由膝關(guān)節(jié)中點(diǎn)和踝關(guān)節(jié)中點(diǎn)確定；額狀面由股骨內(nèi)外上髁及踝關(guān)節(jié)內(nèi)外踝形成，額狀面上垂直于縱軸的即為左右軸；前后軸及矢狀面由患者在保證足不離地的情況下確定，先經(jīng)過來回幾次屈曲及伸直膝關(guān)節(jié)確定矢狀面，矢狀面上垂直與縱軸的即為前后軸。

2.3 KOA患者膝關(guān)節(jié)水平面運(yùn)動(dòng)特征 2組受試者膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度結(jié)果比較，雖然在足跟著地時(shí)，2組間脛骨相對股骨外旋角度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但在整個(gè)步態(tài)周期中，觀察組旋轉(zhuǎn)范圍明顯小于對照組(

<0.05)。見表4。2組受試者脛骨在水平面上相對股骨產(chǎn)生的前移距離結(jié)果比較。在足跟著地時(shí)期，觀察組比對照組脛骨明顯向后移動(dòng)(

<0.05)。但在整個(gè)步態(tài)周期中，2組受試者脛骨相對股骨的移動(dòng)范圍無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。見表5。

KOA患者主要癥狀是膝關(guān)節(jié)疼痛，由于受到疼痛的影響，患者在足跟著地時(shí)屈膝角度減小

，此次研究中雖未表明兩組存在顯著差異，但觀察組也表現(xiàn)出較小的屈膝角度。有學(xué)者觀察到KOA患者髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)角度明顯小于正常人

，而在本次研究中觀察組在支撐相最大伸膝角度顯示伸膝明顯不足，較對照組趨于屈曲狀態(tài)，此現(xiàn)象可能與患者股四頭肌肌力減弱、股后肌群長期攣縮狀態(tài)有關(guān)

。當(dāng)屈髖肌力量不足時(shí)，擺動(dòng)相中屈膝角度也隨之減少，從而無法滿足正常邁步所需角度，同時(shí)步態(tài)周期中膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)范圍也相應(yīng)降低，在本次研究中也顯示出這一現(xiàn)象，由此可以解釋為何KOA患者表現(xiàn)出較為緩慢的步行速度。

2.2 KOA患者膝關(guān)節(jié)額狀面運(yùn)動(dòng)特征 2組受試者膝關(guān)節(jié)在額狀面上的運(yùn)動(dòng)結(jié)果比較，雖然在足跟著地時(shí)期，觀察組內(nèi)收角度明顯大于對照組(

<0.05)，但在整個(gè)步態(tài)周期中，2組受試者膝關(guān)節(jié)在額狀面上的運(yùn)動(dòng)范圍并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。見表3。

3 討論

對于第69條(一)適用的范圍如何，在我國有著不同的聲音。在理論界和實(shí)務(wù)界存在著這樣的理論，即要區(qū)分不同的情況，來決定是否適用這一條。換句話說，根據(jù)這些理論，經(jīng)專利權(quán)人同意而銷售出的涉及其專利的產(chǎn)品后，買方使用或轉(zhuǎn)售該產(chǎn)品的行為，并非都根據(jù)第69條(一)而視為不侵權(quán)。在有的情況下，其上涉及的專利發(fā)生權(quán)利用盡，有的情況下不發(fā)生用盡而可能是發(fā)生了默示許可的情況(即屬于專利法第12條的情形)。

許多針對KOA患者膝關(guān)節(jié)在額狀面上的研究顯示

，患者膝關(guān)節(jié)表現(xiàn)出較明顯的不穩(wěn)定活動(dòng)。梁雷超等人

也表示老年女性患者的膝關(guān)節(jié)在內(nèi)外側(cè)方向上動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性較差。此次研究中顯示兩組患者在足跟著地時(shí)呈現(xiàn)出明顯差異，雖然未在運(yùn)動(dòng)范圍上顯示明顯差異，但觀察組膝關(guān)節(jié)在額狀面上運(yùn)動(dòng)范圍有所增加，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是由于未對患者患病部位進(jìn)行詳細(xì)的區(qū)分，病灶在內(nèi)側(cè)的患者多表現(xiàn)出內(nèi)收的增加，而外側(cè)病灶的患者更多的表現(xiàn)出外展的傾向

。結(jié)合本次結(jié)果，在控制KOA病情上，為了避免加劇病情的發(fā)展，提高膝關(guān)節(jié)額狀面的穩(wěn)定性，增加在內(nèi)收-外展方向上的針對性康復(fù)訓(xùn)練是有必要的。

而在水平面上，觀察組脛骨旋轉(zhuǎn)活動(dòng)范圍明顯要小于對照組，略顯僵硬的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也在其他學(xué)者的研究中觀察到

。在步態(tài)周期中，脛骨旋轉(zhuǎn)與膝關(guān)節(jié)的鎖扣機(jī)制(screw-home mechanism)有很大聯(lián)系，在膝關(guān)節(jié)伸直的最后20°內(nèi)，前交叉韌帶防止脛骨過度前移的同時(shí)還可以外旋脛骨讓膝關(guān)節(jié)完成伸直并鎖死。結(jié)合在矢狀面觀察到觀察組伸膝不足的現(xiàn)象，KOA患者膝關(guān)節(jié)表現(xiàn)出較弱的鎖扣機(jī)制。

脛骨在水平面上還存在前后方面上的移動(dòng)。KOA患者膝關(guān)節(jié)在前后方向上的運(yùn)動(dòng)特征一直以來沒有統(tǒng)一的說法。Siston等

沒有觀察到KOA患者脛骨前后移動(dòng)存在明顯異常，但是其研究結(jié)果是在尸體上測量得出。此次研究中觀察組在足跟著地時(shí)出現(xiàn)明顯地向后偏移，結(jié)果與Hamai 等

觀察到的現(xiàn)象基本一致，但在脛骨移動(dòng)范圍上兩組并未有明顯差異。值得注意的是，脛骨前后移動(dòng)趨勢也與交叉韌帶有關(guān)，未來需要結(jié)合交叉韌帶的特性對KOA患者膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行深入研究，從而對臨床治療提供指導(dǎo)依據(jù)。

為滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多節(jié)點(diǎn)、傳輸速率高、組網(wǎng)范圍大等需求[6],采用RS-485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,其邏輯電平的高低通過差分線之間的壓差表示,總線接口由平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器兩部分組成,提高總線驅(qū)動(dòng)能力的同時(shí)提高了總線抗共模干擾的能力,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

綜上所述，中老年KOA患者膝關(guān)節(jié)在矢狀面上活動(dòng)較為僵硬，在額狀面上的穩(wěn)定性不足。對于中老年KOA患者的康復(fù)訓(xùn)練除了增加股四頭肌肌力，改善股后肌群的柔韌性以外，還需要進(jìn)行針對性的內(nèi)收-外展肌力訓(xùn)練，以提高關(guān)節(jié)穩(wěn)定性。而在水平面上，中老年KOA患者的脛骨相對于股骨旋轉(zhuǎn)活動(dòng)降低并伴有向后偏移的趨勢，提示中老年KOA患者膝關(guān)節(jié)存在異常的鎖扣機(jī)制。

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