步態(tài)分析在踝骨性關(guān)節(jié)炎中的應(yīng)用進(jìn)展*

徐 盼，姜 財，，夏麗彬，郭進(jìn)華，郭苗苗，李小梅，余圣賢，章 晨，縱華琛，林忠華，

（1.福建中醫(yī)藥大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，福建 福州 350001；2.福建省立醫(yī)院康復(fù)二科，福州 福州 350001；3.福建醫(yī)科大學(xué)省立臨床醫(yī)學(xué)院，福建 福州 350001）

踝骨性關(guān)節(jié)炎（Ankle Osteoarthritis,AOA）是一種以踝關(guān)節(jié)軟骨的變性、破壞及骨質(zhì)增生為特征的慢性進(jìn)行性關(guān)節(jié)疾病[1]。大約3.4%的成人患有踝骨性關(guān)節(jié)炎，在年輕患者中，踝骨性關(guān)節(jié)炎比膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎更常見[2]。疼痛是AOA最突出的臨床表現(xiàn)[3]，特點是可為隱匿性的，也可因勞累、活動量增加等加重疼痛。關(guān)節(jié)腫脹是AOA 的又一突出癥狀，隨著病情進(jìn)展，會影響到關(guān)節(jié)活動度，甚至出現(xiàn)關(guān)節(jié)屈曲攣縮，致使關(guān)節(jié)畸形更為明顯[4]。因此，AOA 患者通常因疼痛、活動受限為主訴求醫(yī)。臨床上對于AOA 的評估主要依靠影像學(xué)表現(xiàn)[5-7]和對患者的體格檢查，或依據(jù)患者主觀描述進(jìn)行評分的調(diào)查問卷[8-9]，這些方法的準(zhǔn)確性與臨床癥狀的嚴(yán)重程度和功能狀態(tài)的相關(guān)性一直受到質(zhì)疑[10-12]。而步態(tài)分析可以對其進(jìn)行實時、動態(tài)的監(jiān)測與評估，對于診斷與評估運動障礙具有非常重要的作用[13-15]，但步態(tài)分析在AOA 中的重要作用還未能引起足夠重視。本文就近年來針對AOA 所進(jìn)行的步態(tài)分析研究成果做一綜述，旨在提供全面的對AOA 患者步態(tài)的認(rèn)識及分析方法，探討AOA 患者步態(tài)異常的原因，總結(jié)其臨床應(yīng)用價值，并提出步態(tài)分析在AOA診療中應(yīng)用的展望。

1 步態(tài)分析在AOA中的研究現(xiàn)狀及其在AOA中的應(yīng)用

步態(tài)分析是對步態(tài)特征的科學(xué)描述，通過對人類行走時身體各部分的運動學(xué)、動力學(xué)等進(jìn)行定量分析進(jìn)而探究影響步態(tài)的各種因素[16]，并為醫(yī)療領(lǐng)域中相關(guān)疾病的臨床診斷、療效評估和康復(fù)訓(xùn)練提供指導(dǎo)意見[17，18]。20 世紀(jì)60 年代，國外開啟了步態(tài)分析研究的數(shù)字化時代，特別是三維空間運動分析系統(tǒng)的研發(fā)成功，更使步態(tài)研究進(jìn)入定量研究階段，直至80 年代，國內(nèi)才開始步態(tài)相關(guān)的研究。在步態(tài)分析的萌芽階段，多以觀察法和初級的影像解析法記錄人體變化[19-20]，到后來借助高速攝像機、三維運動捕捉系統(tǒng)等現(xiàn)代影像解析法，步態(tài)分析逐漸步入定量分析階段。目前常見的步態(tài)分析系統(tǒng)包括運動捕捉系統(tǒng)、表面肌電系統(tǒng)、足底壓力測量系統(tǒng)、三維測力平臺系統(tǒng)、能耗測定系統(tǒng)等。

AOA 患者由于關(guān)節(jié)軟骨損害而產(chǎn)生疼痛和腫脹，進(jìn)而造成步行能力受限[21-22]。因此，無論在對AOA 患者病情的診斷上還是治療效果的評估上，準(zhǔn)確量化分析步行能力十分重要。在進(jìn)行步態(tài)分析時，首先應(yīng)對正常人步態(tài)周期中的各類參數(shù)的參考值及曲線有所了解，然后基于此對AOA 患者的異常參數(shù)值及曲線進(jìn)行分析，為臨床上AOA 的診斷提供輔助價值，并揭示步態(tài)異常的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和影響因素[12]，從而為指導(dǎo)康復(fù)治療及評估治療效果提供必要的依據(jù)[23-27]。從理論來講，全面而準(zhǔn)確的步態(tài)分析研究應(yīng)利用各類參數(shù)對受試者進(jìn)行綜合分析，但由于現(xiàn)實客觀條件，目前國內(nèi)外暫無針對AOA 的綜合步態(tài)分析系統(tǒng)的相關(guān)性研究。通過系統(tǒng)性地回顧2000～2022 年期間AOA 患者相關(guān)的步態(tài)研究，可發(fā)現(xiàn)其研究主要集中在以下四類[28]：步態(tài)時空參數(shù)研究[29-32]、步態(tài)運動學(xué)參數(shù)研究、步態(tài)動力學(xué)參數(shù)研究[33-35]和表面肌電研究[36-38]。

2 步態(tài)分析在AOA患者步態(tài)特征研究中的應(yīng)用

AOA 患者最為突出的臨床癥狀為疼痛，尤其在活動或者勞累后加重。為了最大限度地減少步行中產(chǎn)生的疼痛，AOA 患者往往傾向于最小化患肢的負(fù)荷。由于AOA 患者行走模式不同于常人，其步態(tài)分析參數(shù)也會因此改變。為了全面認(rèn)識AOA 患者的步態(tài)模式，本文將從以下幾個方面對AOA 患者的步態(tài)特征進(jìn)行分析并作出科學(xué)解釋，全面探討AOA 患者步態(tài)模式，以期為步態(tài)分析在AOA 的診療應(yīng)用中提供參考。

2.1 步態(tài)分析在AOA 患者時空參數(shù)特征研究中的應(yīng)用

關(guān)于AOA 患者的疼痛及功能障礙，臨床上通常應(yīng)用足踝量表評分來進(jìn)行量化[43-45]。雖然也可一定程度上評估AOA 患者的踝關(guān)節(jié)的功能恢復(fù)情況，但它無法直觀地評估具體的步態(tài)特征變化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，步態(tài)分析被用于評估臨床患者的步態(tài)特征變化。在對AOA 患者的步態(tài)時空參數(shù)研究中，學(xué)者通過步態(tài)周期和步態(tài)時相來客觀描述患者的步行能力[39]。Queen 等[32]通過步態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)不論是外翻、內(nèi)翻或是中性脛距對齊的AOA 患者的步行速度、步頻、步幅均下降。RobinM.等[29]也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果。除此之外，Valderrabano等[28]、Nüesch等[31]、Canseco 等[30]還對步態(tài)周期進(jìn)行了分析，并發(fā)現(xiàn)AOA 患者患肢支撐相降低與健側(cè)擺動相減少。作者分析，造成此類變化的原因可能是AOA 患者為了行走時減輕患側(cè)負(fù)荷的補償策略。

在研究人類行走的步態(tài)變化中，評估步態(tài)變異性是尤為必要的[46]。步態(tài)變異性可反映受損部位的不穩(wěn)定性，也反映了人類運動系統(tǒng)適應(yīng)外部和內(nèi)部干擾的協(xié)調(diào)性[47]。步態(tài)變異性增加與姿勢不穩(wěn)和跌倒風(fēng)險升高相關(guān)[48]。Hughes-Oliver等[49]利用此參數(shù)研究了AOA 患者的步態(tài)，發(fā)現(xiàn)在AOA 患者的健側(cè)和患側(cè)之間存在步態(tài)變異性的顯著差異，表現(xiàn)為AOA 患者在行走過程中步態(tài)模式變化較大，步態(tài)變異性增加，類似的發(fā)現(xiàn)在Eric 等[50]和Corina 等[36]的研究中也有報道。以上這些步態(tài)變化可能歸因于患者自身為減輕疼痛關(guān)節(jié)疼痛和減少AOA 關(guān)節(jié)負(fù)荷的保護(hù)策略，以維持步行過程中下肢關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。

2.2 步態(tài)分析在AOA 患者步態(tài)運動學(xué)和動力學(xué)特征研究中的應(yīng)用

在步態(tài)實驗中，運動學(xué)數(shù)據(jù)和動力學(xué)數(shù)據(jù)往往通過一套設(shè)備獲取，因此在步態(tài)分析中常常結(jié)合在一起綜合分析。目前，有關(guān)AOA 的運動學(xué)和動力學(xué)的研究較為全面，有較多文獻(xiàn)可供參考。Karl 等[51]使用3-D 運動相機系統(tǒng)對AOA 患者在行走過程中踝關(guān)節(jié)的運動情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，AOA 患者的足部力學(xué)發(fā)生顯著變化，其特征是節(jié)段運動學(xué)改變，脛骨、后足、前足和拇指的動態(tài)ROM 顯著降低，表明單個病變關(guān)節(jié)會影響足部和踝關(guān)節(jié)其他節(jié)段的運動學(xué)分布并改變患者的整體步態(tài)，與Paul 等[52]的研究結(jié)果相似。Victor 等[28]使用運動分析和兩板力平臺系統(tǒng)對AOA 患者進(jìn)行3D 腳踝-后足運動學(xué)-動力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)在整個步態(tài)周期中，AOA 患者踝關(guān)節(jié)的運動學(xué)參數(shù)在三個平面均減小，尤其在矢狀面；然而，AOA 踝關(guān)節(jié)最大相對力矩減少發(fā)生在橫向平面。Schmitt 等[35]也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果，研究出現(xiàn)此結(jié)果，考慮可能是小腿肌肉萎縮無力、周圍軟組織硬度增加以及試圖盡可能保持踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的結(jié)果，同時力矩的減少也可能反映了一種保護(hù)性的步態(tài)策略，以減少踝關(guān)節(jié)的負(fù)荷和關(guān)節(jié)剪切力，從而使進(jìn)行性軟骨退化、繼發(fā)性關(guān)節(jié)炎炎癥和疼痛最小化。Angel等[53]通過測力臺數(shù)據(jù)，追蹤有癥狀的AOA 患者腳下COP 的通路，發(fā)現(xiàn)AOA 患者的COP 路徑較短，COP 開始相對較遠(yuǎn)，結(jié)束于拇指近端，影響患者的足部力學(xué)。目前，臨床對于AOA 患者的足底壓力分布的相關(guān)研究還不是很明確，還需進(jìn)一步研究。

2.3 步態(tài)分析在AOA 患者下肢EMG 參數(shù)特點研究中的應(yīng)用

表面肌電圖（EMG）通過檢測受試者行走過程中肌肉活動的特征與屬性變化，評估肌肉活動和肌肉功能[42]。AOA 患者經(jīng)常出現(xiàn)肌肉無力和肌肉萎縮，通過肌電圖可以具體分析出肌肉的萎縮程度及功能水平[54]。有研究發(fā)現(xiàn)，在行走過程中，AOA 患者的雙腿肌肉激活模式具有更廣泛的激活區(qū)域[36]。有研究[55]表明可以根據(jù)小腿肌肉激活模式的差異程度來區(qū)分患者是否有AOA。Nüesch 等[38]研究發(fā)現(xiàn)在健康組和內(nèi)翻AOA 患者中，腓腸肌內(nèi)側(cè)肌比腓腸肌外側(cè)肌和比目魚肌更為活躍。肌電圖可以反映肌肉活動水平和功能狀態(tài)的變化，并通過和正常人比較可以總結(jié)出AOA 發(fā)病的一些規(guī)律，這種方法可用于臨床中AOA 的診斷。此外，Lobet 等[56]通過對10名AOA 患者進(jìn)行步態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)AOA 患者采用步行策略以改善能量恢復(fù)。這表明能量浪費可能與關(guān)節(jié)周圍受影響的肌肉效率直接相關(guān)，這些信息提供了一個定量基線，使我們能夠更好地了解這種情況的動態(tài)并準(zhǔn)確測量疾病進(jìn)展。

3 展望

綜上所述，隨著科技的進(jìn)步，對AOA 患者的步行功能的評定已經(jīng)從主觀的量表轉(zhuǎn)化為客觀的可量化的步態(tài)數(shù)據(jù)，并可以依據(jù)具體的時空參數(shù)、運動學(xué)和動力學(xué)及肌電數(shù)據(jù)分析相應(yīng)的功能障礙進(jìn)一步選擇相應(yīng)的臨床治療手段。隨著可穿戴設(shè)備的發(fā)展及分析方法的不斷完善，步態(tài)分析不僅可以在AOA 的診療中發(fā)揮作用，更可以延伸至其他神經(jīng)肌肉骨骼等運動系列的疾病。但是，上文提到的AOA 患者足底壓力中心的研究還未明確，且目前關(guān)于AOA 步態(tài)分析的高質(zhì)量研究尚少，在對AOA 的診斷方面，臨床上尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，部分研究仍存在爭議，今后仍需要更多的臨床研究進(jìn)一步探討AOA 的生物力學(xué)機制，通過步態(tài)分析來探索AOA 的發(fā)病機制可能是未來的重要研究方向之一。此外，對所獲取的AOA患者行走過程中的生物力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化處理及解讀，也需要進(jìn)一步的研究與探索。