膝骨性關(guān)節(jié)炎經(jīng)筋證型的步態(tài)特征研究

膝骨性關(guān)節(jié)炎經(jīng)筋證型的步態(tài)特征研究

膝關(guān)節(jié)?。╧oa）是一種常見的慢性關(guān)節(jié)疾病。其主要病變是膝關(guān)節(jié)軟骨的退行性變和隨后的增生。雖然其病變部位發(fā)生在關(guān)節(jié)軟骨,但膝關(guān)節(jié)周圍力的失衡,導致關(guān)節(jié)內(nèi)應力分布不均,則是關(guān)節(jié)軟骨破壞的重要的原發(fā)病因,這在我們以前的研究中已做過詳細論述。這種力的失衡,來源于膝關(guān)節(jié)周圍肌肉群、肌腱、韌帶、筋膜、滑膜等的病變,屬于中醫(yī)所說的經(jīng)筋病變的范疇,經(jīng)筋理論在膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病機制及治療中發(fā)揮著重要作用,近年來的臨床實踐也不斷驗證著該觀點,說明這非我們的一家之言。對于經(jīng)筋病變的診查,傳統(tǒng)方法是運用《靈樞·衛(wèi)氣》中“必先按而在久應于手”的觸診檢查方法,探查膝部經(jīng)筋不對稱的“筋結(jié)點”。這種依靠中醫(yī)師個人經(jīng)驗的診查方法,往往難以推廣。本研究組多年來致力于應用現(xiàn)代生物力學技術(shù)的步態(tài)分析工具,研究膝骨性關(guān)節(jié)炎的經(jīng)筋辨證,取得了可喜成果。在我們前期研究中,我們發(fā)現(xiàn)KOA患者在支撐期各階段時間分布和地面垂直反力上存在著異常,這是所有KOA患者共有的步態(tài)特征。為進一步研究膝骨性關(guān)節(jié)炎不同經(jīng)筋證型的步態(tài)特征,本課題開展了如下研究工作?，F(xiàn)報道如下。1對象和設備1.1患肘部位及資料來源共選取19例膝骨性關(guān)節(jié)炎患者,患者來源為北京中醫(yī)藥大學附屬東直門醫(yī)院、東方醫(yī)院針灸科、按摩科和老年科2006-01～2006-09門診病人,均符合1995年美國風濕病診斷及治療標準委員會的膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎診斷標準,并排除骨結(jié)核、骨腫瘤、明顯的踝足部疼痛性疾患、嚴重心腦血管疾病及精神病患者。其中男5例,女14例;雙側(cè)患病11例,單側(cè)患病8例,共30個患病膝關(guān)節(jié);經(jīng)X線檢查,均為脛股關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)室OA,明顯的骨贅均出現(xiàn)在脛骨上端和脛骨髁間突。年齡44～62歲,平均(54.79±5.09)歲;病程3個月～3年,平均(1.82±1.02)年;按照Kellgren&Lawrence的X線分級標準,Ⅰ級10例,Ⅱ級9例。經(jīng)專業(yè)醫(yī)師觸診檢查,以陽明經(jīng)筋病變?yōu)橹鞯幕枷?8個,三陰經(jīng)筋、少陽經(jīng)筋病變?yōu)橹鞯幕枷ゾ?個。由于病程長、病情重的患膝多為幾條經(jīng)筋聯(lián)合病變,分析起來很復雜,為使問題簡化,提高研究的可行性,該研究選取早期患者,患膝為單一經(jīng)筋病變?yōu)橹?。雖然將問題簡化,但不失一般性,尤其有利于早期診斷的研究。1.2pc機板及平板采用Rsscan公司的Footscan7型足底壓力測量系統(tǒng),包括0.5m平板及相應跑道、USB接口、分析軟件以及筆記本電腦。測力平板為40cm×50cm,每平方厘米有4個0.5cm×0.7cm的壓電晶體力傳感器,平板共內(nèi)置4096個傳感器。平板由USB數(shù)據(jù)線與計算機的USB接口直接相連。采樣頻率為300Hz。2方法2.1壓力測量平板分析將KOA患者隨機編號,由測試人員指導每人先進行熟悉練習,之后赤足自然常速走過Footscan7型足底壓力測量平板,每人左右足各走3次,最后交由專業(yè)分析人員,將3次測量求平均值,給出分析結(jié)果。整個過程,研究者、測試人員和受試者以及分析人員之間做到互盲。2.2指標選擇2.2.1角步驟足的長軸與前進方向之間的夾角。平均為6.7～6.8°,大于15°則為異常。2.2.2沖量在整個支撐期,足跟部沖量不應大于總沖量的20%。2.2.3關(guān)于旋內(nèi)旋外值本研究儀器將足底分為10個區(qū)域,即大腳趾T1、其余4個腳趾T2～5、第1跖骨M1、第2跖骨M2、第3跖骨M3、第4跖骨M4、第5跖骨M5、足中部MF、足后跟內(nèi)側(cè)HM和足后跟外側(cè)HL。RSscan程序?qū)1+M2+HM的壓力與M3+M4+M5+HL的壓力相比較,用特定的算法計算出旋內(nèi)旋外值。旋外為正,旋內(nèi)為負。觀察旋內(nèi)旋外值的分期,是按足跟觸地(heelcontact)、支撐中期(midstance)和推離期(propulsion)3個階段來劃分的。見圖1。本研究觀察支撐中期和蹬離期旋內(nèi)旋外值。旋外均值超過25°、旋內(nèi)均值絕對值超過10°為異常。數(shù)據(jù)導入EXCEL中,再求各階段均值。所謂旋外,即是M1+M2+HM壓力大于M3+M4+M5+HL壓力,表現(xiàn)在圖中為曲線向上凸;旋內(nèi)則相反。2.2.4圖2顯示了地球最大垂直阻力的出現(xiàn)時間和支撐周期的總時間的百分比，即觀察t1或t3。根據(jù)初步研究，值為33%2.3統(tǒng)計學分析步角、足跟部沖量、旋內(nèi)旋外均值、地面最大垂直反力出現(xiàn)時間占支撐期總時間的百分比等各值均采用xˉ±sxˉ±s法來表示,采用t檢驗進行統(tǒng)計學分析,P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。統(tǒng)計軟件為SAS8.0。3結(jié)果3.1單樣本t檢驗結(jié)果見表1。由于樣本數(shù)量少,先進行數(shù)據(jù)的正態(tài)性檢驗。經(jīng)SAS軟件分析,數(shù)據(jù)符合正態(tài)性分布。之后進行單樣本t檢驗。經(jīng)統(tǒng)計,陽明經(jīng)筋病變膝的步角小于15°(P<0.05),足跟部沖量小于20%(P<0.05),說明在這兩個指標上,陽明經(jīng)筋病變膝正常;而三陰經(jīng)筋與少陽經(jīng)筋病變膝均大于正常(P<0.05),說明三陰經(jīng)筋與少陽經(jīng)筋病變膝在步角和足跟部沖量上存在異常。見表1。3.2少陽經(jīng)筋病變膝關(guān)節(jié)推離期旋內(nèi)均值經(jīng)統(tǒng)計,陽明經(jīng)筋病變膝在支撐中期旋外均值大于正常(P<0.05);少陽經(jīng)筋病變膝在推離期旋內(nèi)均值大于正常(P<0.05);而三陰經(jīng)筋病變膝在推離期旋外均值大于正常(P<0.05)。3.3大垂直反力出現(xiàn)時間顯著延遲pf與正常值比較,陽明經(jīng)筋病變膝(*)地面最大垂直反力出現(xiàn)時間顯著推遲(P<0.05);而少陽經(jīng)筋病變膝和三陰經(jīng)筋病變膝(**)與正常值相比無統(tǒng)計學差異(P>0.20)。4膝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)過充分時,膝關(guān)節(jié)壓力隨時間的變化步角的大小反映行走時側(cè)向的穩(wěn)定性,由膝關(guān)節(jié)周圍內(nèi)外旋肌群來控制。少陽經(jīng)筋病變膝和三陰經(jīng)筋病變膝的步角均大于正常,這可能因為內(nèi)外旋肌群動作的不協(xié)調(diào)或者內(nèi)外側(cè)支持帶病變所致,至于是姿勢抑或步角的異常導致了三陰經(jīng)筋或少陽經(jīng)筋的病變,還是上述經(jīng)筋的病變導致了步角的異常,尚不能做出結(jié)論,這需要做大樣本的前瞻性研究。陽明經(jīng)筋病變膝的步角與正常值相比未見統(tǒng)計學異常,但這并不能說明陽明經(jīng)筋病變膝行走時穩(wěn)定性好。事實上,陽明經(jīng)筋病變膝的癥狀相對更重,活動性更差,但或許是因為患者由于疼痛而采取被動姿勢,以及由此帶來的膝周組織的黏連、攣縮,陽明經(jīng)筋病變膝的主要矛盾體現(xiàn)在前后的穩(wěn)定性差上,在側(cè)向則未能明確檢測出不穩(wěn)定性。髕骨關(guān)節(jié)面以縱行嵴分為內(nèi)、外兩部分,再由橫嵴等分為上、中、下3區(qū),加上髕骨內(nèi)緣的小關(guān)節(jié)面,共分為7區(qū),見圖3。這是由于髕骨繞股骨滑車轉(zhuǎn)動時彼此適應而形成的。伸膝30°時,下區(qū)與股骨滑車相接觸;60°時,中區(qū)接觸;90°時上區(qū)接觸;120°或以上時主要是髕骨內(nèi)側(cè)小關(guān)節(jié)面與股骨髁相接觸。伸膝角度不同則有不同的髕股接觸面。當伸膝0°時,它幾乎受納了髕骨上2/3的關(guān)節(jié)面。髕股關(guān)節(jié)接觸面積,從伸直位到屈曲90°,隨屈膝角度增加而增加;屈膝超過90°以后,再屈曲時,則隨屈膝角度增加而接觸面積減少。當屈膝90°時,髕股關(guān)節(jié)接觸面積最大約為5cm2。膝屈曲時,髕骨在股骨滑車上的移行軌跡,由外上向內(nèi)下滑動;反之則呈相反方向。軌跡長約7cm(見圖4)。陽明經(jīng)筋病變時,髕骨在股骨滑車上的移行受阻。這樣,在活動時就會引起疼痛;疼痛會導致患者采取被動姿勢,患者會不自覺使膝部彎曲而不伸直,有的患者休息時還在腘窩部墊物體。膝部彎曲會增大關(guān)節(jié)腔容積,降低內(nèi)壓,減輕疼痛;但這樣做的后果則是膝周組織黏連加重,功能更加受制,形成惡性循環(huán)。步行周期中,下肢關(guān)節(jié)和肌肉的動作具有一定的規(guī)律,圖5和圖6是部分時相的展示。從足跟著地起,除了支撐中期支撐腿垂直瞬間,支撐期髕骨上均承受壓力,在陽明經(jīng)筋病變和膝彎曲時壓力更大,導致陽明經(jīng)筋病變膝產(chǎn)生疼痛,加之足跟著地的沖擊,疼痛加劇。因此,陽明經(jīng)筋病變膝為減輕疼痛,會在著地時盡量減少沖擊,甚至不敢用腳跟著地。久之,即使疼痛不劇烈時,也形成了這樣的行走姿勢。表現(xiàn)在步態(tài)上,就是足跟部沖量反而不大。這樣的特征用肉眼難以觀察出來,而在步態(tài)分析儀器上則能明白顯示。由于疼痛和姿勢的異常,陽明經(jīng)筋病變膝地面最大垂直反力出現(xiàn)時間顯著滯后。支撐中期膝部也始終在彎曲狀態(tài),關(guān)節(jié)周圍支持帶不夠充分緊張,脛骨會有微小的旋轉(zhuǎn),由于周圍組織的黏連,在由彎曲向接近伸直的趨勢中,髕骨不能完成由內(nèi)下向外上的移行,表現(xiàn)在足底,則是顯著旋外。上述改變發(fā)生在重心跨越膝垂直階段,在垂直階段,髕骨壓力顯著減少甚至為0,但改變還要繼續(xù)一些時相,說明了肌肉的運動有滯后現(xiàn)象。在蹬離期,陽明經(jīng)筋病變膝并未見明顯旋內(nèi)或旋外。少陽經(jīng)筋病變膝和三陰經(jīng)筋病變膝的步態(tài)特征則不同于陽明經(jīng)筋病變膝。由于髕骨活動度尚可,行走中髕骨壓力并不在一個較大的狀態(tài),上述二經(jīng)筋病變膝關(guān)節(jié)走路時一般無明顯疼痛,而在上下樓、上下坡時疼痛。在膝關(guān)節(jié)OA患者中普遍存在股四頭肌肌力降低的現(xiàn)象,而股四頭肌是強力的重力拮抗肌,其離心收縮有利于減速下肢和降低緩沖,由于股四頭肌肌力下降,上述二經(jīng)筋病變膝關(guān)節(jié)足跟部沖量明顯升高(并不是說陽明經(jīng)筋病變膝不存在股四頭肌肌力下降現(xiàn)象,是因為上述分析的原因,其沖量并不升高)。在支撐中期,上述二經(jīng)筋病變膝旋內(nèi)旋外值未見明顯的超過正常值的現(xiàn)象。但在蹬離期,有顯著的旋內(nèi)旋外,在這點上,上述二經(jīng)筋病變有不同,三陰經(jīng)筋病變膝是明顯旋外,少陽經(jīng)筋病變膝則是旋內(nèi)。這可能與不同經(jīng)筋病變導致不同的旋轉(zhuǎn)裝置(旋內(nèi)或旋外裝置)改變有關(guān)。在地面最大垂直反力出現(xiàn)時間上,上述二經(jīng)筋病變膝未見有規(guī)律性改變。圖7是人體下肢生物力學計算模型,據(jù)此模型可以列出踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)力矩計算的拉格朗日方程:Ma=???????????Jfθ+mfxflfcsinθ?mf(yf+8)lfcCOsθ,擺動期Jfθ+mfxflfcsinθ?mf(yf+8)lfcCOsθ+FyDx?FxDy,支撐期MK=Jsθ+msxslscsinθ?ms(ys+8)lscCOSθ+Ma+(mfxf?Fx)lssinθ?(mfg+mfyf?Fy)lsCOsθ,Μa={Jfθ+mfxflfcsinθ-mf(yf+8)lfcCΟsθ,擺動期Jfθ+mfxflfcsinθ-mf(yf+8)lfcCΟsθ+FyDx-FxDy,支撐期ΜΚ=Jsθ+msxslscsinθ-ms(ys+8)lscCΟSθ+Μa+(mfxf-Fx)lssinθ-(mfg+mfyf-Fy)lsCΟsθ,式中Ma為踝關(guān)節(jié)力矩,Mk為膝關(guān)節(jié)力矩。先計算出踝關(guān)節(jié)力矩,再向上推膝關(guān)節(jié)力矩,采用隔離法。由方程可以看出,對同一個人,在其它條件不變的情況下,力的作用點距質(zhì)心距離,決定了關(guān)節(jié)力矩的大小。旋外旋內(nèi)即反映出力作用點的改變。旋外是力作用點內(nèi)移,結(jié)果使內(nèi)收力矩增加;旋外是力作用點外移,結(jié)果使外翻力矩增加。從研究結(jié)果可以看出,在支撐期,陽明經(jīng)筋病變和三陰經(jīng)筋病變的膝關(guān)節(jié)均出現(xiàn)了顯著的旋外異常,結(jié)果使膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩增加;而少陽經(jīng)筋病變的膝關(guān)節(jié)則是旋內(nèi)異常,將使膝關(guān)節(jié)外翻力矩增加。查閱相關(guān)文獻時發(fā)現(xiàn),同樣研究膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室OA患者,不同的研究得出矛盾的結(jié)論,文獻認為,KOA患者內(nèi)收力矩與正常人相比顯著增加,而文獻則得出患者內(nèi)收力矩并不增加的結(jié)論。這可能是因為研究的患者群病變部位不同所致。結(jié)合上述分析,假若選取的病例以陽明經(jīng)筋病變和三陰經(jīng)筋病變?yōu)橹?則會得出文獻的結(jié)果,即KOA患者內(nèi)收力矩增加;而假若研究病例以少陽經(jīng)筋病變?yōu)橹?則會得出文獻的結(jié)果,即KOA患者內(nèi)收力矩并不增加。所以不