行走过程中，晚期髋关节、膝关节和踝关节关节炎患者的动态稳定性存在差异

《Journal of Orthopaedic Research》：Dynamic Margin of Stability During Walking Differs Between End-Stage Hip, Knee, and Ankle Arthritis

动态步态稳定性在髋、膝、踝关节炎患者中的差异分析。本研究比较了30例髋关节炎（HA）、20例膝关节炎（KA）、30例踝关节炎（AA）与30例健康对照（HC）的动态步态稳定性，发现HA和AA在单支撑期展现更大的ML方向动态稳定性，而KA的非关节炎肢ML方向稳定性最差。所有患者组均表现出关节炎肢ML方向稳定性高于非关节炎肢，但AP方向稳定性存在显著差异。研究揭示了不同关节炎类型对步态稳定性的特异性影响，为制定针对性康复策略提供依据。

　　本研究探讨了终末期髋关节、膝关节或踝关节骨关节炎对行走稳定性的影响，发现不同关节受影响时，行走的稳定性表现存在显著差异。研究团队对30名髋关节骨关节炎（HA）患者、20名膝关节骨关节炎（KA）患者、30名踝关节骨关节炎（AA）患者以及30名健康对照者（HC）进行了分析，测量他们在行走过程中不同阶段的动态稳定性指标。这些阶段包括足跟触地（heel strike）、对侧脚趾离地（contralateral toe-off）和支撑中期（midstance）。通过比较这些指标，研究揭示了骨关节炎对身体动态平衡的不同影响，并提出了针对性的康复策略的重要性。

骨关节炎是一种影响全球大量人群的慢性疾病，其对个体健康和生活质量的负面影响日益受到关注。在美国，估计有超过5440万人患有骨关节炎，年均医疗费用高达810亿美元。该疾病不仅会导致残疾和慢性疼痛，还与活动受限密切相关，进而影响患者的日常生活和独立性。研究表明，骨关节炎患者跌倒的风险是无骨关节炎人群的两倍以上，而跌倒可能进一步恶化功能状态，增加对摔倒的恐惧，甚至导致提前死亡。因此，理解骨关节炎如何影响行走的动态稳定性对于预防跌倒和改善患者康复具有重要意义。

动态稳定性可以通过“稳定性边界”（Margin of Stability, MoS）来评估，这一指标衡量了人体质心（Center of Mass, CoM）相对于支撑基底（Base of Support, BoS）的位置，同时考虑了质心的运动速度。维持动态稳定性需要确保调整后的质心（extrapolated Center of Mass, XCoM）始终处于支撑基底的范围内。较大的MoS通常被认为意味着更强的机械稳定性，而较小的MoS则可能预示稳定性降低，增加跌倒风险。

在研究中，团队使用了八台摄像机的运动捕捉系统，以60Hz的采样频率记录参与者在行走过程中的运动轨迹。所有参与者均穿着紧身衣和短裤，并在双侧放置标记点，以模拟改良的Helen–Hayes标记集。这一标记集在以往的研究中被用于分析HA、KA和AA患者的行走数据，以及健康成年人的行走情况。在测试过程中，参与者完成七次无鞋行走试验，每次行走至少6米，速度为自我选择的舒适速度，类似于日常去邮筒或杂货店的行走速度。

数据经过四阶递归低通Butterworth滤波器（7Hz截止频率）进行滤波处理，然后使用Visual 3D软件进行分析。团队通过定义足部坐标系，将XCoM从全局坐标系转换为足部坐标系，并计算在足跟触地、对侧脚趾离地和支撑中期的MoS值。研究中使用了线性混合效应模型（Linear Mixed-Effects Model, LMEM）进行统计分析，将行走速度作为固定效应，参与者作为随机效应，以评估不同组别和肢体之间的稳定性差异。

研究结果表明，终末期骨关节炎对动态稳定性的影响因受影响的关节和肢体而异。在足跟触地阶段，HA和AA患者的非受影响肢体在前后方向（MoS_AP）的稳定性低于健康对照组，而受影响肢体在横向（MoS_ML）的稳定性则高于健康对照组。相比之下，KA患者的非受影响肢体在横向稳定性方面表现出更小的MoS，这可能表明其在非受影响肢体接触时更容易出现侧向失衡。此外，所有患者组在受影响肢体的MoS_ML值均高于非受影响肢体，这表明受影响肢体在横向方向上采取了更为保守的稳定性策略，以减少关节负荷和疼痛。

在对侧脚趾离地阶段，研究发现只有KA患者的受影响肢体在前后方向上的稳定性低于非受影响肢体，而其他患者组的稳定性差异不显著。这可能反映了KA患者在对侧脚趾离地时为了减轻膝关节的负荷，采取了向前转移质心的策略。在支撑中期，HA患者的非受影响肢体在前后方向上的稳定性表现最差，显示出更明显的负MoS，这可能与髋关节活动受限导致的推进机制改变有关。而AA患者的受影响肢体在支撑中期表现出更保守的稳定性，这可能是为了减少踝关节的负荷，维持身体平衡。

健康对照组的稳定性表现则有所不同。在足跟触地阶段，健康对照组的非受影响肢体（即主导肢体）在前后方向上的稳定性高于非主导肢体。而在支撑中期，健康对照组的主导肢体在横向方向上的稳定性也优于非主导肢体。这种稳定性差异可能与健康个体在主导肢体上更倾向于承担更大的体重有关，但差异幅度较小，可能并不具有临床意义。相比之下，骨关节炎患者组在受影响和非受影响肢体之间的稳定性差异更为显著，尤其是在横向方向上，显示出更强的适应性调整。

这些发现表明，终末期骨关节炎对行走稳定性的影响具有高度的关节特异性。例如，HA患者在受影响肢体上采取了更多的横向稳定性策略，而AA患者则在支撑中期通过减少踝关节负荷来维持稳定性。KA患者则表现出在非受影响肢体上的横向稳定性降低，这可能增加了他们在行走过程中侧向失衡的风险。研究进一步指出，这些稳定性差异可能与患者在行走过程中采取的补偿性策略有关，如在HA患者中，为了减少受影响肢体的负荷，他们可能在非受影响肢体上更早地转移身体重心，导致前后方向上的稳定性降低。

研究还强调了行走速度对动态稳定性的影响。行走速度在所有患者组中均显著影响了足跟触地和对侧脚趾离地阶段的MoS_AP值，而在支撑中期的影响则不显著。这一发现可能与行走速度对身体重心转移的调节有关，较快的行走速度可能导致身体重心转移更快，从而在某些阶段增加了稳定性挑战。然而，研究并未发现行走速度与跌倒风险之间的直接关联，这提示在评估骨关节炎患者的稳定性时，还需考虑其他因素，如关节活动范围、肌肉力量和步态模式等。

尽管研究结果提供了有价值的见解，但仍存在一些局限性。首先，动态稳定性分析基于倒立摆模型，该模型假设地面反作用力（Ground Reaction Force, GRF）和支撑点压力（Center of Pressure, CoP）保持恒定，这可能限制了其对实际稳定性变化的敏感性。其次，研究仅关注了参与者内部的稳定性变化，而未分析步态之间的稳定性波动，这可能忽略了某些情况下稳定性突然下降的风险。此外，研究未直接评估稳定性与跌倒风险之间的关系，未来的研究可以进一步探讨这一联系，以更好地理解骨关节炎患者在不同行走阶段的跌倒风险。

综上所述，这项研究揭示了终末期髋关节、膝关节和踝关节骨关节炎对动态稳定性的影响存在显著差异，表明不同关节受影响时，患者可能采取不同的稳定性策略。这些策略可能有助于减少受影响肢体的负荷和疼痛，但同时也可能导致非受影响肢体的稳定性降低，增加跌倒风险。因此，针对不同关节受影响的患者，应制定个性化的康复策略，以改善其行走稳定性并降低跌倒风险。未来的研究可以进一步探索步态波动和动态环境下的稳定性表现，以更全面地评估骨关节炎患者在实际生活中的行走风险。