30分钟步行对无症状成年人膝关节总力矩不对称性的影响

《Gait & Posture》：Effects of 30-min of walking on knee total joint moment asymmetry in asymptomatic adults

步态不对称性在30分钟步行干预中的生物力学变化及临床意义。本研究针对61±10岁无症状成人，通过三维运动捕捉和地面反作用力分析，评估膝关节总关节力矩（TJM）不对称性在30分钟踏板行走前后的变化。结果显示，76%参与者TJM不对称性增加10.1%（95%CI:4.88-16.1），p=0.005，效应量d=0.73，主要源于额平面峰值力矩增加（p=0.013）。研究为临床提供TJM不对称性变化基准值（5-16%），揭示长期步行可能改变膝关节负荷平衡，提示需结合个体差异调整康复方案。

　　本研究探讨了30分钟 treadmill（跑步机）行走对无症状成年人膝关节总关节力矩（Total Joint Moment, TJM）不对称性的影响。研究结果表明，行走后膝关节 TJM 不对称性平均增加了约10.1%，其中76%的参与者表现出不对称性的增加，主要源于前外侧平面力矩的峰值变化。这些发现为临床和研究者提供了一个基准，以评估健康个体在进行步行干预后膝关节不对称性的预期变化，并强调了个体间差异的重要性。

### 研究背景与意义

行走是人类最基础的运动之一，常被用于促进心血管健康、评估步态功能以及进行康复训练。然而，长时间行走可能对步态的不对称性产生影响，这种变化可能与疲劳、肌肉骨骼适应或其他生理机制有关。膝关节的不对称性，即左右两侧膝关节在运动过程中承受的力矩差异，被认为是步态健康的重要指标。在临床和研究环境中，这种不对称性常被用来评估步态异常、识别潜在的病理改变或评估康复效果。

研究表明，膝关节不对称性可能与多种因素相关，包括步态疲劳、肌肉力量的不平衡、关节负荷分布的变化等。在一些疾病状态如膝关节骨关节炎（Knee Osteoarthritis, OA）中，不对称性可能会进一步加剧，影响个体的运动能力和生活质量。因此，了解健康个体在进行步行干预后膝关节不对称性的变化，有助于为临床实践提供参考，特别是在设计步行康复方案时，能够更准确地评估其对关节健康的影响。

此外，步行作为一种常见的锻炼方式，其对步态不对称性的潜在影响尚未得到充分研究。特别是在康复训练中，长时间的步行可能会引起步态模式的调整，进而影响关节的负荷分布。因此，研究健康成年人在进行30分钟步行后膝关节不对称性的变化，有助于建立一个基准，以帮助识别临床中异常的不对称性，并为制定个性化的康复计划提供依据。

### 研究方法

本研究采用了一种系统的方法来评估膝关节 TJM 不对称性。研究对象为21名无症状的成年人，平均年龄为61岁，其中14名为女性，7名为男性。参与者在步行前和步行后各完成五次地面行走试验，每次试验的行走速度由其自行选择。为了测量膝关节的力矩不对称性，研究使用了三维运动捕捉系统和地面反作用力测量装置，从而能够精确地记录步态过程中的运动学和动力学数据。

研究通过逆动力学模型计算了膝关节在前外侧、矢状和横断三个平面上的净外力矩，并将这些力矩作为总关节力矩（TJM）的组成部分进行综合分析。TJM 不对称性被定义为左右膝关节力矩差异的绝对值，以总力矩的平均值为基准。这种方法不仅能够反映个体步态的不对称性，还能够捕捉到力矩在不同运动阶段的变化趋势。

为了进一步分析力矩不对称性的变化，研究采用配对样本 t 检验和95%的自助置信区间，评估了行走前后 TJM 不对称性的差异。同时，使用统计参数映射（Statistical Parametric Mapping, SPM）技术，对步态周期中不同平面的力矩变化进行了详细分析。这种统计方法能够识别出力矩不对称性在时间上的分布模式，并通过置信区间判断差异是否具有统计学意义。

### 研究结果

研究结果显示，30分钟的 treadmill 行走导致膝关节 TJM 不对称性平均增加了约10.1%，且95%的置信区间为4.88%至16.1%。这一变化在大多数参与者中是显著的，其中76%的个体表现出 TJM 不对称性的增加。值得注意的是，这种变化主要由前外侧平面力矩的峰值变化所驱动，而非矢状或横断平面的力矩变化。

进一步分析发现，行走前后，膝关节的前外侧力矩峰值在步态周期中的出现时间有所变化，但在矢状和横断平面上并未观察到显著差异。这表明，长时间行走可能对步态的某些特定平面产生更大的影响，尤其是前外侧平面。然而，这种变化在个体间表现出较大的差异，提示 TJM 不对称性的变化可能受到多种因素的影响，如个体的步态习惯、肌肉力量分布、关节负荷能力等。

此外，研究还发现，参与者在行走后的主观用力感（Rating of Perceived Exertion, RPE）平均增加了4.00分，这表明30分钟的 treadmill 行走对个体的体力消耗有一定的影响。然而，这种体力消耗并未导致膝关节矢状和横断平面力矩的显著变化，进一步支持了前外侧平面力矩的变化可能是 TJM 不对称性增加的主要原因。

### 研究讨论

研究结果表明，TJM 不对称性在健康成年人中存在一定的可变性，且在步行干预后表现出平均增加的趋势。然而，这种变化并非所有个体都会经历，部分参与者在行走后表现出 TJM 不对称性的改善。这种个体差异可能与步态的初始不对称性有关，例如，那些原本步态较为对称的个体可能在行走后表现出更大的不对称性，而那些原本步态不对称的个体可能在行走后有所改善。

这一发现提示我们，TJM 不对称性的变化可能受到多种因素的影响，包括个体的生理特征、步态习惯以及运动的强度和持续时间。因此，在临床实践中，需要考虑个体差异，并在评估步态不对称性时采用更为细致的分析方法。例如，研究中采用的统计参数映射方法能够识别出力矩不对称性在步态周期中的分布模式，从而为个体化干预提供依据。

此外，研究还发现，TJM 不对称性的变化可能与疲劳有关。虽然参与者在行走后表现出一定的体力消耗，但研究并未收集客观的疲劳指标，如肌肉活动或力量水平。因此，未来的研究可以进一步探讨疲劳对 TJM 不对称性变化的具体影响，并通过引入这些指标来更准确地评估步行干预对步态模式的改变。

从临床角度来看，这些发现具有重要的意义。步行作为一种常见的康复训练方式，其对步态不对称性的潜在影响尚未得到充分关注。然而，研究结果表明，即使是轻度的步行活动也可能导致 TJM 不对称性的变化，这提示我们在设计康复方案时，需要更加关注步态模式的变化，以及这些变化对关节健康的影响。

另一方面，TJM 不对称性作为一个综合指标，能够更全面地反映膝关节在不同运动阶段的负荷情况。相比于单一平面的力矩测量，TJM 不对称性可以提供更丰富的信息，帮助研究人员和临床医生更好地理解步态模式的变化。因此，在未来的步态研究中，TJM 不对称性可能成为一个更有价值的评估指标。

然而，本研究也存在一些局限性。首先，研究对象仅限于40岁以上的无症状成年人，这可能限制了研究结果在更广泛人群中的适用性。其次，研究并未记录参与者的活动水平或身体状况，这可能影响其对步行干预的反应。此外，研究中使用 treadmill 行走作为干预方式，而实际生活中步行的环境和距离存在较大差异，因此，未来的研究应考虑将这些因素纳入分析，以更全面地评估步行对步态不对称性的影响。

总的来说，本研究为健康成年人在进行步行干预后膝关节 TJM 不对称性的变化提供了重要的参考数据。研究结果表明，行走可能导致 TJM 不对称性的增加，但这种变化在个体间存在较大的差异。因此，在临床实践中，应结合个体的步态特征和健康状况，制定个性化的康复方案，并关注步行干预对步态模式的潜在影响。