采用闭合复位和环形外固定装置治疗高位胫骨平台骨折（Schatzker VI级）患者的3D步态分析

《Gait & Posture》：3D gait analysis in patients treated for high-grade tibial plateau fractures (Schatzker VI) with closed reduction and external fixation with circular frames

Schatzker VI型胫骨平台骨折患者术后存在持续性动力学异常及肌力不对称，3D步态分析显示踝关节 plantarflexion moment降低13.6%，步速和步频显著下降，KOOS和EQ-5D评分低于正常，强调需全面评估下肢功能并制定针对性康复计划。

　　### 研究背景与目的

胫骨平台骨折（Tibial Plateau Fractures, TPF）是一种复杂的骨骼损伤，常导致患者在手术治疗后仍出现长期的功能障碍。尽管现代医学技术已显著改善了这类骨折的治疗效果，但部分患者在恢复过程中仍面临步态和运动功能上的挑战。Schatzker VI型骨折是TPF中最严重的一种，其特征是胫骨近端与骨干分离，伴有严重的关节面不连续。这类骨折通常由高能量创伤引起，多见于中年男性，可能导致长时间的残疾和生活质量下降。

本研究旨在探讨接受闭合复位和环形外固定治疗的Schatzker VI型胫骨平台骨折患者在受伤后数月到数年内的步态生物力学变化。通过全面的三维步态分析（3DGA）、等速肌力测试以及患者自我报告的健康状况和膝关节功能评估，研究人员希望深入了解此类骨折对步态模式和运动能力的影响。此外，研究还对比了与患者年龄和性别匹配的健康对照组，以评估骨折后的恢复情况。

### 研究方法

本研究采用横断面观察设计，选取了18名接受环形外固定治疗的Schatzker VI型胫骨平台骨折患者作为研究对象。这些患者在受伤后至少6个月，且均无严重肥胖、神经系统疾病或其他与骨折无关的骨骼疾病。研究团队在雅典大学附属医院的运动生物力学实验室中进行了数据采集，使用了8个摄像头的运动捕捉系统和两个三轴力平台，以记录步态过程中的运动学和动力学参数。

为了确保数据的准确性，所有测试均在同一名研究者指导下进行，同时由两名资深物理治疗师监督。运动学参数的采集基于Davis协议，涉及22个解剖标志点。所有数据采样频率为100Hz（运动学）和400Hz（动力学）。在动态测试前，进行了静态校准，以确保数据的可靠性。每位患者完成多个步行试验，从中提取出七个有效的步态周期用于分析。

动力学参数通过逆动力学计算得出，包括地面反作用力（GRF）、关节力矩等。这些参数被标准化为体重单位（Nm/kg），以便于比较。研究还使用了Gait Profile Score（GPS）和Gait Deviation Index（GDI）作为评估工具，以量化步态模式的偏离程度。此外，研究人员还对患者的膝关节屈伸肌群进行了等速肌力测试，使用Biodex System 4 Pro?等速测力仪进行评估。

为了进一步了解患者的健康状况，研究团队还收集了EQ-5D和KOOS等自我报告量表的数据。EQ-5D用于评估患者的整体生活质量，而KOOS则专门针对膝关节功能，包括疼痛、症状、日常活动、运动能力和膝关节相关生活质量等五个维度。所有数据均通过IBM SPSS Statistics v29.0进行统计分析，并使用BioRender软件进行可视化展示。

### 研究结果

在研究中，研究人员发现患者的步态参数在运动学和动力学方面存在显著差异。尽管在运动学上仅观察到轻微的不对称性，但在动力学方面，受影响的肢体表现出明显的功能障碍。具体而言，受影响肢体在站立相期间的膝关节活动范围减少了2度（p=0.039），这表明即使在恢复后期，膝关节的运动能力仍未能完全恢复。此外，踝关节的跖屈力矩在受影响肢体中减少了13.6%，且前向推进的地面反作用力比正常值低5.5%体重（p<0.001），这些结果均具有统计学意义。

在动力学参数中，受影响肢体的第二垂直地面反作用力峰值也显著下降（-11.4%体重，p<0.001），而站立相的地面反作用力则有所增加。这表明患者的步态模式在恢复过程中仍然存在一定的不协调，尤其是在推进阶段和地面反作用力的分布上。值得注意的是，尽管受影响肢体的步态参数存在显著差异，但非受影响肢体也表现出轻微但一致的动能变化，这可能与患者在行走时的代偿机制有关。

在等速肌力测试中，研究人员发现受影响肢体的股四头肌力矩显著低于非受影响肢体，这表明在骨折治疗后，患者的肌肉力量恢复并不完全。此外，股四头肌与腘绳肌的比值（H/Q）在受影响肢体中显著升高，进一步支持了股四头肌力量不足的结论。尽管患者的自我报告生活质量（EQ-5D）和膝关节功能（KOOS）得分低于正常值，但这些得分与步态参数之间的相关性较弱，仅在GDI和GPS方面表现出中等程度的相关性。

### 研究讨论

本研究揭示了Schatzker VI型胫骨平台骨折患者在治疗后仍然存在显著的步态和运动功能障碍。尽管在运动学上，患者的步态模式趋于对称，但在动力学方面，受影响肢体的地面反作用力和推进力显著降低，这表明患者的运动功能并未完全恢复。此外，踝关节的跖屈力矩减少和站立相的地面反作用力增加，进一步支持了患者在行走过程中采用代偿策略的假设。

研究还指出，尽管患者的步态速度和步频显著低于健康对照组，但步长和站立时间等参数并未表现出明显的不对称性。这可能与患者在恢复过程中形成的代偿机制有关，而非单纯的运动功能障碍。此外，研究人员强调，步态速度的差异可能影响地面反作用力的测量结果，因此未来的研究应考虑速度匹配或标准化的分析方法，以更准确地评估骨折对步态的影响。

在讨论中，研究人员还提到，尽管3DGA在评估步态模式方面具有较高的准确性，但其在前足和横断面数据的解释上仍存在一定的局限性，例如皮肤标记的干扰和标记放置误差。因此，未来的研究应进一步优化3DGA的技术，以提高其在不同平面数据中的可靠性。此外，研究团队建议在未来的纵向研究中，采用更大和更多样化的样本群体，以更好地理解不同手术方法对长期步态功能的影响。

### 研究结论

综上所述，本研究发现，Schatzker VI型胫骨平台骨折患者在受伤后数月到数年仍存在显著的步态生物力学障碍。受影响肢体的动能参数表现出明显的下降，尤其是在第二垂直地面反作用力峰值、推进力和踝关节跖屈力矩方面。相比之下，膝关节的运动学和动力学参数变化较小，表明这些变化主要集中在踝关节和下肢其他部位。患者的自我报告生活质量（EQ-5D）和膝关节功能（KOOS）得分低于正常值，但这些得分与客观步态数据之间的相关性较弱，提示需要结合临床和生物力学评估以全面了解患者的康复情况。

研究结果强调了对下肢进行全面评估的重要性，而不仅仅是关注受伤关节本身。通过三维步态分析，研究人员能够检测到一些在常规临床或影像评估中难以发现的细微步态变化。因此，建议在治疗这类骨折后，采用更全面的步态分析方法，以识别和干预可能存在的功能障碍。此外，研究还指出，未来的研究应进一步探索不同手术方法对步态恢复的影响，并考虑更广泛的样本群体，以提高研究的普遍性和可靠性。