全膝关节置换手术前后足底压力分析研究

摘要

背景：膝关节骨性关节炎(Osteoarthritis，OA)是一种多发于中老年人的常见的慢性骨关节病，又称为膝关节退行性关节病、骨性关节病及退行性关节炎等。膝关节骨性关节炎病理特点主要是关节软骨退变和丢失，半月板和滑膜病变以及关节边缘及软骨下骨骨质增生或骨质疏松。膝关节骨性关节炎的临床表现主要为膝关节疼痛，并随着活动和劳累的程度而进行性加重，随着病情的发展，膝关节出现屈曲挛缩、内外翻畸形，患者步行时呈现跛行步态。随着人群预期寿命的延长，膝关节骨性关节炎在全世界的发病率近年来显著升高，成为影响老年人健康和生活质量的常见病、多发病之一。目前，对中重度膝关节 OA的治疗以手术治疗为主，人工全膝关节置换术（Total Knee Arthroplasty，TKA）已经成为临床上治疗终末期膝关节骨性关节炎的有效手段。严重的膝关节骨性关节炎可引起腰椎代偿性侧弯、髋关节病变，改变足踝关节的负重压力。因此，分析足踝关节的压力改变是判断膝关节 OA病变严重程度的关键。
　　足底压力分析是一种定量分析方法，是步态分析的重要方面，我们认为足底压力分析不仅可以为判断膝关节OA患者的病情变化提供参考，还可以进一步定量评估TKA术后的手术效果，指导患者进行康复训练。我们将分别进行如下研究：1、通过对正常人群的足底压力进行分析，明确正常人群足底压力峰值及分布规律；2、通过对膝关节屈曲挛缩伴内翻畸形的OA患者足底压力进行分析，并与正常人群对照，明确膝关节OA患者与正常人群相比足底压力的改变和差异；3、对经TKA手术治疗的患者手术前后的足底压力进行分析，评价手术干预后，膝关节OA患者步态恢复、下肢力线平衡以及畸形矫正的足底压力分布规律及特点。
　　实验一正常人群与膝关节OA患者足底压力分析研究
　　目的：通过对正常人群和单侧膝关节OA、双侧膝关节OA患者的足底压力数据的采集分析，客观描述正常人群和膝关节OA患者的足底压力及分布规律，明确膝关节 OA患者足底压力的改变和分布差异。
　　方法：随机选取25名正常人作为对照组，50名2014-2016年于西京医院就诊的单侧膝关节OA患者以及25名双侧膝关节OA患者为实验组，手术前采用比利时RSscan公司生产的Footscan plate system测量系统采集患者足底10个区域的压力数据，选择达峰值压力(Ma x-Force，Ma x-F)、达峰值时间（Max-Time，Max-T）、压强时间积分（Pressure Time Integral，PTI）、应力时间积分（Force Time Integral，FTI）和达峰值压强（Max-Pressure，Max-P）作为主要参数进行统计分析。
　　结果：1、正常人群足底压力双足对比发现 Ma x-F、Max-T、PTI、FTI和 Max-P在各足底区域无显著性差异（P>0.05）；2、单膝 OA患者足底压力与正常人群对比分析发现Max-F：患侧足底分区第一足趾区（Toe1）、第2-5足趾区（Toe2-5）、第一跖骨区（M1）、第二跖骨区（M2）、第三跖骨区（M3）、第四跖骨区（M4）、中足区（Midfoot）、足跟外区（Heel Lateral，HL）减小，存在显著性差异（P<0.05）；健侧足底分区 Toe1、Toe2-5、M1、M2、M3增大，存在显著性差异（P<0.05）。Max-T：患侧足底分区Toe2-5、M1、M id foot、足跟内区（Heel Medial，HM）、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）；健侧足底分区 Toe2-5、M2、M3、Midfoot增大，存在显著性差异（P<0.05）；HM、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）。FTI：患侧足底分区Toe2-5、M1、M2、M3、M4、Midfoot、HM、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）；第五跖骨区（M5）增大，存在显著性差异（P<0.05）；健侧足底分区M2、M3、M5、M id foot、HM、HL增大，存在显著性差异（P<0.05）。Ma x-P：患侧足底分区 Toe1、Toe2-5、M1、M2减小，存在显著性差异（P<0.05）；M3、M4、M5、HL增大，存在显著性差异（P<0.05）。健侧足底分区M4、M5减小，存在显著性差异（P<0.05）； M2、HM增大，存在显著性差异（P<0.05）。PTI：患侧足底分区Toe1、Toe2-5、M1、M2、HM减小，存在显著性差异（P<0.05）；M3、M4、M5增大，存在显著性差异（P<0.05）；健侧足底分区 Toe1、M4、M5减小，存在显著性差异（P<0.05）；M2、HM增大，存在显著性差异（P<0.05）。3、双膝 OA患者足底压力与正常人群对比分析发现Max-F：患者症状较重侧下肢足底分区Toe2-5、M1、M2、M3、M4、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）；症状较轻侧下肢足底分区Toe1、M4增大，存在显著性差异（P<0.05）。Max-Time：重侧足底分区M id foo t减小，存在显著性差异（P<0.05）；轻侧足底分区Toe2-5增大，存在显著性差异（P<0.05）。FTI：重侧足底分区Toe2-5、M2、M3、M4、Midfoot、HM、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）；Toe1增大，存在显著性差异（P<0.05）；轻侧足底分区Toe1减小，存在显著性差异（P<0.05）；Toe2-5、M2、M3、M4增大，存在显著性差异（P<0.05）；Ma x-P：重侧足底分区Toe2-5、M1、M2、M3、M4、HM、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）；轻侧足底分区 Toe2-5、M2、M3、HM、HL增大，存在显著性差异（P<0.05）。P TI：重侧足底分区Toe2-5、M3、M4、M5减小，存在显著性差异（P<0.05）；轻侧足底分区Toe1减小，存在显著性差异（P<0.05）；M3、M4、HL增大，存在显著性差异（P<0.05）。
　　结论：通过足底压力步态分析系统测试正常人群和膝关节炎患者，可以了解两者双足足底的足底压力分布，揭示了膝关节炎患者的下肢力线与足底压力之间存在的因果关系。
　　实验二单膝OA患者TK A手术前后足底压力分析
　　目的：通过对单膝OA患者在手术前后足底压力分布变化的数据采集，定量分析单侧膝关节 TKA手术治疗的临床效果。
　　方法：将实验一中的50名单侧膝关节OA患者为研究对象，分别于手术前和手术后6个月两个时间点采用比利时RSscan公司生产的测量系统采集患者足底10个区域的压力数据，选择Max-F、Ma x-T、PTI、FTI和Max-P作为主要参数进行统计分析。
　　结果：1、单膝OA患者TKA手术前后相比，患侧的足底压力参数Max-F、Max-T、P TI、FTI和Ma x-P在足底特定区域明显不同，存在显著性差异（P<0.05）。2、术前膝内翻畸形越重的患者，术后足底压力分布较术前改变的越明显。
　　结论：通过足底压力步态系统分析单膝OA患者术前术后的足底压力数据，可以更加科学、客观、量化的评价 TKA的手术疗效，同时也为后期临床康复锻炼提供了参考。
　　实验三双膝OA患者TK A手术前后足底压力分析
　　目的：通过对双膝OA患者在手术前与手术后足底压力分布变化的数据采集，定量分析双侧 TKA手术治疗的临床效果。
　　方法：将实验一中的25名双侧膝关节OA患者为研究对象。分别于手术前和手术后6个月两个时间点采用比利时RSscan公司生产的Footsca n p la te sys te m测量系统采集患者足底10个区域的压力数据，选择 Max-F、Ma x-T、PTI、FTI和 Ma x-P作为主要参数进行统计分析。
　　结果：双膝OA患者TKA术后与术前相比：Max-F：症状严重侧下肢足底分区Toe1、Toe2-5、M4、M5减小，存在显著性差异（P<0.05）；HM增大，存在显著性差异（P<0.05）；症状较轻侧下肢足底分区Toe1、Toe2-5、M1、M3、M5、Midfoot、HM、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）。Max-T：重侧足底分区Toe2-5、M1、M id foot、HM、HL增大，存在显著性差异（P<0.05）；轻侧足底分区Toe2-5、M5减小，存在显著性差异（P<0.05）；FTI：重侧足底分区HM、HL与增大，存在显著性差异（P<0.05）；Toe1、Toe2-5减小，存在显著性差异（P<0.05）；轻侧足底分区Toe1、Toe2-5、M3、M5、Midfoot、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）。Max-P：重侧足底分区M2、M3、HM、HL增大，存在显著性差异（P<0.05）；Toe2-5、M4减小，存在显著性差异（P<0.05）；轻侧足底分区Toe1、Toe2-5、M2、M3、Mid foot、HM、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）；PTI：重侧足底分区HM增大，存在显著性差异（P<0.05）；Toe1、Toe2-5、M2减小，存在显著性差异（P<0.05）；轻侧足底分区Toe1、Toe2-5、M3、M4、Midfoot、HL减小，存在显著性差异（P<0.05）。
　　结论：通过足底压力步态系统分析双膝OA患者术前术后的足底压力数据，可以更加科学、客观、量化的评价TKA的手术疗效，同时也为后期临床康复锻炼提供了参考。

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缩略语表

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前言

文献回顾

1. 膝关节骨性关节炎

2. 人工全膝关节置换术

3. 足底压力

4. 展望

实验一 正常人群与膝关节骨性关节炎患者足底压力分析

1 资料和方法

2 结果

3 讨论

4 结论

实验二 单膝骨性关节炎患者行全膝关节置换手术前后足底压力分析

1 资料和方法

2 结果

3 讨论

4 结论

实验三 双膝骨性关节炎患者行全膝关节置换手术前后足底压力分析

1 资料和方法

2 结果

3 讨论

4 结论

小结

参考文献

附录

个人简历和研究成果

致谢