本文基于临床医生的视角，提出一种双模型下肢正压（LBPP）干预方案（包括行走和蹲起模型），并结合临床功能评估方法，旨在进一步推动膝骨关节炎患者非药物外科干预策略的发展。然而，本研究仅通过三维步态分析，展示了一例患者中LBPP训练在缓解疼痛和改善膝关节功能方面的效果。该方法的确切长期疗效仍有待未来研究进一步探讨。
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摘要
摘要
本文基于临床医生的视角，提出一种双模型下肢正压（LBPP）干预方案（包括行走和蹲起模型），并结合临床功能评估方法，旨在进一步推动膝骨关节炎患者非药物外科干预策略的发展。然而，本文仅通过三维步态分析，展示了一例患者经LBPP训练后疼痛缓解和膝关节功能改善的效果。该方法的确切长期疗效仍有待未来研究进一步探讨。
引言
膝骨关节炎（OA）是一种进行性退行性关节疾病，是全球范围内导致疼痛和运动功能障碍的主要原因1。膝骨关节炎的特征包括骨赘和囊肿形成、关节间隙变窄以及软骨下骨硬化2。这些病理改变使得行走、下蹲以及上下楼梯等日常基本活动难以完成3。然而，体力活动仍被推荐作为膝骨关节炎一线管理方案中的重要组成部分4。膝骨关节炎康复中的运动干预受到多种因素影响：（1）由于疼痛及轻微的膝关节结构改变导致的膝关节活动受限；（2）维持膝关节稳定性相关的肌肉萎缩及肌力下降5；（3）上述原因导致运动量减少和体重指数（BMI）升高，进一步加重膝关节负担，从而形成恶性循环6。
针对上述问题，减重支持训练系统（BWSTT）已逐步应用于骨关节疾病相关的康复治疗7。近年来，一种新兴的减重支持训练技术被称为下肢正压（LBPP）跑台7。该技术通过一个及腰的可充气气囊产生下肢正压，并精确调节气压以控制身体负重，从而实现减重目的。该系统还配备了一个跑台平台，可在体重控制条件下同步进行与跑台相关的活动8。同时，充气舱内产生的压力可提供对抗身体重力的抬升力。由于舱内压力仅略高于大气压且分布均匀，作用于下肢的力几乎难以察觉。因此，与传统的BWSTT相比，LBPP跑台提供了更高的舒适度，更适合长期训练9。Peeler等对32名膝骨关节炎（OA）患者实施了LBPP跑台干预，结果显示，LBPP跑台可有效缓解膝关节疼痛，改善日常生活功能，并增强大腿肌力10。其潜在机制可能与在降低膝关节力矩的同时实现有效的膝关节活动有关11。另一方面，由于膝OA患者的发病年龄多在45岁以上12，其发病也可能与心肺疾病相关。研究表明，LBPP可使个体在行走锻炼时保持相对较低的心率、血压和耗氧量，相比全体重状态下的平地行走，能够实现更安全、更有效的有氧运动；这种行走模式是LBPP相较于传统BWSTT的另一优势13。
然而，由于该系统在膝骨关节炎（OA）干预中的应用相对较新，现有的研究数量较少，极大地限制了该技术在膝骨关节炎康复中的临床应用。本文提出的LBPP方案旨在探索利用LBPP跑步机进行膝骨关节炎的临床非药物、非手术治疗。
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方案
该临床研究项目已获得广州医科大学第五附属医院医学伦理协会批准，并已在中国临床试验注册中心注册（注册号：ChiCTR1800017677，注册名称：“抗重力跑台对膝骨关节炎患者下肢运动功能的影响及机制”）。
1. 招募
- 招募单侧或双侧膝关节在影像学上显示为轻度至中度（Kellgren & Lawrence II级或III级）膝骨关节炎，并在行走、下蹲和/或跪下时出现膝关节疼痛的患者（纳入前数字疼痛评分量表[NPRS]评分至少为3/10）。
- 确保这些患者无重度膝骨关节炎（Kellgren & Lawrence IV级）、髌骨后关节炎，或任何可能影响其耐受渐进性训练的医学状况。
- 在患者参与前，获得其签署的书面知情同意书。
2. 培训前评估
- 填写患者的完整人口学信息表，包括体重、身高、既往病史以及任何既往或当前使用的药物。
- 临床评估
- 进行数字评分量表（NRS）14评估。要求患者使用0到10共11个数字描述疼痛强度，其中0表示无疼痛，10表示最剧烈的疼痛。
- 进行主动/被动膝关节活动范围（ROM）评估15，使用手持双臂量角器（26厘米臂长，刻度为2°）。
- 进行西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（WOMAC）16评估。要求患者在一条直线上标记出5个与疼痛相关的项目、2个僵硬项目和17个功能项目中相应疼痛或功能受限的位置。“0”表示无疼痛或无功能受限，“10”表示严重疼痛或功能极度受限。
- 进行膝关节损伤与骨关节炎结果评分（KOOS）17（可选）。要求患者完成一份自评问卷，每个条目在五个子量表中分为五个等级：疼痛、其他症状、日常生活活动、运动和娱乐。
- 进行欧洲五维健康量表（EQ-5D）18（可选）。要求患者在五个维度（行动能力、自我照顾、日常活动、疼痛/不适、焦虑/抑郁）上各选择三个等级进行标记。
- 进行10米步行测试（10 MWT）19。要求患者以自选速度连续进行三次10米步行测试，以确保安全和舒适。要求患者在10米距离内独立行走，并记录中间6米所用时间（以排除加速和减速的影响）。
- 进行计时起走测试（TUG）20。要求患者以自选速度连续进行三次TUG测试（从椅子上站起，行走3米，转身，走回并坐下），以确保安全和舒适。
- 进行三维（3D）步态分析（可选）。
注：本减重步行训练方案不要求进行3D步态及同步肌电图（EMG）分析，但可根据需要用于进一步的客观评估。- 根据Davis方案21，在患者解剖标志点上放置22个球形标记点。
- 在患者双侧股直肌、半腱肌和股二头肌长头处放置6个表面EMG电极。
- 在站立位进行校准。要求患者保持直立姿势至少3−5秒，双脚对齐，避免一只脚相对于另一只脚处于更靠前或更靠后的位置。
- 指导患者以自选速度在5米步行道上行走5次。
- 从患者身上移除所有球形标记点和EMG电极。保存所有采集的数据，供后续按照本节说明进行数据处理。
3. LBPP 训练
注意：本LBPP训练方案使用了反重力跑步机（材料表），如图1所示。出于患者安全考虑，需由治疗师协助患者穿戴LBPP设备，并全程监督治疗过程。
- 准备
- 患者准备
- 向患者介绍特定的下肢负压（LBPP）跑步机训练流程及相关注意事项。
- 训练前检查患者的血压（BP）和心率（HR）（60 bpm ≤ HR ≤ 120 bpm，90/60 mmHg ≤ BP ≤ 160/100 mmHg）。
- 根据患者的腰围确定气密封短裤的尺寸，并让患者穿上该短裤。
- 减重跑步机设置
- 操作系统前盖上的开关启动跑步机，并运行减重跑步机的自检程序。
- 降低驾驶舱，让患者进入减重跑步机的织物封闭舱内。
- 根据LBPP训练模式将驾驶舱提升至适当高度：行走模式时驾驶舱高度应位于髂前上棘水平，蹲起模式时略低于股骨大转子水平。驾驶舱就位后，将患者拉链封闭在减重跑步机内。
- 使用设备附带的安全绳将夹扣固定在患者衣物上，以便在训练过程中发生紧急情况（如患者跌倒或感觉不适）时可立即停止设备。
- 指导患者静止站立在跑步机跑带表面，使系统能够在无任何外部支撑的情况下承载并测量患者全部体重（BW），随后按下启动按钮，执行减重跑步机系统的计算，以实现精确的减重控制。
- 放置设备附带的三台摄像机（前方及双侧，图1），并调整其位置，以在训练过程中获得同步视频反馈，帮助患者纠正异常运动模式。
- 患者准备
- 训练过程
注意：整个训练过程持续30分钟，每周进行六次，共持续两周。需通过LBPP控制台上的“+”和“–”按钮调节的主要参数包括速度（英里/小时，mph）、体重支持（%）、坡度（%）以及膝关节主动活动范围（AROM）。- 以以下参数开始热身阶段：5分钟（速度 = 0–2.0 mph，体重支持 = 65%，坡度 = 0%）。每分钟将速度增加0.4 mph，体重支持以7%的幅度递增。
- 以以下参数进行行走模式训练：15分钟（速度 = 2.0 mph，体重支持 = 65%，坡度 = 0%）。
- 以以下参数进行冷身阶段：5分钟（速度 = 2.0–0 mph，体重支持 = 65%–100%，坡度 = 0%）。每分钟将速度降低0.4 mph，体重支持以7%的幅度递减。
- 最后进行蹲起模式训练，参数如下：5分钟（速度 = 0 mph，体重支持 = 50%，坡度 = 0%，AROM = 0°–50° 或在50°范围内的最大可耐受关节活动范围，每次蹲起持续30秒，随后休息30秒）。
注意：在临床应用中，应根据患者的耐受程度调整该LBPP训练方案。此外，若患者无法耐受蹲起训练模式，则仅进行行走模式训练。
4. 训练后评估
注意：同一名治疗师完成每位患者的治疗前和治疗后评估。
- 在LBBP训练疗程2周后对患者进行重新评估，包括NRS、主动/被动关节活动度（ROM）、WOMAC、KOOS、EQ-5D、10米步行测试（10 MWT）、起立-行走计时测试（TUG）和三维步态分析。
- 记录患者对该LBPP方案的满意度和反馈，包括参与 enjoyment 程度、自我感知的改善情况、是否希望继续参与，以及相关建议。
5. 三维步态分析数据处理
- 运行三维步态分析系统配套的步态分析软件（材料表）。
- 为每次行走试验定义步态周期中的事件：足跟着地（右/左脚初始接触地面）和足趾离地（右/左脚脚趾离开地面）（图2）。
- 获取时空参数、膝关节运动学参数以及表面肌电活动参数。
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结果
我们展示了一名膝骨关节炎（OA）患者的结果，该患者为一名60岁女性（BMI = 22.9），患有“超过3年的膝骨关节炎”，在行走时伴有严重疼痛（视觉模拟评分[VAS] = 8/10），并在本机构参加了一项为期2周的减重步行训练（LBPP）项目。在整个干预期间，该患者未服用任何止痛药物以缓解膝关节疼痛。其膝关节的影像学图像及临床功能评估结果见图3和表1。
10米步行测试（10 MWT）时间从训练前的4.1秒减少至训练后的3.3秒。计时起立行走测试（TUG）时间从训练前的9.1秒减少至训练后的8.2秒。经过两周的减重支持平板步行训练（LBPP训练）后，患者的WOMAC总评分有所改善（15分 vs 8分），疼痛子量表评分（8分 vs 3分）、僵硬子量表评分（1分 vs 0分）和功能子量表评分（6分 vs 5分）也均有提高。经过两周治疗后，患者总体VAS疼痛评分或膝关节屈伸主动活动范围（AROM）未见明显变化。
步态参数结果如
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讨论
我们提出了一种用于膝骨关节炎患者下肢运动功能康复的减重式平板训练干预方案（LBPP），该方案包含临床评估和治疗模型。同时，针对膝骨关节炎的临床症状及功能障碍，治疗模型不仅包括LBPP方案中的步行训练部分，还创新性地加入了蹲起训练部分，旨在解决膝骨关节炎患者因大腿肌力减弱和蹲下困难所导致的日常功能障碍。据我们所知，本方案是首个在膝骨关节炎患者中结合减重技术进行蹲起锻炼的训练方案。
本方案的设计基于五个主要方面。第一，疼痛及其导致的活动受限是膝骨关节炎（OA）患者面临的主要问题。本方案旨在探讨减重跑台通过降低膝关节负荷和运动过程中的疼痛，从而增加膝OA患者运动量的潜在效果22。因此，纳入标准主要针对在行走、下蹲和/或跪姿时出现膝关节疼痛的膝OA患者。第二，WOMAC量表和KOOS量表均在临床中广泛用于评估膝OA患者的躯体功能。WOMAC用于评估与膝关节和髋关节OA患者病情相关的症状（包括5个疼痛条目、2个僵硬条目和17个关节功能条目），以反映关节炎的严重程度及治疗效果16。KOOS是一种自评...
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由广州医科大学（资助编号 2018A053）资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| AlterG 抗重力跑台 M320 | AlterG Inc, Fremont, CA, USA | 1 | 减重步行训练 |
| BTS Smart DX 系统 | Bioengineering Technology System, Milan, Italy | 2 | 时空参数数据采集 |
| BTS FREEEMG | Bioengineering Technology System, Milan, Italy | 3 | 表面肌电数据采集 |
| BTS SMART-Clinic 软件 | Bioengineering Technology System, Milan, Italy | 4 | 数据处理 |
参考文献
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