共患非特异性腰痛对膝骨关节炎患者登梯步态运动学影响

膝骨关节炎（Knee Osteoarthritis， KOA）发病率高，是老年人致残的主要疾病之一，给患者行走活动带来困难，特别是登梯表现尤为明显，严重影响患者生活质量，增加社会疾病负担[1]。膝骨关节炎常见共患病是非特异性腰痛（Non-specific Low Back Pain， NBLP），共患率约为 57.4%^[2] ，其可导致疼痛评分增加，功能水平下降，跌倒风险上升[3]。

登梯时膝关节承受压力较平地步行显著增加。若共患NLBP，腰背部存在僵硬与疼痛，可能会增加KOA患者登梯难度，改变其步态，但其具体的运动学特征尚不清楚。

本文旨在通过三维步态分析，收集KOA共患NBLP对患者登梯步态，尤其是躯干、骨盆节段的客观影响，为共患者临床康复干预提供依据与借鉴。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2023 年 4 月至2024 年 8 月，在中医药大学附属第三人民医院及医院周边社区，招募并筛选出符合纳排标准的，双侧KOA合并NLBP者20 例（共患组），双侧KOA未合并NBLP者 20 例（对照组）。两组受试者年龄、性别、体质指数（Body Mass Index， BMI）、西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（Western Ontario and MeMaster Universities Osteoarthritis Index， WOMAC）得分差异不显著，两组具有可比性，见表 1。共患组Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI）得分为 29.72±6.41。

本研究经中医药大学附属第三人民医院伦理委员会批准，伦理批件号 2022-kl-011。

表1 受试者一般信息

纳入标准： ① 符合中华医学会骨科学分会《骨关节炎诊治指南（2018 年版）》膝骨关节炎临床诊断标准； ② 双侧膝关节Kellgren & Lawrence分级为Ⅱ或Ⅲ级； ③ 年龄≤80 岁； ④ 无需扶手能自行上下 8 级台阶； ⑤ 共患NLBP组存在肋缘以下、臀横纹以上区域疼痛与不适，伴或不伴有单/双侧腿痛； ⑥ 自愿参与研究且签署知情同意书。

排除标准：①存在各种感染性疾病；②患有其他影响步态的肌肉骨骼系统或神经系统疾病，如脑卒中、类风湿性关节炎等； ③ 腰椎骨折、恶性肿瘤、脊柱炎等导致腰痛的特异性疾病； ④ 对医用酒精及医用胶布过敏。

2.方法

2.1 数据采集

在填写基本信息，收集人体测量学指标后，受试者身穿实验室特制衣裤、运动鞋。粘贴69 个反光标记点，具体位置如下：前额，头部左右两侧（紧邻双耳正上方），胸骨切迹，剑突，左右肩峰，左右肩前侧，左右肩后侧，左右锁骨中点，左右肩胛下角，左右腰背肋弓下缘，左右髂嵴最高点，左右髂前上棘，左右髂结节，左右髂后上棘，C7、T3、T5、T7、T9、T11、L1、L3、L5、S1 棘突；双侧大腿中部（每侧 4 个标记点），双侧股骨內髁，双侧股骨外髁，双侧胫骨结节，双侧小腿中部（每侧 4 个标记点），双侧内外踝，双侧第5 跖骨头背侧，双侧第 2 跖骨头背侧，双侧第1 跖骨头背侧，双侧足跟。

受试者在熟悉实验室环境后，采集静态数据，之后以自觉常速在平地行走 4m 后，上下8 级定制台阶（台阶高 20cm ， 深 30cm） ），通过三维运动捕捉系统（Qualisys，Oqus 700+ ，瑞典，采集频率 100HZ），记录至少 3 次下梯有效数据，各步态参数取3 次测试平均值。

2.2 数据处理

运动学数据通过Visual 3D（专业版 6，C-Motion Inc.美国）进行分析。使用 6 Hz 频率零滞后四阶低通 Butterworth 滤波器过滤反光标记点轨迹。对数据各标记点进行命名，生成V3D骨骼模型。识别并核对下梯运动学事件。建立身体各环节三维坐标系，通过矩阵转换得到各环节绕各个坐标轴角度。

2.3 统计学方法

采用 SPSS 25.0 软件进行统计分析。计量资料符合正态分布以均数±标准差表示，采用两独立样本t检验；如不符合正态分布以中位数（四分位间距）表示，采用秩和检验；以 P<0.05 为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 登梯任务中各节段矢状面活动度

上梯过程中，共患组骨盆后倾角度、膝屈曲角度、踝背屈角度小于对照组；下梯过程中，共患组骨盆前倾角度、膝屈曲角度、膝伸直角度小于对照组。两组躯干屈伸及髋屈伸角度没有显著差异，见表2。

在上梯过程中，共患组躯干左右侧屈角度大于对照组，下梯过程中躯干左右侧屈角度、骨盆右倾角度大于对照组。两组髋膝踝冠状面活动度无显著差异，见表3。

4 讨论

膝骨关节炎作为慢性退行性疾病，常表现为膝疼痛、肿胀、活动度、力量、平衡下降，随病程进展严重影响患者负重活动能力[4]。非特异性腰痛是常见的肌肉骨骼疼痛之一，流行于中老年群体，是造成活动能力与劳动能力受限的重要原因。本研究发现KOA共患NBLP患者在登梯时存在步态运动学改变。

共患组在上梯时骨盆后倾角度、膝屈曲角度、踝背屈角度小于对照组；下梯时骨盆前倾角度、膝 屈曲角度、膝伸直角度小于对照组。这表明在矢状面，共患组各关节表现更加僵硬，特别是膝关节， 共患者采取了更保守的登梯策略。

本研究发现在冠状面，共患组登梯时躯干左右侧屈角度大于对照组，这可能是共患组减轻膝关节负荷与疼痛的策略。足在着地时，地面反应力作用于膝关节的内侧，产生内翻方向力矩称作膝内收外力矩（External Knee Adduction Moment，EKAM），它是内侧胫股关节间室机械压力重要指标。躯干侧屈可降低EKAM[5]。研究显示KOA患者步行时存在躯干侧屈代偿[6]。本研究中共患组在登梯过程中躯干明显侧屈。同时共患组骨盆右倾显著高于对照组，骨盆左倾值大于KOA组，但未到达统计学水平。这提示共患组骨盆与躯干节段在冠状面存在协同活动，以降低膝关节负荷。虽然躯干与骨盆侧屈代偿可减少疼痛与膝关节应力，但可造成躯干冠状面力矩峰值和角冲量增加[7]，同侧脊旁肌群过度激活、疲劳，加重腰痛症状。

综上所述，本研究提示KOA共患NBLP在登梯时存在代偿运动模式，主要表现为矢状面骨盆、膝活动僵硬，冠状面躯干骨盆节段侧屈活动度增加；但代偿模式尤其是冠状面躯干侧屈，有可能进一步加重腰痛问题。康复临床应重视早期对KOA患者进行腰痛评估筛查，腰膝共治，以预防或减缓共患进程。

参考文献

[1] Cross M， Ngueyon S W， March L， et al. The burden of osteoarthritis： self-reported severity in the KHOALA population-based cohort[J]. Rheumatology （Oxford），2020，59（9）：2368-2373.

[2] Amarasinghe P， Wadugodapitiya S， Weerasekara I. Biomechanical and clinical relationships between lower back pain and knee osteoarthritis： a systematic review[J]. Systematic Reviews，2023，12（1）.

[3] Perruccio A V， Fitzpatrick J， Power J D， et al. Sex-Modified Effects of Depression， Low Back Pain，and Comorbidities on Pain After Total Knee Arthroplasty for Osteoarthritis[J]. Arthritis Care Res（Hoboken），2020，72（8）：1074-1080.

[4] 陈鹏，邵玉萍，任小芳，等. 膝骨关节炎的康复策略与前沿方法[J]. 中医康复，2025，2（07）：73-80.

[5] Legrand T， Younesian H， Equey N， et al. Trunk lean and toe out gait strategies impact on lower limbjoints[J]. J Biomech，2021，129：110740.

[6] Waiteman M C， Chia L， Ducatti M， et al. Trunk Biomechanics in Individuals with Knee Disorders： A Systematic Review with Evidence Gap Map and Meta-analysis[J]. Sports Med Open，2022，8（1）：145.

[7] Eddo O， Vaz J R， Ludwick J， et al. Increased Trunk Kinetics Observed During Dose-Specific Trunk Lean Gait Modification[J]. J Appl Biomech，2021，37（5）：425-431.

[基金项目]：省自然科学基金资助项目（2021J01950）；省自然科学基金资助项目

（2021J01948）； 作者信息：第一作者：陈倩倩，1985.7，博士，女，讲师，康复物理治疗 通讯作者 刘雪枫，1988.1，博士，男，讲师，膝骨关节炎康复，