基于AnyBody 仿真技术探讨㨰法治疗膝骨关节炎的效果

邵 盛 龚 利 孙武权 朱清广 孔令军 李建华 储宇舟房 敏

1.上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院推拿科，上海 200437；2.上海市中医药研究院推拿研究所，上海 200437

膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是临床常见的一种中老年退行性关节疾病，治疗方案包括保守治疗和手术治疗[1]。法作为传统理筋松解类手法，治疗KOA 效果确切[2-3]。临床中发现大部分KOA 患者经法治疗达到临床治愈标准后，仍存在骨性结构失衡。因此，对于KOA 患者法治疗前后下肢肌肉的力学变化值得研究。既往研究多以骨性结构为切入点，对运动系统的整体性和动态性研究不足[4]。随着计算机仿真技术的不断发展，人体运动的仿真和建模为运动系统动力学研究提供了一个重要的手段[5]。

目前应用计算机仿真技术对KOA 患者进行下肢肌肉动力学研究鲜有报道，因此，笔者收集门诊15 例KOA 早中期患者，采用法治疗后评估其下肢肌肉力的变化，现报道如下：

1 对象与方法

1.1 研究对象

本次病例资料来源于2018 年1 月—6 月上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院（以下简称“我院”）推拿科门诊就诊符合早中期单膝KOA 诊断的患者15 例。其中男5 例，女10 例；年龄60～70 岁，平均（63.30±2.59）岁；病程（3.25±2.59）年；体重（60.32±7.52）kg。本研究经我院医学伦理委员会批准。

1.2 纳入标准

①符合早、中期KOA 诊断标准[6]；②年龄60～70 岁者；③了解本研究内容并签署知情同意书者；④治疗过程中未接受其他干预措施者。

1.3 排除标准

①有膝关节手术史和严重外伤史者；②严重的膝关节畸形、骨关节结核、骨髓炎者；③恶性肿瘤、类风湿性关节炎、急性传染病、急性创伤者；④合并严重心、脑、肺、肝、肾等脏器疾患者；⑤有出血倾向或血液病者；⑥有严重皮肤破损或皮肤病者；⑦治疗过程中接受其他干预措施者。

1.4 研究方法

1.4.1 治疗方法

1.4.2 临床疗效评定

参照《中华人民共和国中医药行业标准·中医病证诊断疗效标准》[8]和《22 个专业95 个病种中医诊疗方案》制订[9]。临床控制：疼痛、肿胀、压痛消失，膝关节活动功能正常，积分减少≥95%。显效：疼痛、肿胀、压痛消失，膝关节活动无明显受限，70%≤积分减少＜95%。有效：疼痛、肿胀、压痛基本消失，膝关节活动轻度受限，30%≤积分减少＜70%。无效：疼痛、肿胀、压痛无改善，膝关节功能障碍，积分减少＜30%。总有效率=（临床控制+显效+有效）例数/总例数×100%

1.4.3 人体仿真模型的建立与分析

1.4.3.1 AnyBody 骨骼肌肉模型的建立 本研究选取由丹麦奥尔堡大学开发的AnyBody 6.0.5 自带模型库中Standing Model 为基础修改，根据患者的身高、体重，利用中国成人人体尺寸标准缩放函数Scaling Length Mass Fat 进行模型的比例缩放，建立符合实验要求的人体仿真模型[10]。骨骼肌肉模型的组成包括腰椎、骨盆、下肢关节以及肌肉组织。

1.4.3.2 AnyBody 骨骼肌肉模型的计算及验证 AnyBody肌骨模型作为离体分析软件模型，需要导入相关的步态参数对模型进行驱动。导入从每位受试者步态分析采集的C3D 运动学数据文件并建立运动学驱动器，利用AnyBody 系统自带的C3D 数据读取函数以驱动人体模型。本研究采用AnyBody Modeling System 基于逆向动力学的静态优化方法[11]，通过逆向动力学计算，分别输出下肢相关的肌肉力数据。

通过下肢表面肌电图与肌骨模型输出的肌肉激活度比较，可以验证AnyBody 肌骨模型的有效性[12]。本研究预实验测得股中间肌的肌电图激活程度与模型输出的肌肉激活程度曲线基本一致，表明下肢肌骨模型有效。

1.4.3.3 观察指标 肌肉力表示运动过程中肌肉功能活动状态，取其峰值表示运动过程中最大肌肉功能状态。个体在运动过程中下肢肌肉力收缩做功产生肌肉力，两侧肌肉无法达到绝对平衡状态，下肢左右两侧肌肉的失衡状态可以通过肌肉失衡程度表示，即肌肉失衡指数=两侧肌肉力峰值差值/两侧肌肉力峰值均值。根据KOA 患者患膝情况，取健侧肌肉力峰值减患侧肌肉力峰值，表示两侧肌肉失衡程度，失衡指数越大说明两侧肌肉失衡程度越大。根据肌肉解剖位置将下肢肌肉分为：前侧肌群、后侧肌群、内侧肌群和外侧肌群。

1.5 统计学方法

采用SPSS 21.0 对所得数据进行统计学分析，计量资料符合正态分布或近似正态分布，采用均数±标准差（）表示，组间比较采用t 检验，计量资料不符合正态分布，以中位数（M）最小值和最大值（min，max）表示，采用Wilcoxon 带符号秩和检验，计数资料采用例数或百分率表示，组间比较采用χ2检验。以P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床疗效

经治疗后，KOA 患者显效率为13.33%，有效率为86.67%，总有效率为100%。

2.2 治疗前后肌肉力失衡程度变化

2.2.1 治疗前后后侧肌群肌肉失衡程度比较

治疗后股二头肌长头肌肉失衡程度小于治疗前，差异有统计学意义（P ＜0.05）。见表1。

2.2.2 治疗前后下肢外侧肌群肌肉失衡程度比较：

治疗后腓骨长肌肌肉失衡程度小于治疗前，差异有统计学意义（P ＜0.05）。见表2。

2.2.3 治疗前后下肢前侧肌群肌肉失衡程度比较

治疗后股直肌肌肉失衡程度小于治疗前，差异有统计学意义（P ＜0.05）。见表3。

2.2.4 治疗前后下肢内侧肌群肌肉失衡程度比较：

治疗后大收肌肌肉失衡程度小于治疗前，差异有统计学意义（P ＜0.05）。缝匠肌肌肉失衡程度大于治疗前，差异有统计学意义（P ＜0.05）。见表4。

表1 治疗前后后侧肌群肌肉失衡程度比较[M（min，max），n=15]

表2 治疗前后下肢外侧肌群肌肉失衡程度比较[M（min，max），n=15]

表3 治疗前后下肢前侧肌群肌肉失衡程度比较[M（min，max），n=15]

表4 治疗前后下肢内侧肌群肌肉失衡程度比较[M（min，max），n=15]

3 讨论

KOA 是临床常见的一种退行性骨关节病，以关节软骨破坏和骨质增生为特征，临床症状表现为疼痛和功能障碍。KOA 患者下肢的功能障碍除了与疼痛有关外，还与患膝肌力减退导致的健患侧肌肉失衡有关[13-14]。因此，针对KOA 患者的治疗除了缓解局部疼痛以外，增加患膝肌肉力量和协调性也尤为重要。

同时，本研究还发现治疗后内侧肌群中缝匠肌和半腱肌的肌肉失衡程度较治疗前有所增大，这可能与下肢平衡的代偿有关。KOA 患者多有下肢运动模式改变[24]，当前、后侧肌群疼痛减轻，屈伸功能逐步恢复，内、外侧肌群的代偿适应显得更为突出[25]，所以这些代偿肌肉在活动过程中可能会出现一定程度的肌肉失衡，故临床治疗中，在恢复膝关节屈伸功能的同时还需要重视恢复内外侧肌群的平衡。