下肢内翻畸形步态分析
发布日期:2018-05-24 13:47:06浏览:75
下肢内翻畸形会造成较大的力矩,但通过影像学测量静态下肢力线,判断作用于膝关节的负重和力矩却并不可靠。步态分析可以评估许多因素,如ACL缺失,下肢力线内翻和后外侧结构缺损。异常的下肢对线,无论是冠状位的内翻、外翻,或是矢状位过伸,都会造成作用于膝关节的力矩和力发生改变(如图1)。

图1  膝关节内收力矩可产生的内侧胫股间室的压力负荷和外侧关节的拉伸负荷,而内收力矩的大小取决于机械轴(A)和患者的步态特征,如站立相下肢和足的旋转角度。

大量的研究证明,个体的步态特征和伤后适应性改变可显著影响作用于膝关节的外旋力矩和胫股间室负重。ACL缺损可造成矢状面膝关节力矩的异常,而下肢内翻可造成进一步的影响。ACL缺损患者表现为屈曲外旋力矩(股四头肌抑制步态)的降低,或者伸展外旋力矩(腘绳肌保护性肌力)的增加。足的力线显著影响膝的内收力矩。内八字或足外旋较小的患者,站立时WBL内移加大,膝关节内收力矩往往增高。
大发曾对32例ACL缺损并内翻成角的患者进行步态分析。采用反作用力测量板和光电子系统,测量了作用于下肢和膝关节的力和力矩。用数学模型计算膝关节的负荷和韧带的张力。62%患者内收膝关节时,力矩异常增高(如图2)。
图2  前交叉韧带缺损膝,行走中内收力矩的分布。截断值(3.30)(%体重[BW]×高度)=控制均值-1倍标准差。

计算得出66%患者的内侧胫股关节负荷过高(P<0.01)。47%患者外侧韧带张力的预测值异常增高(P<0.05)。内收力矩与内侧胫股间室负荷和外侧韧带张力的高预测值存在显著相关性(P<0.01)。当外侧韧带张力增加以维持冠状位稳定时,膝关节最大压力中心内移(如图3,图4)。如果肌肉力量不足以维持外侧间室的压缩负荷,则外侧韧带结构张力增加。上述数据提示:外侧韧带处于高张力状态,在负重时“外侧髁抬起跳跃”,会造成外侧胫股关节分离。
图3  动态肌力与被动的软组织张力间的交互作用,在维持步行中的膝关节稳定性上起到非常关键的作用。无论是外侧软组织的预张力还是拮抗肌群收缩力增加均可使膝关节外侧间隙保持闭合状态。距离l、l1=20mm;l2=60mm;Fl,软组织张力;FM,FMl,FM2,肌收缩力;MA,内收力矩。

图4  外在内收力矩由矢状面最小肌收缩力(FM)、轴向力与作用距离(l)决定。在肌肉收缩力不足时,外侧软组织张力仍能维持关节的稳定。

测试中还发现:47%患者的屈膝力矩(与股四头肌肌力相关)显著降低(P<0.05),50%患者的伸膝力矩(与腘绳肌肌力相关)显著增高(P<0.05)。这一结果证实了此前的假设,即受伤后通过步态调整,降低股四头肌力量和增强腘绳肌力量以维持膝关节前后向稳定。
实验得出的另外一个重要结果是,接近1/3的患者内收力矩结果为正常或较低,相应的内侧胫股间室负荷也是正常或较低。即使患者存在下肢内翻对线,仍可以通过步态调整降低内侧胫股间室负荷。步态分析可以评估患者的预后情况;只要不存在过高的内收力矩和内侧胫股关节负荷,HTO会实质性降低内侧胫股关节负荷。
大发研究了后外侧结构重建失败的膝内翻成角病例,发现在软组织重建手术之前应该先行HTO手术。其原因在于:此类患者在步态循环的站立期会出现内翻不稳或过伸,从而使缺损的后外侧结构反复承受拉伸应力(如图5)。存在未处理的膝内翻对线不良也已被认为是ACL或PCL重建手术失败的原因之一。
图5  膝关节内收增加时,正常膝关节与受损膝关节的内侧胫股关节负荷、外侧软组织张力的比较。