跟着天下生齿老龄化的加剧，膝关节骨性关节炎（KOA）的病发率逐步增高，75岁以上患者病发率超出80%，严峻影响生计品质，乃至遗失运动才能，全膝关节置换术曾经成为晚期KOA患者的惯例医治筹划，但术后轻易浮现多种并发症。
当前，临床上崛起的步态剖析（GA）技能是行使三维行动捕获系统，探索步态周期中联络规律，比来鄙人肢罕见疾病诊治、行动成效评估及全愈等方面运用精深，也许阐述步态周期中联络改革的关键地位及其影响成分。
本文总结了种步态剖析实行系统、实行旨趣和KOA患者下肢三维步态的改革；对3D矫形鞋垫在KOA中的运用旨趣及制做历程举行深入探究，精准KOA患者膝关节四周动力和静力组织改革，将其运用于3D矫形鞋垫的策画和临盆，为初期KOA保守医治供应重大治理筹划。
KOA的进取与下肢步态改革联络，分外是时空参数，GA也许扶助精准疾病的实质，有益于KOA的初期医治与减速疾病经过。
而跟着3D打印技能在临床的精深运用，可觉得骨科疾病的诊断和保守医治供应新方位，具灵验率高、职掌简洁等上风，在损伤、修理方面具备果然上风。
基于人体生物力学的3D打印矫形鞋垫也许灵验缓冲人体运动行动时足底负重的压力，加强足稳固性，保持下肢均衡，改正步态反常。
两种GA系统及旨趣GA是量化剖析膝关节内部行动生物力学改革的灵验办法，当前可基于可穿着惯性传感器和保守光学剖析系统种方法举行。
KOA病发后患者膝关节四周的动力与静力系统落空均衡，下肢力线反常，接着致使步态周期中联络参数的改革。KOA步态中的姿态和行动阻滞也许与下肢行动生物力学改革和神经节制的适应性改革联络，也许经过步态肇始做为评估的关键。
既往三维GA系统设立即使供应了详细的行动及动力学数据，但在丈量时须要行使高速红内线摄像机捕获安置在预约剖解地位的反射光标和高度精准校准的实行处境，对专科性和步态实行室的请求分外高，且在门诊并弗成行。
保守步态剖析实行室形式原因：瑞典Qulisys公司
保守步态剖析高速高清摄像头捕获光标记号点
当前可穿着惯性传感器的浮现为保守的光学GA系统供应了一种可行的替换筹划，可钦带惯性传感器或惯性丈量单位行使1个或多个独自的传感器来丈量行动。经过将惯性传感器衔接到身材的各个部位，也许赢得与光学系统宛如的灵验、牢固的百般生物力学终于。
惯性便携式传感器形式图及行动坐标摹拟
其它，惯性传感器数据搜罗不受保守GA实行室的束缚。是以，行使惯性传感器探索骨关节炎（OA）生物力学是当前的进取方位之一，惯性传感器系统在KOA患者丈量中的运用进一步驱策了该系统在临床探索中的行使。不同惯性传感器系统安置在人体下肢不同地位，不同系统中人体模子的创建及数据管教方法不尽类似。
三维GA重要包罗行动学、动力学及下肢表面肌电，但表面肌电对实行室设立束缚及对专科性请求极高，尚未精深开展。
KOA患者GA行动学和
动力学参数改革
KOA患者行动学和动力学参数的重要改革浮如今人体冠状面，随年数增大，下肢步态时空参数的改革有步幅收缩和步频增多，以及矢状面髋、踝关节行动学和动力学的改革。
KOA患者步速、步长、步频均显然低沉，行动中受累侧膝关节运动度低沉，并与KOA严峻水准联络；步态周期中撑持相时光与摆动相时光的比例产生改革，撑持相占步态周期的比例显著增多；步态周期中足跟触地阶段时光和前足离地阶段时光比例显然低沉，而前足触地阶段、全足撑持阶段时光比例显著增高；患膝运动角度减小。
年数、死板负荷、关节组织改革和KOA进取之间的联络须要进一步探索，而膝关节内侧间室OA的进取被觉得是反复负荷的终于。
KOA的动力学探索包罗：（1）大地反做使劲（GRF）的改革受体重和走路速率影响，KOA患者GRF第一峰值高于安康人群，而GRF第二峰值却低于安康人群，GRF的最大负荷平常组要比KOA组高；（）平常走路时前、后剪应力展现为反向尖峰图形；（3）下肢力矩，即力与关节运动界限内不同角度的力臂相乘，受关节稳固性、肌力和行动方位等多重成分影响。
膝关节内收力矩（KAM）也许反响膝关节内侧间室应力负荷改革处境，由GRF和膝关节中间到GRF向量间力臂共通决议，是KOA探索中牢固的监测参数，中度至重度内侧间室KOA患者第一峰值KAM显然增多。
初期KOA患者KAM的增多由膝关节内收角度的显著增多致使，晚期患者KAM的增多则与膝关节的形状学改革联络。膝关节形状学的改革会致使下肢熟行走时KAM更为增高。KAM的改革与躯干整个行动联络，躯干肌肉机关运动反常改革也许致使KAM增多，加剧KOA的产生与进取。
3D矫形鞋垫在KOA中
运用的旨趣与机制
矫形鞋垫在英国事KOA指南推举的非药物保守医治抉择之一，个中外侧楔形鞋垫（LWI）为基于增进下肢力线外翻、加重膝关节内侧间室的应力的旨趣而策画临盆，其组织为从足跟到第五跖骨头近端的外侧边际。统统干涉办法都是经过加重KOA的病症来改良成效，并缓解疾病的进取。
即使LWI在改良患者WOMAC痛苦量表上的终于并不一致，但探索均显示患者止疼药物行使显然裁减，而痛苦评分坚持稳固。也许是由于LWI加重了患者膝关节的痛苦，致使止疼药物摄取量裁减，运动水准抬高，进而致使与基线类似的WOMAC痛苦评分。
LWI做为一种非手术办法，在临床上用于医治KOA，也许均衡分派膝关节的轴向应力负荷，显著增多股骨胫骨角，裁减膝关节内翻反常。LWI也许影响膝关节回旋、髋关节内收、踝关节内翻力矩，增进股内侧肌和臀中肌运动增多，进而改正步态，缓和痛苦。
穿着LWI的患者在平常行走及高低楼梯时，均能缓和膝关节应力，增进膝关节应力中间横向向外挪动产生更笔直于大地反做使劲，致使膝关节大地反做使劲臂减小，KAM低沉，从行动生物力学上改良KOA。
LWI楔入的越高，KAM复原越大，越热诚生理水准，但太高的外侧楔入高度LWI会致使膝关节的痛苦或不适，5°楔入是KAM复原和患者穿着适应之间的最优抉择。其它全足长LWI比仅后足LWI对KAM影响更显著。
初期KOA患者在步态初始阶段采取不同的姿态*策来适应下肢生物力学的改革，LWI在步态肇始的履行阶段展现出了优越成果，且也许增进跟骨外翻和行走时下肢的横向压力中间向外侧移位。
LWI生物力学灵验性在行使1年后依然存在，这也许是KOA患者穿着LWI后改良了步态肇始期处境，使下肢压力中间横向挪动轨迹得以改良均衡。
而在患者1年后再未穿着LWI的处境下举行随访，发掘患者曾经产生了对特定步态的适应，是以说明LWI使患者改良步态的一种代偿性死板适应，在步态肇始和行走时与均衡熬炼筹划联结，也许改革下肢步态、增进膝关节行动生物力学复原，在长久缓解疾病进取中表现重大效用。
基于GA终于3D矫形鞋垫
制做历程与行使
比年来，3D矫形鞋垫对医治初期KOA的运用越来越精深，上海交通大学医病院已将针对下肢初期OA患者医治全愈用3D打印矫形鞋垫举行了临床推行运用，可灵验改革患者的下肢力线、增进平常步态的复原。
按照不同患者GA的处境要定制不同的矫形鞋垫，重要为3个环节：
（1）搜罗步态周期中足部动/静态数据，经过足底压力不同分区的百般数据为鞋垫的策画制做供应根据。熟行走实验中，行使F-Scan压力传感鞋垫搜集足底压力消息，Shimmer3IMU系统纪录下肢加快率和角度回旋。
F-Scan压力传感加Shimmer3IMU系统
Freestep系统
（）经过足底扫描仪生成三维的足型数据，用可完满贴合足底超薄的橡胶垫撑持足部，使其更适合人体剖解学。连续行使鞋垫计划机策画软件，将搜罗到的数据经过软件内置的足压剖析模块CADCAM策画加工软件举行起头策画管教，时刻衬托3D建模，再将起头管教过的足压数据举行人为修正策画定型。
（3）行使数控雕镂机床及3D鞋垫打印机，打印出不同材质的本性化矫形鞋垫。
本性化外侧矫形鞋垫医治内侧间室KOA
3D矫形鞋垫不光具备一般鞋垫的缓冲压力减震、防范足部滑动、撑持足弓以及改良足部成效的效用，还也许经过订正和改良足底压力散布，对联络的足部疾病举行保守医治，改良下肢步态及行动生物力学，进而预治KOA的产生与进取。
3D打印矫形鞋垫为三维平面组织，须要1~周的适应期，若足部不适显然，可在起头行使定制时天天试穿行走1~h，后期逐步增多时光。其它根据定制抉择适合的鞋般配鞋垫也分外重大。
基金项目：国度果然科学基金项目（,）；内蒙古自治区科技筹划项目（,01GG）；病院院内基金项目（00YN4）
本文做家：吴海贺，魏宝刚，王永祥，包呼日查，马秉贤，齐岩松，徐永胜做家单位：病院骨关节科（行动医学中间）
做家简介：吴海贺，硕士，主治医生，探索方位为骨关节临床与基本；徐永胜（通信做家），博士，主任医生，硕士探索生导师，探索方位为骨关节、行动医学临床与基本。原文发布于《科技导报》01年第期，原题目为《膝关节骨性关节炎步态剖析特性及3D矫形鞋垫策画运用》，迎接定阅观察。实质为