不同年龄膝骨关节炎患者坐起生物力学特征的系统综述和Meta分析

doi:10.12307/2024.049

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (18): 2939-2946.doi: 10.12307/2024.049

• 骨与关节循证医学 evidence-based medicine of the bone and joint • 上一篇下一篇

不同年龄膝骨关节炎患者坐起生物力学特征的系统综述和Meta分析

王珂，张泽毅，张力文，张美珍

太原理工大学体育学院，山西省太原市 030024

收稿日期:2023-03-27 接受日期:2023-04-28 出版日期:2024-06-28 发布日期:2023-08-26
通讯作者: 张美珍，博士，教授，太原理工大学体育学院，山西省太原市 030024
作者简介:王珂，1997年生，男，贵州省遵义市人，汉族，太原理工大学体育学院在读硕士，主要研究方向为运动生物力学。
基金资助:
山西省基础研究计划自由探索类项目(202103021224109)，负责人：张美珍；首批新文科研究与改革实践项目(2021050026)，负责人：张美珍；太原理工大学学科建设经费，负责人：史冬博

Biomechanics characteristics during sitting up in knee osteoarthritis patients of different ages: a systematic review and meta-analysis

Wang Ke, Zhang Zeyi, Zhang Liwen, Zhang Meizhen

College of Physical Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi Province, China

Received:2023-03-27 Accepted:2023-04-28 Online:2024-06-28 Published:2023-08-26
Contact: Zhang Meizhen, PhD, Professor, College of Physical Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi Province, China
About author:Wang Ke, Master candidate, College of Physical Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi Province, China
Supported by:
Shanxi Provincial Basic Research Program (Free Exploration Project) No. 202103021224109 (to ZMZ); The First Batch of New Liberal Arts Research and Reform Practice Project, No. 2021050026 (to ZMZ); Discipline Construction Funds of Taiyuan University of Technology (to SDB)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

膝骨关节炎：是由于软骨细胞发生炎症的退行性膝关节疾病，可使患者出现关节肿胀及疼痛等症状，限制患者日常活动，若治疗不及时，导致腿部肌肉无力，影响下肢功能甚至残疾。
坐起运动：是最常见的功能活动之一，是人体由三支撑(坐姿)到双支撑(站姿)的复杂过程，作为站立行走转换的前提，坐起运动需要肌肉和关节的协调配合，以维持身体重心平稳。

目的：不同年龄的膝骨关节炎患者采取何种坐起策略尚未达成共识。为此，文章通过Meta分析系统评估不同年龄的膝骨关节炎患者与健康人坐起的生物力学特征，分析不同年龄患者的坐起运动模式，为改善患者坐起功能提供参考。

方法：截至2023年3月，在PubMed、Web of Science和中国知网等数据库进行文献检索，纳入膝骨关节炎患者和健康人群坐起的生物力学特征的观察性研究，要求研究对象为膝关节影像学Kellgren-Lawrence严重程度分级≥Ⅰ级的50岁以上的膝骨关节炎患者，且定期出现膝关节疼痛，并根据纳入排除标准对受试者进行年龄(50-60岁 vs. 60岁以上)及严重程度(轻中度患者 vs. 重度患者)亚组分析。运用Down and black改良量表进行文献质量评价，采用Stata 16.0软件进行亚组分析确定不同年龄与严重程度的膝骨关节炎患者坐起的生物力学特征。
结果：共14项随机对照试验(824例受试者)纳入Meta分析，所有纳入文献质量平均得分为76.2分，评分范围为66.7-86.7分，均达到中、高质量，具有一定代表性。Meta分析结果发现：①相比健康人，膝骨关节炎患者坐起总时长(SMD=0.92，95%CI：0.76-1.09，P < 0.001)、伸展阶段时长(SMD=0.46，95%CI：0.18-0.74，P=0.001)更久；相比膝骨关节炎轻中度患者，重度患者总时长增加更明显(P < 0.001)，且60岁以上患者比50-60岁患者伸展阶段时长增加更明显(P=0.001)。②相比健康人，膝骨关节炎患者坐起躯干屈曲活动度(SMD=0.64，95%CI：0.37-0.91，P < 0.001)更大；膝关节屈曲活动度(SMD=-0.47，95%CI：-0.70至-0.24，P < 0.001)和踝关节背屈活动度(SMD=-0.32，95%CI：-0.56至-0.08，P=0.01)更小，且60岁以上患者的膝关节屈曲活动度比50-60岁患者下降更明显(P < 0.001)。③膝骨关节炎患者髋关节屈曲力矩峰值(SMD=-0.57，95%CI：-0.83至-0.31，P < 0.001)、膝关节伸展力矩峰值(SMD=-0.83，95%CI：-1.08至-0.59，P < 0.001)更小。

结论：①60岁以上膝骨关节炎患者比50-60岁患者坐起缓冲和伸展阶段的时长更久，且严重程度等级高的患者坐起总时长增加更明显，高龄与膝骨关节炎严重患者坐起时长增加，可能会使软骨承受负荷的持续时间增加，进一步加剧膝关节疼痛症状，增加该人群坐起难度。②膝骨关节炎患者表现出膝、踝关节屈曲活动度受限，且60岁以上患者膝关节活动度更为受限。③膝骨关节炎患者的髋关节屈曲、膝关节伸展力矩峰值减小，这可能是缓解疼痛的补偿策略。

https://orcid.org/0009-0005-2037-2009 (王珂)；https://orcid.org/0000-0001-9065-0928 (张美珍)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 膝骨关节炎, 膝关节软组织退化, 年龄, 严重程度, 坐起运动, 运动学, 动力学, 膝关节伸展力矩峰值, 膝关节内收力矩峰值, Meta分析

Abstract: OBJECTIVE: There is no consensus on which sit-up strategy to adopt in knee osteoarthritis patients of different ages. Therefore, this study evaluated the biomechanical characteristics of sit-ups in knee osteoarthritis patients of different ages compared with healthy individuals by meta-analysis system and analyzed the sit-up movement patterns of patients of different ages to provide a reference for improving the sit-up function of patients.
METHODS: By March 2023, observational studies of biomechanical characteristics of sitting up in patients with knee osteoarthritis and healthy population were retrieved on PubMed, Web of Science and CNKI. Subjects were required to be patients over 50 years of age with knee osteoarthritis who had Kellgren-Lawrence severity grading ≥I on knee imaging and who had regular knee pain. Subjects were analyzed by age (50-60 years vs. over 60 years) and severity (mild to moderate patients vs. severe patients) subgroups according to inclusion and exclusion criteria. Quality assessment was performed using the modified Down and black scale. Stata 16.0 software was used to perform subgroup analysis to determine the biomechanical characteristics of sitting up in patients with knee osteoarthritis of different ages and severities.
RESULTS: A total of 14 randomized controlled trials (824 subjects) were included in the meta-analysis. The mean quality score of all included literature was 76.2, with a range of 66.7 to 86.7, all of which were of medium to high quality and representative. The included studies were of moderate to high quality and representative. Meta-analysis results found that (1) compared to healthy individuals, patients with knee osteoarthritis had longer total sitting up time (SMD=0.92, 95%CI:0.76-1.09), P < 0.001) and longer extension phase time (SMD=0.46, 95%CI:0.18-0.74, P=0.001). Compared to mild to moderate patients, the total duration increased more significantly in severe patients (P < 0.001) and the duration of the extension phase increased more significantly in patients over 60 years of age than in patients 50-60 years of age (P=0.001). (2) Compared to healthy individuals, patients with knee osteoarthritis had greater sitting-up trunk flexion motion range (SMD=0.64, 95%CI:0.37-0.91, P < 0.001); knee flexion motion range (SMD=-0.47, 95%CI: -0.70 to -0.24, P < 0.001) and ankle dorsiflexion motion range (SMD=-0.32, 95%CI:-0.56 to -0.08, P=0.01) were smaller. And knee flexion motion range decreased more significantly in patients over 60 years of age than in patients 50-60 years of age (P < 0.001). (3) The peak hip flexion moment (SMD=-0.57, 95%CI:-0.83 to -0.31, P < 0.001) and peak knee extension moment (SMD=-0.83, 95%CI:-1.08 to -0.59, P < 0.001) were smaller in patients with knee osteoarthritis.
CONCLUSION: (1) Patients with knee osteoarthritis over the age of 60 years have a longer sit-up cushion and extension phase than patients aged 50 to 60 years. The increase in total sit-up duration was also more pronounced in patients with higher severity grades. The increased length of sitting up in patients with advanced age and knee osteoarthritis severity may increase the duration of cartilage loading, exacerbate knee pain symptoms, and increase the difficulty of sitting up in this population. (2) Patients with knee osteoarthritis exhibit limited knee and ankle flexion motion range. Knee mobility is more limited in patients over 60 years of age. (3) Patients with knee osteoarthritis have reduced peak hip flexion and knee extension moments, which may be a compensatory strategy for pain relief.

Key words: knee osteoarthritis, degeneration of knee soft tissue, age, severity, sit to stand, kinematics, kinetics, peak knee extension moment, peak knee inversion moment, meta-analysis

中图分类号:

王珂, 张泽毅, 张力文, 张美珍. 不同年龄膝骨关节炎患者坐起生物力学特征的系统综述和Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(18): 2939-2946.

Wang Ke, Zhang Zeyi, Zhang Liwen, Zhang Meizhen. Biomechanics characteristics during sitting up in knee osteoarthritis patients of different ages: a systematic review and meta-analysis[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(18): 2939-2946.

图/表（结果） 9

2.1 文献筛选结果文献筛选纳入流程图见图 2，通过检索主题词在数据库中共检索相关文献3 779篇，剔除重复文献后，根据标题和摘要进行初次筛选后剩余71篇，根据纳入文献标准和排除标准进行筛选，排除受试人群不符文献8篇，测试动作及手段不符文献14篇，数据指标不符要求文献6篇以及无法提取可用数据15篇文献后，最终纳入文献14篇进行Meta分析[14-16，24-34]。共纳入14项观察性研究，其中包括3篇病例-对照研究[24，27，30]，7篇横断面研究[15-16，25-26，29，33-34]，4篇前瞻性队列研究[14，28，31-32]。

所有纳入文献的基本信息见表1。纳入Meta分析的14项研究发表于2010-2023年，共有824例受试者，其中包括患者488例，健康对照组336例。

2.2 纳入文献质量评估结果根据DOWN等[35]改良条目对14项观察性研究进行质量评价。纳入文献平均质量评分为76.2分，评分范围为66.7-86.7分。14项研究包含8篇高质量文章(评分> 75分) [24-28，30-31，33]，6篇中等质量文章(评分60-75分) [14-16，29，32，34]，结果显示均为中到高质量文献，具有一定代表性，见表2。

2.3 Meta分析结果
2.3.1 两组受试者坐起缓冲阶段时长、伸展阶段时长以及总时长的差异有4篇文献分析两组坐起缓冲阶段时长差异[15，25，30，33]，异质性偏低(I2=71.9%，P=0.007)，两组缓冲阶段时长无显著性差异(SMD=0.04，95%CI：-0.23-0.32，P=0.754)。此外，4篇文献分析两组人群伸展阶段时长差异[15，25，30，33]，异质性较低(I2=63.7%，P=0.026)，相比健康人，膝骨关节炎患者坐起伸展阶段时长增加(SMD=0.46，95%CI：0.18-0.74，P=0.001)，且60岁以上膝骨关节炎患者(I2=0.0%，P=0.739)的时长增加较健康人更为明显(SMD=0.86，95%CI：0.49-1.23，P < 0.001)，见图3。

有9篇文献分析两组坐起总时长差异[14，24，26-30，33-34]，异质性较高(I2=81.0%，P < 0.001)，相比健康人，膝骨关节炎患者坐起总时长更久(SMD=0.92，95%CI：0.76-1.09，P < 0.001)，重度患者(SMD=1.15，95%CI：0.86-1.44，P < 0.001)较健康人的时长增加更明显，60岁以上患者(SMD=1.00，95%CI：0.81-1.19，P < 0.001)较健康人的时长增加更明显，见图3。
2.3.2 两组受试者躯干、下肢各关节屈曲关节活动度的差异有4篇文献分析两组坐起躯干屈曲关节活动度差异[15，25-26，30]，异质性较低(I2=15.9%，P=0.313)，膝骨关节炎患者躯干屈曲关节活动度比对照组更大(SMD=0.64，95%CI：0.37-0.91，P < 0.001)。另有6篇膝关节屈曲关节活动度文献[15，16，26，27，29，31]，异质性偏低(I2=69.3%，P=0.002)，相比对照组，膝骨关节炎患者膝关节屈曲关节活动度较小(SMD=-0.47，95%CI：-0.70至-0.24，P < 0.001)，且60岁以上患者(SMD=-1.07，95%CI：-1.50至-0.64，P < 0.001)较健康人膝关节屈曲关节活动度下降更明显。5篇文献分析踝关节屈曲(背屈)关节活动度[15，16，26-27，29]，异质性较低(I2=43.1%，P=0.103)，相比健康人，膝骨关节炎患者踝关节屈曲(背屈)关节活动度更小(SMD=-0.32，95%CI：-0.56至-0.08，P=0.01)，且50-60岁患者踝关节屈曲(背屈)关节活动度下降更明显(SMD=-0.29，95%CI：
-0.56至-0.02，P=0.034]，见图4。

2.3.3 两组受试者膝关节力学指标的差异有4篇文献分析两组PHFM差异[15，27，30，33]，异质性偏低(I2=14.2%，P=0.324)，相较对照组，膝骨关节炎患者的PHFM较低(SMD=-0.57，95%CI：-0.83至-0.31，P < 0.001)。另有5篇文献分析两组PKEM的差异[15，27，30，32-33]，异质性较小(I2=5.0%，P=0.389)，相比对照组，膝骨关节炎患者PKEM较低(SMD=-0.83，95%CI：-1.08至-0.59，P < 0.001)。4篇文献分析两组PKAM差异[27，31-33]，异质性较高(I2=80.4%，P < 0.001)，PKAM无显著差异(SMD=-0.15，95%CI：-0.42-0.13，P=0.29)，见图5。

2.4 不同亚组合并效应量比较结果针对不同亚组合并效应量进行比较，结果显示，在坐起缓冲阶段与伸展阶段时长指标中，相比50-60岁患者，60岁以上患者的合并效应量显著增大(P < 0.01)；在总时长指标中，相比轻中度患者，重度患者的合并效应量显著增大(P < 0.01)，在膝关节屈曲关节活动度指标中，相比50-60岁患者，60岁以上患者的合并效应量显著减小(P < 0.01)，见表3。

2.5 敏感性分析及异质性来源分析结果 YOKOTA[24] (2023)和SAWAGA[14] (2017)数据对坐起总时长的异质性结果贡献较高，PETRELLA等[15](2019)数据对伸展阶段时长的异质性结果贡献较高，剔除该部分数据后效应量由0.924和0.463变为0.737和0.857，异质性I2由81.0%和63.7%降至0%和0%。FU等[26] (2021)、PETRELLA等[15] (2019)以及VERLAAN等[27] (2018)部分数据对膝关节屈曲关节活动度指标的异质性亦贡献较大，剔除数据后效应量由-0.473变为-0.969，异质性I2由69.3%降至0%。此外，WORSLEY等[32] (2013)和LARSEN等[31] (2013)数据对PKAM异质性贡献较高，剔除该数据后效应量由-0.148变为-0.153，异质性I2由80.4%降至0%，见图6。

2.6 发表偏倚分析两组坐起伸展阶段和总时长研究中，SAGAWA等[14] (2017)a可能存在发表偏倚，漏斗图出现不对称，剔除后所有研究均分布于漏斗图内。两组髋、膝关节屈曲关节活动度研究中PETRELLA等[15] (2019)b，BOUCHOURAS等[16] (2020)可能存在发表偏倚，剔除后所有研究均呈现对称分布在漏斗图内。此外，两组PHFM，PKEM以及PKAM的相关研究中VERLAAN等[27] (2018)b，PETRELLA等[15](2019)b，TURCOT等[33] (2012)及LARSEN等[31] (2013)文献可能存在发表偏倚，剔除后所有研究均分布于漏斗图内，见图7。

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引言

膝骨关节炎是由于增龄、肥胖、创伤及关节异常等因素引起的退行性疾病[1]。流行病学研究显示，膝骨关节炎患病率具有增龄性，50-59岁患病率为13.4%，60-69岁患病率可达19.5%[2]。膝骨关节炎会加重患者肢体活动受限，若治疗不及时，将导致下肢功能活动丧失甚至残疾，对社会和家庭造成巨大经济负担[3]。坐起是最常见的功能活动之一，正常人每日执行次数超过50次[4]。膝骨关节炎患者坐起时关节疼痛与肢体僵硬的症状更突出，造成日常功能活动受损、跌倒甚至死亡[5]。坐起在临床中广泛应用于评价膝骨关节炎患者的运动功能和下肢关节炎症[6]。据报道，每3例膝骨关节炎患者就有1例患者坐起时疼痛发作[7]。因此，膝骨关节炎患者采取何种坐起策略以预防疾病发展引起诸多学者关注。
明确膝骨关节炎发病的危险因素是预防疾病发展的前提。膝骨关节炎主要是由于软骨细胞产生炎症递质，导致软骨和相邻关节组织病变，以致膝骨关节炎恶性发展[8]。然而这些因素难以控制，研究者更关注与膝骨关节炎发展相关的可变危险因素，其中生物力学因素与膝骨关节炎发展紧密[9]。鉴于体内直接测量关节负荷受到伦理的限制，因此基于运动分析技术的生物力学参数被广泛应用于膝骨关节炎相关研究[10]，其中膝关节矢状面力矩峰值与膝骨关节炎的进展和软骨损伤高度相关。有研究发现膝关节矢状面力矩峰值的增加与髌骨关节软骨健康恶化有关，这种联系在浅层软骨和有形态学损伤的软骨中更为明显[11]。而膝骨关节炎患者坐起运动需要更大的下肢力量和矢状面运动范围。因此，有必要探索坐起运动中的膝关节受力与膝骨关节炎发生发展及症状的关系，有助于进一步明确坐起的力学因素对膝骨关节炎的影响。
老年患者的独立能力是老龄化社会的重要关注点，且已有研究证实年龄是影响膝骨关节炎终身风险的一个关键因素[12]。坐起能力是反映膝骨关节炎患者下肢力量、量化独立能力及评估功能障碍的有效测试手段，膝骨关节炎患者的坐起能力受到年龄限制，进而影响其坐起策略，错误策略可能会减弱患者独立能力及加快疾病的发展[13]。研究显示，60岁以上的膝骨关节炎患者坐起会采用躯干前倾策略，躯干屈曲角增加可能会导致身体质心(center of mass，COM)前移，超出支撑面底部后会增加患者跌倒风险[14]。而PETRELLA
等[15]发现50-60岁膝骨关节炎患者坐起时的躯干未有前倾策略，与健康人一致，造成该结果的不同可能与患者的年龄和严重程度有关。另外有研究发现相比健康人，60岁以上的患者膝关节屈曲活动度减小，髋关节伸展活动度增加[16]。也有学者指出，50-60岁的膝骨关节炎患者髋、膝关节矢状面活动度与健康人并无差异[15]。可见不同年龄膝骨关节炎患者坐起策略并不一致。此外，虽已有研究通过Meta分析尝试评估膝骨关节炎患者不同坐起策略的平均效应，但该研究忽视了患者年龄对结果的影响，以致结果异质性过大及纳入研究的结局质量较低。并且以往研究者关于坐起的研究仅关注单一年龄段患者与健康人的对比，缺乏对不同年龄段膝骨关节炎患者的坐起研究。因此需要进一步探析年龄对膝骨关节炎患者坐起时的运动生物力学影响，有助于建立更合理的治疗策略。
文章的目的是采用Meta分析系统评估不同年龄的膝骨关节炎患者与健康人坐起的生物力学特征，由于上述指标与膝骨关节炎进展及软骨形态学损伤有关，因此文章可以为膝骨关节炎患者的坐起运动康复计划、改善坐起功能提供理论依据。根据以往文献和文章目的，设立研究假设：①相比健康人，膝骨关节炎患者坐起运动时长更久，且年龄大的患者时长更久；②相比健康人，膝骨关节炎患者膝关节活动度的膝关节伸展力矩更小，且年龄大的患者膝关节活动度更受限。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 资料来源
1.1.1 检索者由2名研究人员按照Cochrane Handbook的Meta分析指南标准进行检索[17]。
1.1.2 资料库包括Science Direct、PubMed、Web of Science、EBSCO、Cochrane、ProQuest，中国知网、万方和维普数据库。
1.1.3 检索词中文检索词为“坐起运动，座椅测试，膝骨关节炎，膝关节置换术，生物力学，运动学，动力学”。英文检索词为“sit to stand，sit up test，chair rise，activities，daily living，knee osteoarthritis，knee arthritis，Knee-OA，total knee arthroplasty，biomechanics，kinematics，kinetics”。
1.1.4 检索时间范围各数据库建库至2023年3月。

1.1.5 数据库检索策略以PubMed数据库为例，具体检索策略见图1。

1.2 纳入和排除标准
1.2.1 纳入标准文章纳入标准严格按照Preferred reporting items for systematic reviews and Meta-analyses (PRISMA)声明进行[18]，具体纳入标准如下：
(1)研究类型：选用膝骨关节炎患者作为试验组，与之基线相匹配的健康人群作为对照组的观察性研究。
(2)研究对象：50岁以上的膝骨关节炎患者[2]；膝关节内侧影像学Kellgren-Lawrence严重等级(K/L) ≥Ⅰ级[19]；患者需在实验前6周内每周至少有1 d出现膝关节内侧疼痛[20]。此外，健康对照组无膝关节疾病疼痛且年龄与膝骨关节炎患者相符。
(3)试验措施：膝骨关节炎患者与健康人均即刻执行坐起动作，比较分析两组人群坐起时的运动生物力学特征。坐起策略指受试者从座椅上实现坐到站的转换，直至站立动作稳定。
(4)结局指标：身高、体质量和疾病严重程度；主要结局指标：坐起总时长、缓冲阶段时长、伸展阶段时长，关节活动度(range of motion，ROM)是指关节运动时所通过的运动弧，以度数表示，亦称关节活动范围[21]，该指标包括躯干屈曲活动度、膝关节屈曲关节活动度、踝关节背屈关节活动度，以及动力学结局指标髋关节屈曲力矩峰值(peak hip flexion moment，PHFM)、膝关节伸展力矩峰值(peak knee extension moment，PKEM)和膝关节内收力矩峰值(peak knee adduction moment，PKAM)。
(5)文献发表时限：纳入文献需为2023年3月前发表的中英文文献。
1.2.2 排除标准 ①排除膝骨关节炎之外的其他膝关节疾病的受试者；②存在其他坐起干预手段，如有无靠背或扶手等；③排除非中英文文献、未发表的文献、会议摘要；④重复发表和质量较低的文献；⑤无法提取可用的研究数据。
1.3 文献筛选从上述数据库检索得到相关文献后，统一导入文献管理软件NoteExpress 3.7.0软件筛除重复文献。之后由2位研究者根据纳入、排除标准进行文献筛选，筛选时首先阅读文献题目和摘要进行初筛排除不相关文件，接下来对全文进行精读，进一步评估初筛文献是否符合纳入排除标准，评估结束后将各自认为合格的文献进行比对。评估结果不一致的文献将通过与第三名研究者进行讨论后共同决定纳入情况。
1.4 数据提取和文献质量评价由2名研究者独自提取合格文献中的样本特征(年龄、性别、身高、体质量)和坐起运动的运动学和动力学特征数据。如果文章中仅有统计图，且未提供平均值和标准差，则进一步联系文献作者以获取原始有效数据。若未收到回复，则用Origin软件(2021，OriginLab，USA)从统计图形中提取数据。根据Cochrane手册流行病学研究，对于观察性研究采用Down and black改良量表进行文献质量评价，该评价工具主要包括总体报告、外部有效性、内部效度偏差及内部效度混淆4个部分组成，共15个条目[17]。如果回答“否”或“不清楚”，则条目将被评为“0”；如果回答“是”，则该条目得分为“1”，得分范围0-60分、60-75分、75分及以上分别被认为是低质量、中等质量和高质量。由两位研究员进行独立评价，若评分结果不一致，则通过共同讨论进行重新评分。
1.5 结局指标主要结局指标包括坐起总时长、伸展阶段时长、缓冲阶段时长、躯干屈曲活动度、膝关节屈曲活动度、踝关节背屈活动度、髋关节屈曲力矩峰值、膝关节伸展力矩峰值和膝关节内收力矩峰值。
1.6 统计学分析若所纳入研究符合Meta分析标准，则使用其系统手册中Down and black改良量表对纳入研究进行质量评价[18]。采用Stata 16.0软件(STATA，USA；https://www.stata. com)对所有纳入的随机对照试验结局指标进行效应量合并及异质性检验。纳入文献的结局指标均为连续型变量，在测量方法和使用工具一致的前提下，将均数差(mean difference，MD)作为同单位效应分析统计量，反之，则采用标准化均数差(standardized mean difference，SMD)，各效应指标均采用95%置信区间(95%CI)表示。在Meta分析同时进行异质性检验(Q检验，检验水准为α=0.05)，若P < 0.05则表明研究间存在异质性，再结合I2定量分析异质性的大小。当异质性水平I2 < 75%提示存在轻度异质性，应采用固定效应模型进行分析；当I2 ≥ 75%提示研究间存在异质性，采用随机效应模型进行分析，减少异质性对结果的影响[22]。此外，根据张天嵩等[23]提供的Z检验方法对两个亚组进行合并效应量的比较。同时针对异质性较高的研究进行敏感性分析，采用逐一去除单篇文献法，检验单篇文献对总效应量的影响，若对异质性影响较大则考虑剔除，使用漏斗图检验发表偏倚，确定异质性来源文献。Meta分析的检验水准统一设为α=0.05。

讨论

3.1 研究间的异质性分析文章进行了敏感性分析与亚组分析，找出各指标异质性来源文献并对异质性进行追溯。坐起总时长亚组分析能降低异质性，但亚组的异质性仍高于60%。其中，YOKOTA等[24]研究中膝骨关节炎患者平均年龄最大，且测试次数均为一次，因此可能是该文献异质性来源之一；SAGAWA等[14]和PETRELLA等[15]研究中患者体质量均值大于对照组10 kg，也是导致结果异质性的原因。PETRELLA等[15]未控制初始足部位置，患者足部离座椅底部更远，导致髋、膝关节屈曲关节活动度指标异质性结果增加。另外，LARSEN等[31]研究中膝骨关节炎组包含4个严重程度等级，可能导致膝关节内收力矩异质性增加，且该指标纳入研究数量较少，亦是异质性增加的原因。虽然文章结果具有一定异质性，但I2仍低于70%，且均能找到异质性来源文献，因此提示，该Meta分析的研究结果具有较高的可靠性和说服力。
3.2 膝骨关节炎患者坐起运动的运动学特征文章结果显示，相比健康人，膝骨关节炎患者坐起总时长增加，主要体现在伸展时长，且重度患者和60岁以上患者亚组的坐起时长更久，60岁以上患者比50-60岁缓冲时长更久。膝骨关节炎患者坐起时长增加可能与躯干关节活动度有关，膝骨关节炎患者表现出更大的躯干屈曲关节活动度[14]，这可能是额外的躯干运动导致COM前移，延长坐起时间。结果发现，时长增加是伸展阶段贡献的，而并非缓冲阶段。这是由于在缓冲阶段中臀部未离座，膝关节还未承受负荷，主导膝关节屈伸的肌群贡献不多，膝骨关节炎患者并未感到不适，所以未增加缓冲阶段时长。PETRELLA等[15]指出膝骨关节炎患者尝试在臀部离座后，通过减少膝关节伸展力矩以保持坐起稳定，但膝关节伸展肌群负荷并未减少，导致COM上移需要更多时间，使伸展阶段时长增加，这与文章结果一致。此外，膝骨关节炎患者躯干前倾使COM水平前移，膝关节伸展力矩减少，股四头肌激活下降，从而增加伸展阶段时长，导致膝关节受力时间延长[33]，可能加剧膝骨关节炎症状。然而，通过对两个年龄亚组合并效应量的比较发现，膝骨关节炎患者的坐起总时长合并效应量在两个年龄段差异不大，这可能由于两个亚组年龄差别较小，导致效应量没有差异。但研究发现坐起时长与严重程度有关，重度患者比轻中度患者的合并效应量更大，提示严重程度等级高的患者坐起总时长越长。
相比健康人，膝骨关节炎患者坐起躯干屈曲关节活动度增大。究其原因可能是膝骨关节炎患者膝关节伸展受限，股四头肌募集减少，导致COM靠后，产生躯干前倾这种代偿反应。此外，膝骨关节炎患者躯干屈曲关节活动度增大可能与腘绳肌僵硬有关，腘绳肌僵硬会影响腰椎骨盆节律，增加脊柱软组织压力，进而增加腰部损伤风险[34-36]。腰痛与膝关节疼痛相互作用会增加膝骨关节炎患者的严重程度[37]，进而可能增加膝骨关节炎患者跌倒风险[38]。综上，躯干关节活动度增大的策略可能对膝骨关节炎发展产生消极影响。
研究还发现，膝骨关节炎患者坐起膝关节屈曲关节活动度与踝关节背屈关节活动度受限，且60岁以上患者比50-60岁患者膝关节屈曲关节活动度下降更明显。首先，膝骨关节炎患者膝关节活动度受限与膝关节疼痛有关，这可能是退行性关节疾病所表现出的补偿反应[39]。因为在功能性活动期间，有限的关节活动度可能代表无法或不愿使用该关节，这与运动避免理论相一致[40]。其次，踝关节背屈关节活动度下降可能是腓肠肌激活增加，增大了踝关节缓冲地面反作用力的贡献，进而减小膝关节屈曲力矩以减轻膝关节负荷，此外踝关节背屈肌群激活下降导致踝关节背屈关节活动度减少，可能会降低人体矢状面稳定性，增加跌倒风险[41]。综上，膝关节屈曲关节活动度与踝关节背屈关节活动度受限可能是膝骨关节炎患者减轻膝关节疼痛的补偿策略，但可能会增加跌倒风险。
3.3 膝骨关节炎患者坐起运动的动力学特征文章结果显示，相比健康人，膝骨关节炎患者PHFM及PKEM降低。这与VERLAAN等[27]研究结果一致，该研究发现随着膝骨关节炎患者地面反作用力和髋、膝关节关节活动度的降低，髋、膝关节的力矩减少。有研究发现髋关节伸展贡献增加可能会导致腘绳肌和股四头肌的共激活减小，从而导致膝关节伸展力矩的减小[41]。然而膝骨关节炎患者表现出更高的腘绳肌激活水平，采取髋关节主导的步态策略，但会减少膝关节的贡献程度，可能加速膝关节的退化[26]。PETRELLA等[15]进一步验证了文章结果，该研究发现在伸展阶段中较低的膝关节伸展力矩有利于减少膝关节负荷，因此较低的膝关节伸展力矩有利于缓解疼痛[26]。疼痛是膝骨关节炎最常见的症状，是患者致残的主要原因[42]。而膝骨关节炎患者常因频繁的坐起加重疼痛症状。PETRELLA等[15]发现与健康人相比，更高WOMAC疼痛评分的膝骨关节炎患者表现出较高的躯干屈曲范围与更小的髋膝关节伸展力矩，且下肢髋关节力矩的贡献增加。还有研究发现膝关节目测类比评分高的膝骨关节炎患者坐起伸展阶段时长增加，膝关节伸展力矩峰值减小，该指标与膝关节软骨形态学损伤相关[30]。文章结果可见，疼痛致使膝骨关节炎患者不愿承受更多的膝关节负荷，因此采取更谨慎的坐起策略，减少膝关节活动度并减少其力矩，降低其贡献程度，最终利用躯干前倾及髋关节主导的坐起策略。然而，文章并未发现60岁以上患者与50-60岁患者亚组之间膝关节伸展力矩峰值指标的差异。未来研究可对严重程度细分进一步证实膝关节伸展力矩与膝骨关节炎进展的关系。另有学者指出，当允许利用上肢辅助发力时，膝关节疼痛下降，并且坐起时长也显著降低[43]，因此可采用上肢辅助坐起策略有利于减轻膝骨关节炎坐起时的膝关节疼痛。此外，WORSLEY等[32]发现WOMAC疼痛分数高的膝骨关节炎患者坐起时膝关节内收力矩峰值更小，该指标峰值与疾病进展和膝关节疼痛正相关，且与膝关节软骨体积的损伤退变相关。HUNT等[44]发现膝骨关节炎患者在步态过程中通过将躯干侧倾横向移动COM来减少PKAM与疼痛。然而，该文章结果显示PKAM并未出现差异，坐起运动中并不支持横向移动的说法。坐起的膝关节内收力矩并未像行走或跑步动作表现出较大差异，可能由于坐起相比于行走跑步具有双支撑特性且以伸膝肌群的激活为主，坐起更能体现矢状面上的动力学差异。
综上，膝骨关节炎患者坐起时均采取躯干前倾，并限制膝关节活动范围，及降低髋关节与膝关节负荷的策略，这种策略可能是患者为减少膝骨关节炎导致的疼痛症状而采取的补偿策略，但该策略不能更有效完成坐起。通过对不同亚组合并效应量的比较，60岁以上患者比50-60岁患者坐起的缓冲及伸展阶段时长更久，且膝骨关节炎严重患者比轻中度患者总时长增加更明显，可能会加剧膝骨关节炎患者的膝关节持续疼痛，进一步增加坐起难度。此外相比50-60岁患者，60岁以上患者采取了膝关节更受限的坐起策略，这可能与增龄性的肌力下降有关，以致膝关节未有充分伸展的活动范围，导致其采取躯干前倾及髋关节主导的坐起策略。
3.4 研究局限性及展望文章主要关注了膝骨关节炎患者在日常功能活动中的坐起策略。由于高龄膝骨关节炎患者进行实验测试需要考虑安全性和伦理性，因此检索文献过程中70岁以上膝骨关节炎患者进行运动生物力学特征的研究相当有限，有必要纳入更多年龄段受试者，探讨年龄与坐起运动特征的相关性。此外，文章还排除了非中文、英文的研究，可能会遗漏与结局指标相关的研究数据，导致发表存在偏倚。建议未来研究还可对膝骨关节炎患者进行严重等级亚组的细分，使结果更具针对性。
3.5 结论与建议文章结果证实，相比健康人，膝骨关节炎患者坐起时长增加，且60岁以上患者的伸展阶段时长更多，严重程度等级高的患者坐起总时长增加更明显。高龄且膝骨关节炎更严重的患者坐起时长增加，可能会使软骨承受负荷的时间也增加，进一步加剧膝关节疼痛症状，增加该人群坐起难度。膝骨关节炎患者表现出膝、踝关节屈曲活动度受限，且60岁以上患者膝关节活动度更为受限。此外，膝骨关节炎患者的髋关节屈曲、膝关节伸展力矩峰值减小，这可能是缓解疼痛的补偿策略。
文章建议膝骨关节炎患者可增加髋关节承受负荷的强度，激活髋周肌群主导代偿发力，以减小膝关节负荷，另外可利用上肢发力补偿辅助坐起。针对年龄与严重程度高的患者，其坐起运动特征消极变化，提示坐起可能会使膝骨关节炎恶化，应尽早进行治疗与预防。此外，坐起时膝骨关节炎发展、膝关节负荷分布与膝周肌群激活特征有关，针对患者下肢肌肉激活下降，优化下肢肌肉激活结合伸展功能肌群的针对训练可能是未来改善坐起功能与临床干预的方向。中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

不同年龄膝骨关节炎患者坐起生物力学特征的系统综述和Meta分析

Biomechanics characteristics during sitting up in knee osteoarthritis patients of different ages: a systematic review and meta-analysis

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