足前进角对不同年龄膝关节炎患者下肢动力学影响的系统综述和Meta分析

doi:10.12307/2023.782

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (6): 968-975.doi: 10.12307/2023.782

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

足前进角对不同年龄膝关节炎患者下肢动力学影响的系统综述和Meta分析

张泽毅1，杨亦敏1，李文彦2，张美珍1

1太原理工大学体育学院，山西省太原市 030024；2 韩国又石大学体育学院，韩国全州市 55338

收稿日期:2022-11-07 接受日期:2022-12-24 出版日期:2024-02-28 发布日期:2023-07-13
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:张泽毅，1997年生，男，山西省太原市人，汉族，2022年太原理工大学毕业，硕士，主要从事为运动生物力学研究。
基金资助:
首批新文科研究与改革实践项目(2021050026)，项目负责人：张美珍；山西省基础研究计划自由探索类项目(202103021224109)，项目负责人：张美珍；山西省回国留学人员科研资助项目(2020-032)，项目负责人：张美珍；山西省研究生教育教学改革课题(2021YJJG067)，项目负责人：张美珍；太原理工大学学科建设经费(2022)，项目负责人：史冬博

Effect of foot progression angle on lower extremity kinetics of knee osteoarthritis patients of different ages: a systematic review and meta-analysis

Zhang Zeyi1, Yang Yimin1, Li Wenyan2, Zhang Meizhen1

1College of Physical Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi Province, China; 2College of Physical Education, Woosuk University, Jeonju 55338, South Korea

Received:2022-11-07 Accepted:2022-12-24 Online:2024-02-28 Published:2023-07-13
Contact: Zhang Meizhen, PhD, Professor, College of Physical Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi Province, China
About author:Zhang Zeyi, Master, College of Physical Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi Province, China
Supported by:
The First Batch of New Liberal Arts Research and Reform Practice Project, No. 2021050026 (to ZMZ); Shanxi Provincial Basic Research Program (Free Exploration Project), No. 202103021224109 (to ZMZ); Research Project Supported by Shanxi Scholarship Council of China, No. 2020-032 (to ZMZ); 2021 Shanxi Graduate Education and Teaching Reform Project, No. 2021YJJG067 (to ZMZ); Discipline Construction Funds of Taiyuan University of Technology, No. 2022 (to SDB)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
膝关节骨性关节炎：是一种关节退行性病变，多见于中老年人群，在青年人口中也占有一定比重，其症状多表现为膝盖红肿、上下楼梯疼痛及坐起立行时膝部酸痛不适等，如不及时治疗，则会引起关节畸形和残疾。
足前进角：即步行时足中轴线与前进方向的夹角。

目的：膝关节内收力矩(knee adduction moment，KAM)双峰及膝关节内收角冲量(knee adduction angular impulse，KAAI)增大是膝关节骨性关节炎主要的生物力学危险因素。据调查，调整足前进角可改变膝关节骨性关节炎患者运动模式，然而足内偏、足外偏对青年、老年患者KAM和KAAI的影响未达成共识。因此文章通过Meta分析综合论述足前进角对不同人群膝关节骨性关节炎患者KAM、KAAI的影响，为治疗膝关节骨性关节炎提供借鉴。
方法：截至2022年6月，以“足前进角，膝关节内收力矩，膝关节内收角冲量，步态”为中文检索词，以“foot progression angle，knee adduction moment，knee adduction angular impulse，gait”为英文检索词在 Web of Science、Ebsco、PubMed和中国知网数据库进行检索。纳入分析足内偏、足外偏对KAM双峰和KAAI影响的自身对照和随机对照试验。运用Cochrane偏倚风险评估工具对纳入文献进行文献质量评价，采用Stata 15.1软件进行亚组分析确定不同足前进角对步行KAM及KAAI的影响，应用Meta回归进一步确定结局指标(KAM及KAAI)随足前进角变化的特征。
结果：①共15项自身对照试验和2项随机对照试验(455名受试者)纳入Meta分析，所纳入文献均为中、高质量文献。②Meta分析结果显示，足内偏可减小青年患者KAM第一峰值(SMD=-0.380，95%CI：-0.710至-0.060，P=0.022)和KAAI(SMD=-1.470，95%CI：-2.160至-0.770，P < 0.001)，足外偏降低了青年患者KAM第二峰值(SMD=-0.720，95%CI：-1.010至-1.440，P < 0.001)。此外，足内偏减了小老年患者KAM第一峰值(SMD=-0.550，95%CI：-0.800至-0.300，P < 0.001)，但有增高KAM第二峰值的作用(SMD=0.280，95%CI：-0.010-0.560，P=0.047)，足外偏可降低该人群KAM第二峰值(SMD=-0.510，95%CI：-0.830至-0.190，P=0.002)。③Meta回归显示，老年患者的足外偏程度越大，KAM第二峰值越低。
结论：①足内偏降低了18-34岁的青年膝关节骨性关节炎患者的KAM第一峰值、KAAI，由于KAM、KAAI与膝关节内侧负荷、膝关节骨性关节炎发病率相关，因此足内偏步态干预可能是青年患者适合的康复策略。②足内偏增高了60岁以上老年膝关节骨性关节炎患者的KAM第二峰值，可能会加重这类人群膝关节骨性关节炎的程度，然而，该人群步行时KAM第二峰值会随足外偏程度的增大而减小，有助于降低膝关节内侧负荷，提示老年患者可以考虑在步行时采用足外偏步态。

https://orcid.org/0000-0001-7098-9238 (张泽毅)；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: 膝关节骨性关节炎, 膝关节软组织退化, 青年患者, 老年患者, 足内偏, 足外偏, 膝关节内收力矩, 膝关节内收角冲量, 步态, Meta分析

Abstract: OBJECTIVE: Knee adduction moment and knee adduction angular impulse enlargement is the main biomechanical risk factor of knee osteoarthritis. According to the survey, a change in the foot progression angle could effectively change the motion mode of patients with knee osteoarthritis. However, the impact of toe-in and toe-out on knee adduction moment and knee adduction angular impulse in young and elderly patients did not reach a consensus. Therefore, this study comprehensively discussed the effect of foot progression angle on knee adduction moment and knee adduction angular impulse in different populations through meta-analysis and provided a reference for the treatment of knee osteoarthritis.
METHODS: By June 2022, searches were conducted on Web of Science, Ebsco, PubMed and CNKI databases using “foot progression angle, knee adduction moment, knee adduction angular impulse, gait” as Chinese and English search terms. Self-controlled randomized controlled studies analyzing the effects of toe-in and toe-out on knee adduction moment bimodality and knee adduction angular impulse were included. The cochrane bias risk assessment tool was utilized to make a quality evaluation of the literature. Stata 15.1 software was used for subgroup analysis to determine the effect of foot progression angle on knee adduction moment and knee adduction angular impulse. Meta-regression analysis was used to further determine characteristics of outcome indicators (knee adduction moment, knee adduction angular impulse) changing with foot progression angle.
RESULTS: (1) A total of 15 self-control trials and 2 randomized controlled trials (455 subjects) were included in the meta-analysis. All of the included articles were of medium to high quality. (2) The meta-analysis results showed that the toe-in gait could reduce the first peak of knee adduction moment (SMD=-0.380, 95%CI:-0.710 to -0.060, P=0.022) and knee adduction angular impulse (SMD=-1.470, 95%CI:-2.160 to -0.770, P < 0.001) in young patients. The toe-out gait reduced the second peak of knee adduction moment (SMD=-0.720, 95%CI:-1.010 to -1.440, P < 0.001) in young patients. In addition, toe-in gait could reduce the first peak of knee adduction moment in elder patients (SMD=-0.550, 95%CI:-0.800 to -0.300, P < 0.001), but increase the second peak knee adduction moment of elderly (SMD=0.280, 95%CI:-0.010 to 0.560, P=0.047). The toe-out gait could decrease the second peak knee adduction moment in this population (SMD=-0.510, 95%CI:-0.830 to -0.190, P=0.002). (3) Meta-regression showed that the greater the toe-out in elderly patients, the lower the second peak knee adduction moment.
CONCLUSION: (1) Toe-in reduced the first peak knee adduction moment and knee adduction angular impulse in young knee osteoarthritis patients aged 18 to 34 years. Since knee adduction moment and knee adduction angular impulse were associated with medial knee loading and knee osteoarthritis incidence, toe-in gait intervention may be a suitable rehabilitation strategy for young patients. (2) Toe-in increased the second peak of knee adduction moment in older knee osteoarthritis patients over 60 years of age, which may exacerbate knee osteoarthritis in this population. However, the second peak of knee adduction moment during walking in this population decreases as the toe-out increases, contributing to a reduction in medial knee loading, suggesting that older patients may consider using toe-out gait during walking.

Key words: knee osteoarthritis, knee soft tissue degeneration, young patient, older patient, toe-in, toe-out, knee adduction moment, knee adduction angular impulse, gait, meta-analysis

中图分类号:

张泽毅, 杨亦敏, 李文彦, 张美珍. 足前进角对不同年龄膝关节炎患者下肢动力学影响的系统综述和Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(6): 968-975.

Zhang Zeyi, Yang Yimin, Li Wenyan, Zhang Meizhen. Effect of foot progression angle on lower extremity kinetics of knee osteoarthritis patients of different ages: a systematic review and meta-analysis[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(6): 968-975.

图/表（结果） 13

2.1 文献筛选结果文献筛选和纳入过程如图2所示，从所有数据库搜索到相关文献共28 205篇，根据标题和摘要进行初次筛选，删除重复和不相关的文章后剩余110篇，阅读全文进行第二轮筛选排除93篇，最终纳入17篇文献进行Meta分析[22-38]。纳入文献质量评分最高分为 7分，最低分为4.5分，平均分为5.12分，所纳入文献均达到中、高质量，具有一定代表性，见图3。

所有纳入文章的基本信息见表1。文章共采集455名受试者的测试数据，其中8篇文献受试者为青年患者，9篇文献受试者为老年患者。

2.2 Meta分析结果
2.2.1 不同足前进角对不同人群KAM第一、二峰值以及KAAI的影响各项研究足前进角对不同人群KAM第一、二峰值以及KAAI的影响见图4-6。

如图4，6，表2，3所示，共有8篇文献分析了足前进角对青年患者KAM第一峰值的影响[22-23，30，32-33，36-38]，各文献间的异质性不显著(I2=7.4%，P=0.370)。Meta结果显示，与中立位(SMD=-0.380，95%CI：-0.710至-0.060，P=0.022)和足外偏(SMD=-1.876，95%CI：
-3.186至-0.565，P=0.005)相比，足内偏可减小青年患者KAM第一峰值。另有8篇文献分析了足前进角对青年患者KAM第二峰值的影响[22-23，30，32-33，36-38]，各文献间的异质性较小(I2=34.3%，P=0.142)。结果发现，与中立位相比，足外偏显著降低了该人群KAM第二峰值(SMD=-0.720，95%CI：-1.010至-1.440，P < 0.001)。此外，青年患者足外偏步态表现出的KAM第二峰值显著小于足内偏(SMD=2.785，95%CI：1.347-4.223，P < 0.001)。有3篇研究分析了足前进角对青年患者KAAI峰值的影响[22，30，38]，异质性结果显示I2=65.5%，P=0.070。青年患者足内偏步态表现出的KAAI较中立位(SMD=-1.470，95%CI：-2.160至-0.770，P < 0.001)和足外偏(SMD=-3.033，95%CI：-5.165至-0.902，P < 0.001)更小。

如图5，6，表2，3所示，共有9篇文献分析了足前进角对老年患者KAM第一峰值的影响[24-29，31，34-35]，各文献间的异质性不显著(I2=41.1%，P=0.129)。研究发现与中立位(SMD=-0.550，95%CI： -0.800至-0.300，P < 0.001)和足外偏(SMD=-0.560，95%CI：-0.811至-0.309，P < 0.001)相比，足内偏显著减小了该人群KAM第一峰值。另有8篇文献分析了足前进角对老年患者KAM第二峰值的影响[25-29，31，34-35]，各文献间的异质性较小(I2=34.6%，P=0.160)。亚组分析和组间分析显示，与中立位相比，足内偏增大了老年患者KAM第二峰值(SMD=0.280，95%CI：-0.010-0.560，P=0.047)；足外偏显著减小了老年患者KAM第二峰值(SMD=-0.510，95%CI：-0.830至-0.190，P=0.002)，且组间差异显著(SMD=1.540，95%CI：0.768-2.320，P < 0.001)。此外，有3篇文献分析了足前进角对老年患者KAAI峰值的影响[5，7，14]，异质性检验结果显示I2=43.0%，P=0.081。结果分析发现，足内偏(SMD=0.320，95%CI： -0.100至-0.740，P=0.135)和足外偏(SMD=-0.360，95%CI：-0.610至-0.120，P=0.114)并未影响老年患者KAAI，组间差异不显著(SMD=-0.027，95%CI：-0.325-0.272，P=0.861)。
2.2.2 足前进角与KAM第一、二峰值以及KAAI的Meta回归结果如图7，8所示，文章还对不同年龄患者中足前进角大小与KAM双峰、KAAI进行了Meta回归分析，共涉及17篇纳入研究[22-38]。对于老年患者，KAM第二峰值会随足外偏程度的增大而减小(P=0.038，R2=0.58)方程：y=-1.47x+0.49，剩余足前进角大小与KAM、KAAI的回归方程差异不显著(P > 0.05)。

2.4 敏感性分析和Meta回归分析异质性来源结果敏感性分析结果显示，KHAN等[30]部分数据对青年患者KAM第一峰值异质性的贡献较高，剔除该数据后效应量由-0.983和0.033变为-0.380和0.100，异质性I2由89.4%和91.4%降至31.9%和0%。KHAN等[30]部分数据对青年患者KAM第二峰值的异质性也有较大贡献，剔除该数据后效应量由0.661和-1.068变为0.160和-0.720，异质性由92%和77.5%降至15.3%和18.3%。除此之外，HUNT等[25]部分数据对老年患者KAM第一峰值的异质性的影响较大，剔除该数据后效应量由-0.550和-0.522变为-0.550和-0.030，足外偏异质性由89.4%降至12.3%。HUNT等[25]部分数据对老年患者KAM第二峰值的异质性亦贡献较大，剔除数据后效应量由0.090和-1.285变为0.280和-0.510，异质性由74.7%和92.7%降至0%和27.2%。
在KAAI比较方面，KHAN等[30]部分数据对青年患者KAAI异质性的影响较为明显，删除该数据之后效应量由-2.680和0.579变为-1.470和0.110，异质性由93.4%和88.8%降至47.7%和36.4%。HUNT等[25]部分数据则对老年患者KAAI异质性贡献较大，剔除该数据后效应量由-0.030和-0.028变为0.320和-0.360，异质性降至0%和6.5%，见图9。

文章通过Meta回归分析进一步确定异质性来源发现，样本量与老年患者KAM第一峰值效应量变化呈显著正相关(P=0.049，R2=0.16)。此外，样本量(P=0.001，R2=0.66)、身高(P=0.019，R2=0.66)与老年患者KAM第二峰值效应量呈正相关。年龄与老年患者KAM第二峰值效应量呈负相关(P=0.013，R2=0.66)，步行速度与老年患者KAAI峰值效应量呈负相关(P=0.007，R2=0.94)，见表4。

2.5 发表偏倚分析青年患者KAAI峰值相关研究中文献[30]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。老年患者KAM第二峰值相关研究中3篇文献可能存在发表偏倚[27-28，35] ，剔除后所有研究均分布于漏斗图内。此外，老年患者KAAI峰值相关研究中文献[28]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10。

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引言

膝关节骨性关节炎是最常见的关节病变之一[1]，且90%发生于膝关节内侧[2]。
调查显示60岁以上的老年人中，45%的女性和33%的男性患有膝关节骨性关节炎[3]。事实上，膝关节骨性关节炎亦多见于青年群体，尤其是有创伤性膝关节损伤史或肥胖个体[4]。据全球疾病负担研究(Global Burden of Disease，GDB)报告，目前全球青年膝关节骨性关节炎人数已达240万，并预计在未来15年内增长20%[5]。膝关节骨性关节炎轻则导致膝关节疼痛及僵硬，影响生活质量，重则导致终身残疾[6]，因此有必要在疾病早期进行治疗，将有助于减轻症状并减缓疾病进展。
明确膝关节骨性关节炎发病的危险因素是制定针对性治疗措施的前提条件。以往Meta分析显示，膝关节骨性关节炎发病原因包括既往膝关节损伤、赫伯登结节及骨密度增大等[7]。但由于这些因素难以干预，所以研究者更关注与膝关节骨性关节炎发展相关的可改变危险因素，主要包括他汀类药物使用、体力活动水平高、不合理饮食和生物力学因素等[8]。已有大量研究证实，与神经肌肉控制相关的生物力学因素可能是膝关节骨性关节炎发病的主要危险因素[9]，如较大的膝关节内收力矩 (knee adduction moment，KAM)双峰和膝关节内收角冲量(knee adduction angular impulse，KAAI)[10]。SHARMA等[11]研究提出较大的KAM会使步行着地时地面反作用力矢量作用于膝关节垂直轴内侧，增大膝关节内侧负荷。流行病学研究发现KAM双峰每增加25%，膝关节骨性关节炎加重风险将提高6.6倍[11]。另有研究表明KAAI与膝关节内侧软骨退化、膝关节累计负荷呈显著相关[12]；一项纵向队列研究发现12个月内KAAI每增加1 Nm/(kg·s)，膝关节骨性关节炎加重的可能性提高33.4%[12]，因此KAAI也是膝关节骨性关节炎疾病发展的重要危险因素。鉴于此，膝关节骨性关节炎的治疗手段得到了诸多学者的关注和探究[9]。
有研究显示，膝关节支撑、矫形鞋垫、改变足前进角都对膝关节骨性关节炎有一定治疗效果，系统综述结果认为膝关节支撑和矫形鞋垫可减小6%，8%的膝关节骨性关节炎加重率[13]，而改变足前进角则达到了13%[14]，治疗效果尤为明显。因此，近来一些研究探讨了不同足前进角，即足内偏(toe-in)及足外偏(toe-out)对步行时KAM及KAAI的影响，但研究间还存在分歧。SCHACHE等[15]认为足内偏可同时减小青年膝关节骨性关节炎患者步行时的KAM双峰，而足外偏仅对KAM第二峰值有降低作用。FREGLY等[16]发现足外偏对老年患者KAM双峰的降低程度较足内偏大，提示足外偏的治疗效果更为明显。这些研究结论上的分歧可能是由于检测技术及样本量等原因，加之研究目的和评价指标不同导致的。
虽然有研究通过Meta分析尝试更精确地评估足前进角对膝关节骨性关节炎患者影响的平均效应[17]，但该研究忽视了患者年龄对结果的影响。已有研究报道，不同年龄人群的膝关节骨性关节炎患病率不同，其中老年人群患病率为男性45%、女性33%[3]，青年人群则是8%。虽然患病率较低，但青年人群的膝关节骨性关节炎多是由膝关节急性损伤恶化形成，疼痛症状以及对生活的负面影响较老年患者更突出，因此该人群的治疗手段亦值得关注[5]。另有研究发现不同年龄间会表现出不同的动作模式[18]，进而对足前进角的反馈存在差异。因此，需要有研究进一步探析足前进角对青年、老年膝关节骨性关节炎患者膝关节运动生物力学的影响，有助于建立更合理的治疗策略。
文章以此假设：①足内偏可降低青年膝关节骨性关节炎患者KAAI，有助于减轻该人群膝关节内侧负荷；②相较于足内偏，足外偏对老年患者KAM双峰的降低程度更大，减小膝关节负荷的作用更突出。
综上所述，文章采用Meta分析评估不同足前进角对青年、老年膝关节骨性关节炎患者步行时KAM、KAAI的影响，由于上述指标与膝周结缔组织退化和骨组织增生有关，因此文章结果可以为膝关节骨性关节炎的治疗提供建议。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名研究人员按照标准独立进行检索。
1.1.2 资料库 Web of Science、Ebsco、Elseviers、CINAHL、Embase、PubMed、Cochrane、中国知网、万方和维普数据库。
1.1.3 检索词中文检索词为“足前进角，足内偏，足外偏，步向角，膝关节内收力矩，膝关节内收角冲量，生物力学，动力学，步态”。英文检索词为“foot progression angle，toe in，toe out，toe direction angle，knee adduction moment，knee adduction angular impulse，biomechanics，kinetics，gait”。
1.1.4 检索时限各数据库建库至2022年6月。

1.1.5 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[19]，具体纳入标准如下：
(1)研究类型：要求分析足前进角即刻影响的文献为自身对照试验，这是考虑到体质量、下肢力量等因素会影响下肢运动生物力学特征，改变足前进角的干预效果，故文章选用自身对照试验作为纳入对象；分析足前进角长期影响的文献为随机对照试验。
(2)研究对象：18-34岁的青年及60岁以上老年膝关节骨性关节炎患者，患者需要同时满足以下2个条件：① 膝关节内侧影像学Kellgren & Lawrence (K/L) > 1级；②患者需要在实验前6周内每周至少有1 d出现膝关节内侧疼痛[20]。
(3)干预措施：将改变足前进角作为膝关节骨性关节炎患者主要或者辅助治疗手段，与自然步态进行比较分析。
(4)结局指标：KAM第一峰值、KAM第二峰值和KAAI。
(5)文献发表时限：纳入文献需为2022年6月前发表的英文和中文研究。
1.2.2 排除标准 ①重复发表或综述、系统评价及 Meta分析类文章；②动物、尸体研究；③实验设计中变量控制存在问题的文献；④原始数据不完整的文献。
1.3 文献筛选从上述中英文数据库检索得到相关文献后，统一导入文献管理软件EndNote X9软件筛除重复文献。随后由2位研究者独立根据纳入、排除标准进行文献筛选，首先阅读文献题目和摘要进行初筛，得到合格文献，接下来对全文进行精读，进一步评估所筛文献是否合格。复筛结束后将各自认为合格的文献进行对比，对于2名研究者判断结果不一致的文献将通过与第三名研究者共同讨论进一步决定是否纳入。
1.4 数据提取和文献质量评估由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)和膝关节运动生物力学数据(KAM第一峰值、KAM第二峰值和KAAI)。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更多有效数据。若未收到回复，则使用Origin软件(Pro2018，OriginLab，USA)的Degitizer模块从该文章的图形中提取数据。使用 Cochrane 偏倚风险评估工具对纳入的文献进行质量评价，该风险评估工具主要包括选择性偏倚、实施偏倚、随访偏倚、测量偏倚、报告偏倚及其他偏倚6方面，从随机序列产生、分配隐藏、实施者与受试者双盲、结局评估盲法、结局数据完整性、选择性发表、其他偏倚7个条目对文献质量进行评估。每个条目以 “低风险、高风险、不明风险” 作为评价结果，其中“低风险”记1分，“不明风险”记0.5分，“高风险”不记分，总分7分。最终将纳入文献划分为高质量(5分及以上)、中等质量(3-4分)和低质量(2分及以下)共3个等级。由2位研究人员独立进行评分，若2名研究者的评分结果不一致，则通过与第3名研究者共同讨论决定最终得分。
1.5 结局指标文章结局指标为KAM第一峰值、第二峰值以及KAAI峰值。
1.6 统计学分析若所纳入研究符合 Meta分析的标准，使用RevMan 5.3软件(Nordic，https://www.cochranelibrary. com)进行Cochrane偏倚风险评估，并使用Stata 15.1软件(STATA，USA，https://www.stata. com)进行统计分析。文章选取的研究指标均为连续性数据，在测量方法和使用工具一致的前提下，运用均数差(MD)为效应尺度，反之，则采用标准化均数差(SMD)，各效应指标均采用置信区间(95%CI)表示。在Meta分析的同时进行异质性检验(Q检验，检验水准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，若I2 > 75%则认为异质性较高。对于高异质性的指标采用随机效应模型(Randomized Effects Model)进行Meta分析，减少异质性对结果的影响[22]，并进行敏感性分析寻找异质性来源。敏感性分析采取逐一去除单篇文献法，检验单篇文献对总效应量是否存在显著性影响，若影响显著且对异质性影响较大则考虑剔除，使用漏斗图检验发表偏倚。
文章主要采用亚组分析确定足前进角对不同年龄人群的干预效果[19]。除此之外，以SMD及其 95%CI作为结果的效应尺度，所有统计分析的显著性水平设定为 P ≤ 0.05。

讨论

文章通过Meta分析分别从青年患者、老年患者角度探析足前进角对KAM双峰和KAAI的影响，可为不同年龄膝关节骨性关节炎患者选择步行足前进角提供借鉴，研究结果支持文章假设。
3.1 研究间的异质性分析文章进行了敏感性分析、亚组分析，但结果仍存在一定异质性。经过Meta回归分析得出异质性来源可能在于各研究中患者步行速度不一致，改变了足前进角对KAM的影响效果。其次，LYNN等[31]的研究中选取的膝关节骨性关节炎患者身高可达1.76 cm，而另一些研究受试者的身高仅有1.63 cm，Meta回归结果发现受试者身高越高，足前进角对KAM第二峰值的影响越大，这可能也是异质性的来源之一。再次，该Meta分析中一些指标纳入研究数量较少，亦是导致结果异质性的原因。虽然文章结果具有一定的异质性，但I2远低于70%，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 足前进角对KAM双峰的影响 KAM峰值增大和膝关节软骨厚度减少、膝关节累计负荷增加有关[27]，已有证据表明KAM增大会导致膝关节骨性关节炎患者出现疼痛感[39]。另一横断面研究亦发现类似结果，得出KAM峰值增大是膝关节骨性关节炎发展的关键因素之一[40]，足内偏可减少青年患者KAM第一峰值，这可能是由于足内偏增大了着地初期的胫骨内旋角，促使膝关节中心向地面反作用力(ground reaction force，GRF)作用方向移动，减小了GRF力臂，导致KAM第一峰值明显降低。然而，SIMIC等[41]的系统评价结果与文章矛盾，该研究认为足外偏降低了步行时KAM第一峰值。矛盾原因可能在于SIMIC等[41]的研究中未控制步行任务，纳入了台阶行走、楼梯行走等，不同步行任务下的KAM不一致，足前进角对KAM的影响也会随之变化。GUO等[24]指出平地行走(2.81BW×HT)时的KAM第一峰值小于台阶行走(4.37BW×HT)。另一研究发现足内偏使上、下楼梯KAM第一峰值降低了31.3%，但对平地行走无显著影响[42]，该结果侧面印证了上述推测。而文章统一了测试动作，较好地解决了这一问题，同时也保证了结果的可靠性。
另外文章还发现，足外偏可减小青年患者步行时的KAM第二峰值，这一方面是由于在步态后期足外偏使足底压力中心外移，减少了GRF力臂所致[35] ，见图11。另一方面，KHAN等[30]发现足外偏限制了膝关节运动范围，可能降低其在步行时的能量吸收、耗散比重，这有助于降低膝关节受力、减轻膝关节内侧负荷。然而，文章结果与前人存在一些矛盾，先前研究认为足内偏也可减小KAM第二峰值[41]。研究结果矛盾原因可能是足内偏可由两种方式实现，即足尖内旋和足跟外旋，前人研究极有可能纳入了足跟外旋的相关文献，SIMIC等[35]曾指出足跟外旋会增大步行时的步宽，这可能会减小KAM峰值。

最近的研究发现，老年患者的膝关节骨性关节炎发展速度比青年患者更快，这是由于衰老引起的步态适应增加了KAM、KAAI以及膝关节内侧负荷，再加上促炎症细胞因子明显增加，促进了软骨退化及膝关节骨性关节炎发展的过程[43]，所以对老年患者的治疗亦极为重要。文章中，足内偏可减小老年患者步行时的KAM第一峰值，与先前的系统评价研究结果吻合[44]，这是由于步行期间的足内旋有助于改善内、外侧腘绳肌的共收缩作用，减轻膝关节内侧负荷并减缓膝关节骨性关节炎发展[31]。LYNN等[31]进一步发现足前进角改变腘绳肌激活的机制可能与胫骨旋转有关，足内偏引起的胫骨内旋有助于预激活内侧腘绳肌，放松外侧腘绳肌，使步行时肌肉的收缩、舒张更为协调，对减少膝关节外部负荷有积极作用。
然而，足内偏具有增大老年患者KAM第二峰值的作用。一项探索性研究显示，与青年患者相比，老年膝关节骨性关节炎患者股四头肌与下肢其他肌肉的协同收缩率更高。另有生物力学研究也观察到老年膝关节骨性关节炎患者更倾向于出现股四头肌和腘绳肌协同收缩、股四头肌和腓肠肌协同收缩，尤其是在重度膝关节骨性关节炎患者[45]。究其原因，可能是由于老年患者关节稳定性差，需要较高肌肉收缩率从而减轻关节负荷。而足内偏引起的胫骨内旋对外侧腘绳肌激活有一定抑制作用，无法产生较大的肌肉张力，减弱了其在支撑期对外部负荷的反应能力，最终使得老年患者KAM第二峰值显著提升[31]。
除此之外，文章发现足外偏可减小老年患者的KAM第二峰值，Meta回归分析得出老年患者的KAM第二峰值会随着足外偏程度的增大而减小，支持前人研究结果[44]。造成该现象的原因在于足外偏可以将地面反作用力作用点转移至足外侧，缩短了GRF力臂，KAM随之降低。另一种可能的解释是由于老年患者躯干控制能力较青年患者差[46]，致使其在足外偏行走时表现出较大的躯干倾斜角[46]。HUNT等[47]和SIMIC等[41]的剂量反应研究认为躯干倾斜越大，KAM峰值越小(r=0.693)。先前多项研究指出，KAM第二峰值降低说明支撑后期的膝关节内侧压力减小[41]，因此提示老年患者应在步行时适度增大足外偏程度，可能对减轻疼痛、延缓病情较为有效。
3.3 足前进角对KAAI的影响 KAAI被定义为支撑期KAM曲线下的面积，研究表明KAAI与膝关节内侧软骨退化[12]、膝关节累计负荷有关[12]。纵向队列研究发现12个月内KAAI每增加1 Nm/(kg·s)，膝关节骨性关节炎加重的可能性提高33.4%[12]，因此KAAI也是膝关节骨性关节炎疾病发展的重要危险因素。文章中，足内偏可显著减小青年患者KAAI，与前人研究吻合[44]，这可能与足内偏降低了膝关节剪切力有关[48]。LYNN等[32]发现膝关节骨性关节炎患者步行时的KAM较健康人群大，可能产生膝关节内翻或内旋趋势，从而改变垂直载荷矢量与胫骨平台的相对角度，此时部分垂直载荷将转化为剪切力。较大的膝关节剪切力已被证明可以增加KAAI，潜在地加剧膝关节软骨退化风险[32]。此外，膝关节剪切力、KAAI增大还会引起膝关节肌肉激活紊乱，如股四头肌肌力增强。股四头肌肌力增加与异常的运动模式相结合将使膝关节暴露于较大的负荷下，进一步加快膝关节骨性关节炎进程[32]。目前研究证实，足内偏可以通过改变垂直载荷矢量与胫骨平台的相对角度降低膝关节剪切力，减轻膝关节软骨负荷，提示青年膝关节骨性关节炎患者应在步行时适当增加足内偏程度。先前研究进一步分析整个步态周期下足内偏与KAAI的关系，得出在步行支撑后期足内偏角对膝关节骨性关节炎患者KAAI的影响显著，然而在支撑前期这种影响并无显著性意义[24]。该结果说明足内偏对KAAI的影响具有一定的时间范围，支撑前期降低KAAI的干预手段还需进一步探索和讨论。
从文章结果可以看出，调整足前进角并未引起老年患者KAAI变化。究其原因，KAAI是膝关节内收角冲量，由步行支撑期KAM曲线下的面积得出，该面积的大小由KAM和支撑期时间共同决定。不少研究发现KAAI与步行速度显著负相关，步行速度每增加1步/min，
KAAI将减少0.02 Nm/(kg·s)[49]。研究结果还显示步行速度从100步/min增加到120步/min，KAAI将从1.6% Nm/(kg·s)减少到1.2% Nm/(kg·s)[49]。
另有研究指出步速每增加20%，KAAI会减少约25%[49]，其原因是由于步行速度越快，步态支撑期时间越短，从而导致KAAI显著减小[49]。反之，老年膝关节骨性关节炎患者由于关节老化、姿势控制能力不足导致步行速度显著降低，从而延长了支撑期的时间，使KAAI显著增大，故调整足前进角并不足以降低该人群KAAI。
3.4 研究局限性及展望文章主要关注了足前进角对膝关节骨性关节炎患者的治疗效果。但由于膝关节骨性关节炎的患病率较高，患者已达全球人口的19%[50]，所以对于膝关节骨性关节炎的预防亦是值得探讨的议题。研究主要纳入了足前进角与膝关节骨性关节炎患者的横断面研究，初步发现改变足前进角对膝关节骨性关节炎危险因素有一定改善效果。但未来研究有必要分析改变足前进角的长期干预效果，并进行长期随访的随机对照试验，进一步厘清改变足前进角与膝关节骨性关节炎症状、膝关节负荷之间的关系。此外，由于研究数量不足，文章未能进行大样本量的全面综述，同时由于研究数量的限制，并未能进一步细分年龄层次，这可能限制了足前进角干预的针对性。文章还排除了非英语、中文的研究，可能会遗漏潜在的相关数据，导致发表偏倚。因此建议未来研究纳入其他语种文献，并对膝关节骨性关节炎患者的年龄、性别进行细分，使结果更具针对性。
3.5 结论与建议足内偏降低了18-34岁的青年膝关节骨性关节炎患者的KAM第一峰值、KAAI，由于KAM、KAAI与膝关节内侧负荷、膝关节骨性关节炎发病率相关，提示足内偏步态矫正可能是青年膝关节骨性关节炎患者有效的康复策略。足内偏增大60岁以上老年膝关节骨性关节炎患者的KAM第二峰值，可能会加重这类人群膝关节骨性关节炎的程度，然而，该人群步行时KAM第二峰值会随足外偏程度的增大而减小，有助于降低膝关节内侧负荷，对治疗膝关节骨性关节炎有积极作用。
建议临床上针对不同年龄的膝关节骨性关节炎患者采取相应的康复策略，年龄在18-34岁的患者应采用足内偏步态，而60岁以上老年患者更适用足外偏步态。此外，文章结合前人研究结论推测，优化膝关节肌肉激活特征可能也与膝关节负荷分布、膝关节骨性关节炎发展有关，足前进角调整结合肌肉训练可能是未来临床干预的方向。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

足前进角对不同年龄膝关节炎患者下肢动力学影响的系统综述和Meta分析

Effect of foot progression angle on lower extremity kinetics of knee osteoarthritis patients of different ages: a systematic review and meta-analysis

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