王家麟，閆俊蘭，楊鵬飛，趙家鑫，劉暾，王思源，王偉*

(1.西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨關(guān)節(jié)外科，陜西 西安 710000；2.西北工業(yè)大學(xué)，陜西 西安 710072)

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)是一種關(guān)節(jié)退行性疾病，以膝關(guān)節(jié)軟骨變性和丟失及關(guān)節(jié)邊緣骨質(zhì)增生、滑膜炎等癥狀為主的慢性關(guān)節(jié)疾病稱為膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)，典型表現(xiàn)有膝關(guān)節(jié)部位的疼痛、畸形和功能障礙[1]，是臨床常見、具有較高致殘性的骨關(guān)節(jié)病。KOA的治療目的是緩解或消除疼痛、矯正畸形和改善功能，提高患者的生活質(zhì)量。結(jié)合骨關(guān)節(jié)炎的特點(diǎn)，臨床醫(yī)師根據(jù)疾病的不同階段，針對(duì)KOA各期的臨床特征及病理變化，可選擇基礎(chǔ)性治療、藥物性治療、修復(fù)治療以及重建性治療等相應(yīng)階梯治療方法。脛骨高位截骨術(shù)(high tibial osteotomy，HTO)為KOA最常用的截骨保膝的手術(shù)方法。HTO的核心理論依據(jù)是對(duì)下肢力線偏移的糾正，使異常的下肢機(jī)械軸由承重較大區(qū)域移向另一側(cè)的承重較小區(qū)域，使膝關(guān)節(jié)受力從關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)為主變?yōu)閮?nèi)外側(cè)受力平衡或輕度外側(cè)受力為主[2]，從而有效延緩膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室的破壞，使得已經(jīng)受損的內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)軟骨不再受到過大的壓力而有修復(fù)再生的條件，進(jìn)而達(dá)到改善KOA患者臨床癥狀、減輕疼痛、延遲膝關(guān)節(jié)置換的時(shí)間，甚至最終避免置換，保留患者自身膝關(guān)節(jié)的目的。臨床上，通過股骨頭中心點(diǎn)到踝關(guān)節(jié)脛骨下端中心點(diǎn)的直線被稱為下肢機(jī)械軸線或下肢力線。在冠狀面上，根據(jù)該定義，當(dāng)膝關(guān)節(jié)中心遠(yuǎn)離該直線時(shí)就存在對(duì)線異常，盡管一般認(rèn)為在對(duì)線正常時(shí)下肢機(jī)械軸通過膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)，但是實(shí)際上下肢力線在多數(shù)情況下是從膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)的稍偏內(nèi)側(cè)處經(jīng)過[3]。

對(duì)于KOA患者，臨床上常通過拍攝負(fù)重位雙下肢全長(zhǎng)X線片來判斷患者由于膝關(guān)節(jié)的軟骨磨損、脛骨股骨發(fā)育或后天損傷、軟組織不平衡等所造成的下肢力線異常的情況[4-5]。在HTO或其他膝關(guān)節(jié)手術(shù)的圍手術(shù)期需要獲取患者下肢力線的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，用以在術(shù)前進(jìn)行手術(shù)設(shè)計(jì)，術(shù)中監(jiān)測(cè)矯正效果，術(shù)后監(jiān)測(cè)患者恢復(fù)效果。因此，下肢力線及相關(guān)參數(shù)的測(cè)量對(duì)于治療KOA十分重要。但目前臨床上HTO術(shù)前規(guī)劃仍主要采用傳統(tǒng)的X線攝片的方法來檢測(cè)患者的下肢力線，術(shù)中調(diào)整力線過程中需要進(jìn)行多次透視，延長(zhǎng)手術(shù)及麻醉時(shí)間，增大了術(shù)者及患者放射線的暴露量，如果能找到一種測(cè)量方便、準(zhǔn)確且無輻射的測(cè)量方法，既可以用于術(shù)前規(guī)劃，同時(shí)也可以開發(fā)為術(shù)中的力線監(jiān)測(cè)裝置，用于手術(shù)中輔助力線矯正，一定會(huì)更好地得到推廣應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)是目前較成熟的一種臨床手術(shù)輔助技術(shù)[6-10]，在骨科手術(shù)中可以精準(zhǔn)地定位人體骨骼目標(biāo)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)手術(shù)操作[11-13]?；趹T性傳感器的導(dǎo)航技術(shù)，是研究下肢力線測(cè)量方法的新領(lǐng)域[14]。慣性傳感器等原件因其自身具有測(cè)量準(zhǔn)確、便攜等優(yōu)點(diǎn)[15]，使其運(yùn)用于人體測(cè)量下肢力線具有其他方法所不具備的優(yōu)勢(shì)[16-20]，目前臨床上已有應(yīng)用慣性傳感器輔助于骨科手術(shù)[21-25]。隨著原件測(cè)量準(zhǔn)確性的提高，不再依賴于傳統(tǒng)下肢X線透視的方法，就可以準(zhǔn)確測(cè)量下肢力線。本研究設(shè)計(jì)出一種基于慣性傳感單元的便攜式下肢力線測(cè)量裝置，通過不同體位在多種特定運(yùn)動(dòng)方式下測(cè)量下肢力學(xué)軸線的相關(guān)數(shù)據(jù)，并與臨床常用方法測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，探索使用該裝置測(cè)量人體下肢力線的適宜姿勢(shì)，并評(píng)價(jià)其可行性及測(cè)量準(zhǔn)確性，為未來運(yùn)用于HTO等保膝手術(shù)下肢力線的監(jiān)測(cè)提供一種無輻射、準(zhǔn)確、便攜的方法。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 本研究選取15名正常成人作為志愿者，確保志愿者不存在任何骨骼肌肉損傷情況及對(duì)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)有影響的疾病，也不存在認(rèn)知方面的缺陷，志愿者均簽署了書面知情同意書，該研究獲得了西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。其中男性10名，女性5名；年齡22～27歲，平均(25.4±1.4)歲。男性身高為1.67～1.83 m，平均(1.75±0.04)m；女性身高為1.63～1.68 m，平均(1.65±0.02)m。志愿者的信息見表1。

表1 志愿者基本信息表

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 慣性傳感單元的固定與校準(zhǔn) 本研究采用四個(gè)慣性傳感器(見圖1a)。以右腿為例，志愿者充分暴露右腿膝關(guān)節(jié)及踝關(guān)節(jié)，將四個(gè)慣性傳感器(分別編號(hào)位1，2，3，4)固定于志愿者膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)和踝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)。研究者觸及志愿者股骨內(nèi)外側(cè)髁以及內(nèi)外踝，將1號(hào)傳感器固定于股骨內(nèi)側(cè)髁，2號(hào)傳感器固定于股骨外側(cè)髁，利用彈力帶將1、2號(hào)慣性傳感器通過外殼連接纏繞固定于膝關(guān)節(jié)，將3號(hào)傳感器固定于內(nèi)踝側(cè)，4號(hào)傳感器固定于外踝側(cè)，并利用彈力帶將3、4號(hào)慣性傳感器通過外殼連接纏繞固定于踝關(guān)節(jié)，如圖1b所示。

a 慣性傳感單元大體照(4個(gè)慣性傳感器和信號(hào)接收裝置) b 慣性傳感單元的固定 c 站姿校準(zhǔn) d 坐姿校準(zhǔn)

由于4個(gè)慣性傳感器各有其自身坐標(biāo)系，需要將慣性傳感器與志愿者的肢體坐標(biāo)系統(tǒng)一。固定好4個(gè)慣性傳感器后，要求志愿者先站立位，其后放置一把靠背椅，志愿者執(zhí)行從站立位到坐下這一連貫動(dòng)作。要求站立到坐下過程中志愿者右腿保持膝關(guān)節(jié)伸直狀態(tài)，并且無內(nèi)收與外展，必要時(shí)研究者輔助志愿者完成動(dòng)作。以上從站立位到坐下動(dòng)作完成兩次，采集到兩組數(shù)據(jù)。動(dòng)作如圖1c～1d所示。

1.2.2 下肢力線的測(cè)量 在志愿者的姿勢(shì)要求上，分為站立位以及仰臥位兩種姿勢(shì)，這兩種方式的肢體穩(wěn)定性不同，其中站立位時(shí)志愿者的下肢運(yùn)動(dòng)為志愿者自主運(yùn)動(dòng)，仰臥位時(shí)由研究者輔助志愿者完成動(dòng)作，為被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。分別在志愿者下肢處于站立位矢狀面、站立位冠狀面、站立位環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、仰臥位矢狀面以及仰臥位冠狀面5種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)測(cè)量下肢髖-膝-踝角度(hip-knee-ankle angle，HKA)、機(jī)械軸偏向(mechanical axis deviation，MAD)、機(jī)械軸股骨遠(yuǎn)端外側(cè)角(mechanical lateral distal femur angle，mLDFA)及脛骨近端內(nèi)側(cè)角(medial proximal tibia angle，MPTA)數(shù)值。如前所示佩戴慣性傳感器，完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)視為一組，每個(gè)姿勢(shì)連續(xù)采集三組數(shù)據(jù)。

站立位時(shí)，志愿者在研究者協(xié)助下分別在膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)內(nèi)外兩側(cè)佩戴1、2、3、4號(hào)慣性傳感器，采取左腿站立位，右腿稍抬起，站立于身體左側(cè)靠近墻面位置，在下肢運(yùn)動(dòng)過程中研究者協(xié)助志愿者保持平衡及下肢運(yùn)動(dòng)平面的穩(wěn)定。在志愿者站立位時(shí)，一側(cè)下肢可以在矢狀面、冠狀面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，也可在三維空間中進(jìn)行環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。整個(gè)動(dòng)作過程中盡量保持志愿者骨盆固定，以減小誤差。

仰臥位時(shí)，志愿者在研究者協(xié)助下分別在膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)內(nèi)外兩側(cè)佩戴1、2、3、4號(hào)慣性傳感器，仰臥于硬板床上，右下肢被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在下肢運(yùn)動(dòng)過程中研究者協(xié)助志愿者保持下肢運(yùn)動(dòng)平面的穩(wěn)定。由于仰臥位時(shí)志愿者下肢無法做環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此在這個(gè)姿勢(shì)下只有矢狀面及冠狀面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。

1.2.3 計(jì)算目標(biāo)值 通過慣性傳感單元在站立位和仰臥位采集到志愿者的下肢運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，將初始加速度、角速度以及角加速度數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB軟件(2016版，美國(guó)，MathWorks公司)。根據(jù)預(yù)先建立的在二維平面中的下肢力線以及角度和距離參數(shù)的算法，運(yùn)用MATLAB生成志愿者在冠狀面內(nèi)的HKA、MAD、mLDFA以及MPTA。

1.2.4 雙下肢全長(zhǎng)片的拍攝與測(cè)量 志愿者于西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科進(jìn)行負(fù)重位雙下肢全長(zhǎng)X線片的拍攝，拍攝前志愿者簽署知情同意書。使用了DR數(shù)字X線攝影系統(tǒng)。使用INFINITT PACS(3.0.11.3BN3版)軟件在計(jì)算機(jī)上分析志愿者負(fù)重位雙下肢全長(zhǎng)X線片，標(biāo)記出下肢股骨頭中心點(diǎn)、膝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)及踝關(guān)節(jié)中心點(diǎn)，標(biāo)出下肢力線以及HKA、MAD、mLDFA以及MPTA并測(cè)量以上各參數(shù)值。選擇3名骨科臨床醫(yī)師在INFINITT PACS軟件上對(duì)志愿者的負(fù)重位雙下肢全長(zhǎng)X線片進(jìn)行以上標(biāo)記及測(cè)量冠狀面內(nèi)的HKA、MAD、mLDFA以及MPTA。

2 結(jié) 果

2.1 便攜式下肢力線測(cè)量裝置結(jié)果 根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，在志愿者站立位和仰臥位，通過基于慣性傳感單元的便攜式下肢力線測(cè)量裝置分別在5種運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)下獲取志愿者右下肢的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，再由Matlab軟件(2016版，美國(guó)，MathWorks公司)生成志愿者在冠狀面內(nèi)下肢分別處于站立位矢狀面、站立位冠狀面、站立位環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、仰臥位矢狀面以及仰臥位冠狀面5種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)測(cè)量得到HKA、MAD、mLDFA以及MPTA數(shù)值，通過SPSS軟件計(jì)算得出在以上5種運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)下的HKA、MAD、mLDFA以及MPTA的均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差。

2.2 下肢全長(zhǎng)片的測(cè)量結(jié)果 選擇3名骨科臨床醫(yī)師對(duì)雙下肢全長(zhǎng)X線片上的各參數(shù)進(jìn)行測(cè)量與分析，表2為志愿者的雙下肢全長(zhǎng)X線片上測(cè)量得到的下肢力線及角度數(shù)據(jù)。

表2 志愿者雙下肢全長(zhǎng)X線片的測(cè)量結(jié)果

表3為15名志愿者通過便攜式下肢力線測(cè)量裝置獲得的各組數(shù)據(jù)與雙下肢全長(zhǎng)片獲得各組數(shù)據(jù)之間的差異分析結(jié)果，顯示在志愿者處于仰臥位下肢矢狀面內(nèi)前屈運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)得的HKA，MAD，mLDFA和MPTA值與雙下肢全長(zhǎng)片上測(cè)量的值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；而在站立位矢狀面、站立位冠狀面、站立位環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和仰臥位冠狀面測(cè)得的HKA、MAD、mLDFA和MPTA數(shù)值和雙下肢全長(zhǎng)片相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表3 5名志愿者慣性傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)與下肢全長(zhǎng)片的P值情況比較

為進(jìn)一步評(píng)估便攜式下肢力線測(cè)量裝置在仰臥矢狀面獲得各組數(shù)據(jù)的可靠性，進(jìn)一步采用MedCalc軟件對(duì)便攜式下肢力線測(cè)量裝置仰臥矢狀面和下肢全長(zhǎng)片獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性分析。圖2為15名志愿者采用便攜式下肢力線測(cè)量裝置在仰臥位下肢矢狀面與雙下肢全長(zhǎng)片間一致性的Bland-Altman圖，藍(lán)線表示兩組間HKA、MAD、mLDFA、MPTA差值的平均值，黃線表示差值為0，15個(gè)組間差值基本平均分布于黃線兩側(cè)，使用MedCalc軟件對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，慣性傳感器在仰臥位下肢矢狀面以及雙下肢X線全長(zhǎng)片的測(cè)量結(jié)果之間一致性較好。

a HKA比較 b MAD比較

3 討 論

本研究中，使用基于慣性傳感單元的便攜式下肢力線角度測(cè)量裝置，佩戴于志愿者下肢特定位置，并使其作特定運(yùn)動(dòng)，測(cè)出下肢運(yùn)動(dòng)的加速度、角速度和角加速度，經(jīng)過軟件計(jì)算得到志愿者下肢的HKA、MAD、mLDFA、MPTA的數(shù)值，并同時(shí)計(jì)算了志愿者在雙下肢全長(zhǎng)X線片上測(cè)量出的下肢力線參數(shù)，比較兩種方法得到的數(shù)值。結(jié)果顯示在志愿者下肢仰臥位矢狀面運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)得的HKA、MAD、mLDFA、MPTA數(shù)值與雙下肢全長(zhǎng)片上測(cè)量的值相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，并且通過一致性分析可見仰臥位矢狀面與站立位全長(zhǎng)片兩組數(shù)據(jù)之間得一致性較好；在站立位矢狀面、站立位冠狀面、站立位環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和仰臥位冠狀面測(cè)得的HKA、MAD、mLDFA、MPTA數(shù)值和雙下肢全長(zhǎng)片相比，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。以上結(jié)果表明使用下肢力線測(cè)量裝置在仰臥位矢狀面上測(cè)量的HKA，MAD，mLDFA和MPTA結(jié)果較準(zhǔn)確，與雙下肢全長(zhǎng)片無明顯差異且一致性良好，支持仰臥位矢狀面作為臨床上使用慣性傳感單元測(cè)量下肢力線的姿勢(shì)；在站立位矢狀面、站立位冠狀面、站立位環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和仰臥位冠狀面測(cè)得的HKA、MAD、mLDFA、MPTA數(shù)值均不準(zhǔn)確，與雙下肢全長(zhǎng)片差異較大，不能作為臨床上使用慣性傳感單元測(cè)量下肢力線的姿勢(shì)。

本研究中采取站立與仰臥兩種姿勢(shì)主要是基于以下方面的考慮。首先，本研究是以利用慣性傳感單元測(cè)量人體下肢力線各參數(shù)這個(gè)目的為出發(fā)點(diǎn)，在前期選擇合適的下肢關(guān)節(jié)中心點(diǎn)定位方法、設(shè)計(jì)下肢力線測(cè)量裝置以及建立下肢力線參數(shù)的計(jì)算模型等過程中都要充分考慮慣性傳感器的運(yùn)行特點(diǎn)，采集數(shù)據(jù)需要在志愿者下肢運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下完成，基于以上要求，選擇了站立姿勢(shì)作為測(cè)量姿勢(shì)之一。另外，為了滿足減少志愿者骨盆移動(dòng)的要求，也需要采用仰臥姿勢(shì)，在此狀態(tài)下志愿者的肢體更易于保持固定。

研究中所用到的慣性傳感器在測(cè)量過程中，除了自身隨著被測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)外，被測(cè)量物之間的移動(dòng)越少，其測(cè)量誤差越小，精度越高[14，26]。站立位時(shí)，下肢運(yùn)動(dòng)時(shí)肢體更容易產(chǎn)生晃動(dòng)，造成志愿者骨盆不穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)中心(即股骨頭中心)產(chǎn)生移動(dòng)，使得測(cè)量的加速度數(shù)據(jù)等誤差變大，最終測(cè)得的各項(xiàng)參數(shù)偏差較大[27]。而在仰臥位，由于硬板床或地面一側(cè)的固定，下肢運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的晃動(dòng)減小，骨盆相對(duì)固定，所測(cè)得的數(shù)據(jù)較站立位偏差更小。同時(shí)慣性傳感器在被測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更單一時(shí)，其所測(cè)得的數(shù)據(jù)更精確[14，18]。志愿者在做下肢環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)的相對(duì)復(fù)雜性使得肢體產(chǎn)生更多的不穩(wěn)定，慣性傳感器和下肢之間的相對(duì)移動(dòng)更大，因此在矢狀面或冠狀面等單一二維平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，慣性傳感器測(cè)得的下肢力線參數(shù)相較于三維空間的環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定。

而在相對(duì)更穩(wěn)定的仰臥位測(cè)量姿勢(shì)，差異來源于在志愿者仰臥時(shí)下肢髖關(guān)節(jié)屈曲和外展時(shí)的不同。仰臥位外展時(shí)由于存在被測(cè)量的一側(cè)臀部上抬，導(dǎo)致下肢外展時(shí)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)平面與冠狀面之間產(chǎn)生了夾角，其穩(wěn)定性差于仰臥位矢狀面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)下肢靠近地面或床面的運(yùn)動(dòng)較難保持其肢體穩(wěn)定，產(chǎn)生了被測(cè)下肢的上下晃動(dòng)，因此測(cè)出的下肢力線參數(shù)偏差較大。

在站立位與仰臥位兩種姿勢(shì)下，志愿者采取不同體位運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)于慣性傳感單元測(cè)量過程的影響不同[28]。在站立位矢狀面和站立位冠狀面下肢運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)出的MAD值仍在正常范圍，但與下肢全長(zhǎng)片相比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能是由于佩戴慣性傳感器測(cè)量時(shí)的下肢非負(fù)重位與雙下肢全長(zhǎng)片的負(fù)重位的差異導(dǎo)致。本研究中所建立的下肢力線計(jì)算模型，由于在計(jì)算過程中MAD需要用到的慣性傳感器運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)較少，HKA、mLDFA和MPTA等角度需要用到的慣性傳感器運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)較多，因此角度的測(cè)量更易受到肢體姿勢(shì)偏移、傳感器固定不穩(wěn)所產(chǎn)生誤差的影響[29]，故而在站立位矢狀面、站立位冠狀面下肢運(yùn)動(dòng)時(shí)，得到的MAD數(shù)值與志愿者在雙下肢全長(zhǎng)X線片上測(cè)得的MAD值相差不大，而角度差異較大。

人體下肢在站立位受到自身重力的影響，使得下肢各關(guān)節(jié)受力情況與非負(fù)重位有所不同[5，30-33]。在雙下肢全長(zhǎng)片上可以觀察到膝關(guān)節(jié)間隙的寬度(joint space width，JSW)，由于重力的影響，使得JSW在非負(fù)重位(仰臥位)時(shí)的X線測(cè)量值大于負(fù)重位。目前臨床上常用的負(fù)重位下肢力線檢測(cè)方法有雙下肢全長(zhǎng)負(fù)重位X線片以及錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描兩種[30]，它們分別是被檢查者在站立位時(shí)接受X線的掃描得到的二維或三維[4]檢查圖像。臨床上人體自然負(fù)重位以及人工模擬負(fù)重位，均相當(dāng)于是人體保持靜止的姿勢(shì)，用其測(cè)得的下肢力線可以看作人體在某種靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的下肢力線及下肢力線參數(shù)。而下肢力線測(cè)量裝置由于其具有慣性傳感器的測(cè)量特性，需要在被測(cè)量下肢運(yùn)動(dòng)過程中來測(cè)量數(shù)據(jù)，因此利用慣性傳感單元測(cè)出的數(shù)據(jù)可以看作是特定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的下肢力線參數(shù)。

本研究具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)具有慣性傳感器的準(zhǔn)確、便攜、非侵入等優(yōu)點(diǎn)；(2)相較于傳統(tǒng)下肢力線測(cè)量方法，無X線照射，減少了對(duì)患者和醫(yī)師的潛在傷害；(3)基于慣性傳感單元的便攜式下肢力線測(cè)量裝置對(duì)于下肢力線的測(cè)量不局限于術(shù)前，在HTO等需要監(jiān)測(cè)術(shù)中下肢力線矯正情況的手術(shù)以及術(shù)后測(cè)量下肢力線均可應(yīng)用；(4)測(cè)量過程簡(jiǎn)單，患者依從性高，擁有測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)過程中下肢力線的潛力，因此具有廣泛的臨床應(yīng)用前景，通過優(yōu)化未來可運(yùn)用于臨床HTO等手術(shù)中下肢力線的監(jiān)測(cè)。本研究的內(nèi)容中存在一些不足之處，主要在以下幾個(gè)方面：(1)本研究?jī)H探討了正常人在二維冠狀面內(nèi)的下肢力線，為了獲得人體實(shí)際的下肢力線情況來指導(dǎo)膝骨關(guān)節(jié)炎的治療，以三維空間中的下肢力線為參考進(jìn)行矯正較冠狀面內(nèi)更加準(zhǔn)確；(2)本研究數(shù)據(jù)測(cè)量部分僅基于健康成年人進(jìn)行了下肢力線參數(shù)的評(píng)估，沒有對(duì)膝骨關(guān)節(jié)炎患者進(jìn)行下肢力線的測(cè)量，因此研究結(jié)果僅能說明在正常人群中該裝置的準(zhǔn)確性；(3)本研究中基于慣性傳感單元的便攜式下肢力線測(cè)量裝置僅能得出被測(cè)量者在非負(fù)重位時(shí)的下肢力線情況，而對(duì)于負(fù)重位的下肢力線則不能以此方法獲得，導(dǎo)致在分析膝關(guān)節(jié)情況時(shí)可能會(huì)因負(fù)重與非負(fù)重的不同而出現(xiàn)差異；(4)本研究中慣性傳感器的固定方法是通過固定卡扣以彈力帶纏繞固定于下肢，這就導(dǎo)致慣性傳感單元與人體間的位置關(guān)系存在潛在的相對(duì)不穩(wěn)定，在志愿者下肢運(yùn)動(dòng)過程中，會(huì)產(chǎn)生下肢與慣性傳感器間的相對(duì)位移而引入誤差，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。

綜上所述，基于慣性傳感單元的便攜式下肢力線測(cè)量裝置在被測(cè)試者處于仰臥位并在矢狀面內(nèi)行髖關(guān)節(jié)屈曲運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以替代下肢全長(zhǎng)片來測(cè)量正常人的HKA、MAD、mLDFA及MPTA。