Multidomain gait phenotyping in knee osteoarthritis: spatiotemporal, plantar-pressure and lower-limb kinematic findings from a retrospective cross-sectional study
健康な成人246名と膝変形性関節症（KOA）患者92名を対象としたこの回顧的横断研究は、KOAが歩行速度、歩幅、足底への負荷の減少、および下肢関節の可動域と変動性の著しい低下を特徴とする一方で、左右差の一貫性の欠如やKellgren-Lawrence分類のグレード間における重症度パターンの不均一性は、単一のバイオメカニクス的な重症度の勾配が存在しないことを示唆している。
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歩行とは、それが崩れるまで滅多に意識されることのないリズムである。膝変形性関節症を患う数百万人もの人々にとって、そのリズムは痛みと硬さによって乱され、単なる散歩を計算された努力の場へと変えてしまう。医師たちは長年、関節内部の摩耗や損傷を評価するためにX線に頼ってきたが、それらの画像は物語の半分しか語っていない。スキャンでは重度の変化が見られるにもかかわらず、驚くほど楽に歩ける人もいれば、変化は軽微であるにもかかわらず一歩を踏み出すのに苦労する人もいる。変形性関節症が人の生活にどのように影響するかを真に理解するためには、科学者は骨の先を見、動いている身体を観察しなければならない。これには、単に歩行速度を測るだけでなく、どのように体重を分散させているか、一歩ごとにどのように関節が曲がり、ねじれているか、そして一歩一歩の動きがいかに一貫しているかを測定することが含まれる。これらの詳細を統合して捉えることで、研究者は身体が痛みにどのように適応しているかという完全な全体像を構築することができ、単一の関節のスナップショットでは示せないパターンを明らかにすることができる。
山西医科大学の研究チームは最近、この包括的なアプローチを用いて、膝変形性関節症患者の歩行パターンを研究した。彼らは、膝関節炎が確認された患者92名と、年齢が近い健康な成人246名を招き、感度の高い圧力センサーとモーションカメラを備えた実験室の床の上を裸足で歩かせた。目的は、特定の速度や歩幅を強制することではなく、各個人が快適に感じているときに自然にどのように動くかを観察することであった。研究者たちは、一歩を完了するのにかかる時間、踵（かかと）とつま先の下の圧力、足の圧中心が通る経路、そして歩行サイクル全体を通じた股関節、膝、足首の正確な角度など、あらゆるものを記録した。そして、これらの詳細な測定値を健康なグループと比較し、平均的な動き、左右のバランス、そして各ステップの一貫性の違いを探った。
結果は、病気に適応するために身体がどのように再編成されているかという明確な姿を描き出した。膝変形性関節症の患者は、歩行速度が明らかに遅くなり、一歩の歩幅も短くなっていた。体重の移動の仕方も異なり、両足が地面についている時間が長くなり、足の前部での蹴り出しが減り、踵や足の中部に大きく依存するようになっていた。この体重分布の変化は、圧中心の経路の短縮を伴っており、これは健康な歩行者と比較して、足が後ろから前へ、あるいは左右へと転がる動きが少ないことを意味していた。おそらく最も示唆に富んでいたのは、患者の動きが単に異なるだけでなく、より制限されているという発見であった。膝と足首の可動域は著しく小さくなり、一歩ごとの動きの変動も実際には減少していた。言い換えれば、彼らの関節は動きが少なく、変動も少なかった。これは、制御を失って混沌とした状態にあるのではなく、歩行が「硬化」していることを示唆している。
また、この研究は、疾患の重症度が歩行の悪化を示す単純な線形の階段状の構造であるという一般的な仮定にも疑問を投げかけた。研究者たちは、軽度から重度までの異なるレベルの関節損傷を持つ患者を調査したが、その変化は直線的には進まなかった。例えば、最も重度の関節損傷を持つ人々は、単にすべての症状が最も悪化した状態を示したわけではなかった。むしろ、彼らは複雑な変化の組み合わせを示した。例えば、足首の動きはさらに制限される一方で、膝の硬さを補うために股関節をより大きく動かすように、股関節の動きが増加する場合があった。このことは、関節症が歩行を変化させる単一の「重症度スコア」は存在せず、代わりに、各人が痛みの中で自分自身のユニークな動き方を見出していることを示唆している。
さらに、研究者たちは、これらの違いが単なる歩行速度の問題ではないことも突き止めた。年齢、性別、体重を考慮しても、患者は依然として膝と足首において有意に少ない動きを示し、よりタイトで一貫した運動パターンを示していた。研究では、これらの患者において左右の体の動きに違いがあるかどうかも調査されたが、差異は最小限であり、これらの変化が単純な左右の不均衡ではなく、疾患に対する全般的な適応であることを示した。これらの知見は、膝変形性関節症を真に理解するためには、膝、股関節、足首がどのように連携して、制限されてはいるものの新たな歩行方法を見出しているかという、一つのつながったシステムとして脚全体を見る必要があることを示唆している。この詳細な動きの地図は、疾患を追跡するための新しい方法を提供し、損傷した関節だけに焦点を当てるのではなく、身体全体の痛みへの対処戦略に対処するような治療を医師がカスタマイズする助けとなる可能性がある。
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