膝关节骨关节炎（Knee osteoarthritis,KOA）是一种常见的慢性退行性关节疾病,主要表现为膝关节疼痛、僵硬、功能受限,甚至可导致残疾。KOA影响全球约2.5亿人,据估计,全世界60岁以上的老年人中有10.0-16.0%患膝关节骨关节炎。目前,由于膝关节软骨损伤不可逆转,对于KOA治疗手段有限,KOA晚期患者一般通过全膝关节置换术（Total knee replacement,TKR）进行治疗。然而,随着患者接受置换手术的年龄正在下降和人类预期寿命的增加,翻修手术的比例也在增加。众所周知,对于70岁以下的患者,有着更高的翻修风险。研究表明,在年轻时接受TKR的患者比年长患者的植入物磨损更严重。为了延缓晚期KOA的发展,对早期KOA患者进行非手术干预,可能实现推迟TKR手术的时间,或不进行TKR手术的目标。现在治疗早期KOA的非手术干预措施,主要通过改变身体各部位姿势（脚趾向内、脚趾向外、增加步长、躯干摇摆等）,改变足底支撑情况（穿着特制鞋垫、鞋）等方式进行步态调整。研究发现,KOA晚期患者步行过程中伴随躯干前倾姿势,但躯干前倾姿势是否有利于延缓KOA发展尚不明确。另外,加强锻炼膝关节周围肌肉,是预防KOA普遍采取的方式。但改变足底支撑状态,增加行走过程中不稳定性,是否可以达到锻炼膝关节周围肌肉,从而达到延缓KOA发展的目标还未见详细报道。步态调整的目标均是为了减小膝关节内侧压力,延缓或预防KOA的发展。尚不明确。在目前的技术水平下,还不能进行无创的膝关节内侧压力测量,通常选择膝关节内侧力矩（knee adduction moment,KAM）峰值作为膝关节内侧压力的代替指标,但其不能体现运动过程中膝关节的实时载荷情况。统计学分析方面,传统方差分析主要观测的是特定点数据的差异性,但在连续时间内,数据间的差异性无法很好体现。鉴于上述原因,本文采用KAM实时曲线以及曲线下面积KAM冲量矩（KAM impulse）作为衡量指标。同时,为了全方位的考查步态调整对下肢各关节的影响,将髋、膝、踝各关节的矢状面、冠状面、横断面的关节冲量矩都纳入评价指标。分别采用躯干姿势改变（躯干前倾）和改变足底支撑状态（穿摇摇鞋）两种方式进行步态调整,通过观测步态调整前后下肢运动情况及KAM冲量矩变化情况,使用统计参数映射（Statistical Parametric Mapping,SPM）重复测验方差分析整个步态过程,从而确定上述方式是否能达到预防KOA的目标。具体的研究内容包括:（1）通过Vicon运动捕捉系统,对正常步态、躯干前倾步态、穿摇摇鞋步态、躯干前倾穿摇摇鞋步态的运动学数据进行采集,通过数据处理计算得到髋关节、膝关节、踝关节角度。（2）通过AMTI测力台,对正常步态、躯干前倾步态、穿摇摇鞋步态、躯干前倾穿摇摇鞋步态的运动数据进行采集,将AMTI测力台采集到的运动学数据导出,通过数据处理软件处理和分析获得内外、前后、上下三个方向地面反作用力。（3）将（1）（2）中的数据进行整理,导入AnyBody中,相应调整软件实验环境,个性化设置受试者参数,计算每一位受试者在正常步态、穿摇摇鞋步态、躯干前倾步态、躯干前倾穿摇摇鞋步态下,髋关节、膝关节、踝关节力矩以及髋关节、膝关节、踝关节冲量矩。通过运动学、地面反作用力实验数据计算处理以及肌骨建模软件建模计算,总结得出以下几点结论:（1）通过改变躯干姿势进行步态调整,髋关节横断面、踝关节冠状面、横断面关节活动度增加;步态启动时向内、外方向所需摩擦力增大,足跟着地冲击力增加;支撑相中期对地面压力增加;（2）通过改变足底支撑状态进行步态调整,髋、膝、踝各关节活动度均减小,活动受限;步态启动时向内方向、向后方向所需摩擦力增大;（3）通过改变躯干姿势、足底支撑状态进行步态调节,膝关节弯曲力矩（knee flexion moment,KFM）第一峰值均增加,膝关节内侧力矩第一峰值、第二峰值均减小,膝关节矢状面代替膝关节冠状面做功;膝关节内侧冲量矩均减小,但髋关节、膝关节矢状面、踝关节都做出代偿。本文的研究结果,对了解躯干前倾步态、穿摇摇鞋步态、躯干前倾穿摇摇鞋步态的运动学特性,研究和分析步态过程中髋、膝、踝各关节的受力情况提供了人体生物力学依据,同时也对临床预防和治疗骨性膝关节炎提供了一定的生物力学指导和参考。