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关节镜下双束四骨道重建膝关节前交叉韧带作者：颜飞华来源：《中国保健营养·下旬刊》2013年第12期【摘要】目的探讨关节镜下半腱肌股薄肌肌腱双束四骨道重建膝前交叉韧带的疗效。
方法对2006年——2008年收治的15例15膝患者行关节镜下半腱肌股薄肌肌腱双束四骨道重建膝前交叉韧带，术前及术后18个月用Lysholm评分标准评定膝关节功能。
结果 15例膝术前评分56分（43分-67分），术后18个月平均为92分（91-95分），总优良率100%。
结论关节镜下半腱肌股薄肌肌腱双束四骨道重建膝前交叉韧带可有效维持膝关节早期稳定性。
【关键词】前交叉韧带；双束四骨道关节镜文章编号：1004-7484（2013）-12-7205-01前交叉韧带断裂是膝关节外伤中常见损伤之一，可导致患膝关节的严重不稳，为患者的生活和工作带来了很大的困难，尤其对专职运动员来说是灾难性的。
所以伤后重建是必要的。
从过去的开放性手术重建发展到关节镜下重建，从理念上发生了质的飞跃。
在重建方式上是采用单束重建还是双束重建，虽各家看法不一，但在理论上已证实双束重建比单束重建具有更为持久的稳定性[1]。
我们在2006——2008年间对15例患者进行了关节镜下用半腱肌股薄肌肌腱行-双束四骨道重建膝前交叉韧带，其疗效优良。
现报告如下：1 临床资料本组15例，男9例，女6例；年龄22-45岁，平均35岁。
左膝8例，右膝7例；单纯前交叉韧带断裂1例；单合并外侧半月板损伤1例；单合并内侧副韧带损伤4例；同时合并外侧半月板内侧副韧带损伤5例；合并外侧半月板内侧副韧带损伤及软骨损伤4例。
从受伤到执行手术时间4-365天，平均46天。
2 手术方法[2]用关节系统。
在连硬外麻醉下取平卧位，驱血上止血带于60mmHg。
用标准前外侧和前内侧入路进关节镜和器械，先检查并清理前交叉韧带残端及关节内合并伤的治疗。
2.1 自体肌腱的制备：在胫骨结节与胫骨内后髁连线的中点处取斜切口或者纵切口长约3cm，紧贴深筋膜下找到股薄肌腱和半腱肌肌腱，在鹅足止点处切断，用专用缝线编织肌腱远端，再用取腱器分别取出股薄肌腱和半腱肌肌腱。
“解剖重建（单束），等长重建（双束）”，你的这个说法是不对的，正好弄反了。
单束不可能成为解剖重建，因为前交叉韧带附着点是呈脚印型的，单束的韧带止点是圆形的。
双束重建模拟前交叉韧带前内、后外两束，在附着点部也呈脚印型分布，才是解剖重建。
而且，单束重建时就提出要等长重建，在屈伸0~120度之间，重建的前交叉韧带要等长等张，才能不受到异常牵拉。
其实现在对这两种方法也没有定论，双束方法刚提出时，风靡全球，但经随访双束的患者在术后功能上并没有表现出更多的优势，反而在损伤后翻修成了问题，因为第一次手术占用的位置过大，没有办法更准确地在打骨隧道了，而且双束患者的费用也一下攀升。
所以现真正进行双束重建的医生又减少了。
从解剖上，前、后交叉韧带都可以分为2束。
既往的交叉韧带重建都是采用单束重建，由于重建结果并未达到完美，有学者怀疑是因为没有采用解剖重建，亦即为采用双束或者多束重建引起。
实验研究表明，无论前交叉韧带还是后交叉韧带，双束重建较单束重建，在整个膝关节活动范围内能够更好地维持稳定。
但是在临床上，用4股腘绳肌肌腱重建分成2束重建前交叉韧带与做成1束重建前交叉韧带，效果并无差异。
日本1学者采用6股腘绳肌肌腱分成2束重建前交叉韧带，优良率达到了100％。
赵金忠采用8股腘绳肌肌腱，分成2束重建前交叉韧带，97－98％的患者膝关节稳定性能够恢复正常或者接近正常。
这些研究说明，原来前交叉韧带重建效果较差的原因，可能与移植物的强度不够有关。
对于后交叉韧带，目前多采用自体股四头肌腱或者异体跟腱进行双束重建。
但是临床结果较原来的前交叉韧带重建结果还有一定距离。
因为涉及因素较多，近年相关解决方法正在积极探讨中。
综合各种临床报道，后交叉韧带重建的成功率在60－85％之间。
我们认为，移植物强度不够，仍然是原因之一。
我们近2年采用三明治后交叉韧带双束重建，短期随访优良率接近100％，正在进一步总结当中。
前交叉韧带双束解剖重建新进展Anthony M. Buoneristiani, M.D.,Fotios P. Tjoumakaris,M.D., James S. Starman, B.S., Mario Ferretti, M.D., Freddie H. Fu,M.D.摘要：前交叉韧带重建术是骨科医生所进行的最普通的手术之一。
前交叉韧带断裂后足底压力特征的聚类分析李晓理;黄红拾;王杰;于媛媛;敖英芳【摘要】运动过程中,人体的步态特征可以在足底压力图像上有准确的记录,而这也就可以成为判断步态正常与否的一条有效依据.通过一组压力传感器阵列获取人体运动过程的足底压力分布数据,提取步态的运动学和动力学特性.在此基础上,采用极限学习机(Extreme learning machines,ELM)神经网络聚类算法对足底压力数据进行分析,完成正常与异常步态的分类辨识工作.本文从实际临床数据出发,对前交叉韧带断裂患者进行步态分析,并据医生的临床诊断结果进行校验.该方法在步态分析上取得了较为良好的效果,仿真结果表明了其有效性.%The gait characteristics of an actor can be recorded accurately on the plantar pressure map in a movement. It can be used to distinguish whether the gait of this actor in a movement is abnormal or not. Using a set of pressure sensors, the plantar pressure during dynamic motion is collected, and the kinetic and dynamic characteristics of gait are extracted. Then extreme learning machines (ELM) neural network cluster algorithm is used to the analyze of the plantar pressure data and identification of normal or abnormal gait is done. Based on actual clinical data, this method carries out an analysis of patients with anterior cruciate ligament deficiency, which is checked according to the doctor's clinical diagnosis results. Result shows that this method is effective.【期刊名称】《自动化学报》【年(卷),期】2017(043)003【总页数】12页(P418-429)【关键词】足底压力;步态特征;极限学习机神经网络;前交叉韧带断裂;聚类分析【作者】李晓理;黄红拾;王杰;于媛媛;敖英芳【作者单位】北京工业大学电子信息与控制工程学院北京 100124;北京大学第三医院运动医学研究所北京 100191;北京科技大学自动化学院北京 100083;北京大学第三医院运动医学研究所北京 100191;北京大学第三医院运动医学研究所北京100191【正文语种】中文人体的足部虽小,却也是一个极为重要而复杂的结构.每一步行走在足底产生的压力都是十分巨大的.众所周知,当腿足受伤后,人体的行走就会受到一定的影响,这种变化也会有肉眼可见的直观呈现;而经常为大家所忽视的是,这些异常也会导致人体每一步行走的足底压力产生相应的变化.足底压力图像是人体行走信息的一个极为重要的载体.对人体运动过程的足底压力与压强分布进行分析,可以获知运动的一系列步态特征;在此基础上进行进一步的分析可以获知人体的健康情况.当然不同损伤不同病症对于足底压力产生的作用效果不一样,对于不同的步态特征参数会有不同的影响.有些作用效果极为明显,易于辨别分析;有些作用效果轻微,分析难度很高.足底压力数据承载着重要的行走信息,近几十年来,伴随着计算机技术的普及和新型传感器技术的发展,压力测量仪器有了很大的改进甚至变革.无论是性能、质量还是准确性都有了明显提升.告别了脚印法等原始的测压方法,以压力传感器为核心的各式各样的足底压力测量仪器大量涌入;足底压力测量技术也在运动生物力学步态研究中有了日益显要的地位,成为了研究的热点.然而与足底压力测量技术飞速发展不相称的是,足底压力数据分析的研究尚不成熟.在社会高度信息化的今天,疾病的智能诊断与康复必然也是一项极具价值的研究内容.学者们的研究工作目前主要集中于人体行为对足底压力数据的影响,以及足底压力数据与步态特征的关系[1−3]等方面,将足底压力数据与特定病症进行直接连结的分析相对较少.另一方面,人体结构复杂,不同病症在足底压力上也有着复杂的表现;当前对于足底数据的分析有很大一部分仍需要依赖研究者自己直接在足压数据图上进行编辑处理,如文献[4]中步态特征的提取与足底压力数据图的标准化.当足底压力数据量较大时,就给医务工作者带来较大工作量与工作难度,因而对医生的工作强度与素养有较高要求.而控制算法的引入可以使这些问题有较为明显的改观.聚类问题本质是数学优化问题,不同的分类标准可以产生不同的聚类算法,基于神经网络的聚类算法有着极为重要的地位.这种将人工神经网络应用于聚类问题的算法主要起源自Kononen的学习向量量化(Learning vector quantization,LVQ)[5]和自适应组织特征映射 (Self-organizing feature map,SOFM)[6]以及Carpenter 等的自适应共振理论(Adaptive resonance theory,ART)[7].由于其具有自组织自适应、大规模并行、鲁棒性好等优点,目前在图像识别、故障检测等领域有着广泛的应用.传统的人工神经网络中,网络的隐层节点参数往往是通过一定的学习算法,进行多次优化并最终确定.这些学习步骤大多会使参数的训练过程占用大量的时间,从而使网络训练过程的效率得不到保证.为增强神经网络的整体性能,Huang等提出了一种新的学习算法—极限学习机(Extreme learning machines,ELM)算法[8].ELM神经网络学习过程简单,大大降低了网络参数的调节时间.近几年间该网络已经得到了广泛关注.本文基于ELM神经网络聚类算法对前交叉韧带断裂损伤进行辨识研究.通过对测试者的足底压力数据进行分析,从中提取关键的步态特征信息.并以此为特征值,应用ELM神经网络聚类算法,完成前交叉韧带断裂者与正常者之间的辨识工作.本研究可为临床医疗中该伤情的诊断或康复效果检查提供参考意见.1.1 足底压力数据的测量提取市场上可用于足底压力测量的仪器设备很多,本研究选用FootScan足底压力测量平板系统,如图1所示.该系统可用于赤足或穿鞋的走、跑等不同运动的静态或动态足底压力测量.测量平板总大小为200cm×40cm,共包含16384个压力传感器,每个压力传感器大小为7.62mm×5.02mm.该测量平板被放置在一条16米长的跑道中间,我们要求测试者裸足进行足底压力测试.为了保证测量数据的有效性,每个测试者测试前都需要先进行热身并熟悉裸足测试的基本流程.测试者可以选择自己适合的运动速度进行测试,测试中采用“左–右–左”的“三步走”方法.对于正常的运动过程而言,每个人的足部着地过程都应为足跟首先触地,所以当测试者不是足跟部先着地时该次测试无效.在测试中,测试者选择走路方式测试,系统的采样频率设置为126Hz.1.2 步态特征生物力学与运动医学都是有着较长历史的研究领域,用于标识行走信息的步态特征参数很多;然而这些步态特征可用于足底压力分析的内容却是寥寥,目前研究较多的有足行进角、足弓指数、足底压力中心轨迹线等[9].足行进角(Foot progression angle,FPA)是用来衡量人体运动过程中足部偏转行走方向程度的一个参数.生活上常提及的内八字与外八字走路方式即可用该参数进行较为直接的表示.虽然大致含义很明确,但是该参数的具体计算却尚未有统一的标准.目前文献[4]中的定义有着较为广泛的认可.在该文献中,作者先以10kPa的压强作为临界值提取一幅完整足底压力图的轮廓线,并分别在足内侧和外侧提取了前足与后足的公切线.以两条公切线的对称轴作为足部中轴线,该中轴线与行进方向的夹角被定为足行进角.目前对之进行研究的学者有很多[3].足弓指数(Arch index,AI)是用来标识人体足底几何特征的一个参数.它和人们常说的扁平足有着较为直接的对应关系.该参数在1987年由Cavanagh等[10]提出,其计算方法目前已成公认.该参数值即为将足底压力图像(此处足底压力图不包含足趾)长轴三等分后,中间区域的压力占整体足底压力图的比例.一般正常人的足弓指数范围为0.21＜AI＜0.26.足底压力中心轨迹线(Trajectory of the center of pressure,COP)[2]是标识一只脚整个着地过程足底接触面压力中心运动轨迹的参数.它同样表示着人足部着地过程整体重心的移动轨迹.我们可以在文献[4]中的标准化过程中得到该参数的计量方法,即直接获取每帧压力数据图的压力中心点,并将所有压力数据帧的压力中心点直接连成一条线即可.该参数在后文提到的前交叉韧带断裂足底压力分析中发挥着至关重要的作用.1.3 前交叉韧带断裂前交叉韧带 (Anterior cruciate ligament, ACL),又称前十字韧带,是人体膝关节的一个十分重要的稳定器.ACL断裂(ACL de fi ciency,ACLD)是很常见的一种损伤,多为高强度运动致伤.ACL断裂[11]后,伤者会出现明显的膝关节不稳现象,对膝关节功能产生严重的负面影响.未得到有效治疗会继发关节软骨和半月板损伤.文献[12]中提到,为了便于对足底压力数据进行分析,我们可以在一只脚着地的整个周期提取出5个特征时刻,如图2所示:足跟触地时刻(First foot contact,FFC)、前足触地时刻(First metatarsal contact,FMC)、前后足支撑地时刻(Forefoot fl at, FFF)、足跟离地时刻(Heel o ff,HO)和足尖离地时刻(Last foot contact,LFC).相应的整个周期又被分为4个阶段:足跟触地阶段 (Initial contact phase,ICP)、前足触地阶段(Forefoot contact phase,FFCP)、全足支撑阶段 (Foot fl at phase, FFP)和前足蹬离阶段(Forefoot push o ffphase, FFPOP).由于足膝偶联机制的存在,整个着地周期的4个阶段出现不同的表现:在足跟触地阶段和前足触地阶段,前足旋前、胫骨内旋;而在全足支撑阶段和前足蹬离阶段则出现相反的运动:前足旋后、胫骨外旋.当ACL断裂后,伤者行走的足底压力数据会有对应的变化.ELM是一种快速的单隐层神经网络训练算法.其核心为:神经网络学习过程中,我们设置好合适的隐层节点参数,输入权值可以随机赋值,只调整最外层网络输出权值.网络参数的确定过程中只需一步求逆,无需任何迭代步骤,从而大大降低了网络参数的调节时间,在理论上可以达到很快的学习速度.图3为ELM神经网络结构.2.1 ELM神经网络算法针对训练数据样本(x,t),具有L个隐层神经元的单隐层前向神经网络,Huang等[13]给出了ELM的基本算法.给定初始训练样本隐层输出函数G(a,b,x),隐层节点个数L.步骤1.随机生成隐层节点参数(ai,bi),i=1, ···,L;步骤2.计算隐层输出矩阵H;步骤 3. 计算网络输出层的权值β:β= H+T.利用Moore-Penrose广义逆可以得到H+= (HTH)−1HT,式中,T=[t1···tN]Tm×N.基本ELM算法需要数据离线获得,不能在线进行学习.此外,对于隐层神经网络节点个数L.系统并不能给出一个合理的指导算法来选择合适的隐层神经网络节点个数L,因而往往会导致网络的冗余.考虑到上述问题,Huang等[7,14]提出了几种ELM神经网络的衍生形式.传统的ELM神经网络,当面临新到来数据时,需要与之前的数据一起重新训练,这使得学习效率低下,不利于实际生产中的应用.OS-ELM算法[13]给出一个ELM算法的在线形式.OS-ELM算法相对于传统批处理式学习算法而言,当新数据到来时,其串行学习的方法不需要对以往的数据进行重新训练,只需对当前新到来的数据块进行训练.OS-ELM算法是一种简单有效的在线学习算法,不仅可以处理连续的单个数据,还可以处理连续的数据块.而无论是传统的ELM算法还是OS-ELM算法,其隐层节点神经元个数L一旦给定,便不再改变.由于没有指导性的指标机制,网络隐层节点个数的选取不当会引起ELM 过学习或欠学习.因此, Feng等[14]提出基于误差极小的ELM神经网络学习算法—EM-ELM算法.该算法能够根据需要自增加隐层节点个数,避免了网络的冗余.相对传统的ELM神经网络及其他变形形式,EM-ELM神经网络能够简化网络结构,避免网络冗余,提高网络的学习效率.2.2 基于ELM神经网络的聚类分析文献[15]将核函数融入到ELM算法中,并解释到ELM神经网络可以用于回归和分类问题的分析计算.当用之进行聚类分析时,首先需要采用上面的方法用一系列样本数据对ELM分类器进行学习训练.训练完成后可按下述思路计算新样本的类别所属. ELM分类器的输出为式中,h(x)为ELM神经网络隐层神经元的输出,它是关于输入样本x的函数.当需要解决的聚类问题只是一个二分问题时, ELM神经网络可以只用一个输出节点,ELM分类器的分类结果为当这是一个多类划分问题(聚类个数为c,c＞2)时,ELM神经网络则需要有c个输出层节点,即m=c,ELM分类器的分类结果为该方法将作为下一节足底压力数据分析的核心算法思想.3.1 足底压力数据预处理按照上文所述,采用一定的采样频率,借助足底压力测量平板可以获取测试者一次运动的足底压力数据.该数据由一组二维表表示,每张二维表即一帧压力数据,它按照实际的空间位置关系记录某一时刻压力传感器阵列各个点的压强大小(即足底压力的大小);二维表的张数取决于测试者运动的速度与我们设置的采样频率.可以根据每一帧的压力数据画出对应时刻的足底压力数据图.参见图4.本文共测取了75份实验数据.其中正常人裸足步行数据25份,左膝ACL断裂者裸足步行数据25份,右膝ACL断裂裸足步行数据25份.每份测试数据都既包含测试者左足着地数据,也包含同一测试者当次运动的右足着地数据.对于每足的完整着地周期数据由100～200帧二维压力数据组成.本文将以ACL断裂为例,对足底压力数据进行分析研究.如第1节所述,ACL断裂会对人体运动的足底压力数据产生一定的影响,该影响会对足底压力数据中心轨迹线产生较明显的影响.依据重心计算公式可以计算每帧二维压力数据表的压力中心:其中,X和Y分别表示以压力传感器为单位的坐标的两个维度,整足所占空间的左下角被记为坐标原点;不同次测试中,着脚点位置会有偏移而不同,选定的坐标原点也会有对应的变化,所以着脚点位置的不同不会影响分析.Pi表示压力测量平板每个测量点的压强大小.将一个完整着地周期的各帧压力中心连结在一起即可获得该足着地过程的足底重心移动轨迹,即COP轨迹线.据此,我们可以做出各个测试数据的COP轨迹线,并了解ACL断裂对COP参数的影响,如图5和图6所示.图5中左图为正常测试者左侧足底压力COP轨迹线图,其中直连线为25份测试数据各自的COP轨迹线,星连线为25份测试数据的平均COP轨迹线.右图为左膝ACL断裂测试者的左侧足底压力COP轨迹线图.从图5可以看出,正常测试者与ACL断裂患者的压力中心轨迹线有明显区别.这是由于ACL断裂后,受伤侧的胫骨出现异常增加的内旋、内移和前移[16],在着地或突然改变运动方向,股四头肌发生离心收缩时,就易出现膝关节不稳症状[17].在支撑相早期阶段,膝关节接近伸直,小腿所受的剪切力主要是由股四头肌产生的前向剪力,产生胫骨前向负荷较大;而且足跟触地阶段和前足触地阶段发生的足旋前和胫骨内旋[18],会加重ACL断裂后的膝关节不稳.这些原因均可能导致胫骨前移,加重ACL断裂后的膝关节紊乱.基于足膝偶联关系,这种膝关节功能紊乱有可能引起人体的代偿调整,改变动态足底压力分布,以便维持一定水平的步行能力.如图6所示,同样的特征在右侧足底压力数据也有对应的体现.图6中左图为正常测试者右侧足底压力的COP轨迹线图,右图为右膝ACL断裂测试者的右侧足底压力COP轨迹线图.由于测试过程的诸多不确定因素影响,右侧足底压力测试结果中有个别数据特征没有特别突出,但大致趋势仍可从图6中看出.为避免ACL断裂测试者的伤足数据对正常数据产生影响致使分析结果不够科学可靠,研究中所用的正常数据皆选自完全正常的测试者.虽然从图5和图6中原始特征提取所得的COP轨迹线可以看出ACL断裂对足底压力数据的影响,但是该数据尚不能直接用于聚类分析.结合生活常识,观察图5和图6可以意识到,不同测试的足型不同,每个人的脚有小有大,如果对不同人的足底压力中心坐标值直接进行对比分析,结果必然是不准确的.所以,这些足底压力数据还需要通过下式进行坐标放缩:式中,和分别表示放缩后的压力中心坐标值, LX和LY分别表示该测试者足底压力数据两个维度的宽度,即该测试者足型大小.通过此式,所有足底压力数据被放缩映射到一个30×20(此数值取自标准足型大小近似对应的传感器阵列单位模型)的矩形坐标系中.以某一COP轨迹线为例,其放缩效果如图7所示.由于每条COP轨迹线都由上百个压力中心点组成,每个点又由两个坐标值组成,如果直接用这样超两百的数据作为标识一个样本的特征,对于聚类分析无疑是巨大的工作量.为了降低运算量,需要在此基础上进行坐标点的提取.然而每位测试者的整足着地周期时间长度不同,每份测试数据的二维压力数据表帧数不同,这就意味着每条COP轨迹的压力中心点数不同,不能直接按照统一的时间标度作为坐标点提取的依据;同样由于坐标本身是特征信息的载体,也不能直接选用统一的空间标度作为坐标点提取的依据.结合第2节中的着地周期的5个特征时刻说明,研究中最终选用从整条COP轨迹线中提取对应的5个关键坐标点(10个特征值)作为该样本的特征描述.为了使X和Y坐标对分析结果的影响权重一致,同时考虑到日后可能的特征扩展,最后需要对提取的特征序列进行归一化.通过将所得特征序列中的值与全体样本中对应特征的最大值作比,将所有特征值转化到[0,1]范围内.3.2 足底压力数据仿真计算在本研究中,左右侧足底压力数据分别分析,每组分析的聚类个数为2,即正常人足底压力数据类与ACL断裂者足底压力数据类.选用基于径向基核函数的ELM神经网络作为聚类算法.径向基核函数可以表示为式中,σ是一个需要自行调控的参数,在仿真实验中可以通过调整它以使保有较为理想的训练效果,本实验中选取σ2=15.根据上一节的数据预处理,可以获得以下数据样本的特征序列.表中每个特征向量由10个特征值表示.表1为25份正常测试者左侧足底压力数据提取的特征序列,表2为左膝ACL断裂测试者的足底压力数据,各数据在表中随机排序.该数据已经过坐标放缩映射,但未进行归一化处理.在表2中可以看到较为明显的坐标特征.以左侧足底压力数据分析为例,现在已得两类50条测试样本数据.ELM神经网络是一种有监督的聚类算法,它需要先由一系列的样本数据对神经元进行训练,然后才可以进一步完成新样本的聚类辨识工作.为保证分析结果的可靠性,选用K-交叉验证法(取K=5)对数据进行分析.测试者数据被分为A, B,C,D,E五组,已标注在表中.现选取其中四组作为训练数据,剩余一组数据作为测试数据进行仿真分析.将数据带入仿真计算得最后的辨识结果如表3所示. 该仿真分析训练时间在毫秒级.对五次仿真测试的辨识结果求取平均值,最后的平均辨识准确率为76%.接下来采用同样的方法对右侧足底压力数据进行分析,首先得到正常测试者与右膝ACL断裂者的足底压力数据特征序列,如表4和表5所示.与左侧足底压力数据分析相同,我们仍将测试者数据分为A,B,C,D,E五组,取其中四组作为训练数据,剩余一组数据作为测试数据进行仿真分析.将右侧足底压力数据代入仿真计算得最后的辨识结果如表6所示.最后的右侧足底压力数据平均辨识准确率为76%.3.3 仿真结果分析观察上面的仿真辨识结果可以发现,ELM神经网络聚类算法对于ACL断裂者与正常者的足底压力数据辨识分析有着比较令人认可的准确率.但是该结果存在辨识误差,有小部分正常测试样本被辨为ACL断裂类;作为一个新领域的课题研究,其错误率在可接受的范围之内,可以作为医生临床诊断的参考意见,为之提供辅助分析.当然ELM神经网络在该问题上的应用是一项极为有价值的研究发展,但是从客观角度来讲,该问题优化改进的主要突破角度应选在特征提取部分.一个合理的特征提取方案,可以使得特征值序列对原始样本有一个最客观的描述,也可以使得不同类别样本有着更为明显的区别,这也是聚类算法有效工作的一个合理保证.本研究所选用的步态特征目前尚且较少,日后研究中需丰富特征提取内容以使其对原始样本有更加全面的描述,进而使聚类分析达到更高的准确度.本文将ELM神经网络聚类算法应用于足底压力数据分析,以COP足底压力轨迹线作为主要特征描述,完成ACL断裂与正常膝足的辨识工作.在足底压力数据分析研究暂为寥寥的现在,本文将聚类算法与之融合属于一种创新性研究.在本文的研究结果中,该聚类分析已有了值得认可的准确率,对于临床诊断有很大的参考意义;本研究有着十分乐观的研究前景,可以作为后续工作的良好基础.【相关文献】1 Taylor A J,Menz H B,Keenan A M.The in fl uence of walking speed on plantar pressure measurements using the twostep gait initiation protocol.The Foot,2004,14(1):49−552 Stolwijk N M,Duysens J,Louwerens J W K,Keijsers N L.Plantar pressure changes after long-distance walking. Medicine and Science in Sports and Exercise,2010,42(12):2264−22723 Lai Y C,Lin H S,Pan H F,Chang W N,Hsu C J,Renn J H.Impact of foot progression angle on the distribution of plantar pressure in normal children.Clinical Biomechanics,2014,29(2):196−2004 Keijsers N L W,Stolwijk N M,Nienhuis B,Duysens J.A new method to normalize plantar pressure measurements for foot size and foot progression angle.Journal of Biomechanics,2009,42(1):87−905 Kohonen T.The self-organizing map.Proceedings of the IEEE,1990,78(9):1464−14806 Kohonen T.Self-Organizing Maps.New York:Springer-Verlag,2001.7 Carpenter G A,Grossberg S,Rosen D B.Fuzzy ART:fast stable learning and categorization of analog patterns by an adaptive resonance system.Neural Networks 1991,4(06):759−7718 Huang G B,Wang D H,Lan Y.Extreme learning machines: a survey.International Journal of Machine Learning and Cybernetics,2011,2(2):107−1229 Stolwijk N M,Duysens J,Louwerens J W,van de Ven Y H,Keijsers N L.Flat feet,happy feet?Comparison of the dynamic plantar pressure distribution and static medial foot geometry between Malawian and Dutch adults.PLoS One, 2013,8(2):e5720910 Cavanagh P R,Rodgers M M.The arch index:a useful measure from footprints.Journal of Biomechanics,1987,20(5): 547−55111 Andriacchi T P,Dyrby C O.Interactions between kinematics and loading during walking for the normal and ACL de ficient knee.Journal of Biomechanics,2005,38(2):293−29812 Huang Hong-Shi,Yu Yuan-Yuan,Guo Qin-Wei,Xu Yan, Ao Ying-Fang.Temporal characteristics of plantar pressure in patients with anterior cruciate ligament rupture during walking.Chinese Journal of Sports Medicine,2015,34(3): 271−274 (黄红拾,于媛媛,郭秦炜,徐雁,敖英芳.前交叉韧带断裂患者步行时足底压力时间特征.中国运动医学杂志,2015,34(3):271−274)13 Huang G B,Chen Y Q,Babri H A.Classi fi cation ability of single hidden layer feedforward neural networks.IEEE Transactions on Neural Networks,2000,11(3):799−80114 Feng G R,Huang G B,Lin Q P,Gay R.Error minimized extreme learning machine with growth of hidden nodes and incremental learning.IEEE Transactions on Neural Networks, 2009,20(8):1352−135715 Huang G B,Zhou H M,Ding X J,Zhang R.Extreme learning machine for regression and multiclass classi fi cation. IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics,PartB(Cybernetics),2012,42(2):513−52916 DeFrate L E,Papannagari R,Gill T J,Moses J M,Pathare N P,Li G A.The 6 degrees of。
如何看待前交叉韧带(ACL)损伤重建术后康复治疗[关键词] 前交叉韧带（acl）；损伤；术后；康复治疗[中图分类号] r686[文献标识码] a [文章编号] 1005-0515（2011）-07-346-01现代医学技术的发展，特别是骨科微创技术、组织工程技术的发展，为交叉韧带损伤的修复重建带来了革命性的变化。
但是随着交叉韧带重建技术的不断普及，由此带来一个全新的课题：前交叉韧带损伤重建术后康复的问题。
1 acl重建术后康复的观点康复方法繁多，报道不一，尚无大家公认的最具权威性的康复训练方法。
目前有保守与激进两种观点。
保守的观点大部分来自骨科医生；激进的观点大部分来自康复医生。
而争论的焦点是：康复训练的时机与训练方法。
两种观点的碰撞[1] [2]1.1 保守方：交叉韧带损伤重建术后，石膏托外固定≥6-8周，患者可以即刻开始股四头肌的等长收缩，和踝泵运动，术后3-4天后可以非负重情况下下床，但关节的主被动运动严格限制，直到重建组织和骨隧道建立有效连接后方可酌情进行主被动活动，这个时间最短也要到6-8周，完全负重要到4-6个月后。
1.2 激进方：术后只用支架保护，即刻开始等长收缩和踝泵运动，术后第一天下床，开始负重，术后第四天关节主被动活动达到0-60°，1-2周被动活动达到90°，4周达到120°，5周-3个月为强化训练期，4-6个月全面恢复日常运动，7月-1年恢复剧烈运动。
由此可以看出它们共同的出发点都是为了：如何解决前交叉韧带重建后“移植的韧带和肌体良好的长入与尽早恢复关节功能及运动能力”这个矛盾。
2 acl重建术后的康复评估对康复医师和治疗师来说容易忽视的几个问题是：交叉韧带的解剖关系及生物力学性能；了解acl重建手术术式的选择；acl重建后移植物对康复治疗效果的影响。
2.1 结构决定功能。
acl超微结构较复杂，其基本构成单位是胶原纤维，胶原纤维成束状排列，走行方向一致，但相邻纤维走行不同，呈相互交错排列。
前交叉韧带损伤修补术的进展（完整版）前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL）损伤是一种常见的膝关节运动损伤，可导致膝关节功能受损，继发半月板和关节软骨损伤。
随着国内全民体育活动参与度的提高，ACL损伤逐渐呈现高发病率、低龄化的趋势。
ACL重建术能有效恢复膝关节稳定性和运动功能，是目前首选的ACL损伤治疗方式。
ACL重建术虽临床效果优良，但仍存在诸多问题，随着病理生理学的发展、关节镜技术的改进、手术适应证的精选，ACL修补术作为一种生理干扰小、具有潜力的ACL治疗手段，再次成为焦点。
本文从ACL损伤修补术的历史演变、适应证、现代主要技术和局限性等方面对前交叉韧带损伤修补术的进展进行综述。
一、ACL损伤修补术的历史演变ACL损伤最早是由古希腊人描述的[1]。
1895年，Mayo Robson报道了第一例ACL修补术，他在股骨连接部位使用猫肠线重新连接ACL两个断端，患者术后功能恢复效果显著[2]。
在20世纪70年代和80年代，一期ACL修复被进一步完善，最终开放式ACL修补术成为当时ACL治疗的主流[3]。
开放式ACL修补术的早期结果令人满意[4]，但中期随访即出现严重问题，5年时的再撕裂率为50%，且术后关节不稳定、再损伤、松弛发生率很高[5]。
因此，20世纪90年代，开放式ACL修补术几乎完全被放弃，转而采用ACL重建术。
随着全民健身和体育运动的发展，ACL损伤有逐年增加的趋势，据统计[6]，人群ACL损伤的患病率为68.6/10万，年青患者多见。
ACL损伤将导致膝关节不稳，继发半月板、关节软骨损伤，影响关节功能，远期形成骨关节炎。
ACL重建术的短期结果通常很理想，大多数患者恢复良好的膝关节功能[7]，但中长期随访显示，ACL重建术后发生骨关节炎（Osteoarthritis, OA）的风险并未降低[8]，大约20%至50%的患者将在10至20年内出现骨关节炎的症状[9]。
对运动员前交叉韧带损伤的生物力学分析作者：马擎来源：《东方教育》2018年第15期前交叉籾带（Anterior Cruciate Ligament ACL）断裂是体育运动中最常见的严重运动损伤之一。
挪威前交叉韧带重建手术每年每10万人中有34个。
研究表明31%的前交叉韧带损伤患者会出现步行障碍，44%的患者会影响日常生活中的功能性活动，而77%的患者不可能再具有原有运动竞技水平。
前交叉韧带损伤患者罹患膝关节炎的时间要远远早于无前交叉韧带损伤病患的人。
72%的ACL损伤发生在与其他人无接触的突然减速或落地时。
对美国NCAA足球和篮球运动员连续13年的跟踪调査表明，65%的ACL损伤为非接触性。
Arendt和Dick （1995）根据美国学校运动协会的数据发现，每1000个女性足球和篮球运动员中平均ACL损伤的发生率分别是0. 31和0. 29。
在每1000小时的运动时间中，男足和女足运动员发生ACL 损伤的发生率分别为0.09和0.28。
前交叉韧带承受了过大的应力是导致其部分或全部断裂的原因。
有文献报道，前交叉韧带的强度大约在80-240N/mm之间。
对于22-35岁的正常成人来说，前交叉韧带的最大张力可以达到2200牛顿（N）。
肌肉力量的薄弱；不正确的姿势和用力方式；疲劳状态下的训练和比赛；身体核心区肌肉力量不足所致的身体失衡；臀大肌和臀中肌无力；股四头肌和股后肌群力量比例失当等都是发生前交叉韧带断裂的潜在危险因素。
1.1膝关节解剖学特点膝关节包含外侧与内侧胫股关节与髌股关节。
膝关节包含两个活动面，使膝关节能做屈曲、伸直、内旋以及外旋等活动。
膝关节的关节囊薄而松弛，附着于各关节面的周缘；囊壁个部位厚薄不一。
其前壁不完整，有髌骨、股四头肌肌腱和髌韧带填补、加强；内外侧壁及后壁也各有韧带加固，以增加关节的稳定性。
膝关节的附属结构主要有韧带、半月板、滑膜囊和滑膜襞等。
膝关节的关节囊薄而松弛，附着于各关节面的周缘；囊壁个部位厚薄不一。
（本答案适用专业为“骨外科学”的医疗人员，根据专业自动推荐的四门）一、骨质疏松骨折治疗专家共识骨质疏松性骨折防治新措施1、（）是骨质疏松的治疗主要目标 C2、骨重建的周期一般为（）天 A3、骨密度测量主要是了解（）A4、老年人骨折治疗的难点包括（） D5、生化检测主要了解（） C骨质疏松性骨折的预测1、测量掌骨和脊椎骨密度常使用（） A2、骨质疏松性骨折治疗的难点不包括下列哪项（） A3、WHI提出危险因素包括服用肾上腺皮质激素，其中具体为患者服用肾上腺皮质激素或已服用（）个月以上，并且每日泼尼松龙剂量超过5毫克 B4、（）年欧洲病理学家Pommer首先提出骨质疏松症这一概念 A5、（）用于周围骨测定 C经皮椎体后凸成形术治疗骨质疏松性1、骨质疏松性骨折多发生于（）类人 B2、关于椎体压缩骨折的分类，以下说法错误的是（） D3、骨水泥强化后，继发骨折多出现在术后（） A4、患者刘某，女性76岁。
T11、L5压缩骨折，T11脊髓受压，治疗方法为（） B5、压缩或爆裂骨折会导致（） D骨质疏松性骨折的治疗1、Singh指数依据骨小梁丢失程度将其分为（）级 A2、下列哪项不属于骨质疏松症的分类（） B3、老年人股骨粗隆间骨折保守治疗的指征不包括以下哪项（） A4、动力髁螺钉的角度设计为（） D5、骨质疏松症的T值（） C骨质疏松性骨折预防、康复和药物冶疗1、成年人摄入锶（）mg/d即可满足生理需求 B2、雌激素、选择性雌激素受体调节剂属于（） A3、新的预防骨折措施包括（） D4、VitD的生理功能不包括下列哪项（） C5、VitD正常用量为（）μg/d A二、老年常见骨病种类与治疗老年骨关节炎的诊疗现状1、骨关节炎发病率的男女比例为（） C2、骨关节炎的治疗中（）才是根本 A3、膝关节单髁置换术最早始于（） C4、膝关节单髁置换术的优势不包括（） D5、若想诊断手关节骨关节炎，以下哪一项不是必须具备的（） D骨质疏松性骨折的治疗进展1、发生髋部骨质疏松性骨折后有四高，其中不包括（） B2、不属于骨质疏松性骨折好发部位的是（） C3、临床后果最严重的骨质疏松性骨折是（） C4、一般成年人每天应摄入元素钙（） D5、以下关于脊柱压缩骨折的描述不正确的是（） B老年髋部骨折的治疗1、Lawrence总结了近9000例髋部骨折病例，有19%出现了术后并发症，其中来自（）的并发症所占比例最大 B2、对髋部骨折患者进行骨牵引和皮牵引不会引发以下哪个并发症（） D3、以下关于老年骨折患者术前准备及处理的描述不正确的是（） C4、不建议髋部骨折患者术前使用皮牵引的是（） C5、老年人髋部骨折一年内死亡的有（） D腰椎管狭窄症的手术治疗1、腰椎不稳定是指椎体终板间活动角度（），前后滑移（） A2、老年退行性腰椎管狭窄症的特殊性不包括（） B3、“切除一侧的椎板，保留中间的棘突、棘间棘上韧带和对侧的椎板”是以下哪一种手术的术式 B4、全椎板切除术的适应证是（） A5、手术治疗腰椎管狭窄症时，可提供即刻稳定性，并提高融合率的手术是（） C三、骨关节炎的规范化诊疗指南解读与病例分析骨关节炎规范化治疗指南解读与病例分析（一）1、关于晚期骨关节炎的表现叙述错误的是（） C2、关于OA的最新定义叙述错误的是（） A3、关于关节软骨叙述正确的是（） B4、下列关于骨性关节炎疼痛的原因叙述错误的是（） C5、特发性骨肥厚钙化连续的区域很少超过（）个椎体 D骨关节炎规范化治疗指南解读与病例分析（二）1、下列关节镜清理术前患者应被告知的内容错误的是（） A2、下列属于骨关节炎的治疗最核心的部分的是（） B3、根据AAOS指南，BMI≥（）的患者建议减重 B4、临床显著性贫血的定义是与基线相比，Hb下降≥（）g/dL和/或HCT下降≥10% B5、下列属于关节镜清理术预后良好因素的是（） B骨关节炎规范化治疗指南解读与病例分析（三）1、下列不属于前交叉韧带损伤后重建可以恢复的生物力学特点是（） D2、根据世界骨关节大会的研究认为如果延迟手术超过（）是膝关节骨关节炎发生的高危因素 C3、根据美国运动杂志的研究，交叉韧带重建一侧的膝关节骨性关节炎发生率是健侧的（）倍 C4、下列属于前交叉韧带损伤后重建可以恢复的生物力学特点是（） B5、在发生交叉韧带损伤后的慢性期，（）是主要的标志物 A骨关节炎规范化治疗指南解读与病例分析（四）1、导致TKA术后疼痛的关节外因素是（） C2、对于TKA术后患者疼痛的评估不包括（） D3、（）是一个生物力学单位的整体 C4、TKA术胫骨假体旋转定位标志是（） A5、关于TKA患者术后由于伸膝装置异常导致疼痛原因叙述错误的是（） C四、骨质疏松的诊治要点及防治指南ON诊疗常规（一）1、下列哪项不属于股骨头坏死的危害性（） D2、以下不属于股骨头坏死病史的是（） C3、股骨头塌陷分型不包括（） D4、下列关于股骨头坏死X线片检查不正确的是（） C5、下列关于股骨头坏死不正确的是（） DON诊疗常规（二）1、以下关于股骨头坏死Ficat分期中IIA期不正确的是（） A2、下列不属于股骨头坏死中药治疗药物的是（） A3、关于股骨头坏死的药物治疗不正确的是（） B4、体外冲击波治疗的优点不包括（） B5、下列不属于股骨头坏死生物物理治疗的是（） COS诊疗常规（一）1、骨质疏松性骨折多发生于（） B2、下列不属于病理性骨折是（） D3、下列不是骨质疏松性骨折骨骼特点的是（） D4、进行骨密度检查时，需要再次进行骨质疏松风险评估，T值为（） A5、下列不属于骨质疏松骨折的诊断要点的内容是（） COS诊疗常规（二）1、以下关于抗骨质疏松康复治疗的说法，不正确的是（） D2、以下不属于骨折复位后的固定方法的是（） C3、下列不属于脊椎骨质疏松性骨折治疗的是（） C4、以下不属于常见骨质疏松骨折的是（） A5、关于髋部骨折，以下说法不正确的是（） C。
『全解析』前交叉韧带（ACL）重建术后的康复治疗前交叉韧带损伤大多数发生在运动时，尤其是方向快速变化和跳跃时，多见于足球、篮球、曲棍球等剧烈运动中，可单独损伤，多常与膝关节其他静力结构(如侧副韧带或后交叉韧带以及半月板)同时发生损伤。
前交叉韧带损伤的机制可以总结为4点：1.膝关节受力外翻外旋;2.膝关节受力内翻内旋;3.胫骨受力内旋时膝关节处于伸直位可造成前交叉韧带在股骨内髁前方撞击并造成韧带撕裂;4.身体向前移动过程中向后摔倒，用力收缩股四头肌保护性直立，相对于股骨向前推胫骨，可造成单纯的前交叉韧带损伤。
1临床表现前交叉韧带急性损伤，患者有急性膝关节受伤史，损伤时可感关节内有组织撕裂感或撕裂声，继而产生疼痛，肿胀，不能活动和步行，主要表现为关节大量积血，关节活动受限和关节触痛。
慢性ACL功能失衡，主要临床表现为患膝肌肉萎缩、骨关节炎和关节功能减退。
2康复评定1.手法检查方法有3种：①前抽屉试验：向前活动度加大为阳性，超过5mm表明前交叉韧带损伤。
②Lachman试验：注意移动的程度，超过了5mm为阳性。
③轴移试验：前交叉断裂时，股骨即移向后方，此时给以轴向加压及外翻应力，连续作屈伸动作时，膝关节近伸直位时出现半脱位，屈膝时复位即为轴移试验阳性。
2.等速肌力的腘绳肌/股四头肌(H/Q)比值：以H/Q比值>85%作为恢复运动。
3.关节活动度的测定：4.疼痛评定通常采用VAS法评定疼痛的程度。
5.前交叉韧带重建(Noyes评分)：Noyes评分系统分为四个部分：症状等级量表、运动能力等级量表、功能评价和最终等级量表。
6.MRI检查可以显示前交叉韧带是否有断裂，断裂的部位以及断裂的类型，对诊断具有重要意义，必要时可作膝关节镜以明确诊断。
临床治疗小部分的ACL部分断裂可行保守治疗，内翻伸直位管型石膏固定4~6周，辅以药物和理疗等，强调下肢的功能锻炼，以防止股四头肌等肌肉的萎缩;超过50%的ACL部分断裂的主张在关节镜下做韧带缝合术，再石膏固定3~4周;完全断裂的不满两周的应手术重建。
