利用机器学习对成人脊柱畸形手术后步态速度改善相关的姿势策略进行纵向研究

《Spine》：Longitudinal Investigation of Postural Strategies Associated with Improvement in Gait Speed Following Adult Spinal Deformity Surgery using Machine Learning

脊柱固定术后步态速度提升与COM-COP距离相关，基于89例成人脊柱畸形患者的3D步态分析，发现术后COM-COP距离的髋关节矢状面功率和踝背伸矩与步速改善显著相关，通过聚类分析分为年轻组（37例）和老年组（52例），前者步速改善明显而后者无显著变化。

　　

摘要 通俗语言总结

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研究设计

这是一项回顾性纵向队列研究。

研究目的

利用机器学习技术，探讨从胸椎到骨盆的脊柱固定术后，哪些姿势策略与步速改善相关。

背景数据概述

虽然脊柱固定术对成人脊柱畸形（ASD）在改善放射学参数和生活质量方面有效，但步态功能的改善较为困难。由于缺乏关注步速和姿势变化的纵向步态分析研究，其根本原因尚未明确。

研究方法

在手术前后分别进行了三维步态分析，以研究步速以及从重心到后肢压力中心的距离（COM–COP距离）。研究了COM–COP距离与步速之间的关系。术后步态模式通过k-means聚类进行分析，并提取了与COM–COP距离相关的疾病特异性步态特征。

研究结果

共有89名（平均年龄73.4岁）ASD患者参与了研究。术前后的步速变化与COM–COP距离的变化相关（r=0.607，P<0.001）。术后步速也与COM–COP距离相关（r=0.873，P<0.001）。COM–COP距离包括髋关节矢状角、力量以及踝关节跖屈力矩（R2=0.793，P<0.001）。研究将患者分为两组：A组（n=37）和B组（n=52）。在较年轻的A组中，术后COM–COP距离与髋关节矢状方向的力量显著相关（r=?0.487，P<0.001）；而在较年长的B组中，则与踝关节最大跖屈力矩相关（r=0.576，P<0.001）。A组的步速显著改善，而B组的步速和COM–COP距离在术后没有变化。

结论

COM–COP距离（由髋关节和踝关节的运动组成）与步速的改善有关。这些发现为改进步速提供了新的康复策略。

证据等级

Ⅲ

通俗语言总结本研究利用机器学习分析了脊柱手术后患者步态速度受姿势的影响。研究人员对89名平均年龄为73.4岁的患者进行了术前和术后六个月的3D步态分析。研究发现，步速的变化与后肢重心与压力中心之间的距离（COM–COP距离）的变化有关。研究将患者分为两组：一组术后步速有所改善，另一组则没有。研究表明，COM–COP距离（涉及髋关节矢状方向的力量和踝关节跖屈力矩）可能有助于优化康复策略，从而提高步速。

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