刘唯智2026 · 基于人工智能的膝骨关节炎疼痛进展轨迹聚类分析——OAI数据库ML聚类研究（骨科·n=4345）
· 膝骨关节炎 KOA 疼痛进展轨迹 AI聚类 DTW聚类
（1）进展型 vs 改善型——连续变量基线差异**
研究概况
膝骨关节炎（KOA）症状进展存在显著个体差异——有的患者症状加重、有的自发改善。传统研究多基于横断面或线性假设模型，难以刻画疼痛随时间的非线性变化。本研究利用人工智能时间序列聚类方法（DTW + K-means），基于OAI数据库随访5年数据（基线/12/24/36/48个月），识别KOA疼痛进展的潜在轨迹类型，并比较不同轨迹的基线差异。
🤔 常见问题
❓ 关于膝骨关节炎的最新研究发现是什么？
（1）进展型 vs 改善型——连续变量基线差异**
❓ 这项研究是如何设计的？
膝骨关节炎（KOA）症状进展存在显著个体差异——有的患者症状加重、有的自发改善。传统研究多基于横断面或线性假设模型，难以刻画疼痛随时间的非线性变化。本研究利用人工智能时间序列聚类方法（DTW + K-means），基于OAI数据库随访5年数据（基线/12/24/36/48个月），识别KOA疼痛进展的潜在轨迹类型，并比较不同轨迹的基线差异。
❓ 「膝关节炎的疼痛变化模式因人而异——有的人会越来越重，有的人自己会好转。用人工智能分析大数据后发现，疼痛加重的患者有几个共同特征
大腿没力、走路变慢、心情低落、抽烟多。这些因素都是有办法改善的——加强大腿肌肉力量、坚持走路锻炼、调节心情、减少吸烟，都是你可以主动做的事。这个研究还告诉我们，膝盖痛不光是体重的问题——即使体重正常，大腿无力和心情不好也可能让疼痛越来越重。」**
❓ 「研究发现，膝盖关节炎的疼痛有两种主要趋势
大约40%的患者疼痛会逐渐好转，而60%会逐渐加重。加重的人有一个共同特点——大腿没劲儿、走路变慢、心情更抑郁、吸烟更多。好消息是，这些因素都可以改变：练大腿力量、每天走走路、保持好心情、戒烟——这些可能比单纯减肥对缓解膝关节炎疼痛更关键。」**
❓ 「不要只看体重秤——BMI正常不代表膝关节没问题。本研究显示
疼痛加重的患者BMI与改善型没有显著差异，但肌力、功能和情绪状态差得多。一个体重正常的KOA患者如果股四头肌萎缩（'大腿没力'）且抑郁评分高，疼痛进展风险反而高于仅超重但肌力和情绪正常的患者。」**
❓ 这项研究对临床实践有什么意义？
1. **轨迹分层价值**：AI无监督聚类可有效识别KOA疼痛的两种主要演变模式——为个体化干预提供依据：改善型患者的疼痛可能自然缓解（可减少过度治疗），进展型患者需积极干预
📊 关键数据
| 抑郁评分（分） | 进展型（n=1,771）=6.77 | 改善型（n=2,574）=6.26 | 差值（x̄±s）=0.50±0.21 |
| 椅站时间（s） | 进展型（n=1,771）=12.22 | 改善型（n=2,574）=11.52 | 差值（x̄±s）=0.70±0.12 |
| 400米步行时间（s） | 进展型（n=1,771）=309.04 | 改善型（n=2,574）=304.54 | 差值（x̄±s）=4.50±1.72 |
| 股四头肌力量（N） | 进展型（n=1,771）=348.43 | 改善型（n=2,574）=360.64 | 差值（x̄±s）=-12.21±4.25 |
| 年龄（岁） | 进展型（n=1,771）=61.11 | 改善型（n=2,574）=61.24 | 差值（x̄±s）=-0.13±0.28 |
| BMI（kg/m²） | 进展型（n=1,771）=28.67 | 改善型（n=2,574）=28.49 | 差值（x̄±s）=0.19±0.15 |
| 身体活动量评分（分） | 进展型（n=1,771）=161.51 | 改善型（n=2,574）=162.45 | 差值（x̄±s）=-0.94±2.50 |
| 校正膝对线角（°） | 进展型（n=1,771）=-0.55 | 改善型（n=2,574）=-0.62 | 差值（x̄±s）=0.07±0.11 |
| 饮酒量（杯/周） | 进展型（n=1,771）=1.72 | 改善型（n=2,574）=1.76 | 差值（x̄±s）=-0.04±0.05 |
| 吸烟量（包/年） | 进展型（n=1,771）=9.89 | 改善型（n=2,574）=8.67 | 差值（x̄±s）=1.22±0.50 |
| 进展型 | n=1,771 | 0级=623（35.2%） | 1级=311（17.6%） |
| 改善型 | n=2,574 | 0级=1,003（38.9%） | 1级=472（18.3%） |
💡 给患者的建议
- 「膝关节炎的疼痛变化模式因人而异——有的人会越来越重，有的人自己会好转。用人工智能分析大数据后发现，疼痛加重的患者有几个共同特征：大腿没力、走路变慢、心情低落、抽烟多。这些因素都是有办法改善的——加强大腿肌肉力量、坚持走路锻炼、调节心情、减少吸烟，都是你可以主动做的事。这个研究还告诉我们，膝盖痛不光是体重的问题——即使体重正常，大腿无力和心情不好也可能让疼痛越来越重。」**
- 「研究发现，膝盖关节炎的疼痛有两种主要趋势：大约40%的患者疼痛会逐渐好转，而60%会逐渐加重。加重的人有一个共同特点——大腿没劲儿、走路变慢、心情更抑郁、吸烟更多。好消息是，这些因素都可以改变：练大腿力量、每天走走路、保持好心情、戒烟——这些可能比单纯减肥对缓解膝关节炎疼痛更关键。」**
- 「不要只看体重秤——BMI正常不代表膝关节没问题。本研究显示，疼痛加重的患者BMI与改善型没有显著差异，但肌力、功能和情绪状态差得多。一个体重正常的KOA患者如果股四头肌萎缩（'大腿没力'）且抑郁评分高，疼痛进展风险反而高于仅超重但肌力和情绪正常的患者。」**
- 「不要以为自己属于'改善型'就不做干预——聚类分析是群体层面的统计模式，不等于个体预测。改善型群体中也有部分患者疼痛反复（Silhouette仅0.088，区分边界模糊）。而且，改善型患者之所以疼痛改善，可能正是因为他们保留了较好的肌力和功能——如果任由肌力下降，也可能滑向进展型轨迹。」**
🏥 临床意义
1. **轨迹分层价值**：AI无监督聚类可有效识别KOA疼痛的两种主要演变模式——为个体化干预提供依据：改善型患者的疼痛可能自然缓解（可减少过度治疗），进展型患者需积极干预
📖 信息来源：刘唯智, 徐明, 陈曦, 于千益, 吕一飞, 王力, 游茗柯, 李康, 李箭, 聂涌, 周宗科. 基于人工智能的膝骨关节炎疼痛进展轨迹聚类分析[J]. 骨科, 2026, 17(1): 17-21. DOI：10.3969/j.issn.1674-8573.2026.01.004