膝骨關(guān)節(jié)炎內(nèi)翻畸形影響因素及治療的研究進(jìn)展

陳能++陳國材++劉文剛++趙傳喜++姚楠++盧巖巖++許學(xué)猛

【摘 要】 從膝關(guān)節(jié)的解剖特點(diǎn)、內(nèi)收力矩、骨質(zhì)疏松與軟骨下骨微骨折、肥胖或超重、分子水平變化等方面分析膝骨關(guān)節(jié)炎內(nèi)翻畸形的影響因素，并對(duì)其治療研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為及早采取有效措施防治膝骨關(guān)節(jié)炎內(nèi)翻畸形提供基礎(chǔ)及臨床研究依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 骨關(guān)節(jié)炎，膝；內(nèi)翻畸形；影響因素；骨質(zhì)疏松；治療；綜述

膝骨關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）是全球范圍內(nèi)中老年人常見的慢性退行性膝關(guān)節(jié)病。我國進(jìn)行過多項(xiàng)KOA流行病學(xué)調(diào)查，總體結(jié)果顯示：各地區(qū)KOA的患病率不等，老年、女性、體質(zhì)量、種族、外傷史、重體力勞動(dòng)、遺傳、居住環(huán)境等是KOA主要的危險(xiǎn)因素[1]。隨著KOA病情進(jìn)展，患者往往會(huì)出現(xiàn)患膝關(guān)節(jié)間隙變窄，內(nèi)翻或外翻畸形等，其中內(nèi)翻畸形最為常見[2]，其發(fā)病率約為外翻畸形的10倍[3]。已有研究發(fā)現(xiàn)，KOA內(nèi)翻畸形脛骨平臺(tái)軟骨和軟骨下骨病理改變特點(diǎn)為：相比外側(cè)平臺(tái)，內(nèi)側(cè)平臺(tái)軟骨厚度明顯更厚，而軟骨下骨明顯更薄但硬度降低[4]。KOA內(nèi)翻畸形形成原因復(fù)雜，雖然目前已有許多關(guān)于其影響因素的文獻(xiàn)報(bào)道，但尚未有研究對(duì)其進(jìn)行綜合分析。此外在治療方面，當(dāng)前治療手段已較為成熟。本文就KOA內(nèi)翻畸形影響因素及治療研究進(jìn)展綜述如下。

1 KOA內(nèi)翻畸形的影響因素

1.1 膝關(guān)節(jié)的解剖特點(diǎn) 膝關(guān)節(jié)由股骨下端和脛骨下端構(gòu)成的內(nèi)側(cè)和外側(cè)脛股關(guān)節(jié)，以及髕股關(guān)節(jié)組成。股骨下端分為內(nèi)髁和外髁，內(nèi)髁橫徑較外髁長，而縱徑較外髁短；脛骨上端為脛骨平臺(tái)，其關(guān)節(jié)面較平坦，略帶后傾，這些骨骼的形狀決定了膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：膝關(guān)節(jié)屈伸時(shí)，股骨髁和脛骨髁大部分運(yùn)動(dòng)過程以滑動(dòng)方式完成，在伸直最后20°時(shí)，則以滾動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)；但滾動(dòng)幅度不一致，導(dǎo)致脛骨相對(duì)于股骨產(chǎn)生外旋。而伸直位開始屈曲時(shí)，最初20°脛骨相對(duì)于股骨產(chǎn)生部分內(nèi)旋[5]，因此，在日常活動(dòng)中內(nèi)側(cè)脛股關(guān)節(jié)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)較外側(cè)多。此外，脛骨兩側(cè)髁的曲面與相應(yīng)的股骨髁不吻合，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)和外側(cè)脛股關(guān)節(jié)的載荷接觸面及載荷大小存在差異：內(nèi)側(cè)脛股關(guān)節(jié)面的接觸面較外側(cè)大，脛股關(guān)節(jié)的最高壓應(yīng)力在內(nèi)側(cè)位于軟骨面，而在外側(cè)則位于半月板。一旦半月板損傷或去除，脛股關(guān)節(jié)載荷的差異則更加明顯。研究表明，膝關(guān)節(jié)承受的重量為人體體質(zhì)量的2～4倍，而內(nèi)側(cè)間室承擔(dān)其中2/3的負(fù)重[6]。張啟棟等[7]分析內(nèi)翻畸形KOA關(guān)節(jié)軟骨磨損病變特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)間室脛股關(guān)節(jié)面的中間1/3最常累及，其次是前中部2/3關(guān)節(jié)面，分別占30.1%、28.8%，而外側(cè)間室軟骨磨損比例僅占16.4%。因此，膝關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)決定了在長期的活動(dòng)中，內(nèi)側(cè)脛股關(guān)節(jié)更容易發(fā)生磨損。

1.2 膝關(guān)節(jié)內(nèi)收力矩 在早期研究中，Harrington等[8]通過三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，正常人在一個(gè)完整步態(tài)周期中足跟觸地瞬間膝關(guān)節(jié)在冠狀面上出現(xiàn)一個(gè)較小的外翻力矩，隨后迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)長時(shí)間大幅度的內(nèi)收力矩（EKAM）。大量研究表明，EKAM是衡量內(nèi)側(cè)間室負(fù)荷集中的重要指標(biāo)。Miyazaki等[9]研究發(fā)現(xiàn)，EKAM每增加1%，內(nèi)側(cè)間室KOA進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)增加6倍。張旻等[10]通過三維步態(tài)分析系統(tǒng)和測力板內(nèi)側(cè)間室觀察KOA患者生物力學(xué)發(fā)現(xiàn)，與正常組比較，患病組在行走過程中EKAM明顯增加，而通過佩帶膝關(guān)節(jié)外翻支具后KOA患者在步行過程中EKAM明顯減小，與此同時(shí)膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻角度明顯減小，外翻角度明顯增加[11]。這說明了EKAM與膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形密切相關(guān)。

1.3 骨質(zhì)疏松與軟骨下骨微骨折 以往認(rèn)為，軟骨退變是導(dǎo)致KOA發(fā)生發(fā)展的主要病理因素，但越來越多的研究表明，軟骨下骨的結(jié)構(gòu)變化也影響骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）的進(jìn)展。尤其在KOA后期出現(xiàn)的關(guān)節(jié)變形，其病理在于軟骨下骨代謝異常與微骨折，導(dǎo)致骨質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞[12]。也有研究表明，退行性關(guān)節(jié)病患者普遍伴隨全身性骨質(zhì)疏松癥，而且KOA的嚴(yán)重程度與骨質(zhì)疏松呈正相關(guān)[13]。因此，KOA后期出現(xiàn)的軟骨下骨微骨折很可能與骨質(zhì)疏松有關(guān)。朱二山[14]研究骨質(zhì)疏松對(duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形性O(shè)A的影響，發(fā)現(xiàn)男性KOA患者骨密度較女性高，女性受試者的骨密度降低可能誘發(fā)脛骨平臺(tái)近端骨小梁顯微骨折，從而增加內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)關(guān)節(jié)軟骨的壓力，導(dǎo)致脛骨近端內(nèi)翻畸形的發(fā)生；男性受試者主要表現(xiàn)為經(jīng)關(guān)節(jié)間隙內(nèi)翻畸形。張英澤等[15]在針對(duì)內(nèi)側(cè)間室KOA的致病機(jī)制研究中，首先提出了不均勻沉降理論，指出骨質(zhì)疏松是KOA的始動(dòng)因素，脛骨平臺(tái)骨小梁變薄、數(shù)量減少，骨質(zhì)難以承受巨大的壓力發(fā)生微骨折，而外側(cè)平臺(tái)有腓骨支撐，導(dǎo)致平臺(tái)內(nèi)外側(cè)沉降速率不一致，進(jìn)而造成“膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻→內(nèi)側(cè)平臺(tái)負(fù)荷增加→內(nèi)側(cè)平臺(tái)沉降加劇→腓骨支撐進(jìn)一步加劇內(nèi)翻”的惡性循環(huán)。秦迪等[16]通過QCT測量KOA患者脛腓骨軟骨下骨區(qū)域骨密度，結(jié)果顯示，關(guān)節(jié)退變?cè)絿?yán)重，脛骨近端松質(zhì)骨越疏松，且這一變化趨勢(shì)在脛骨內(nèi)髁表現(xiàn)尤為突出，這些改變加速了脛骨內(nèi)髁的不均勻沉降，使膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形進(jìn)一步加劇。值得提出的是，由于絕經(jīng)后雌激素水平變化，女性骨質(zhì)疏松與KOA的發(fā)生率均較男性高，但目前尚未有研究證實(shí)女性KOA內(nèi)翻畸形發(fā)生率較男性高。

1.4 肥胖或超重 肥胖是KOA的危險(xiǎn)因素之一，以往認(rèn)為肥胖對(duì)KOA的危害主要為體質(zhì)量負(fù)荷的增加，但近年流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者手和指間關(guān)節(jié)OA的患病率也相對(duì)較高，這可能與脂肪因子對(duì)關(guān)節(jié)微環(huán)境的影響有關(guān)，提示細(xì)胞因子是肥胖者KOA患病率較高的一個(gè)重要原因[17]。也有證據(jù)表明，肥胖與KOA內(nèi)翻畸形的嚴(yán)重程度有關(guān)。王濤等[18]采用多變量邏輯回歸分析下肢對(duì)線與KOA的發(fā)展與加重的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在超重或肥胖人群中，膝內(nèi)翻的嚴(yán)重程度與KOA的形成和進(jìn)展有明顯的相關(guān)性。李琦等[19]通過病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，肥胖KOA患者在負(fù)重位時(shí)膝內(nèi)翻角度增大，提示肥胖是導(dǎo)致下肢力線內(nèi)翻角度增大的一個(gè)重要因素。但這些研究都從身體負(fù)重增加的角度探討肥胖對(duì)KOA內(nèi)翻畸形的影響，而關(guān)于肥胖因子對(duì)KOA內(nèi)翻畸形影響作用的研究尚未有報(bào)道。

1.5 分子水平變化 目前，已證實(shí)有多種細(xì)胞因子參與到KOA發(fā)生發(fā)展過程中并起著重要作用，基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）在KOA發(fā)生發(fā)展過程中呈高表達(dá)[20]；而MMPs的主要活性成分會(huì)降解細(xì)胞外基質(zhì)中的各種基質(zhì)蛋白，與軟骨退變密切相關(guān)；炎性因子如白細(xì)胞介素（IL）-1、IL-6、腫瘤壞死因子（TNF）等在KOA中表達(dá)水平也明顯升高[21]。張啟棟等[22]在研究內(nèi)翻畸形KOA關(guān)節(jié)液CTX-Ⅱ、IL-6、MMP-13與內(nèi)翻KOA外側(cè)間室軟骨退變的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，生化因素可能僅能使外側(cè)間室軟骨退變，但不是導(dǎo)致軟骨磨損的主要因素。然而關(guān)于內(nèi)翻畸形KOA膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室軟骨或軟骨下骨分子水平變化的研究，目前尚未有報(bào)道，這值得深入探討。

2 KOA內(nèi)翻畸形的治療

雖然KOA內(nèi)翻畸形影響因素復(fù)雜，且尚未十分明確；但目前針對(duì)不同程度內(nèi)翻KOA已有多種有效的療法，主要分為關(guān)節(jié)置換術(shù)、截骨術(shù)和力學(xué)矯正療法。對(duì)于內(nèi)翻KOA，總體治療原則為恢復(fù)下肢正常力線。

2.1 關(guān)節(jié)置換術(shù)

2.1.1 全膝關(guān)節(jié)表面置換術(shù)（total knee arthroplasty，TKA） TKA是目前公認(rèn)的治療中重度KOA有效的手術(shù)療法。TKA適應(yīng)證廣泛，適用于多種膝關(guān)節(jié)嚴(yán)重病變，或伴有反復(fù)發(fā)作的關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、畸形和關(guān)節(jié)不穩(wěn)，經(jīng)保守治療無效或效果不明顯的患者。但隨著手術(shù)方式的豐富以及對(duì)適應(yīng)證要求的提高，TKA往往作為治療KOA的終末手段，因此除了作為治療嚴(yán)重KOA的初次手術(shù)方式，TKA還是膝關(guān)節(jié)二次手術(shù)的重要選擇。清除病變組織，重建下肢力線，從而消除膝關(guān)節(jié)疼痛，糾正內(nèi)外翻畸形，恢復(fù)關(guān)節(jié)活動(dòng)功能是TKA治療KOA的目的。截骨與軟組織平衡是糾正下肢力線的關(guān)鍵步驟。蘇偉平等[23-24]報(bào)道在TKA術(shù)中通過骨贅清理、縮小脛骨平臺(tái)截骨、選擇性的軟組織松解等技術(shù)矯正中重度KOA內(nèi)翻畸形（內(nèi)翻 > 10°），均取得良好療效。雖然TKA有良好的生存率，但并發(fā)癥類型多，發(fā)生率不盡相同，且一旦發(fā)生多為災(zāi)難性的，應(yīng)予以充分重視。熟練的手術(shù)技巧、高質(zhì)量的圍手術(shù)期管理和積極科學(xué)的功能鍛煉是保證TKA療效，降低并發(fā)癥的關(guān)鍵。

2.1.2 單髁置換術(shù)（unicompartmental knee arthroplasty，UKA） UKA適用于單間室KOA，UKA經(jīng)典納入標(biāo)準(zhǔn)要求膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形 < 10°[25]，而隨著理念及技術(shù)的發(fā)展，UKA適應(yīng)證越來越具體：患者年齡在60歲以上，體質(zhì)量低于82 kg，活動(dòng)量少，無靜息痛，術(shù)前關(guān)節(jié)活動(dòng)度在90°且屈曲攣縮 < 5°，成角畸形 < 15°且可被動(dòng)糾正，疼痛位置與放射學(xué)證據(jù)相符[26]。而既往對(duì)于前交叉韌帶（ACL）缺陷對(duì)UKA影響的爭議，近期研究表明，若膝關(guān)節(jié)不存在前后方向不穩(wěn)定，ACL缺陷不應(yīng)作為固定平臺(tái)UKA的禁忌證[27]。Kim等[28]通過2年隨訪觀察UKA治療單間室KOA的臨床療效，證實(shí)UKA在改善疼痛、KSS評(píng)分、活動(dòng)功能方面均有滿意療效。與TKA比較，UKA臨床療效相當(dāng)，并發(fā)癥發(fā)生率更低，但生存率也相對(duì)較低。梁寧等[29]通過臨床對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于單純內(nèi)側(cè)脛股間室型KOA患者，UKA與TKA具有相似的修復(fù)效果，但UKA后5年假體在位率稍低。Arirachakaran等[30]通過Meta分析發(fā)現(xiàn)，與TKA比較，UKA 5年內(nèi)并發(fā)癥發(fā)生率更低，但翻修率更高。因此，在手術(shù)方式選擇上，除了要考慮患者膝關(guān)節(jié)病變程度，還須充分考慮患者的身體情況。

2.2 截骨術(shù)

2.2.1 脛骨高位截骨術(shù)（high tibial osteotomy，HTO）

HTO適用于內(nèi)側(cè)間室KOA。于風(fēng)天等[31]認(rèn)為，其適應(yīng)證為膝內(nèi)側(cè)疼痛，年齡相對(duì)較?。?< 65歲），BMI值 < 24 kg·m-2，膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度 > 90°，屈曲攣縮 < 15°，負(fù)重位X線片示膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間隙狹窄≤ 3 mm，膝內(nèi)翻畸形及病變局限在內(nèi)側(cè)間室，且內(nèi)翻角度 < 20°，髕股關(guān)節(jié)及膝關(guān)節(jié)外側(cè)間室正常，膝關(guān)節(jié)周圍韌帶穩(wěn)定性良好者。閉合楔形截骨法（閉合楔）與開放楔形截骨法（開放楔）是脛骨高位截骨常見的兩種術(shù)式。Agarwala等[32]研究表明，對(duì)比閉合楔，開放楔早期及隨訪當(dāng)中HSS評(píng)分及關(guān)節(jié)互動(dòng)度均明顯更好。張紀(jì)等[33]研究證實(shí)，閉合楔與開放楔都能獲得滿意的臨床效果。由于閉合楔可能減小脛骨平臺(tái)后傾，而開放楔可能增加后傾，因此截骨方式應(yīng)按照實(shí)際情況個(gè)體化地選擇。HTO的原理是通過脛骨截骨減輕因內(nèi)翻畸形導(dǎo)致的內(nèi)側(cè)間室高負(fù)荷，改善臨床癥狀及延緩病程。由于HTO是通過膝關(guān)節(jié)外手術(shù)干預(yù)來糾正下肢力線，而對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)未進(jìn)行太多干預(yù)。如果膝關(guān)節(jié)內(nèi)病變嚴(yán)重的患者采用HTO將可能無法解決疼痛及活動(dòng)功能受限癥狀，因此術(shù)前按適應(yīng)證嚴(yán)格篩選患者是獲得良好手術(shù)療效的關(guān)鍵。

2.2.2 腓骨截骨術(shù) 腓骨截骨術(shù)是基于不均勻沉降理論制訂的治療KOA內(nèi)翻畸形的手術(shù)方法。通過腓骨近端截骨使腓骨對(duì)脛骨外側(cè)平臺(tái)的支撐在一定程度上減弱，使載荷外移，膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面的應(yīng)力值降低，從而阻斷脛骨平臺(tái)發(fā)生不均勻沉降的惡性循環(huán)[15]。然而運(yùn)用腓骨截骨術(shù)治療KOA尚處于初始階段，手術(shù)適應(yīng)證有待進(jìn)一步完善，近期有研究認(rèn)為，腓骨截骨術(shù)適用于膝關(guān)節(jié)軟骨剝脫

Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期患者[34]。但目前已有不少報(bào)道證實(shí)，腓骨截骨術(shù)治療內(nèi)翻畸形KOA能在早期有效減輕疼痛，改善膝關(guān)節(jié)功能且未見明顯并發(fā)

癥[35]。腓骨截骨術(shù)治療內(nèi)翻畸形KOA的短期療效與HTO相當(dāng)，并具有創(chuàng)傷更小、恢復(fù)更快、花費(fèi)更少的優(yōu)點(diǎn)[36]。和HTO原理一樣，腓骨截骨術(shù)并未對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)進(jìn)行太多干預(yù)，膝關(guān)節(jié)內(nèi)病變嚴(yán)重的患者同樣不適合采用腓骨截骨術(shù)治療。

2.3 力學(xué)矯正療法 KOA內(nèi)翻畸形會(huì)使膝關(guān)節(jié)力學(xué)分布異常，并加重內(nèi)翻，通過力學(xué)矯正療法可有效糾正下肢關(guān)節(jié)力線，從根本上解決膝關(guān)節(jié)異常受力，在一定程度上改善內(nèi)翻畸形，緩解膝關(guān)節(jié)疼痛?，F(xiàn)有的力學(xué)矯正療法主要有外側(cè)楔形角矯形鞋墊、膝關(guān)節(jié)外翻矯形器、力學(xué)矯正鞋、肌力訓(xùn)練、步態(tài)矯正訓(xùn)練，但這些療法均存在各自的短處，如外側(cè)楔形角矯形鞋墊可能有部分患者在使用過程中會(huì)出現(xiàn)踝關(guān)節(jié)不適，關(guān)節(jié)矯形器和力學(xué)矯形鞋價(jià)格較為昂貴，肌力訓(xùn)練需要專業(yè)的儀器及設(shè)備才可達(dá)到最佳的訓(xùn)練效果，正確的步態(tài)矯正訓(xùn)練方法對(duì)于患者來說難以完全掌握，因此需要臨床醫(yī)生結(jié)合患者實(shí)際使用[37]。

3 小結(jié)與展望

KOA內(nèi)翻畸形影響因素復(fù)雜，并且尚有待進(jìn)一步研究補(bǔ)充，充分發(fā)掘認(rèn)識(shí)這些因素將有助于防治KOA內(nèi)翻畸形進(jìn)展。在治療方面，可根據(jù)不同類型及不同程度的內(nèi)翻畸形，選擇力學(xué)矯正、截骨術(shù)、關(guān)節(jié)置換術(shù)方法，根據(jù)各自的適應(yīng)證嚴(yán)格篩選患者是提高治療效果，降低手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率，降低手術(shù)翻修率的關(guān)鍵。

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收稿日期：2016-12-20；修回日期：2017-01-23