髕骨運動軌跡異常導(dǎo)致膝骨關(guān)節(jié)炎的病因機(jī)制及治療研究進(jìn)展

蔣黎明，陶瑩，于小明，翟天軍，汪伍，張增喬，馮偉

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)是骨性關(guān)節(jié)炎中發(fā)病率最高的疾病，現(xiàn)已成為全社會關(guān)注的焦點。髕骨運動軌跡是指在膝關(guān)節(jié)做屈伸運動時髕骨相對股骨作上下以及輕微的內(nèi)外旋并形成S形的運動軌跡[1]。隋金頗等[2]研究指出髕骨運動軌跡的改變可以使外側(cè)髕股關(guān)節(jié)面摩擦增大，關(guān)節(jié)軟骨磨損增加，最終導(dǎo)致膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。薛喆等[3]認(rèn)為及早地發(fā)現(xiàn)并糾正異常的髕骨運動軌跡，對預(yù)防和延緩膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生至關(guān)重要。因此，對髕骨運動軌跡的研究已成為近年來的熱點，但目前就髕骨運動軌跡異常導(dǎo)致膝骨關(guān)節(jié)炎的病因機(jī)制及治療方法仍然沒有明確的結(jié)論，還需進(jìn)一步探討，本文就近年來關(guān)于髕骨運動軌跡異常導(dǎo)致膝骨關(guān)節(jié)炎的病因機(jī)制及治療方法作一綜述，旨在加深對其病因機(jī)制及治療方法的理解，為臨床提供參考。

1 髕骨的生物力學(xué)

髕骨是人體最大的一塊籽骨，似三角形，被股四頭肌肌腱所包裹，具有增強(qiáng)股四頭肌收縮及維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定的作用[4]，髕骨后方有一層關(guān)節(jié)軟骨，其形態(tài)比較特殊，在關(guān)節(jié)面的表面縱跨有一條軟骨嵴，該嵴與股骨滑車結(jié)構(gòu)相貼合，將髕骨面分為內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩部分。在膝關(guān)節(jié)屈伸活動中，髕骨依靠股四頭肌，內(nèi)外側(cè)支持帶以及髕周韌帶等保持穩(wěn)定性。髕股關(guān)節(jié)由髕骨和股骨滑車構(gòu)成，主要是起傳導(dǎo)應(yīng)力的作用，當(dāng)膝關(guān)節(jié)處于伸直位時，髕股關(guān)節(jié)作用力幾乎為零，隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度的增加，應(yīng)力也會逐漸增加。有研究顯示[5]，平地步行時，髕股關(guān)節(jié)作用力為體重的0.5倍，上下樓梯時接近體重的3倍，當(dāng)膝關(guān)節(jié)處于高度屈曲位時，其作用力最大能達(dá)到體重的8倍，因此髕股關(guān)節(jié)在屈伸活動中的接觸面對合良好對減輕膝關(guān)節(jié)的退變至關(guān)重要。

髕骨運動軌跡具有規(guī)律性，當(dāng)髕骨偏離其生理學(xué)運動軌跡時，髕骨運動軌跡會出現(xiàn)異常，髕股關(guān)節(jié)軟骨面所承受的應(yīng)力增加，常以外側(cè)面的應(yīng)力增高為主[6]，長時間的應(yīng)力過高會出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)域軟骨面的磨損，最終導(dǎo)致膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。關(guān)于髕骨運動軌跡的測量技術(shù)及測量參數(shù)研究較多，既往研究中，測量技術(shù)主要包括X線髕骨軸位片、CT及MRI等，測量參數(shù)主要有髕股指數(shù)、髕骨傾斜角、髕骨中心外移距離及髕骨旋轉(zhuǎn)角等，劉盛菲等[7]采用髕骨軸位片的測量技術(shù)，選取髕股指數(shù)以及髕骨傾斜角作為測量參數(shù)，觀察到髕骨運動軌跡改變與膝骨關(guān)節(jié)炎疼痛的癥狀密切相關(guān)。黃晉等[6]采用CT測量髕骨不穩(wěn)人群與正常人髕骨運動軌跡的差異，選擇髕骨傾斜角、髕骨中心外移距離以及髕骨旋轉(zhuǎn)角作為測量參數(shù)，得出髕骨運動軌跡異常是導(dǎo)致髕骨不穩(wěn)的重要因素。近年來，關(guān)節(jié)鏡下髕骨運動軌跡的測量技術(shù)也被用于臨床中，Ritwik等[8]通過關(guān)節(jié)鏡下測量技術(shù)，并將髕骨與股骨滑車溝中心對合時的膝關(guān)節(jié)屈曲角度作為測量參數(shù)，結(jié)果也表明髕骨運動軌跡異常與復(fù)發(fā)性髕骨不穩(wěn)的相關(guān)性較大。

2 髕骨運動軌跡異常導(dǎo)致膝骨關(guān)節(jié)炎的病因機(jī)制

膝骨關(guān)節(jié)炎的病因機(jī)制目前尚不明確，既往大量的研究主要聚焦在脛股關(guān)節(jié)軟骨的退變上，認(rèn)為治療的主要機(jī)制是減少了脛股關(guān)節(jié)軟骨面的磨損，促進(jìn)了脛股關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的修復(fù)[9-10]。近年來，眾多學(xué)者也逐漸把病因機(jī)制轉(zhuǎn)向了髕骨的異常上，朱蜀云等[11]研究顯示手法通過調(diào)整髕股關(guān)節(jié)力學(xué)平衡，降低髕骨軟骨面的壓力，能夠明顯緩解膝骨關(guān)節(jié)炎患者的疼痛，改善關(guān)節(jié)功能；李琳琳等[12]采用內(nèi)推髕骨的方式治療膝骨關(guān)節(jié)炎，通過改善髕骨的運動軌跡，改善了患者癥狀。髕骨運動軌跡異常導(dǎo)致膝骨關(guān)節(jié)炎的病因機(jī)制至今為止亦無明確的定論，主要的觀點是認(rèn)為與影響髕骨運動軌跡的因素有關(guān)，歸納起來主要是四種病因機(jī)制[13- 14]：①髕骨周圍靜力學(xué)結(jié)構(gòu)異常，②髕骨周圍動力學(xué)結(jié)構(gòu)異常，③股骨滑車發(fā)育不良，④膝關(guān)節(jié)本體感覺下降。

2.1 髕骨周圍靜力學(xué)結(jié)構(gòu)異常 髕骨周圍靜態(tài)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)異常是髕骨運動軌跡異常的重要因素之一[15]。髕骨的靜態(tài)穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)是指髕骨周圍的內(nèi)外側(cè)支持帶以及軟組織，其中內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)主要包括內(nèi)側(cè)髕股韌帶、內(nèi)側(cè)髕脛韌帶、內(nèi)側(cè)髕半月板韌帶及內(nèi)側(cè)支持帶；外側(cè)結(jié)構(gòu)主要有外側(cè)髕股韌帶、橫行支持帶和髂脛束。內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)的作用是限制髕骨外移，其中內(nèi)側(cè)髕股韌帶是最主要的限制髕骨外移結(jié)構(gòu)，占53%～67%的作用[16]；外側(cè)結(jié)構(gòu)的作用主要是維持髕骨正常的位置，防止髕骨過度旋轉(zhuǎn)，從而預(yù)防髕骨向內(nèi)側(cè)傾斜的發(fā)生，內(nèi)外側(cè)結(jié)構(gòu)正常情況下處于平衡狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)外側(cè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常時，都會導(dǎo)致髕骨運動軌跡異常。Lind等[17]研究顯示，當(dāng)內(nèi)側(cè)髕股韌帶損傷時，極易出現(xiàn)髕骨向外側(cè)移位，增加髕股關(guān)節(jié)外側(cè)的壓力，導(dǎo)致膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。此外，研究表明[18]，當(dāng)髕骨外側(cè)支持帶過緊時，髕骨運動軌跡也會出現(xiàn)改變，而通過外側(cè)支持帶松解術(shù)后，髕骨運行軌跡會有明顯改善,這是由于髕骨外側(cè)支持帶過緊的情況下，膝關(guān)節(jié)在屈伸活動中，髕骨向外牽拉的力增加，髕骨出現(xiàn)外移過大，同樣導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)外側(cè)壓力增大，最終形成膝骨關(guān)節(jié)炎，而在關(guān)節(jié)鏡下松解攣縮增厚的外側(cè)支持帶后，髕骨內(nèi)外側(cè)牽拉力量趨于平衡，因此，髕骨運動軌跡恢復(fù)了正常，膝骨關(guān)節(jié)炎患者的癥狀得到了緩解。

2.2 髕骨周圍動力學(xué)結(jié)構(gòu)異常 髕骨周圍的動態(tài)穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)異常與髕骨運動軌跡異常關(guān)系密切。髕骨的動態(tài)穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)是指股四頭肌及髖關(guān)節(jié)周圍肌群。股四頭肌是髕骨運動的方向盤，主要通過股內(nèi)側(cè)肌和股外側(cè)肌的共同作用來維持髕骨的穩(wěn)定，股內(nèi)側(cè)肌的作用是限制髕骨外移,研究指出當(dāng)股內(nèi)側(cè)肌損傷出現(xiàn)功能下降，在膝關(guān)節(jié)屈曲30°時，髕骨橫向穩(wěn)定性最小，易向外滑移[19]。Mohr等[20]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)股四頭肌受傷后，股內(nèi)側(cè)肌的力量下降速度為其他三塊肌肉的3倍，這是由于股內(nèi)側(cè)肌大部分都是慢性肌纖維類型，收縮速度較慢，在膝關(guān)節(jié)活動過程中，外側(cè)力量大于內(nèi)側(cè)，使得髕骨向外側(cè)移動。股外側(cè)肌的作用是限制髕骨內(nèi)移及內(nèi)傾，當(dāng)股外側(cè)肌力量下降時，髕骨向內(nèi)移動和傾斜的趨勢明顯增大，當(dāng)股四頭肌內(nèi)外側(cè)肌力不平衡時，都將導(dǎo)致髕骨與股骨髁的作用力增加，導(dǎo)致膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。此外，有研究顯示，當(dāng)髖關(guān)節(jié)周圍肌群肌力不平衡也會導(dǎo)致髕骨運動軌跡的異常[21]。這是由于當(dāng)髖關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)肌群力量不平衡時，髖關(guān)節(jié)會發(fā)生內(nèi)收內(nèi)旋或外展外旋，從而增加膝關(guān)節(jié)的外翻或者內(nèi)翻，引起髕骨向外或向內(nèi)過度移動，由于長時間的髕骨不規(guī)則運動，導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)退變加快，引發(fā)膝骨關(guān)節(jié)炎。

2.3 股骨滑車發(fā)育不良 股骨滑車發(fā)育不良是指滑車溝前部的形態(tài)及深度存在解剖學(xué)差異[22]，是導(dǎo)致髕骨運動軌跡異常的骨性因素，有研究指出，髕骨在運動過程中受到股骨滑車凹槽位置的影響，正常情況下，髕股外側(cè)關(guān)節(jié)面較內(nèi)側(cè)高，使得髕骨不容易發(fā)生脫位，但當(dāng)股骨滑車發(fā)育不良時，髕骨的運動軌跡就會改變[23]，在膝關(guān)節(jié)屈伸活動中，髕股關(guān)節(jié)面之間無法穩(wěn)定對合，出現(xiàn)髕骨向外或向內(nèi)傾斜，使得髕股關(guān)節(jié)受力不均，引起髕股關(guān)節(jié)軟骨面的磨損，最終形成膝骨關(guān)節(jié)炎。

2.4 膝關(guān)節(jié)本體感覺下降 膝關(guān)節(jié)由于外傷或者長期超負(fù)荷運動使得膝關(guān)節(jié)周圍軟組織部分感覺神經(jīng)纖維受損，引起膝關(guān)節(jié)本體感覺下降，而本體感覺是人體保持正常姿勢的重要組成部分，當(dāng)膝關(guān)節(jié)本體感覺下降時，髕骨周圍的肌肉功能出現(xiàn)障礙，導(dǎo)致髕骨軌跡發(fā)生異常，誘發(fā)膝骨關(guān)節(jié)炎。

3 髕骨運動軌跡異常的治療

在膝骨關(guān)節(jié)炎的治療中，既往研究大多圍繞兩個方面去治療，包括降低膝關(guān)節(jié)內(nèi)壓力和減輕膝關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥反應(yīng)，治療的重心也大多圍繞脛股關(guān)節(jié)進(jìn)行研究，關(guān)于髕骨運動軌跡異常的治療研究相對較少，歸納起來主要包括保守治療和手術(shù)治療。

3.1 物理治療 對于膝骨關(guān)節(jié)炎患者髕骨周圍軟組織的損傷及功能異常都可以通過物理治療來進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)髕股內(nèi)側(cè)韌帶損傷時，可以通過超短波的治療，改善損傷組織周圍的血液循環(huán)，促進(jìn)韌帶的修復(fù)[24]；當(dāng)股四頭肌損傷出現(xiàn)力量下降時，肌電生物反饋療法能夠有效的激活損傷的肌肉，恢復(fù)肌肉的力量[25]，從而使得髕骨內(nèi)外側(cè)的力量保持平衡，改善了髕骨的運動軌跡。當(dāng)髕骨活動受限時，髕股關(guān)節(jié)松動術(shù)能夠有效的改善髕骨的活度范圍，使得髕骨軌跡趨于正常[26]，減輕膝骨關(guān)節(jié)炎的癥狀。物理治療作為一種常用的康復(fù)療法，在膝骨關(guān)節(jié)炎疾病的早期就可以介入，因其無痛且無副作用而容易被患者所接受，但由于該療法療程較長，起效較慢，常常與其他療法聯(lián)合使用。

3.2 康復(fù)功能訓(xùn)練 康復(fù)功能訓(xùn)練主要包括軟組織牽伸訓(xùn)練、等速肌力訓(xùn)練、髖部力量訓(xùn)練等。當(dāng)膝關(guān)節(jié)外側(cè)支持帶過緊而導(dǎo)致髕骨外移時，外側(cè)軟組織牽伸技術(shù)能夠很好的降低外側(cè)組織的張力[27],糾正髕骨外移。當(dāng)膝關(guān)節(jié)周圍肌肉力量下降時，等速肌力訓(xùn)練能夠改善肌肉的力量比，重新協(xié)調(diào)分配肌肉內(nèi)及肌肉間的力量，同時強(qiáng)化了膝關(guān)節(jié)周圍的本體感覺[28]，使得髕骨軌跡得到改善。周甜甜等[29]研究表明，髖關(guān)節(jié)周圍力量訓(xùn)練也能有效的改善髕骨的運動軌跡，原因是通過訓(xùn)練，平衡了髖關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)的肌肉力量，糾正了髖關(guān)節(jié)的內(nèi)外翻，從而改善了膝關(guān)節(jié)的內(nèi)外翻，因而改善了膝骨關(guān)節(jié)炎患者的功能狀態(tài)?？祻?fù)功能訓(xùn)練是膝骨關(guān)節(jié)炎患者治療中較為重要的一種治療方式，通過訓(xùn)練能夠加強(qiáng)關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，減輕關(guān)節(jié)的退變，且該療法不受時間和場地的限制，患者在家中或工作場所就能完成。

3.3 肌內(nèi)效貼治療 肌內(nèi)效貼治療髕骨運動軌跡異常主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面是肌內(nèi)效貼通過貼扎的方向直接作用于髕骨上，糾正了髕骨的移位；另一方面是肌內(nèi)效貼能對皮膚上的各類感受器進(jìn)行感覺輸入，增加了膝關(guān)節(jié)周圍的本體感覺[30]，從而增強(qiáng)了膝關(guān)節(jié)的運動控制能力，恢復(fù)了髕骨的運動軌跡。肌內(nèi)效貼治療能夠即時有效地改善膝骨關(guān)節(jié)炎患者的癥狀和功能，因而在臨床中廣泛使用，但也有少部分患者出現(xiàn)張貼處皮膚過敏現(xiàn)象，且貼布受潮后容易脫落。

3.4 支具治療 有研究顯示[31]應(yīng)用可調(diào)節(jié)支具可以有效的糾正膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)室的壓力，同時可以改善髕骨的運動軌跡，從而改善患者的癥狀。張旻等[32]研究也指出矯形輔具能改善膝骨關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)力學(xué)環(huán)境，取得較好的臨床療效。但由于支具價格相對比較昂貴，且患者穿脫較為繁瑣，因而未能在臨床中廣泛使用。

3.5 中醫(yī)治療 推拿具有疏經(jīng)通絡(luò)，活血化瘀的作用，當(dāng)膝關(guān)節(jié)周圍組織出現(xiàn)炎性增厚或者張力過高時，推拿能夠有效的減輕炎癥并降低組織的張力，恢復(fù)髕骨的異常軌跡。針刀療法也是臨床中常用的一種中醫(yī)技術(shù)，它能夠?qū)οリP(guān)節(jié)周圍的肌腱、韌帶等組織進(jìn)行松解，減輕損傷后形成的疤痕粘連，通過恢復(fù)軟組織的力學(xué)平衡來改善髕骨的運動軌跡[33]。中醫(yī)治療是祖國文化的瑰寶，具有深厚的底蘊，并且在慢性病治療方面，具有較大的優(yōu)勢，因而也常用于膝骨關(guān)節(jié)炎患者的治療中，但由于中醫(yī)治療與操作者的經(jīng)驗及水平關(guān)系較大，不同的操作者療效也不盡相同，因此也具有一定的局限性。

3.6 手術(shù)治療 目前臨床上針對膝骨關(guān)節(jié)炎患者髕骨運動軌跡異常的手術(shù)治療主要有關(guān)節(jié)鏡手術(shù)、關(guān)節(jié)置換手術(shù)以及股骨滑車成形術(shù)三種。關(guān)節(jié)鏡手術(shù)主要是通過內(nèi)側(cè)髕股韌帶重建術(shù)或外側(cè)支持帶松解術(shù)的方法來恢復(fù)髕骨的正常運動軌跡[34]；對于嚴(yán)重的膝骨關(guān)節(jié)炎合并有關(guān)節(jié)融合甚至畸形表現(xiàn)的患者，髕股關(guān)節(jié)置換術(shù)或全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)可以有效的糾正髕骨運動軌跡異常[35]；針對較為嚴(yán)重的股骨滑車發(fā)育不良引起的髕骨運動軌跡異常而導(dǎo)致的膝骨關(guān)節(jié)炎患者，股骨滑車成形術(shù)能夠改變股骨滑車溝的幾何形態(tài)，使得髕股關(guān)節(jié)在活動過程中保持穩(wěn)定，從而使得髕骨運動軌跡趨于正常[36]。手術(shù)治療是臨床治療中的重要環(huán)節(jié)，當(dāng)患者的癥狀及功能障礙較重，形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)破壞較為明顯時，手術(shù)治療能夠幫助患者更好地逆轉(zhuǎn)病情，但由于手術(shù)治療是有創(chuàng)療法，存在一定的感染風(fēng)險，且手術(shù)費用較高，因此，常在保守治療效果不佳的情況下才考慮進(jìn)行。

4 小結(jié)

膝骨關(guān)節(jié)炎已經(jīng)嚴(yán)重影響了患者及家人的生活和工作，是現(xiàn)階段必須要攻克的難題，其主要的病因就是由于髕骨運動軌跡異常導(dǎo)致關(guān)節(jié)退變加快，針對髕骨運動軌跡異常的病因機(jī)制及治療方法目前尚未統(tǒng)一，總的來說，都是圍繞膝關(guān)節(jié)髕骨周圍的局部組織進(jìn)行分析和處理，很少有從下肢整體力線的角度去考慮，因此，雖然經(jīng)過局部治療，患者的癥狀得到改善，但其長期療效少有報道，且患者容易復(fù)發(fā)。在未來的研究中，或許可以從下肢整體力線調(diào)衡的角度去思考改善髕骨的運動軌跡，將會是一個值得深入的課題。