膝骨關節炎內翻畸形影響因素及治療的研究進展

陳能++陳國材++劉文剛++趙傳喜++姚楠++盧巖巖++許學猛

【摘 要】 從膝關節的解剖特點、內收力矩、骨質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節炎內翻畸形的影響因素，并對其治療研究進展進行綜述，為及早采取有效措施防治膝骨關節炎內翻畸形提供基礎及臨床研究依據。

【關鍵詞】 骨關節炎，膝；內翻畸形；影響因素；骨質疏松；治療；綜述

膝骨關節炎（knee osteoarthritis，KOA）是全球范圍內中老年人常見的慢性退行性膝關節病。我國進行過多項KOA流行病學調查，總體結果顯示：各地區KOA的患病率不等，老年、女性、體質量、種族、外傷史、重體力勞動、遺傳、居住環境等是KOA主要的危險因素[1]。隨著KOA病情進展，患者往往會出現患膝關節間隙變窄，內翻或外翻畸形等，其中內翻畸形最為常見[2]，其發病率約為外翻畸形的10倍[3]。已有研究發現，KOA內翻畸形脛骨平臺軟骨和軟骨下骨病理改變特點為：相比外側平臺，內側平臺軟骨厚度明顯更厚，而軟骨下骨明顯更薄但硬度降低[4]。KOA內翻畸形形成原因復雜，雖然目前已有許多關于其影響因素的文獻報道，但尚未有研究對其進行綜合分析。此外在治療方面，當前治療手段已較為成熟。本文就KOA內翻畸形影響因素及治療研究進展綜述如下。

1 KOA內翻畸形的影響因素

1.1 膝關節的解剖特點 膝關節由股骨下端和脛骨下端構成的內側和外側脛股關節，以及髕股關節組成。股骨下端分為內髁和外髁，內髁橫徑較外髁長，而縱徑較外髁短；脛骨上端為脛骨平臺，其關節面較平坦，略帶后傾，這些骨骼的形狀決定了膝關節的運動特點：膝關節屈伸時，股骨髁和脛骨髁大部分運動過程以滑動方式完成，在伸直最后20°時，則以滾動方式運動；但滾動幅度不一致，導致脛骨相對于股骨產生外旋。而伸直位開始屈曲時，最初20°脛骨相對于股骨產生部分內旋[5]，因此，在日?；顒又袃葌让劰申P節滑動運動較外側多。此外，脛骨兩側髁的曲面與相應的股骨髁不吻合，導致內側和外側脛股關節的載荷接觸面及載荷大小存在差異：內側脛股關節面的接觸面較外側大，脛股關節的最高壓應力在內側位于軟骨面，而在外側則位于半月板。一旦半月板損傷或去除，脛股關節載荷的差異則更加明顯。研究表明，膝關節承受的重量為人體體質量的2～4倍，而內側間室承擔其中2/3的負重[6]。張啟棟等[7]分析內翻畸形KOA關節軟骨磨損病變特點，發現內側間室脛股關節面的中間1/3最常累及，其次是前中部2/3關節面，分別占30.1%、28.8%，而外側間室軟骨磨損比例僅占16.4%。因此，膝關節的解剖結構決定了在長期的活動中，內側脛股關節更容易發生磨損。

1.2 膝關節內收力矩 在早期研究中，Harrington等[8]通過三維運動捕捉系統發現，正常人在一個完整步態周期中足跟觸地瞬間膝關節在冠狀面上出現一個較小的外翻力矩，隨后迅速轉變為一個長時間大幅度的內收力矩（EKAM）。大量研究表明，EKAM是衡量內側間室負荷集中的重要指標。Miyazaki等[9]研究發現，EKAM每增加1%，內側間室KOA進展的風險增加6倍。張旻等[10]通過三維步態分析系統和測力板內側間室觀察KOA患者生物力學發現，與正常組比較，患病組在行走過程中EKAM明顯增加，而通過佩帶膝關節外翻支具后KOA患者在步行過程中EKAM明顯減小，與此同時膝關節內翻角度明顯減小，外翻角度明顯增加[11]。這說明了EKAM與膝關節內翻畸形密切相關。

1.3 骨質疏松與軟骨下骨微骨折 以往認為，軟骨退變是導致KOA發生發展的主要病理因素，但越來越多的研究表明，軟骨下骨的結構變化也影響骨關節炎（osteoarthritis，OA）的進展。尤其在KOA后期出現的關節變形，其病理在于軟骨下骨代謝異常與微骨折，導致骨質結構進一步破壞[12]。也有研究表明，退行性關節病患者普遍伴隨全身性骨質疏松癥，而且KOA的嚴重程度與骨質疏松呈正相關[13]。因此，KOA后期出現的軟骨下骨微骨折很可能與骨質疏松有關。朱二山[14]研究骨質疏松對膝關節內翻畸形性OA的影響，發現男性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脛骨平臺近端骨小梁顯微骨折，從而增加內側脛骨平臺關節軟骨的壓力，導致脛骨近端內翻畸形的發生；男性受試者主要表現為經關節間隙內翻畸形。張英澤等[15]在針對內側間室KOA的致病機制研究中，首先提出了不均勻沉降理論，指出骨質疏松是KOA的始動因素，脛骨平臺骨小梁變薄、數量減少，骨質難以承受巨大的壓力發生微骨折，而外側平臺有腓骨支撐，導致平臺內外側沉降速率不一致，進而造成“膝關節內翻→內側平臺負荷增加→內側平臺沉降加劇→腓骨支撐進一步加劇內翻”的惡性循環。秦迪等[16]通過QCT測量KOA患者脛腓骨軟骨下骨區域骨密度，結果顯示，關節退變越嚴重，脛骨近端松質骨越疏松，且這一變化趨勢在脛骨內髁表現尤為突出，這些改變加速了脛骨內髁的不均勻沉降，使膝關節內翻畸形進一步加劇。值得提出的是，由于絕經后雌激素水平變化，女性骨質疏松與KOA的發生率均較男性高，但目前尚未有研究證實女性KOA內翻畸形發生率較男性高。

1.4 肥胖或超重 肥胖是KOA的危險因素之一，以往認為肥胖對KOA的危害主要為體質量負荷的增加，但近年流行病學研究發現，肥胖者手和指間關節OA的患病率也相對較高，這可能與脂肪因子對關節微環境的影響有關，提示細胞因子是肥胖者KOA患病率較高的一個重要原因[17]。也有證據表明，肥胖與KOA內翻畸形的嚴重程度有關。王濤等[18]采用多變量邏輯回歸分析下肢對線與KOA的發展與加重的關系，發現在超重或肥胖人群中，膝內翻的嚴重程度與KOA的形成和進展有明顯的相關性。李琦等[19]通過病例對照研究發現，肥胖KOA患者在負重位時膝內翻角度增大，提示肥胖是導致下肢力線內翻角度增大的一個重要因素。但這些研究都從身體負重增加的角度探討肥胖對KOA內翻畸形的影響，而關于肥胖因子對KOA內翻畸形影響作用的研究尚未有報道。

1.5 分子水平變化 目前，已證實有多種細胞因子參與到KOA發生發展過程中并起著重要作用，基質金屬蛋白酶（MMPs）在KOA發生發展過程中呈高表達[20]；而MMPs的主要活性成分會降解細胞外基質中的各種基質蛋白，與軟骨退變密切相關；炎性因子如白細胞介素（IL）-1、IL-6、腫瘤壞死因子（TNF）等在KOA中表達水平也明顯升高[21]。張啟棟等[22]在研究內翻畸形KOA關節液CTX-Ⅱ、IL-6、MMP-13與內翻KOA外側間室軟骨退變的關系中發現，生化因素可能僅能使外側間室軟骨退變，但不是導致軟骨磨損的主要因素。然而關于內翻畸形KOA膝關節內側間室軟骨或軟骨下骨分子水平變化的研究，目前尚未有報道，這值得深入探討。

2 KOA內翻畸形的治療

雖然KOA內翻畸形影響因素復雜，且尚未十分明確；但目前針對不同程度內翻KOA已有多種有效的療法，主要分為關節置換術、截骨術和力學矯正療法。對于內翻KOA，總體治療原則為恢復下肢正常力線。

2.1 關節置換術

2.1.1 全膝關節表面置換術（total knee arthroplasty，TKA） TKA是目前公認的治療中重度KOA有效的手術療法。TKA適應證廣泛，適用于多種膝關節嚴重病變，或伴有反復發作的關節疼痛、腫脹、畸形和關節不穩，經保守治療無效或效果不明顯的患者。但隨著手術方式的豐富以及對適應證要求的提高，TKA往往作為治療KOA的終末手段，因此除了作為治療嚴重KOA的初次手術方式，TKA還是膝關節二次手術的重要選擇。清除病變組織，重建下肢力線，從而消除膝關節疼痛，糾正內外翻畸形，恢復關節活動功能是TKA治療KOA的目的。截骨與軟組織平衡是糾正下肢力線的關鍵步驟。蘇偉平等[23-24]報道在TKA術中通過骨贅清理、縮小脛骨平臺截骨、選擇性的軟組織松解等技術矯正中重度KOA內翻畸形（內翻 > 10°），均取得良好療效。雖然TKA有良好的生存率，但并發癥類型多，發生率不盡相同，且一旦發生多為災難性的，應予以充分重視。熟練的手術技巧、高質量的圍手術期管理和積極科學的功能鍛煉是保證TKA療效，降低并發癥的關鍵。

2.1.2 單髁置換術（unicompartmental knee arthroplasty，UKA） UKA適用于單間室KOA，UKA經典納入標準要求膝關節內翻畸形 < 10°[25]，而隨著理念及技術的發展，UKA適應證越來越具體：患者年齡在60歲以上，體質量低于82 kg，活動量少，無靜息痛，術前關節活動度在90°且屈曲攣縮 < 5°，成角畸形 < 15°且可被動糾正，疼痛位置與放射學證據相符[26]。而既往對于前交叉韌帶（ACL）缺陷對UKA影響的爭議，近期研究表明，若膝關節不存在前后方向不穩定，ACL缺陷不應作為固定平臺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UKA在改善疼痛、KSS評分、活動功能方面均有滿意療效。與TKA比較，UKA臨床療效相當，并發癥發生率更低，但生存率也相對較低。梁寧等[29]通過臨床對照試驗發現，對于單純內側脛股間室型KOA患者，UKA與TKA具有相似的修復效果，但UKA后5年假體在位率稍低。Arirachakaran等[30]通過Meta分析發現，與TKA比較，UKA 5年內并發癥發生率更低，但翻修率更高。因此，在手術方式選擇上，除了要考慮患者膝關節病變程度，還須充分考慮患者的身體情況。

2.2 截骨術

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

HTO適用于內側間室KOA。于風天等[31]認為，其適應證為膝內側疼痛，年齡相對較?。?< 65歲），BMI值 < 24 kg·m-2，膝關節活動度 > 90°，屈曲攣縮 < 15°，負重位X線片示膝關節內側間隙狹窄≤ 3 mm，膝內翻畸形及病變局限在內側間室，且內翻角度 < 20°，髕股關節及膝關節外側間室正常，膝關節周圍韌帶穩定性良好者。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式。Agarwala等[32]研究表明，對比閉合楔，開放楔早期及隨訪當中HSS評分及關節互動度均明顯更好。張紀等[33]研究證實，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后傾，而開放楔可能增加后傾，因此截骨方式應按照實際情況個體化地選擇。HTO的原理是通過脛骨截骨減輕因內翻畸形導致的內側間室高負荷，改善臨床癥狀及延緩病程。由于HTO是通過膝關節外手術干預來糾正下肢力線，而對關節內未進行太多干預。如果膝關節內病變嚴重的患者采用HTO將可能無法解決疼痛及活動功能受限癥狀，因此術前按適應證嚴格篩選患者是獲得良好手術療效的關鍵。

2.2.2 腓骨截骨術 腓骨截骨術是基于不均勻沉降理論制訂的治療KOA內翻畸形的手術方法。通過腓骨近端截骨使腓骨對脛骨外側平臺的支撐在一定程度上減弱，使載荷外移，膝關節內側關節面的應力值降低，從而阻斷脛骨平臺發生不均勻沉降的惡性循環[15]。然而運用腓骨截骨術治療KOA尚處于初始階段，手術適應證有待進一步完善，近期有研究認為，腓骨截骨術適用于膝關節軟骨剝脫

Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期患者[34]。但目前已有不少報道證實，腓骨截骨術治療內翻畸形KOA能在早期有效減輕疼痛，改善膝關節功能且未見明顯并發

癥[35]。腓骨截骨術治療內翻畸形KOA的短期療效與HTO相當，并具有創傷更小、恢復更快、花費更少的優點[36]。和HTO原理一樣，腓骨截骨術并未對關節內進行太多干預，膝關節內病變嚴重的患者同樣不適合采用腓骨截骨術治療。

2.3 力學矯正療法 KOA內翻畸形會使膝關節力學分布異常，并加重內翻，通過力學矯正療法可有效糾正下肢關節力線，從根本上解決膝關節異常受力，在一定程度上改善內翻畸形，緩解膝關節疼痛?，F有的力學矯正療法主要有外側楔形角矯形鞋墊、膝關節外翻矯形器、力學矯正鞋、肌力訓練、步態矯正訓練，但這些療法均存在各自的短處，如外側楔形角矯形鞋墊可能有部分患者在使用過程中會出現踝關節不適，關節矯形器和力學矯形鞋價格較為昂貴，肌力訓練需要專業的儀器及設備才可達到最佳的訓練效果，正確的步態矯正訓練方法對于患者來說難以完全掌握，因此需要臨床醫生結合患者實際使用[37]。

3 小結與展望

KOA內翻畸形影響因素復雜，并且尚有待進一步研究補充，充分發掘認識這些因素將有助于防治KOA內翻畸形進展。在治療方面，可根據不同類型及不同程度的內翻畸形，選擇力學矯正、截骨術、關節置換術方法，根據各自的適應證嚴格篩選患者是提高治療效果，降低手術并發癥發生率，降低手術翻修率的關鍵。

4 參考文獻

[1] 呂蘇梅，張瑞麗.中老年膝骨關節炎的流行病學研究進展[J].中國老年學雜志，2016，36（16）：4133-4135.

[2] Cooke TD，Scudamore A，Greer W.Varus knee osteoarthritis：whence the varus？[J].J Rheumatol，2003，30（12）：2521-2523.

[3] Levinger P，Menz HB，Morrow AD，et al.Relationship between foot function and medial knee joint loading in people with medial compartment knee osteoarthritis[J].J Foot Ankle Res，2013，6（1）：33.

[4] 宋偉，楊柳，王富友.膝關節原發性骨關節炎軟骨和軟骨下骨病理改變的定量研究[J].中國修復重建外科雜志，2011，25（12）：1434-1439.

[5] 鄭誠功，黃昌弘，魏鴻文，等.膝關節的生物力學性

能簡介（上）[J].中華骨科雜志，2006，26（12）：

862-864.

[6] Iorio R，Healy WL.Unicompartmental arthritis of the

knee[J].J Bone Joint Surg Am，2003，85-A（7）：

1351-1364.

[7] 張啟棟，郭萬首，劉朝暉，等.內翻畸形膝骨關節炎軟骨磨損的臨床研究[J].中國矯形外科雜志，2013，21（23）：2345-2350.

[8] Harrington IJ.Static and dynamic loading patterns in knee joints with deformities[J].J Bone Joint Surg Am，1983，65（2）：247-259.

[9] Miyazaki T，Wada M，Kawahara H，et al.Dynamic load at baseline can predict radiographic disease progression in medial compartment knee osteoarthritis[J].Ann Rheum Dis，2002，61（7）：617-622.

[10] 張旻，江瀾.內側間室膝骨性關節的下肢關節生物力學變化[J].中國康復，2011，26（1）：36-38.

[11] 張旻，江瀾.佩帶膝外翻支具膝骨關節炎患者膝關節的生物力學變化[J].中國組織工程研究與臨床康復，2011，15（17）：3109-3112.

[12] 周嶸，錢齊榮.軟骨下骨在骨關節炎發病中作用的研究進展[J].中國矯形外科雜志，2014，22（21）：1971-1973.

[13] 劉康妍，胡海瀾，陳勇，等.股四頭肌肌力及骨質疏松與膝骨關節炎的關系[J].中華關節外科雜志（電子版），2016，10（3）：271-276.

[14] 朱二山.骨質疏松對膝關節內翻畸形性骨關節炎的影響[D].蘇州：蘇州大學，2009.

[15] 張英澤，李存祥，李冀東，等.不均勻沉降在膝關節退變及內翻過程中機制的研究[J].河北醫科大學學報，2014，35（2）：218-219.

[16] 秦迪，董天華，李升，等.QCT測量脛腓骨骨密度臨床意義的研究[J].河北醫科大學學報，2014，35（6）：722-724.

[17] Vuolteenaho K，Koskinen A，Moilanen E.Leptin-a link between obesity and osteoarthritis.applications for prevention and treatment[J].Basic Clin Pharmacol Toxicol，2014，114（1）：103-108.

[18] 王濤，王坤正，王磊，等.膝內翻外翻與膝骨性關節炎發生和發展的關系[J].廣東醫學，2010，31（8）：1038-1040.

[19] 李琦，段王平，曹曉明，等.膝骨關節炎患者體重指數與下肢力線關系的病例對照研究[J].中國骨傷，2011，24（11）：911-914.

[20] Wang W，Wang L，Xu Z，et al.Effects of estradiol on reduction of osteoarthritis in rabbits through effect on matrix metalloproteinase proteins[J].Iran J Basic Med Sci，2016，19（3）：310-315.

[21] 陳能，姚楠，許學猛，等.參麥注射液關節腔注射對兔膝骨關節炎IL-1β、IL-6、TNF-α表達的影響[J].廣東藥學院學報，2016，32（3）：339-343.

（下轉第80頁）

（上接第76頁）

[22] 張啟棟，俞慶聲，程立明，等.生化因素在內翻膝骨關節炎患者外側間室軟骨磨損中的作用[J].中華醫學雜志，2015，95（17）：1305-1309.

[23] 蘇偉平，雷鵬飛，謝杰，等.全膝關節置換治療中重度膝內翻畸形[J].中國矯形外科雜志，2015，23（21）：1928-1932.

[24] 蘇偉平，謝杰，李明清，等.人工全膝關節置換術中應用縮小脛骨平臺截骨技術矯正膝內翻畸形的療效觀察[J].中國修復重建外科雜志，2015，29（12）：1453-1456.

[25] Kozinn SC，Scott R.Unicondylar knee arthroplasty[J].J Bone Joint Surg Am，1989，71（1）：145-150.

[26] Saccomanni B.Unicompartmental knee arthroplasty：a review of literature[J].Clin Rheumatol，2010，29（4）：339-346.

[27] 彭松，王波，符培亮，等.前交叉韌帶缺陷對單髁置換療效影響的研究[J].中國骨與關節雜志，2016，5（6）：449-453.

[28] Kim KT，Lee S，Kim J，et al.Clinical Results of Lateral Unicompartmental Knee Arthroplasty：Minimum 2-Year Follow-up[J].Clin Orthop Surg，2016，8（4）：386-392.

[29] 梁寧，Samuel Yih Shyan Wong，Nick Clement，等.單髁與全膝關節置換治療內側間室膝骨關節炎：5年假體在位率比較[J].中國組織工程研究，2015，19（53）：8543-8548.

[30] Arirachakaran A，Choowit P，Putananon C，et al.Is unicompartmental knee arthroplasty（UKA）superior to total knee arthroplasty（TKA）？A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trial[J].Eur J Ortho Surg Traumatol，2015，25（5）：799-806.

[31] 于風天，魏杰，秦德安.脛骨高位截骨治療內翻型膝關節骨關節炎的進展[J].實用骨科雜志，2015，21（6）：529-533.

[32] Agarwala S，Sobti A，Naik S，et al.Comparison of closing-wedge and opening-wedge high tibial osteotomies for medial compartment osteoarthritis of knee in Asian population：Mid-term follow-up[J].J Clin Orthop Trauma，2016，7（4）：272-275.

[33] 張紀，杜輝，黃野，等.脛骨高位截骨術：閉合與開放楔形截骨對比[J].臨床軍醫雜志，2016，44（2）：128-132.

[34] 孫佳冰，付春江，鄒吉龍，等.膝關節軟骨剝脫分期對腓骨近端截骨治療膝關節骨關節炎的指導意義[J].中華老年骨科與康復電子雜志，2016，2（1）：50-53.

[35] 劉寒江，裴孝鵬，白玉.腓骨近端截骨術治療膝骨關節炎伴膝內翻畸形的短期療效觀察[J].風濕病與關節炎，2016，5（1）：35-36.

[36] 于風天，魏杰，王曉東.腓骨近端截骨術與脛骨高位截骨術治療內翻型膝關節骨關節炎的療效比較[J].中華老年骨科與康復電子雜志，2016，2（2）：97-102.

[37] 張旻，龐堅，陳博，等.力學矯正療法治療膝骨性關節炎的研究進展[J].中國康復，2016，31（4）：312-315.

收稿日期：2016-12-20；修回日期：2017-01-23