王紹龍 李騰飛 郭宗磊 劉廣鑾 李 鑫 王業(yè)華

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis, KOA)是一種關(guān)節(jié)軟骨疾病，伴有軟骨下骨改變和局部炎癥[1]。在既往研究中，研究人員僅關(guān)注晚期KOA患者軟骨下骨的硬化和周圍骨贅的形成，認(rèn)為KOA與骨密度(bone mineral density, BMD)增加有關(guān)[2]。然而，在疾病的進(jìn)展過程中，膝關(guān)節(jié)退變進(jìn)行性發(fā)展，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)磨損逐漸加重，然后蔓延至膝關(guān)節(jié)外側(cè)及髕股關(guān)節(jié)，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)的內(nèi)翻畸形及疼痛癥狀進(jìn)一步加重[3]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，KOA早期軟骨下骨吸收增加，骨強度降低，這反過來導(dǎo)致軟骨退化[4,5]。膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形不僅是KOA病理過程中的關(guān)鍵節(jié)點，也是膝關(guān)節(jié)快速退變的重要因素之一。雖然有研究表明，KOA與同側(cè)股骨近端BMD下降有關(guān)，但是BMD對下肢角度的影響尚未得到充分研究[6]。本研究的目的是研究絕經(jīng)后KOA患者內(nèi)翻畸形以及不同的下肢角度與BMD之間的關(guān)系,現(xiàn)報道如下。

對象與方法

1.研究對象：回顧性分析2020年1月～2021年6月徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院骨科收治145例絕經(jīng)后KOA患者的病例資料。本研究已通過徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理學(xué)委員會審批(倫理審批號：XYFY-2019-KL126-06)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①絕經(jīng)后KOA患者；②擁有下肢全長X線片、雙能X線吸收法測量腰椎(L1～L4)BMD以及相關(guān)資料完整者；③符合美國風(fēng)濕病學(xué)會的KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]。排除標(biāo)準(zhǔn)：①膝關(guān)節(jié)外翻畸形；②在過去半年內(nèi)服用影響骨代謝的藥物；③非標(biāo)準(zhǔn)前后站立位雙下肢全長X線；④影響膝關(guān)節(jié)力線分布的關(guān)節(jié)外畸形，如嚴(yán)重的脊柱側(cè)彎、骨盆傾斜、髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良等。

2.方法:根據(jù)WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)，T<-2.5診斷為骨質(zhì)疏松，-2.5≤T<-1診斷為骨質(zhì)減少，T≥-1為正常骨密度[8]。通過雙側(cè)下肢X光片評估Kellgren-Lawrence(KL)分級。使用住院電子病歷系統(tǒng)收集臨床數(shù)據(jù)，如年齡、手術(shù)側(cè)、血鎂、血鈣、血磷等。股骨的機(jī)械軸定義為股骨頭和股骨髁的中心之間的連接，而脛骨的機(jī)械軸定義為脛骨平臺中心與踝關(guān)節(jié)中心之間的連接[9]。脛骨近端內(nèi)側(cè)角(medial proximal tibial angle, MPTA)是脛骨機(jī)械軸與脛骨平臺的切向線之間的內(nèi)側(cè)角度，髖-膝-踝關(guān)節(jié)角(hip-knee-ankle angle, HKA)是股骨機(jī)械軸與脛骨機(jī)械軸之間的夾角，股骨遠(yuǎn)端內(nèi)側(cè)角(medial distal femoral angle, MDFA)是股骨的機(jī)械軸與股骨髁的切向線之間的內(nèi)側(cè)角度，關(guān)節(jié)線交角(joint line convergence angle, JLCA)是脛骨平臺與股骨髁切線之間的橫向角，詳見圖1[10]。為了減少測量誤差，相同的研究人員在2周間隔內(nèi)連續(xù)使用相同的成像系統(tǒng)進(jìn)行所有角度測量。如果兩個角度的測量值之間的誤差>0.5°，則由另一位研究人員進(jìn)行測量。調(diào)查員在測量之前不知患者的BMD和其他臨床數(shù)據(jù)。

圖1 HKA、MDFA、MPTA和JLCA示意圖

結(jié) 果

1.一般資料比較：共納入145例患者，按照MPTA分為內(nèi)翻畸形組(MPTA<85°)和正常組(MPTA≥85°)，其中內(nèi)翻畸形組84例，正常組61例。兩組患者的相關(guān)指標(biāo)比較結(jié)果詳見表1。獨立樣本t檢驗結(jié)果顯示，兩組患者的年齡、體重指數(shù)、血鎂、血磷比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，內(nèi)翻畸形組患者的血鈣水平明顯低于正常組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。χ2檢驗結(jié)果顯示，兩組患者手術(shù)側(cè)、髖部骨折人數(shù)所占比例比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；Fisher確切概率法檢驗結(jié)果顯示，兩組患者脊柱壓縮骨折史人數(shù)所占比例比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。Mann-WhitneyU檢驗結(jié)果顯示，兩組患者的骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis,OA)分級比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；內(nèi)翻畸形組患者的疼痛持續(xù)時間、骨質(zhì)疏松分級均明顯高于正常組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

表1 兩組患者的相關(guān)指標(biāo)比較

2.影響內(nèi)翻畸形的多因素Logistic回歸分析：以患者是否內(nèi)翻畸形為因變量(是=1，否=0)，以骨質(zhì)疏松分級為自變量，校正年齡、體重指數(shù)、疼痛持續(xù)時間、手術(shù)側(cè)、OA分級、血鎂、血鈣、血磷建立多因素Logistic回歸模型。結(jié)果顯示，骨質(zhì)疏松分級在模型中比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，詳見表2。

表2 影響內(nèi)翻畸形的多因素Logistic回歸分析

3.BMD與MPTA、HKA、MDFA、JLCA之間的相關(guān)性分析：經(jīng)Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示，BMD與MPTA、HKA、MDFA之間均呈明顯的正相關(guān)(r分別為0.377、0.500和0.397，P<0.001)，與JLCA之間呈明顯的負(fù)相關(guān)(r=-0.399，P<0.001)，詳見圖2。

圖2 腰L1～L4的BMD與MPTA、HKA、MDFA、JLCA的散點圖

4.影響MPTA水平的多元線性回歸分析：以MPTA水平為因變量，以BMD為自變量，校正年齡、體重指數(shù)、疼痛持續(xù)時間、手術(shù)側(cè)、OA分級、血鎂、血鈣、血磷后建立多元線性回歸模型，結(jié)果顯示，BMD在模型中比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，且與MPTA之間呈明顯的正相關(guān)(β=1.677)。即隨著BMD的增加，MPTA水平呈明顯上升趨勢，減少了膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形程度，詳見表3。

表3 影響MPTA水平的多元線性回歸分析

討 論

本研究測量了腰椎(L1～L4)的BMD，并測量下肢的不同角度，以評估絕經(jīng)后女性膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形和BMD之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)翻畸形組患者的血鈣平明顯低于正常組，內(nèi)翻畸形組患者的疼痛持續(xù)時間、骨質(zhì)疏松分級均明顯高于正常組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。內(nèi)翻畸形組患者的腰椎BMD顯著低于正常組，骨質(zhì)疏松癥的患病率比正常組高。校正年齡、體重指數(shù)、疼痛持續(xù)時間、手術(shù)側(cè)、OA分級、血鎂、血鈣、血磷后建立多元線性回歸模型，結(jié)果顯示，骨質(zhì)疏松分級在模型中差異有統(tǒng)計學(xué)意義，BMD與MPTA之間呈明顯正相關(guān)。即隨著BMD的增加，MPTA呈明顯上升趨勢，減少了膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形程度。這表明BMD是影響KOA內(nèi)翻畸形的重要因素。與本研究結(jié)果一致，Im等[6]還報道，近端股骨BMD與KL分級呈負(fù)相關(guān)，內(nèi)側(cè)脛股關(guān)節(jié)間隙和HKA呈正相關(guān)。

大量證據(jù)表明，軟骨下骨和軟骨是密切相關(guān)并且是相互適應(yīng)的功能單元[11～13]。在骨性關(guān)節(jié)炎的早期階段，增強了軟骨下骨的吸收，引起骨骼的機(jī)械強度降低。不正確的應(yīng)力刺激也誘導(dǎo)軟骨下微骨折，導(dǎo)致骨髓水腫，進(jìn)而導(dǎo)致表面上覆蓋的軟骨變性[14,15]。Chen等[16]對KOA患者的脛骨平臺標(biāo)本的研究發(fā)現(xiàn)，局部骨重塑增加導(dǎo)致了軟骨下骨囊腫變性，囊腫區(qū)域的結(jié)構(gòu)變化加速了覆蓋軟骨的破壞。Zhu等[17]報道稱，骨性關(guān)節(jié)炎的疼痛來源可能與軟骨下骨異常活動相關(guān)，其分泌Netrin-1并誘導(dǎo)神經(jīng)元軸突生長。他們發(fā)現(xiàn)痛覺感受器是在骨性關(guān)節(jié)炎早期階段的軟骨下骨質(zhì)異常重塑過程中產(chǎn)生的，抑制異常的軟骨下骨形成可以減少感覺神經(jīng)支配，減輕關(guān)節(jié)軟骨的退化。因此，推測如果骨性關(guān)節(jié)炎患者也具有骨質(zhì)疏松癥，將進(jìn)一步降低軟骨下骨機(jī)械性能，這將加速KOA的進(jìn)展甚至膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形。

Ishii等[9]研究發(fā)現(xiàn)，KOA患者的股骨和脛骨內(nèi)側(cè)髁的BMD明顯高于外側(cè)髁，而且內(nèi)側(cè)與外側(cè)的BMD比值與HKA和脛骨平臺的傾斜角度呈負(fù)相關(guān)。同樣，Lo等[18]研究顯示，在骨性關(guān)節(jié)炎患者中，膝關(guān)節(jié)屈曲畸形的嚴(yán)重程度與脛骨內(nèi)側(cè)平臺的軟骨下BMD呈正相關(guān)。然而，這些研究只能反映機(jī)械應(yīng)力不均可引起關(guān)節(jié)周圍的變化，很難解釋BMD對下肢角度變化的影響。MDFA反映了股骨髁內(nèi)側(cè)骨形態(tài)，而MPTA反映了內(nèi)側(cè)脛骨平臺的傾斜度，關(guān)節(jié)線角與關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)的狹窄程度有關(guān)。

本研究中腰椎的BMD不僅與MPTA呈顯著正相關(guān)，而且與HKA呈顯著正相關(guān)，并且與JLCA呈負(fù)相關(guān)，表明隨著BMD的降低，傾斜度越嚴(yán)重，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)空間越窄。Wang等[19]進(jìn)行的研究也得到了一致的結(jié)論，指出骨質(zhì)疏松癥是內(nèi)側(cè)脛骨平臺傾斜的重要危險因素，可能是因為骨質(zhì)疏松癥加劇了KOA患者的軟骨下骨微骨折的嚴(yán)重程度。因此，筆者認(rèn)為當(dāng)患者同時患有骨性關(guān)節(jié)炎及骨質(zhì)疏松時，由于軟骨下骨強度的減弱和不當(dāng)?shù)膽?yīng)力刺激，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)平臺下沉，從而加重軟骨磨損引起膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形。在本研究中，MPTA與腰椎的BMD呈正相關(guān)，這在一定程度上證實了筆者的推斷。隨著膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻程度的加深，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)的應(yīng)力會進(jìn)一步增加，從而加劇軟骨磨損，形成惡性循環(huán)。有研究也報道骨質(zhì)疏松癥加劇晚期骨性關(guān)節(jié)炎骨結(jié)構(gòu)磨損，加重關(guān)節(jié)畸形[20]。因此，筆者認(rèn)為骨性關(guān)節(jié)炎患者保持正常的BMD會延緩關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展，特別是在骨質(zhì)疏松癥患者中。

本研究尚存在一定的不足：(1)本研究為回顧性研究，回顧性研究有其自身的局限性。(2)臨床上同時患有骨質(zhì)疏松癥與骨性關(guān)節(jié)炎常見于絕經(jīng)后女性，本研究只納入絕經(jīng)后女性。為了將這一結(jié)論推廣到男性和其他種族，還需要對其他人群進(jìn)行大量樣本研究，以證實本研究的發(fā)現(xiàn)。(3)本研究沒有觀察到軟骨下骨的BMD的變化，因為在本單位膝關(guān)節(jié)周圍不是常規(guī)的BMD檢測區(qū)域。因此，有必要在今后的研究中進(jìn)一步觀察骨性關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)周圍BMD與全身BMD的相關(guān)性。

綜上所述，骨質(zhì)疏松癥是絕經(jīng)后女性KOA內(nèi)翻畸形的主要危險因素，并且MPTA與腰椎的BMD呈正相關(guān)。此外，KOA患者保持正常的BMD會延緩關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展。對于同時患有KOA和骨質(zhì)疏松癥的絕經(jīng)后女性，對于膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形的進(jìn)展程度應(yīng)予以更多的關(guān)注。