髌骨形态异常与膝关节骨关节炎之间相关性

胡彬，谢兴文，黄晋，秦林原，白玉茹，延净德

膝关节骨关节炎(osteoarthritis，OA)是一种与年龄、遗传因素、超负荷劳动、环境因素等导致关节软骨退变、破损，关节周围的支持结构也相应发生退变而引起膝关节肿胀、疼痛、骨擦感、活动障碍等一系列临床症状[1]。膝OA有多种原因所致，可分为原发性OA和继发性OA两类，原发性确切原因不清，继发性往往伴有髌骨发育性缺陷如髌骨偏厚、髌骨偏薄形态异常等。

1 资料与方法

1.1 资料来源 从河南省直第三人民医院、甘肃省中医院、影像科随机提取136名健康人正常膝关节X线片，其中男55 例，女81 例。男年龄为(42.6±10.2) 岁，女年龄为(46.1±11.7) 岁。所选患者X线片显示无关节炎等病理改变，膝关节正侧位片全为标准正侧位片，侧位片股骨内外侧髁完全重合。标准正位膝X线片，即以关节间隙为中心，正位像上腓骨小头横径的1/3～2/3与胫骨重叠。标准膝关节侧位X线片，取站立负重位，膝关节屈曲3°，踝关节中立位，足纵轴与X线片平行；所选患者X线显示膝关节有退行性改变。同时选取481 例膝骨关节炎患者进行X线片测量，其中男126 例，女355 例，左膝224 例，右膝257 例。

1.2 研究方法

1.2.1 诊断标准 参考骨关节炎诊治指南(2007年版)诊断标准[2]。

1.2.2 膝关节骨关节炎临床表现 a)近一个月内膝关节反复疼痛。b)X线片(站立位或负重位)显示关节间隙变窄，软骨下骨硬化和/或囊性变及关节边缘骨赘形成。c)关节液(至少2次)，清凉、黏稠，白细胞<2 000个/mL。d)中老年患者≥40 岁。e)晨僵小于30 mins。f)活动时有骨擦音(感)。具有上述的a、b或a、c、e、f或者a、d、e、f者，可以诊断为膝关节骨关节炎。

1.2.3 骨关节炎放射学病情分级标准(Kellgren和Lawrence法分为5级)[3]：a)0级：为正常；b)Ⅰ级：关节间隙可疑变窄，可能有骨赘；c)Ⅱ级：有明显的骨赘，关节间隙可疑变窄；d)Ⅲ级：中等量骨赘，关节间隙变窄较明确，有硬化性改变；e)Ⅳ级：大量骨赘，关节间隙明显变窄，严重硬化性病变及明显畸形。一般资料调查对象均为膝OA患者，膝关节均有不同程度骨赘增生。

1.2.4 测量方法、意义及正常范围

1.2.4.1 测量参数 股骨髁宽度(width of femoral condyle，WFC)；股骨内侧髁前后径(sagittal length of medial femoral condyle，SLMFC)；胫骨髁宽度(width of tibial platform，WTP)；胫骨平台前后径(sagittal length of tibial platform，SLTP)；髌骨宽度(width of patella，WP)；髌骨厚度(depth of patella，DP)；髌骨纵径(height of patella，HP)；髌骨关节面高度(length of Patellar articular surface，LPAS)；髌骨关节面距胫骨平台距离(articular surface of the patella distance to tibia platform，ASPDTP)；髌骨厚度/髌骨纵径；髌骨厚度/股骨内侧髁前后径；髌骨宽度/股骨髁宽度；胫骨髁宽度/股骨髁宽度；髌骨下缘距间隙距离/股骨髁宽度；胫骨平台前后径/股骨内髁前后径；髌骨关节面高度/髌骨厚度；髌骨纵径/髌骨关节面高度。

1.2.4.2 测量方法 将标准体位正常膝关节及膝OA患者的X线片影像，导入装有Image proplus软件中的电脑中，利用Image proplus软件测量工具进行膝关节测量。鉴于各个膝关节大小不等，拍片时投照距离不同造成的放大率也各不相同，本实验运用X线片比值法来描述膝关节各结构大小，排除了性别、身高等个体因素对测量结果的影响，便于在不同个体间比较，较以往直接用长度单位进行测量更加精确。便于对X线片放大进行定点标记，减少测量中的误差，各参数测量方法见图1～4。

1.3 统计方法 采用SPSS 17.0统计软件，将136个正常膝关节测量各数据进行相关比值，以90%医学参考范围p5～p95之间为正常参考范围，通过与诊断膝OA的481个膝关节X线片进行测量的比值对比，得出髌骨发育畸形在膝OA中的发病率。

2 结 果

2.1 总体对136 例正常样本X线片测量结果 因为各项指标为比值，总体不服从正态分布，故采用90%(p5～p95)医学参考范围为正常参考范围描述，见表1。

2.2 将各指标离散趋势赋值 低于最小正常值为1，高于最大正常值为2，在正常范围值内位0，见表2。

2.3 髌骨厚度/股骨内髁前后径分类 90%医学参考范围为0.162 362～0.335 135，481个膝OA片中正常450 例(占94.6%)，男117 例(占24.4%)，女333 例(占69.2%)；小于正常16 例(占3.3%)，男5 例(占1%)，女11 例(占2.3%)；大于正常15 例(占3.1%)，男4 例(占0.8%)，女11 例(占2.3%)。

图1 髌骨横径、股骨髁横径、髌骨下缘距关节间隙距离、胫骨髁横径测量示意

图2 髌骨纵径、髌韧带长度、股骨内侧髁前后径、 髌韧带长度胫骨平台前后径测量示意

图3 髌骨关节面长度、髌骨关节面下缘距胫骨平台距离测量示意

图4 髌骨厚度测量示意

指 标P5P25P50P75P95髌骨厚度/股骨内髁前后径0.162 361 60.204 433 8 0.227 925 40.259 750 60.335 315 1髌骨纵径/髌骨关节面高1.217 105 31.323 943 71.401 104 51.512 3731.643 90

表2 各指标离散趋势赋值

2.4 髌骨纵径/髌骨关节面高度分类 90%医学参考范围1.217 105～1.643 902，在1.2～1.5之间为368 例(占76.5%)，男89 例(占18.5%)，女279 例(占58%)；<1.2共22 例(占4.6%)，男2 例(占0.4%)，女20 例(占4.2%)；>1.5共91 例(占18.9%)，其中男35 例(占7.3%)，女56 例(占11.6%)。

3 讨 论

髌骨是全身最大的籽骨，居于股四头肌腱中，略呈三角形，上缘圆平而厚，称为髌底，下端尖起，称为髌尖。髌骨的关节面居髌尖粗面的上方，略呈卵圆形，以中央嵴分成内、中、外三个关节面区。Wiberg[4]按照它们的比例分为三型：第一型即内侧面和外侧面几乎相等同，两个关节面均呈凹形，约占10%；第二型内侧面较小，呈轻度凸形，外侧面则呈凹形，此型最多见，约占65%；第三型内侧面小而呈凸形，占25%，外侧面明显大于内侧面，内侧面几乎呈垂直。Wiberg认为髌骨软骨软化症大多见于第三类。Ficat[5]介绍了另外一种髌骨形状的分类法，该分类是以髌骨两个面相互形成的角度(正常为120°～140°)为标准。第一类是髌骨呈卵石型，其角度大于140°；第二类为Wiberg Ⅲ型髌骨，角度为90°～100°；第三类是具有一个关节面的半髌骨(高山式猎人帽样畸形)，该角为90°；第四类为髌骨呈半月形，小于90°，这种类型最常见于持续性髌骨脱位。正常膝关节侧位像上髌骨背面由两条线组成：最后方的线为髌骨嵴，稍前方的线为髌骨外侧面。髌骨轻度倾斜的情况下上述两线相互重合，髌骨明显倾斜的情况下，髌骨外侧面线移至髌骨嵴线的后方，且髌骨前后径显著增大。正常髌骨厚度/股骨内髁前后径90%医学参考范围为0.162 362～0.335 135，481 例膝OA患者中正常450 例占94.6%，男117 例占24.4%，女333 例占69.2%，小于正常16 例占3.3%，男5 例占1%，女11 例占2.3%，大于正常15 例占3.1%。男4 例占0.8%，女11 例占2.3%。有学者研究认为髌骨高度与髌骨关节面高度的关系并不恒定，也就是髌骨远端非关节面部分的高度并不恒定[6]。研究得出髌骨纵径与髌骨关节面高度的比值为1.4±0.1。基于上述研究结果，如果形态学比例在1.2～1.5范围内，则将髌骨定义为Ⅰ型髌骨；如果形态学比例较上述范围大于1.5，则将此种髌骨定义为Ⅱ型髌骨，此型髌骨下极较长或称为长鼻子观；Ⅲ型髌骨为髌骨中形态学比例小于1.2，此型髌骨下极较短(见图5～7)。在没有明显髌股关节症状的人群中，Ⅰ型髌骨占94%，Ⅱ、Ⅲ型各占4%和2%。在有髌股症状的人群中，Ⅰ型髌骨占76%，Ⅱ、Ⅲ型各占17%和7%，Ⅱ型与Ⅲ型髌骨的比例明显较无髌骨关节症状者要高，其髌骨下级过长或过短。据此我们研究得出髌骨纵径与髌骨关节面高度的比值90%医学参考范围为1.217 105～1.643 902，小于此范围为髌骨偏薄，大于此范围为髌骨偏厚(见图8～9)；481 例膝OA患者中Ⅰ型髌骨为368 例占76.5%，男89 例占18.5%，女279 例占58%。Ⅱ型髌骨共91 例占18.9%，其中男35 例占7.3%，女56 例占11.6%；Ⅲ型髌骨共22 例占4.6%，男2 例占0.4%，女20 例占4.2%，与Grelsamer的研究结果基本相符。由此可见，尽管目前尚不清楚其机理，髌骨的形态对膝前痛的确有影响。综上所述，髌骨偏厚、髌骨偏薄等形态异常在膝关节骨关节炎的患者中占有一定的比例且女性发病率高于男性。

图5 Ⅰ型髌骨示意图

图6 Ⅱ型髌骨示意图

图7 Ⅲ型髌骨示意图

参考文献：

[1]陈为坚，靳安民，陈奕雄，等.关节镜下清理与钻孔减压术治疗膝关节骨性关节炎[J].中国矫形外科杂志，2011，19(3)：195-198.

[2]中华医学会骨科学分会.骨关节炎诊治指南(2007年版)[J].中华骨科杂志，2007，27(10)：793-796.

[3]Kellgren JH，Lawrenee JS.Radiological assessment of osteoarthritis[J].Ann Rheum Dis，1957，16(4)：494-501.

[4]Wiberg G.Roentgenographic and anatomic studies on the patellofemoral joint with special reference to chondromalacia patella[J].Acta Orthop Scand，1941(12)：319-410.

[5]Ficat RP，Hungerford S.Disorders of the Patello-femoral joint[M].Baltimor：Williams and Wilkins，1977：37-38.

[6]Grelsamer RP，Proctor CS，Bazos AN.Evaluation of patellar shape in the sagittal plane：A clinical analysis[J].AM J Sports Med，1994，22(1)：61-66.

图8 髌骨偏薄示意图

图9 髌骨偏厚示意图