从下肢生物力学的角度治疗膝骨性关节炎的研究进展

陈 娴 王承祥 （通讯作者） 王 金 柴喜平

（1 甘肃中医药大学中医临床学院 甘肃 兰州 730000；2 甘肃省中医院关节骨一科 甘肃 兰州 730050）*基金项目：甘肃省自然科学基金（1107RJZA235）

膝骨性关节炎(Knee osteoarthritis， KOA)是骨科的常见病、多发病，主要是指以关节软骨被破坏、关节周围骨质发生反应性增生为主要病理特征的关节疾病。近年来，随着我国人口老龄化进程的加快，KOA的发病率呈逐年增高的趋势，已成为可严重影响患者生活质量的重要疾病之一。如何安全有效地治疗膝骨性关节炎已成为临床上进行研究的热点[1-3]。国内的研究成果表明，在60岁以上的人群中KOA的发病率约为50%，在70岁以上的人群中KOA的发病率约为80%。在本文中，笔者重点阐述了下肢生物力学与膝骨性关节炎发生发展的关系及近年来临床上从下肢生物力学的角度治疗膝骨性关节炎的有效方法。

1 KOA的病因与发病机制

目前，KOA的病因尚未完全阐明。有研究证实，KOA的致病因素主要为生物因素与机械性损伤因素，导致KOA的生物因素主要包括遗传因素、年龄、性别、种族等，导致KOA的机械性损伤因素主要为关节软骨受到破坏[4]。无论生物因素还是机械性损伤因素均可引起下肢生物力学的紊乱，导致下肢力学失衡。因此，通过纠正下肢力学失衡治疗KOA也逐渐受到临床上的重视。

2 下肢生物力学与KOA的关系

下肢生物力学与KOA的关系主要包括关节应力失衡与下肢力学轴线异常。关节应力失衡是指因膝关节周围软组织的功能失衡而使膝关节的稳定性下降，进而导致关节面磨损及关节周围骨赘形成。Hurley等[5]认为， KOA 患者膝关节周围肌肉的肌纤维可逐渐发生萎缩及肌力下降等情况，导致关节不稳，进而可加重其临床症状。Mankin等[6]对膝关节的解剖结构进行分析后发现，膝关节的活动是在多个瞬时活动中心的作用下完成的，因此其稳定性较差。膝关节周围软组织的功能协调是保障膝关节稳定性的重要因素。下肢力学轴线异常主要是指下肢机械轴发生的异常改变。研究发现[7-8]，下肢力学轴线异常可导致下肢应力传导异常，使膝关节面的软骨发生磨损、破坏，并可使膝关节发生退变，进而可诱发KOA。因此，临床上常将下肢力学轴线是否正常作为评估膝关节筋骨平衡性的主要生物力学指标，同时也将纠正异常的下肢力学轴线作为治疗KOA的一种手段。

3 从下肢生物力学的角度治疗KOA

在从下肢生物力学的角度治疗KOA时可采用纠正下肢关节应力失衡及下肢力线等方法。一般来说，为KOA患者采用推拿疗法、针灸疗法、小针刀疗法及股四头肌锻炼法等非手术疗法进行治疗均可纠正其下肢关节的应力失衡，调整其下肢关节周围软组织功能失衡的状态。对此病患者进行手术（包括胫骨高位截骨术及人工膝关节置换术）治疗可有效纠正其下肢的力线，若在术后对其进行康复训练可取得调节关节应力失衡的效果。

3．1 KOA的非手术疗法

3.1.1 KOA的推拿疗法 推拿是中国传统的医学技术之一，在治疗早期KOA方面有较好的疗效。但采用此法治疗KOA的作用机制仍未完全阐明。目前的研究证实，对KOA患者进行推拿治疗可取得改善局部的微循环、增强关节周围肌肉韧带的韧性、消除肌肉疲劳、促进关节液的代谢、水肿的吸收及软骨的修复、消除滑膜的炎症和镇痛等作用。孙实[9]进行的动物实验证明，进行推拿治疗可调节兔KOA关节的活动度、其韧带的强度及软骨的厚度、改善关节面的应力。赵勇等[10]认为，进行推拿治疗可改善膝关节周围肌肉附着点的状况、调节膝关节周围软组织的张力平衡、改善膝关节的筋骨力学平衡。朱鸿飞等[11]运用按压的手法治疗兔膝骨关节炎，并检测其软骨细胞整合素α1β1的表达，研究结果表明，在进行按压治疗后出现的力学信号可调节TNF-α、MMP-13和整合素α1β1的表达，抑制软骨细胞的凋亡,进而可抑制关节软骨的退变。

3.1.2 KOA的股四头肌锻炼法 以前，股四头肌锻炼法主要被用于对行关节置换术后的KOA患者进行康复训练。近年来，此疗法逐渐被用于治疗早期KOA。股四头肌的功能是屈髋伸膝[12]。在KOA的致病因素中，关节应力失衡的主要表现为关节周围肌力的失衡及关节稳定性的下降。维持膝关节应力平衡的主要肌肉为股四头肌。股四头肌锻炼法具有增强股四头肌肌力的作用。刘福英等[13]在一项研究中对比分析了对KOA患者进行玻璃酸钠关节腔注射治疗与联合采用玻璃酸钠关节腔注射法和股四头肌等长收缩训练法进行治疗的效果，结果显示，与进行玻璃酸钠关节腔注射治疗相比，KOA患者若联合采用玻璃酸钠关节腔注射法和股四头肌等长收缩训练法进行长期的治疗可取得较优的效果。何本样等[14]使用股四头肌增强训练法配合玻璃酸钠关节腔注射法对60例KOA患者进行治疗，并对其临床疗效进行了为期18个月的随访观察，结果发现，对KOA患者进行股四头肌增强训练可影响其近期及远期疗效，而且对其远期疗效的影响较大。

3.1.3 KOA的其他疗法 针灸及小针刀疗法具有改善局部的微循环、促进局部气血运行及松解粘连组织的作用，但在调节关节应力失衡方面的效果较不明显，本文不对其做重点的阐述。

3.2 KOA的手术疗法

3.2.1 胫骨高位截骨矫形术在治疗KOA方面的应用胫骨高位截骨矫形术（high tibial osteotomy， HTO）是一种治疗KOA伴膝内翻畸形的常用手术技术，其作用机制主要为纠正KOA患者的下肢力线，恢复其关节间隙，减少其关节软骨的磨损，从而减轻其疼痛，减缓其关节退变的速度。近年来，膝关节单髁置换术及人工全膝关节置换术逐渐成熟，但胫骨高位截骨术因具有创伤性小、疗效显著持久、能纠正下肢力线等优点，仍在临床上被广泛应用。自1958年Jackson首次提出胫骨高位截骨的方案以来，HTO一直被认为是治疗膝关节单间室骨关节炎非常有效的手术方法[15]。经过不断的改良，在HTO中有两种术式仍被广泛用于治疗KOA，这两种术式为外侧闭合式截骨术与内侧开放式截骨术[16]。肖尚领等[17]使用胫骨高位截骨术对15例（18膝）KOA伴膝内翻畸形患者进行治疗（FTA角度矫正值平均为22°）,并在术后对其进行平均1年的随访，结果显示，在术后半年这些患者HSS膝关节的评分平均为85分,与术前相比平均提高了15分。李瑞等[18]采用胫骨高位截骨术联合Giebel钢板内固定术对38例（47膝）膝关节骨关节炎合并膝内翻患者进行治疗，结果显示其手术疗效的优良率为85.1%，在术后12-14周其截骨处均达到骨性愈合的标准、其疼痛的症状均明显缓解或消失、经X线片检查其患肢的力线维持在手术完成时的水平，在术后20.2个月其均未发生伤口感染、钢板螺钉断裂、膝内翻复发、骨不愈合等并发症。

3.2.2 人工膝关节置换术在治疗KOA方面的应用 人工膝关节表面置换术主要用于对晚期重度KOA患者及类风湿性关节炎患者进行治疗。晚期KOA患者及类风湿性关节炎患者常可合并与下肢力线异常有关的疾病，如膝关节内、外翻畸形或屈曲挛缩等。人工膝关节表面置换术的创伤性大、手术风险高，但能矫正较复杂的下肢力线异常，在对病情复杂的晚期KOA患者进行治疗时可取得显著的效果。宋正辉[19]将60例KOA患者分为观察组与对照组，为观察组30例患者采用人工膝关节置换术进行治疗，为对照组30例患者采用关节镜下关节腔清理术进行治疗，结果表明，观察组患者治疗的优良率为93.4%，对照组患者治疗的优良率为70%。可见，人工膝关节置换术可有效纠正KOA患者的下肢力线，其疗效较优。李宗军等[20]在93例（108膝）KOA伴膝内翻畸形患者接受人工膝关节置换术后的第6个月对其进行HSS评分及膝关节活动度调查，结果发现其术后的HSS评分高于其术前的HSS评分（t＝8.74，P＜0.05），其术后膝关节的活动度得到明显的改善，其下肢的力线完全矫正，其手术的优良率为94.44%。值得注意的是，在对KOA患者进行人工膝关节置换术的过程中应重点修复其关节附近软组织的平衡性[21]，以免影响其术后患肢生物力学指标及关节活动功能的恢复。有研究表明[22]，在膝关节屈伸且受到内外翻应力时，内侧副韧带是其维持其稳定性的主要结构，其次是交叉韧带及其后方的关节囊。因此，在对KOA患者进行人工膝关节置换术时应注意松解其局部的软组织，以促进其膝关节功能及稳定性的恢复。

4 小结与展望

目前，虽然KOA的病因与发病机制尚未完全明确，但下肢生物力学的改变在该病发生发展的过程中发挥的作用已经受到人们的高度重视。从下肢生物力学的角度治疗KOA可从根本上消除患者的病痛。笔者认为，在此病患者发病的早期指导其进行功能锻炼，尽可能纠正其下肢关节应力失衡的情况， 可明显缓解其临床症状，延缓其下肢关节发生的退变。在为此病患者采用人工膝关节置换术进行治疗后指导其进行早期股四头肌锻炼可加速其关节功能的恢复。

总之，从下肢生物力学的角度将多种相关的疗法有机地结合起来，总结出一套完整、切实可行的方案治疗KOA，可显著提高此病患者的临床疗效，防止其发生相关的并发症，节约其医疗成本。将来，本团队将在此方面进行更深入的临床研究。

[1]李宁,王拥军,施杞.膝骨性关节炎的中医药防治研究进展.中国中医骨伤科杂志,2013,21(5):62-65.

[2]吴栩,韦伟标,朱博.膝骨性关节炎的中医药外治研究进展.中国民族民间医药,2013,9(9):56-57.

[3]徐友高.膝骨性关节炎治疗的研究进展.中国医药指南,2012,10(17):441-443.

[4]胥少汀，葛宝丰，徐印坎.实用骨科学[M].北京：人民军医出版社,2012:1677.

[5]Hurley MV． Muscle dysfunction and effective rehabilita tion of kneeosteoarthritis: what we know and what we ne ed to find out［J］ ． Ar － thritis R heum，2003，49(3): 444－ 452．

[6]MankinHJ,BrandtKD,Shulman LE．Workship on etiopathogenesis of osteoarthritis: proceding and recommendation s［J］．J R heumano，1986,36(5):1 － 10．

[7]Smith R L,Donlon BS,Gupta MK.Effects of fluid－in－du ced shear on articular chondrocyte morphology and meta bo-lism in vitro［J］．Jorthop R es,1995,13(6):824-831．

[8]张文涛，卢世壁.软骨细胞培养及其调控因素［J］．军医进修学院学报，1998，19(2):156．

[9]孙实. 推拿对KOA兔韧带、关节软骨作用效应的研究[D].北京：北京中医药大学,2006:67-70.

[10]赵勇，秦伟凯，顾力军，等．从经筋论治膝骨关节炎疼痛临证思维［J］．中国中医药信息杂志，2012，19(3):92-93．

[11]朱鸿飞，冯伟，刘益杰，等.髌韧带内侧缺损构建兔膝骨关节炎模型初探［J］.上海中医药杂志，2012，46(1):11-12．

[12]柏树令，应大君，王海杰，等.系统解剖学[M].北京：人民卫生出版社，2008：88.

[13]刘福英，刘卫华.股四头肌等长等张收缩锻炼在治疗膝骨关节炎中的作用［J］.中国医药科学，2013,3（15）:40-42.

[14]何本样，檀亚军，夏万荣，等.股四头肌等长收缩练习治疗膝骨性关节炎的病例对照研究［J］.中国骨伤，2012,25(5):369-372.

[15]Borjesson M，Weidenhielm L，MattssonE，et al. Gait and clinical measurements，in patients with knee osteoarthr itis after surgery a prospective 5-year follow-up study［J］．The knee，2005，12( 2) : 121-127．

[16]于风天，魏杰，秦德安.胫骨高位截骨治疗内翻型膝关节骨关节炎的进展［J］.实用骨科杂志，2015,21（6）:529-532.

[17]肖尚领, 任宗凯，陈思嘉.胫骨高位截骨治疗伴膝内翻的膝骨性关节炎［J］.中国医药指南，2013,11（19）:587-588.

[18]李瑞，宋德臣，张有磊，等.胫骨高位截骨治疗膝关节骨关节炎并膝内翻［J］.实用骨科杂志，2013,19（12）:1081-1083.

[19]宋正辉.应用人工全膝关节置换术治疗膝关节炎的效果分析［J］.当代医药论丛，2015,13（14）:240-241.

[20]李宗军，王远贺，厉亚男，等.全膝关节置换术治疗内翻型膝关节骨性关节炎效果［J］．齐鲁医学杂志，2015,30（2）:198-201.

[21]王韶进，刘琦，戴国峰，等.人工全膝关节置换术治疗严重膝骨关节炎（附41例报告）［J］．山东医药，2003,43（3）:1-3.

[22]杨卫斌，苏兴平，王刚，等.膝关节表面置换术治疗骨性关节病疗效及并发症预防［J］．临床骨科杂志，2013,10(4):392-394.