低位髌骨对髌股关节炎发生影响的研究进展

吕立桃 谢兴文 顾玉彪 黄晋 王春亮

2000 年人口普查资料统计我国人口超过 13 亿，60 岁以上老人达 1.3 亿，根据推算，60 岁以上老年人中有症状的膝关节骨关节炎人数已达 1500 万[1]。目前公认髌股关节炎是膝关节骨关节炎的组成部分之一，Sarda 等[2]报道患有膝关节骨关节炎的患者中，67% 患者表现为单纯性髌股关节炎。目前在发达国家用于膝关节骨性关节炎的治疗费用已高达国民生产总值的 1.0%～2.5%[3]。低位髌骨是引起髌骨运动轨迹异常而导致髌股关节炎的常见原因，探索低位髌骨引起髌股关节炎的病理机制，对预防和治疗髌股关节炎及减轻医疗费用有重要意义。

一、髌股关节炎

1. 病因：髌股关节炎的病因复杂，目前研究观点较多，尚未达成完全一致。比较公认的观点主要包括下肢力线和髌骨运动轨迹异常[4]，骨内压增高[5-6]，Q 角异常改变[7]，一些股骨滑车的先天性异常[8-10]，髌骨的先天异常如高位髌骨[11]，异形髌骨，分裂髌骨等等，Takai 等[12]，Turner[13]，Yagi 等[14]报道下肢的扭转畸形也会导致髌股关节炎，al-Rawi 等[15]认为过度活动可导致本病的发生。此外外伤、劳损、肢体失用、长期固定、感染等亦可导致本病的发生。

2. 发病机制：髌股关节炎的发病机制仍未完全研究清楚[16-17]，目前公认的观点是任何导致髌股关节解剖和力学特性异常的因素，均可引起髌骨关节面的接触异常，使压力分布不均，导致局部产生高压，损害关节软骨而发生髌股关节炎。

二、低位髌骨

1. 定义：低位髌是指髌韧带过短引起髌骨位置过低。低位髌骨可分为先天性、获得性和混合性，获得性又分为假性低位髌骨和真性低位髌骨。先天性低位髌骨指出生不久就出现髌骨距离股骨滑车较远。张俊等[18]认为获得性低位髌骨主要是指继发于创伤或全膝关节置换术 ( total knee arthroplasty，TKA ) 等手术后形成的，以髌骨远离股骨滑车或髌韧带缩短为特点，TKA 术中松解软组织过度或截骨过度，为获得关节稳定性而加厚衬垫，使关节水平线抬高，造成髌骨与胫骨平台的距离变窄，但髌骨与股骨滑车的相对位置正常，此种类型称之为真性低位髌骨，获得性低位髌骨中的其它类型称之为真性低位髌骨。混合性低位髌骨是指在先天性低位髌骨的基础上，创伤或手术等使之进一步加重。

2. 病因：先天性低位髌骨的病因目前少有报道。获得性低位髌骨的病因报道相对较多，大致可分为创伤和手术两种病因，创伤引起的主要有髌韧带断裂[19]及髌骨骨折[20]，手术引起的主要有胫骨高位截骨[21]、逆行置入股骨髓内钉[22]、股骨远端切除[23]及 TKA。

3. 发病机制：目前尚不清楚低位髌骨的发病机制。Noyes 等[24]认为获得性低位髌骨的发病机制与下列因素有关：股四头肌肌力减弱，髌韧带、髌下脂肪垫及髌下其它软组织挛缩，关节纤维化。

4. 影像学表现：X 线片是诊断的关键，可显示髌骨位置低于正常，髌股关节间隙狭窄，软骨下骨板硬化及骨赘形成，可提示本病的诊断。CT 可清楚的显示组织的比邻关系，对软骨下骨质的改变比 X 线片更敏感，CT 三维成像能更加明确的显示髌骨的位置，对髌骨低位的诊断更清楚。MRI 可早期显示骨或软骨的改变及关节内外软组织的改变。

5. 测量方法：对于髌骨高度测量，主要有以下方法：Insall-Salvati 比值 ( 髌腱长度与髌骨最大对角线长度之比正常为 0.8～1.2 ) 低于 0.8 为低位髌骨；Blackbume-Peel法，屈膝 30°，测量髌骨关节面下缘至胫骨平台的垂直距离与髌骨关节面长度的比值 ( 正常 0.8～1.0 )，低于 0.8 为低位髌骨[25]。

三、低位髌骨与髌股关节炎的相关性

人体髌骨关节有其特殊性。髌骨关节软骨是人体中最厚的软骨，且厚度分布不均，软骨最厚部分 60% 位于髌骨的外侧关节面，此种分布特点有助于增加髌股关节面的适合性，髌骨起到增大力臂和定滑轮的作用，髌骨关节面的中间纵嵴对维持髌骨正常轨迹有重要作用，髌股关节完全吻合发生在膝关节屈曲约 30° 时[26-27]。维持髌骨对合的平衡机制包括动力结构和静力结构。股四头肌收缩时各肌肉之间的力学平衡是保持运动中髌股对合的动力结构，髌骨的内外侧支持带是维持髌骨排列的静力性平衡机制。股骨髁是股四头肌伸膝作用的重要支点，其内低外高的结构为髌骨的滑动提供了稳定的轨道[28]。正常膝关节由伸直位屈曲时，当屈曲 10°～20° 时，髌股关节才开始接触，随着屈曲角度的增大，股骨滑车关节面依次与髌骨关节面的下、中、上三分之一相接处，由屈曲到伸直时则相反，低位髌骨由于髌韧带比正常的短或胫骨结节位置比正常的低或髌骨外形异常，因此，在膝关节屈伸时，髌股关节接触的时间、位置及角度均发生异常，可导致髌股关节面的应力负荷不均，高应力首先破坏软骨基质，使胶原纤维网架断裂，蛋白多糖丧失，基质破坏使正常的微环境发生变化，导致软骨细胞的退变，促使髌股关节炎的形成，而应力不足，软骨不能有效地获得营养，则发生退变，同样导致髌股关节炎的形成[29]。

四、治疗进展

1. 保守治疗：保守治疗是单纯髌股关节炎的首选治疗方法。减轻体重有助于减少髌韧带的负载，何本祥等[30]指出加强股四头肌功能锻炼，伸展髌骨外侧韧带及限制膝关节活动范围均可缓解症状。马俊等[31]报道避免爬楼梯、下蹲、跳跃对本病有预防作用，服用非甾体类抗炎药可缓解疼痛症状，朱明生[32]通过临床治疗观察发现关节腔注射玻璃酸钠可减轻疼痛，Anderson 等[33]研究发现氨基葡萄糖对软骨有营养作用。

2. 手术治疗：经过正规保守治疗效果不明显者可考虑采用手术治疗。对于单纯低位髌骨可采用胫骨结节上移及两侧支持带松解术；对于低位髌骨合并髌股关节炎严重者，需同时恢复髌骨的正常运动轨迹及修复受损的软骨面，Peterson 等[34]通过自体软骨细胞和自体骨膜移植同时恢复髌骨的正常运动轨迹，取得了很好的效果；Gao等[35]对平均年龄 53.7 岁的 11 例髌股关节置换术并恢复髌骨正常运动轨迹的患者随访 2 年，术后疼痛减轻，关节功能改善，WOMAC 疼痛评分降低 7.5 分，功能评分提高5.1 分，AKS 疼痛降低 23.9 分，功能评分提高 44.3 分。

五、展望

髌股关节炎是临床常见病之一，且发病率呈逐年上升趋势，随着病情的发展，将会引起关节功能严重障碍及关节疼痛，给患者的生活及工作带来巨大影响，因此研究如何预防及减少髌股关节炎的发生有重要意义，而引起髌股关节炎发生的一个重要原因就是低位髌骨，但目前尚不清楚低位髌骨发生的发病机制，研究低位髌骨的发病机制将有利于揭示低位髌骨与髌股关节炎发生的关系。另外，运用膝关节 CT 3 D 动态大范围扫描技术[36]，重建低位髌骨运动轨迹，研究低位髌骨和髌股关节炎之间的关系，为低位髌骨引起的髌股关节炎的临床诊断及治疗方案的选择提供理论依据。

[1] 刘献祥, 林燕萍. 中西医结合治疗骨性关节炎. 北京: 人民卫生出版社. 2009: 12.

[2] Sarda PK, Shetty A, Maheswaran SS. Medium term results of Avon patellofemoral joint replacement. Indian J Orthop, 2011,45(5):439-444.

[3] 刘媛, 王永福. 骨关节炎的经济学. 中国骨质疏松杂志, 2011,11(2):181-184.

[4] 李其一, 林进, 邱贵兴, 等. 髌股关节置换术治疗严重髌股关节炎的中远期疗效. 中华骨科杂志, 2010, 30(6):539-543.

[5] Arnoldi CC, Lemperg K, Linderholm H. Intraosseous hypertension and pain in the knee. J Bone Joint Surg Br, 1975,57(3):360-363.

[6] Sherman SL, Erickson BJ, Cvetanovich GL, et al. Tibial tuberosity osteotomy: Indications, techniques, and outcomes.Am J Sports Med, 2013, 42(8):2006-2017.

[7] 史晨辉, 王永明, 董金波, 等. 髌股关节骨性关节炎的病因探讨及关节镜诊治. 中国矫形外科杂, 2003, 11(22):1577-1579.

[8] 谢兴文, 胡彬, 李宁. 膝关节发育性缺陷与骨性关节炎的关系研究进展. 中国矫形外科杂, 2011, 19(03):210-212.

[9] Merican AM, Amis AA. Iliotibial band tension affects patellofemoral and tibiofemoral kinematics. J Biomech, 2009,42(10):1539-1546.

[10] Senavongse W, Amis AA. The effects of articular, retinacular,or muscular deficiencies onpatellofemoral joint stability: a biomechanical study in vitro. J Bone Joint Surg Br, 2005,87(4):577-582.

[11] 潘永谦, 李健, 赵洪普, 等. 髌骨不稳定的诊治现状. 中国矫形外科杂, 2009, 17(23):1808-1810.

[12] Takai S, Sakakida K, Yamashita F, et al. Rotational alignment of the lower limb in osteoarthritis of the knee. Int Orthop, 1985,9(3):209-215.

[13] Turner MS. The association between tibial torsion and knee joint pathology. Clin Orthop Relat Res, 1994, (302):47-51.

[14] Yagi T, Sasaki T. Tibial torsion in patients with medialtype osteoarthritic knee. Clin Orthop, 1986, 231:177-182.

[15] al-Rawi Z, Nessan AH. Joint hypermobility in patients with chondromalacia patellae. Br J Rheumatol, 1997, 36(12):1324-1327.

[16] 周英祝, 王强. 关节镜治疗轻、中度髌股关节炎疗效探讨. 实用骨科杂志, 2012, 18(8):704-706.

[17] Bey MJ, Kline SK, Tashman S, et al. Accuracy of biplane x-ray imaging combined with model-based tracking for measuringinvivo patellofemoral joint motion. J Orthop Surg Res, 2008,3:38.

[18] 张俊, 戴雪松, 李睿, 等. 获得性低位髌骨的进展. 中华创伤骨科杂志, 2010, 12(10):970-973.

[19] Tria AJ Jr, Alicea JA, Cody RP. Patella baja in anterior cruciate ligament reconstruction of the knee.Clin Orthop Relat Res,1994, (299):229-234.

[20] Morshed S, Ries MD. Patella infera after nonoperative treatment of a patellar fracture. A case report. J Bone Joint Surg Am, 2002, 84-A(6):1018-1021.

[21] Schiedel F, Probst A, Buller TC, et al. The postoperative patella height: a comparison of additive and subtractive high tibialosteotomy in correcting the genu varum. Arch Orthop Trauma Surg, 2009, 129(9):1271-1277.

[22] Krieg JC, Mirza A. Case report: patella baja after retrograde femond nail insertion. Clin Orthop Relat Res, 2009, 467(2):566-571.

[23] Schwab JH, Agarwal P, Boland PJ, et al. Patellar complications following distal femoral replacement after bonetumor resection.J Bone Joint Surg Am, 2006, 88(10):2225-2230.

[24] Noyes FR, Wojtys EM, Marshall MT. The early, diagnosis and treatment of developmental patella inferasyndrome. Clin Orthop Relat Res, 1991, (265):241-252.

[25] 沈彬, 王国庆, 杨静, 等. 高位髌骨临床分级法的探讨. 中国矫形外科杂志, 2000, 7(2):117-119.

[26] Ndrish J. The biomechanics of patellofemoral stability. Knee Surg, 2004, 17(1):35-39.

[27] Dye SF. The pathophysiology of patellofemoral pain: a tissue homeostasis perspective. Clin Orthop Relat Res, 2005, 436:100-110.

[28] Kim YM, Joo YB. Patellofemoral osteoarthritis. Knee Surg Relat Res, 2012, 24(4):193-200.

[29] 孔祥清. 髌骨软骨软化症的病因研究. 中国矫形外科杂志,2003, 11(7):487-489.

[30] 何本祥, 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. 中国骨伤, 2012, 25(5):369-372.

[31] 马俊, 代燎原. 高位髌骨的研究进展. 中华综合临床医学杂志, 2006, 8(2):78-79.

[32] 朱明生. 关节腔注射玻璃酸钠治疗髌股关节骨关节炎1180例临床观察. 中国医药指南, 2010, 8(15):201-202.

[33] Anderson JW, Nicolosi RJ, Borzelleca JF. Glucosamine effects in humans: a review of effects on glucose metabolism, side effects, safety considerations and effi cacy. Food Chem Toxicol,2005, 43(2):187-201.

[34] Peterson L, Minas T, Brittberg M, et al. Two-to- 9-year outcome after autologous choudrocyte transplantion of the knee. Clin Orthop Relat Res, 2000, (374):212-234.

[35] Gao X, Xu ZJ, He RX, et al. A preliminary report of patellofemoral arthroplasty in isolated patellofemoral arthritis. Chin Med J (Engl), 2010, 123(21):3020-3023.

[36] 谢兴文, 顾玉彪, 李宁, 等. 高位髌骨对髌股关节炎发生的影响及研究进展. 中国矫形外科杂志, 2014, 22(1):47-49.