膝骨关节炎与腰椎间盘退行性疾病的相互关系的研究现状

彭佳琪 李峰 朱钧

膝骨关节炎和腰椎间盘退行性疾病均为中老年人极为常见的慢性疾病，且病程长，治疗效果差，不仅给患者带来了生理上的疼痛、活动障碍等不适，还导致患者焦虑、抑郁等不良情绪[1]，严重影响患者工作与日常生活。随着人口老龄化问题的加剧，这两种疾病越来越常见。由于其相似的易感人群和病理机制，促使一些学者研究二者之间的相互关系，并开始认识到膝骨关节炎和腰椎间盘退行性疾病不仅联系紧密，而且可以相互诱发并促进另一方病程的进一步发展。但目前相关报道文献数量有限，尚有很大的进一步探索空间。文章就其中一些文献进行简单介绍，并希望临床上重视这两种疾病相互影响，相互促进的密切关系。

1 膝骨关节炎的临床背景

膝骨关节炎是膝关节软骨和软骨下骨的退变以及骨质增生导致膝关节疼痛、肿胀、畸形和功能障碍的一种慢性疾病[2]。其发病率高，多见于中老年人[3]，可仅发生在一侧膝关节，也可同时发生在双侧膝关节，严重影响了患者的生活质量，加重了患者的经济负担[4-5]。Pereira D等[6]指出，年龄的增长与膝骨关节炎的发病率高度相关，并将年龄视为对膝骨关节炎患者确诊的首要依据量。随着全球人口进一步老龄化，膝骨关节炎的防控形势不容乐观[7]。

另外，最近几年的多项研究一致认为肥胖是膝骨关节炎重要的独立危险因素[8]。各个年龄段的超重人群膝骨关节炎患者比例都超过了对应的正常体质量人群。其中BMI大于30 kg/m2的人群膝骨关节炎的发病率较BMI＜25 kg/m2的人群高出7倍。刘中等[9]也指出脂肪组织可分泌脂肪因子，如瘦素和脂联素等，过量的脂肪因子可诱发炎症反应和软骨溶解，进而引起关节破坏，加速膝骨关节炎的发展。随着民众生活水平的提升，肥胖也成为了困扰民众的重大健康问题，这也在另一方面增加了膝骨关节炎的发病率。

2 腰椎间盘退行性疾病的临床背景

由于民众生活水平的进一步提高，人口老龄化的社会问题也日趋严重，腰椎间盘退行性疾病的发病率也随之逐步增加，目前已经成为我国脊柱外科最为常见的病症。其中最具代表性的就是腰椎间盘突出症，如今也已成为我国人民群众腰腿痛最常见的病因。腰椎间盘突出症是指由各种因素（如退变、外伤、磨损等）造成的腰椎间盘纤维环部分或整体破裂，且髓核组织自裂口向后凸起，影响并压迫腰神经根、马尾神经而呈现的一类临床综合征，其主要病理基础是腰椎间盘退变，而生物力学因素在退变过程中发挥了重要作用[10-11]。腰椎间盘在脊柱承重和活动中需要负担很大的压力，由于患者年纪的增加，腰椎间盘的纤维环与髓核的含水率逐步下降，髓核弹力下降，同时腰椎间盘承载力减小，纤维环也开始形成裂隙，在长期疲劳累积和外力的影响下，纤维环便发生了破裂，髓核向后凸出，并压迫神经根而形成病症。与此同时，破裂的椎间盘与人体免疫系统发生接触，发生炎症反应，由此产生的炎症因子可以刺激椎间盘组织分泌基质金属蛋白酶和解聚蛋白样金属蛋白酶，这些酶能够加速椎间盘基质的降解，从而进一步推进椎间盘的退变过程[12]。

每年全球有2.66亿人罹患腰椎退行性疾病，包括腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄等。而中低收入国家的形势更加严峻，其病例数是高收入国家的4倍[13]。而中华医学会骨科学分会骨科康复学组提出的《老年腰椎间盘突出症诊疗指南》认为腰椎间盘突出症病史超过6～12周，保守治疗效果便显著下降，需手术治疗[14]，这对患者的身心健康、经济财产以及工作生活等均造成了不利影响[15]。因此，对腰椎间盘退行性疾病开展病因学研究以指导预防工作显得尤为重要。

3 膝骨关节炎对腰椎间盘退行性疾病的影响的研究现状

Obeid I等[16]证明了腰椎前凸角度减小是由于膝关节屈曲的代偿性变化。膝骨关节炎患者除疼痛外，往往还存在下肢生物力线的改变，导致下肢不稳、平衡性变差[17]。当下肢力线发生变化后，腰椎的生理曲度也将会出现一定的变化，在矢状面上也将会代偿性地发生腰椎前凸减小或者消失，相当于腰椎屈曲，其周围的肌肉力线也出现了变化，长期的变化将引起肌肉疲劳，从而产生腰部酸痛以及活动受限，同时腰椎曲度的变化也会进一步加重周围各小关节和腰椎间盘的功能退变，从而共同引起腰椎间盘突出等一系列疾病。

Ploumis A等[18]经过对58名成年脊柱侧弯患者的影像学和生活质量评价的相关数据分析的结果表明，脊柱冠状面平衡情况与患者的生活质量评价之间具有统计学关联。此研究根据长期治疗膝骨关节炎，患者腰椎冠状面的Cobb角逐渐变小，由此推知膝骨关节炎对患者腰椎冠状面的侧弯情况具有负面影响。

膝骨关节炎患者关节间隙狭小，膝关节发生内翻或外翻畸形，其中以内翻畸形为主，膝关节冠状面力线发生变化；与此同时，膝骨关节炎患者也由于疼痛、活动减少而出现了患膝周围肌肉废用性的萎缩，以及膝关节稳定性降低;上述下肢力线变化和膝关节失稳都是膝骨关节炎的主要发生机理，而下肢力线变化和关节失稳则与腰椎退行性病变有关[19]。脊柱与下肢运动密切相关，膝骨关节炎患者在站立或步行时会有意或无意地降低患肢负重，使人体的重心向一侧偏移，因此脊柱、骨盆都会产生代偿性的前倾，来保持人整体的平衡。膝骨关节炎患者在站立或步行时由于患膝酸痛，就会有意或无意地减少患膝的负重时间，这样单位时间内脊柱和骨盆左右摇晃频率增加。因此，膝骨关节炎患者的膝内外翻畸形、膝关节失稳和行走姿势变化又加重了腰椎冠状面的失衡情况，进而使患者腰椎和腰椎间盘的退变情况进一步恶化。

膝骨关节炎通过改变腰椎矢状面、冠状面之间的力线以及下肢力线加速了腰椎间盘的退行性变化，故经过长期治疗膝骨关节炎，患者行走、站立姿态和膝内外翻畸形都得到了改善，而下肢力线改善后可使脊柱矢状面与冠状面重新协调和平衡，同时腰椎周围肌肉也可恢复正常力线，腰椎小关节面和腰椎间盘之间的压力下降，最终延缓了腰椎间盘的退行性改变，缓解了腰椎间盘突出症的症状[20]。李蕊等[21]通过临床前瞻性对照试验证实了这一点。因此，临床研究者们越来越重视对于脊柱、骨盆及下肢的量化参数和三维空间变化特征的研究，以进一步探讨腰椎间盘退行性疾病的病因并指导制订更加量化客观的临床疗效评价体系[22]。

姜军等[23]更进一步，探究了单膝骨关节炎和双膝骨关节炎对腰椎各节段退变的发病率的影响差异。对于探究膝骨关节炎对腰椎退行性疾病的具体相关因素做了有益的探索。但此研究仅仅研究了膝骨关节炎对于腰椎退行性疾病的发病率的影响，而对于腰椎间盘退变的病程进展的影响尚缺乏相关研究文献。且此研究仅研究了单侧膝骨关节炎和双侧膝骨关节炎对腰椎退变的影响的差异，并未探究其他的相关因素。

4 腰椎间盘退行性疾病对膝骨关节炎的影响的研究现状

肌肉直接附着在关节附近，是非常关键的振动吸收设备。研究表明，肌力减退可引起膝关节稳定性的降低，而膝关节不稳定又将引起胫股关节面、髌股关节面应力分配失常，从而加剧对膝关节周围组织的磨损，增加炎性反应和疼痛，进而引起膝骨关节炎[24]。Steultjens MP等[25]的研究也表明，所有引起肌力减弱的原因都可削弱膝关节的主动保护机制，从而引起膝骨关节炎。而国内外诊疗指南也推荐应用股四头肌训练法治疗膝骨关节炎，其止痛效果相当于非甾体类药物[26-28]，髋关节肌训练法也可有效缓解膝骨关节炎的相关症状[29-31]。

膝关节附近肌包括股四头肌、股二头肌、缝匠肌、腓肠肌、半腱肌、半膜肌等，这些肌肉共同限制了膝关节的活动范围并维持了关节的稳定，而当膝关节附近的肌肉肌力逐渐下降时，膝关节的稳定性也会遭到危害，最后造成膝骨关节炎的发生。而调节上述肌肉的主要神经均来自于腰部，而腰椎间盘突出会引起腰神经根损伤，进而使其所支配的膝关节附近各肌的肌力减弱，诱发膝骨关节炎。

此外，因为腰椎间盘突出及挤压将引起腰神经根的神经滋养功能减退，导致腰神经支配区域（包括膝关节）内神经营养功能紊乱[32]，并导致滑膜、半月板、韧带、软骨等膝关节诸结构的退变，而退变本身也可以促进膝骨关节炎的进一步发展。

5 总结

膝骨关节炎与腰椎间盘退行性疾病的相互关系是具有较大临床意义的研究方向，膝骨关节炎患者的腰椎间盘往往表现出比生理状态下更加显著的退行性改变。而了解其中具体的相关因素及其对于腰椎间盘退行性疾病病程影响的差异，可以为未来腰椎间盘退行性疾病的诊断与治疗标准的修订提供一定的借鉴内容。不过目前仅有少量文献进行相关报道，更进一步的调查与研究工作还需进一步开展。