膝骨关节炎危险因素研究

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　　摘要：膝骨关节炎是最常见的关节炎类型之一，临床表现主要为膝关节疼痛，活动功能受限，严重者出现膝关节内、外翻畸形和行走困难，严重影响了老年人的生活质量。该病常见于50岁以上人群，且女性患病率高于男性。随着人口老龄化的到来，膝骨关节炎的发病率可能增加。膝骨关节炎发病因素复杂多样，包括年龄、性别、肌力、肥胖、力学对线、膝关节损伤和手术等，目前虽有有效缓解的方案，但无法从根本上阻止其发展。因此，如何预防该病的发生成为该领域目前国内外研究的热点，进一步分析膝骨关节炎的危险因素有助于为预防膝骨关节炎的发生提供理论依据。肥胖且膝关节损伤或进行过手术的老年女性应特别注意膝骨关节炎的危险因素，实现膝骨关节炎的早预防和早诊断。
　　关键词：膝骨关节炎;伸膝肌无力;肥胖;危险因素
　　中图分类号：G804.6                                  文献标识码：A                                DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.15.011
　　文章编号：1006-1959（2020）15-0030-04
　　Abstract：Knee osteoarthritis is one of the most common types of arthritis. The clinical manifestations are mainly knee pain， limited mobility， and severe cases of knee joint deformity and valgus deformity and walking difficulties， which seriously affect the quality of life of the elderly. The disease is common in people over 50 years of age， and the prevalence of women is higher than that of men. As the population ages， the incidence of knee osteoarthritis may increase. The pathogenesis of knee osteoarthritis is complex and diverse， including age， gender， muscle strength， obesity， mechanical alignment， knee joint injury， and surgery. Although there are effective mitigation programs， it cannot fundamentally prevent its development. Therefore， how to prevent the occurrence of this disease has become a hot spot in this field at home and abroad. Further analysis of the risk factors of knee osteoarthritis will help to provide a theoretical basis for preventing the occurrence of knee osteoarthritis. Elderly women who are obese and have knee joint injuries or have undergone surgery should pay special attention to the risk factors of knee osteoarthritis to achieve early prevention and early diagnosis of knee osteoarthritis.
　　Key words：Knee osteoarthritis;Knee extensor weakness;Obesity;Risk factors
　　膝骨關节炎（knee osteoarthritis）是最常见的影响老年人群的退行性关节病的形式[1，2]，不仅会带来生理疼痛，使患者日常活动行为受限，还会增加患者的经济负担[3]。常见的由膝骨关节炎导致的病理改变包括关节软骨的逐渐构解与丧失、软骨下骨的增生、骨刺的形成、关节滑膜的各级程度的炎症、韧带和半月板的退行性病变以及关节囊肥大[1]，这些解剖学结构的病理变化最终会引起功能障碍、肌肉僵硬和疼痛[2]。目前仍没有彻底治愈膝骨关节炎的方案。近年研究结果显示[4]，与阳性药物对照组相比，阿片类止痛药在治疗慢性中度及重度膝骨关节炎时缓解疼痛的功效没有显著性差异，且长期使用该类药物不良反应显著。作为一种高发病率的复杂性疾病，膝骨关节炎的发生发展具有多种外在和内在的因素，包括自身因素（年龄，性别，肥胖，家族病史）和局部不良机械因素（创伤，力学对线）。随着人口老龄化的到来，膝骨关节炎患者数量逐渐增加。因影响其发病的因素多且复杂，故预防方案的制定具有挑战性。因此，本文通过回顾和总结相关研究内容，以确定膝骨关节炎相关的危险因素，以及可能具有改善病情作用的因素，为制定膝骨关节炎的预防和治疗方案提供建议与支持。 　　1年龄与性别
　　膝骨关节炎的发病率随着年龄的增长而增加，尤其是50岁以上老年人群患病率超过37%[5]。可见，年龄因素在疾病发生中至关重要。Pereira D等[6]的研究显示，年龄的增长与膝骨关节炎的发病率高度相关，且将年龄作为膝骨关节炎诊断的第一参考量。但是，膝骨关节炎发病原因相当复杂，其不仅受到年龄的影响，其它诸多因素也会对膝骨关节炎发生发展产生影响。另有研究显示[7]，55～64岁为膝骨关节炎年平均发病率最高的年龄区间，男女分别为0.4%和0.5%;65～74岁以上人群稍微有所下降，男女分别为0.2%和0.3%;而65岁以上男女皆为0.2%。由此可见，女性膝骨关节炎检出率通常高于男性。从解剖学结构上来看，女性膝关节内的空间比男性膝关节更小，从而降低了股骨与胫骨之间的水平位移和内旋外旋的关节阻力，关节的灵活性减小，关节内韧带和软骨的松弛度增大。因此，需根据不同年龄及性别人群膝关节解剖学和生理特点制定特定的膝关节炎预防方案，有针对性的进行运动、饮食和生活方式的干预方案制定。
　　2超重和肥胖
　　随着生活水平的提高，肥胖症的发病率逐年增加，已成为全球主要的公共卫生问题。横断面和纵向研究一致表明，超重和肥胖与膝骨关节炎的患病率和发病率之间存在关联。各个年龄层的肥胖人群膝骨关节炎发病率都要高于正常体重的人群，其中55～64岁的肥胖人群中，膝骨关节炎的男女年平均发病率更是高达0.8%和1.2%[7]。大型前瞻性研究发现[8，9]，BMI≥30 kg/m2的人膝部骨关节炎的发病率比BMI<25 kg/m2的人高7倍，且肥胖与膝盖骨关节炎之间存在剂量反应关系。肥胖会增加施加在膝盖关节软骨上的负荷和冲击，改变透明软骨的组成，结构和力学性能，这可能是肥胖导致膝部骨关节炎的发病机理。其次，在膝盖中，股四头肌具有主要的减震作用，如果减弱，则可能导致关节软骨的压力增加，从而导致关节进行性变性，而肥胖症可能导致股四头肌无力从而引起膝骨关节炎[10]。代谢机制也有助于解释肥胖与膝骨关节炎之间的联系。存储能量的脂肪组织实际上是一种内分泌器官，可以分泌诸如细胞因子和脂肪细胞因子等物质，这些脂肪细胞因子可能会影响软骨的稳态，因此在肥胖与膝骨关节炎的关系中具有重要作用[11]。尽管有强有力的证据表明体重增加与膝骨关节炎的发展有关，但相对缺乏证据来证实减轻体重以及随之减轻的整个关节负荷对骨关节炎的症状改善或影像学特征的影响。相关研究表明[12-15]，体重减轻与矢状面和额叶面的步态运动学改善有关，且可改善膝关节相关症状，并减少内侧软骨体积损失和身体残疾的发生，而体重增加与内侧软骨体积损失增加和膝关节症状恶化相关。虽然大多数研究发现，要取得症状和结构上的改善需要较大程度减轻体重，但较小程度的体重减轻仍可能使患有膝关节炎的高危人群受益[16]。总之，肥胖是包括膝骨关节炎在内的众多病症的可改变危险因素。控制肥胖可以有效预防膝骨关节炎的发生发展，有利于节约社会公共卫生资源。虽然减肥是肥胖患者膝骨关节炎治疗的主要策略，但避免体重进一步增加也应是重要的临床目标。
　　3伸屈膝肌无力
　　肌肉是重要的震动吸收装置，附着于关节周围。屈伸是膝关节最重要的运动，腘绳肌和股四头肌正是分别参与膝屈、伸运动的主要肌肉，主要作用是减震和稳定膝关节，在负载和运动过程中保护关节[17]。膝关节屈伸肌力改变是导致膝骨关节炎发展的潜在危险因素[18]，尤其在女性中表现更为突出[19，20]。相关研究显示[21，22]，与健康的年龄匹配的对照组相比，膝骨关节炎患者膝屈、伸肌力量均显著性减弱，且女性膝伸肌力量降低与关节间隙变窄风险增加有关。肌力下降还可导致关节稳定性下降，膝关节稳定性不良导致胫股关节、髌股关节面应力分布异常，增加膝周围组织的磨损，促进炎性反应，加重疼痛，促进膝骨关节炎的发生或恶化[23]。有研究顯示[24]，基线较高的膝伸肌力量可降低女性自我报告的膝盖和髋骨关节炎的发生风险。另有研究显示[25]，膝关节伸肌力量增加可改善膝骨关节炎的症状，如可显著减轻膝骨关节炎患者的疼痛感，并改善关节活动能力。相对于其他膝骨关节炎发生的危险因素，肌肉力量是潜在的可以通过运动训练而改变的。增强股四头肌与腘绳肌肌力，可提高膝矢状面的稳定性，缓解关节挛缩和疼痛是治疗膝骨关节炎的重要运动方法[26]。训练股四头肌及腘绳肌可有效地提高肌力和耐力、减轻疼痛，并能使患者室内行走、登楼梯、坐位立起3个项目的依赖程度、困难程度和疼痛程度明显减轻，提高患者的行为能力[23]。因此，在制定预防膝骨关节炎方案时，应考虑如何安全有效地提高屈伸膝肌群力量，鼓励患者坚持进行有规律的有氧运动。
　　4力学对线
　　目前认为力学对线是可改变的膝骨关节炎的危险因素，膝关节畸形会导致关节内承受负荷的分布变化[27]。膝关节是由内侧间室、髌股间室、外侧间室组成。在正常对齐的膝盖中，60%～70%的承重负荷通过内侧间室传递，外翻或内翻的任何移位都会影响负荷分布。间室负荷的异常增加被认为增加了对关节软骨和其他关节结构的压力，随后导致退行性变化。而膝关节的内翻对线导致胫股关节内侧产生较高负荷，而外翻对线会使膝部负荷朝向外侧间室移位[28]。这些关节内负荷的变化还会引起相应半月板内侧或外侧因承担较高负荷而造成损伤。几乎所有的膝骨关节炎患者半月板撕裂均呈阳性[29]，而增加鞋底硬度后膝关节负荷变化可能相反，该治疗方案仅适用于没有骨关节炎的患者[30]。从病理上来说，膝骨关节炎的发生主要与膝关节的力线畸形有关，而目前关于肌肉力量训练是否可以改变膝关节力学对线的研究结果并不一致。Kean CO等[31]对研究对象进行了为期12周的股四头肌力量训练，结果发现仅股四头肌的肌肉力量有增强，但对关节内最大负荷、负荷速率以及力学对线的改变无明显影响。而Wang P等[32]的研究显示，进行12周的股四头肌力量训练可有效改善膝关节的功能指标，并且采用全身真动训练与股四头肌力量训练相结合的方法，这种改善更为明显。刘卉等[33]对18位青年女性进行为期6周的力量训练，研究结果显示股四头肌力量结合踝关节稳定性训练以及单纯股四头肌力量训练会造成落地时膝关节内收力矩的增加，不适用于健康青年女性以预防膝关节骨性关节炎为目的的运动干预。总之，对于力量训练是否可以改善畸形的力学对线和膝关节内负荷分布，从而影响膝骨关节炎的发生发展尚无定论。因此，之后的研究可采用大样本人群随机对照试验加以验证，并增加干预前后的效应量对比。 　　5膝关节损伤和手术
　　膝关节损伤是引发膝骨关节炎发生和发展的重要危险因素。相关研究发现[34，35]，膝关节损伤（包括膝关节半月板，韧带损伤及隐匿性骨折等）会增加患膝骨关节炎的风险，并表现出更多的临床症状和较差的膝关节功能。前瞻性研究显示[36]，与未受伤的人群相比，膝关节受伤人群在随后12～20年患膝关节炎的风险增加了10倍，且女性和男性报告的膝盖疼痛和功能受限患病率均很高，导致50%的女性和30%的男性改变了生活方式。关节的显著损伤（关节内骨折或半月板损伤）使膝骨关节更容易发生退化并产生症状，同时膝关节损伤后产生的炎症因子在膝骨关节炎的发生发展中也起到一定的作用[15]。运动损伤后手术对膝骨关节炎的发生也有影响，如前交叉韧带（ACL）修复可导致10%～90%的患者表现出膝骨关节炎[34]。一项横断面调查显示[37]，在20～29岁的成年人中，有膝盖手术史的患者患膝骨关节炎的风险比未手术的患者增加了3～4倍。此外，这些患者伴有更严重的膝关节相关症状，包括膝前疼痛和整体功能下降[38]。有膝关节损伤手术史的人体重增加会增加其患膝骨关节炎的风险[39]。半月板切除术后骨关节炎很常见。一项为期16年的纵向研究显示[40]，半月板撕裂患者进行半月板切除术后59%的人表现为有症状的骨关节炎，半月板撕裂和手术引起关节软骨、半月板和周围组织微观解剖学的显著改变促进炎症的发生发展，局部炎症可能是创伤后骨关节炎的主要机制。
　　综上所述，膝骨关节炎的危险因素很多，包括年龄、性别、伸屈膝肌力、肥胖、力学对线、膝关节损伤和手术等。除了上述因素外，还有特定职业、营养因素、神经肌肉紊乱等因素。膝骨关节炎仅有有效缓解的方案，无法根治。肥胖且膝关节损伤或进行过手术的老年女性是发生膝骨关节炎的高危人群，应予以重点关注。膝骨关节炎的发生发展往往是多种因素共同作用的结果，如某些特定职业人群更容易膝盖损伤，又由于严重的膝盖损伤，增加患膝骨关节炎风险，而体重增加又会促进膝骨关节炎的发展。因此，未来的研究应聚焦于各种因素的交互作用，而不是考虑单一的影响因素，这对于预防或延缓膝骨关节炎的发展很重要。医疗保健专业人员应识别和管理具有一种或多种高危因素的人群，采取针对性的措施（如控制体重和锻炼肌肉力量等），及早预防、诊断或减缓病情发展。
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　　收稿日期：2020-06-15;修回日期：2020-06-30
　　編辑/肖婷婷
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