王绍龙 李腾飞 郭宗磊 刘广銮 李 鑫 王业华

膝骨关节炎(knee osteoarthritis, KOA)是一种关节软骨疾病，伴有软骨下骨改变和局部炎症[1]。在既往研究中，研究人员仅关注晚期KOA患者软骨下骨的硬化和周围骨赘的形成，认为KOA与骨密度(bone mineral density, BMD)增加有关[2]。然而，在疾病的进展过程中，膝关节退变进行性发展，内侧关节磨损逐渐加重，然后蔓延至膝关节外侧及髌股关节，导致膝关节的内翻畸形及疼痛症状进一步加重[3]。近年来研究发现，KOA早期软骨下骨吸收增加，骨强度降低，这反过来导致软骨退化[4,5]。膝关节内翻畸形不仅是KOA病理过程中的关键节点，也是膝关节快速退变的重要因素之一。虽然有研究表明，KOA与同侧股骨近端BMD下降有关，但是BMD对下肢角度的影响尚未得到充分研究[6]。本研究的目的是研究绝经后KOA患者内翻畸形以及不同的下肢角度与BMD之间的关系,现报道如下。

对象与方法

1.研究对象：回顾性分析2020年1月～2021年6月徐州医科大学附属医院骨科收治145例绝经后KOA患者的病例资料。本研究已通过徐州医科大学附属医院医学伦理学委员会审批(伦理审批号：XYFY-2019-KL126-06)。纳入标准：①绝经后KOA患者；②拥有下肢全长X线片、双能X线吸收法测量腰椎(L1～L4)BMD以及相关资料完整者；③符合美国风湿病学会的KOA诊断标准[7]。排除标准：①膝关节外翻畸形；②在过去半年内服用影响骨代谢的药物；③非标准前后站立位双下肢全长X线；④影响膝关节力线分布的关节外畸形，如严重的脊柱侧弯、骨盆倾斜、髋关节发育不良等。

2.方法:根据WHO诊断标准，T<-2.5诊断为骨质疏松，-2.5≤T<-1诊断为骨质减少，T≥-1为正常骨密度[8]。通过双侧下肢X光片评估Kellgren-Lawrence(KL)分级。使用住院电子病历系统收集临床数据，如年龄、手术侧、血镁、血钙、血磷等。股骨的机械轴定义为股骨头和股骨髁的中心之间的连接，而胫骨的机械轴定义为胫骨平台中心与踝关节中心之间的连接[9]。胫骨近端内侧角(medial proximal tibial angle, MPTA)是胫骨机械轴与胫骨平台的切向线之间的内侧角度，髋-膝-踝关节角(hip-knee-ankle angle, HKA)是股骨机械轴与胫骨机械轴之间的夹角，股骨远端内侧角(medial distal femoral angle, MDFA)是股骨的机械轴与股骨髁的切向线之间的内侧角度，关节线交角(joint line convergence angle, JLCA)是胫骨平台与股骨髁切线之间的横向角，详见图1[10]。为了减少测量误差，相同的研究人员在2周间隔内连续使用相同的成像系统进行所有角度测量。如果两个角度的测量值之间的误差>0.5°，则由另一位研究人员进行测量。调查员在测量之前不知患者的BMD和其他临床数据。

图1 HKA、MDFA、MPTA和JLCA示意图

结 果

1.一般资料比较：共纳入145例患者，按照MPTA分为内翻畸形组(MPTA<85°)和正常组(MPTA≥85°)，其中内翻畸形组84例，正常组61例。两组患者的相关指标比较结果详见表1。独立样本t检验结果显示，两组患者的年龄、体重指数、血镁、血磷比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，内翻畸形组患者的血钙水平明显低于正常组，差异有统计学意义(P<0.05)。χ2检验结果显示，两组患者手术侧、髋部骨折人数所占比例比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；Fisher确切概率法检验结果显示，两组患者脊柱压缩骨折史人数所占比例比较，差异无统计学意义(P>0.05)。Mann-WhitneyU检验结果显示，两组患者的骨关节炎(osteoarthritis,OA)分级比较，差异无统计学意义(P>0.05)；内翻畸形组患者的疼痛持续时间、骨质疏松分级均明显高于正常组，差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 两组患者的相关指标比较

2.影响内翻畸形的多因素Logistic回归分析：以患者是否内翻畸形为因变量(是=1，否=0)，以骨质疏松分级为自变量，校正年龄、体重指数、疼痛持续时间、手术侧、OA分级、血镁、血钙、血磷建立多因素Logistic回归模型。结果显示，骨质疏松分级在模型中比较，差异有统计学意义(P<0.05)，详见表2。

表2 影响内翻畸形的多因素Logistic回归分析

3.BMD与MPTA、HKA、MDFA、JLCA之间的相关性分析：经Pearson相关性分析结果显示，BMD与MPTA、HKA、MDFA之间均呈明显的正相关(r分别为0.377、0.500和0.397，P<0.001)，与JLCA之间呈明显的负相关(r=-0.399，P<0.001)，详见图2。

图2 腰L1～L4的BMD与MPTA、HKA、MDFA、JLCA的散点图

4.影响MPTA水平的多元线性回归分析：以MPTA水平为因变量，以BMD为自变量，校正年龄、体重指数、疼痛持续时间、手术侧、OA分级、血镁、血钙、血磷后建立多元线性回归模型，结果显示，BMD在模型中比较差异有统计学意义(P<0.05)，且与MPTA之间呈明显的正相关(β=1.677)。即随着BMD的增加，MPTA水平呈明显上升趋势，减少了膝关节内翻畸形程度，详见表3。

表3 影响MPTA水平的多元线性回归分析

讨 论

本研究测量了腰椎(L1～L4)的BMD，并测量下肢的不同角度，以评估绝经后女性膝关节内翻畸形和BMD之间的关系。研究发现，内翻畸形组患者的血钙平明显低于正常组，内翻畸形组患者的疼痛持续时间、骨质疏松分级均明显高于正常组，差异有统计学意义。内翻畸形组患者的腰椎BMD显著低于正常组，骨质疏松症的患病率比正常组高。校正年龄、体重指数、疼痛持续时间、手术侧、OA分级、血镁、血钙、血磷后建立多元线性回归模型，结果显示，骨质疏松分级在模型中差异有统计学意义，BMD与MPTA之间呈明显正相关。即随着BMD的增加，MPTA呈明显上升趋势，减少了膝关节内翻畸形程度。这表明BMD是影响KOA内翻畸形的重要因素。与本研究结果一致，Im等[6]还报道，近端股骨BMD与KL分级呈负相关，内侧胫股关节间隙和HKA呈正相关。

大量证据表明，软骨下骨和软骨是密切相关并且是相互适应的功能单元[11～13]。在骨性关节炎的早期阶段，增强了软骨下骨的吸收，引起骨骼的机械强度降低。不正确的应力刺激也诱导软骨下微骨折，导致骨髓水肿，进而导致表面上覆盖的软骨变性[14,15]。Chen等[16]对KOA患者的胫骨平台标本的研究发现，局部骨重塑增加导致了软骨下骨囊肿变性，囊肿区域的结构变化加速了覆盖软骨的破坏。Zhu等[17]报道称，骨性关节炎的疼痛来源可能与软骨下骨异常活动相关，其分泌Netrin-1并诱导神经元轴突生长。他们发现痛觉感受器是在骨性关节炎早期阶段的软骨下骨质异常重塑过程中产生的，抑制异常的软骨下骨形成可以减少感觉神经支配，减轻关节软骨的退化。因此，推测如果骨性关节炎患者也具有骨质疏松症，将进一步降低软骨下骨机械性能，这将加速KOA的进展甚至膝关节内翻畸形。

Ishii等[9]研究发现，KOA患者的股骨和胫骨内侧髁的BMD明显高于外侧髁，而且内侧与外侧的BMD比值与HKA和胫骨平台的倾斜角度呈负相关。同样，Lo等[18]研究显示，在骨性关节炎患者中，膝关节屈曲畸形的严重程度与胫骨内侧平台的软骨下BMD呈正相关。然而，这些研究只能反映机械应力不均可引起关节周围的变化，很难解释BMD对下肢角度变化的影响。MDFA反映了股骨髁内侧骨形态，而MPTA反映了内侧胫骨平台的倾斜度，关节线角与关节内侧的狭窄程度有关。

本研究中腰椎的BMD不仅与MPTA呈显著正相关，而且与HKA呈显著正相关，并且与JLCA呈负相关，表明随着BMD的降低，倾斜度越严重，内侧关节空间越窄。Wang等[19]进行的研究也得到了一致的结论，指出骨质疏松症是内侧胫骨平台倾斜的重要危险因素，可能是因为骨质疏松症加剧了KOA患者的软骨下骨微骨折的严重程度。因此，笔者认为当患者同时患有骨性关节炎及骨质疏松时，由于软骨下骨强度的减弱和不当的应力刺激，导致内侧平台下沉，从而加重软骨磨损引起膝关节内翻畸形。在本研究中，MPTA与腰椎的BMD呈正相关，这在一定程度上证实了笔者的推断。随着膝关节内翻程度的加深，内侧关节的应力会进一步增加，从而加剧软骨磨损，形成恶性循环。有研究也报道骨质疏松症加剧晚期骨性关节炎骨结构磨损，加重关节畸形[20]。因此，笔者认为骨性关节炎患者保持正常的BMD会延缓关节炎的进展，特别是在骨质疏松症患者中。

本研究尚存在一定的不足：(1)本研究为回顾性研究，回顾性研究有其自身的局限性。(2)临床上同时患有骨质疏松症与骨性关节炎常见于绝经后女性，本研究只纳入绝经后女性。为了将这一结论推广到男性和其他种族，还需要对其他人群进行大量样本研究，以证实本研究的发现。(3)本研究没有观察到软骨下骨的BMD的变化，因为在本单位膝关节周围不是常规的BMD检测区域。因此，有必要在今后的研究中进一步观察骨性关节炎患者关节周围BMD与全身BMD的相关性。

综上所述，骨质疏松症是绝经后女性KOA内翻畸形的主要危险因素，并且MPTA与腰椎的BMD呈正相关。此外，KOA患者保持正常的BMD会延缓关节炎的进展。对于同时患有KOA和骨质疏松症的绝经后女性，对于膝关节内翻畸形的进展程度应予以更多的关注。