膝骨关节炎骨赘放射学大小与负重位下肢力线相关性分析
第1 9卷第 1 5期
2 0 1 1 年 8 月
中国矫形外科杂志
Orthopedic Journal of China
Vol. 19,No. 15
Aug. 2011
DOI:10. 3977 / j. issn. 1005 - 8478. 2011. 15. 15
△基金项目:山西省重点实验室开放基金资助项目(编号:2009011059 -
9);山西省青年科技研究基金资助项目(编号:2010021034 -5)
作者简介:侯志超(1978 -) ,男,山西长治人,在读硕士研究生,研究
方向:关节软骨...
第1 9卷第 1 5期
2 0 1 1 年 8 月
中国矫形外科杂志
Orthopedic Journal of China
Vol. 19,No. 15
Aug. 2011
DOI:10. 3977 / j. issn. 1005 - 8478. 2011. 15. 15
△基金项目:山西省重点实验室开放基金资助项目(编号:2009011059 -
9);山西省青年科技研究基金资助项目(编号:2010021034 -5)
作者简介:侯志超(1978 -) ,男,山西长治人,在读硕士研究生,研究
方向:关节软骨损伤,(电话)13834144665,(电子邮箱)houzhich-
ao2008@ 126. com
* 通信作者:(电子邮箱)weixiaochun06@ yahoo. com. cn
·基础研究 Basic Research·
膝骨关节炎骨赘放射学大小与负重位
下肢力线相关性
△
侯志超,李 凯,卫小春*
(山西医科大学第二医院骨科 骨与软组织损伤修复山西省重点实验室,太原 030001)
摘要 [目的]探讨膝 OA患者膝关节放射学骨赘大小与负重位下肢力线的关系。[方法]对 40 例接受人工全膝
关节置换术的原发性骨关节炎患者 (共 40 膝) ,利用躯体 X线测量系统进行负重位下肢力线的测量。将膝关节正位
X线片导入计算机,应用 Photoshop软件长度测量工具分别测量股骨远端、胫骨平台宽度和骨赘长度。骨赘长度与骨
端宽度的比值,称为骨赘突起指数。应用 SPSS 软件通过 Pearson 相关检验,评价测量者内及测量者间骨赘突起指数
重复性,探索膝 OA患者膝关节放射学骨赘大小和负重位下肢力线之间的关系。[结果] 40 例膝 OA患者负重位下肢
力线平均为:12. 53° ± 5. 62°。测量者内及测量者间骨赘突起指数有较好相关性,r接近 1 (P < 0. 001)。负重位下肢
力线与股骨内侧髁骨赘突起指数呈正相关 (r = 0. 530,P < 0. 001) ,与胫骨平台内侧骨赘突起指数呈正相关 (r =
0. 618,P < 0. 001)。负重位下肢力线与股骨外侧髁 (r = - 0. 008,P = 0. 961)、胫骨平台外侧 (r = 0. 244,P =
0. 129)骨赘突起指数间无相关性存在。[结论]膝 OA 患者股骨内侧髁骨赘突起指数、胫骨平台内侧骨赘突起指数
与负重位下肢力线呈正相关,机械应力通过生物化学因素促使骨赘的形成可能是此现象的原因。
关键词:骨关节炎, 骨赘, 突起指数, 下肢力线
中图分类号:R684. 3 文献标志码:A 文章编号:1005 - 8478 (2011)15 - 1279 - 05
Correlation between osteophytes size and limb alignment of weight - bearing position in the knees of osteoarthritis
patients∥HOU Zhi - chao,LI Kai,WEI Xiao - chun. Department of Orthopaedics,the Second Hospital of Shanxi Medical Uni-
versity,Shanxi Key Lab of Bone and Soft Tissue Injury Repair,Taiyuan 030001,China
Abstract: [Objective] To assess the correlation between osteophytes size and limb alignment of weight - bearing position
in the knees of osteoarthritis patients. [Methods] A total of 40 knees in 40 patients were obtained from individuals undergoing
total knee arthroplasty due to severe primary osteoarthritis. The limb alignment of weight - bearing position was measured using
body X film measuring - system (BXFMS). A special scale method called the“spur index”was devised to determine a correc-
ted measurement of the osteophyte size in this study. The intra - observer and inter - observer repeatability of the“spur index”
were tested by Pearson correlation. The correlation between limb alignment and osteophytes size was evaluated by Pearson corre-
lation. [Results] The average angle of lower limb alignment was 12. 53° ± 5. 62°in the weight - bearing position of 40 patients.
The comparison of the measured values between the intra - observer and inter - observer showed a good repeatability (r = 1,P <
0. 001). There was a positive correlation between the weight - bearing limb alignment and the osteophyte size of the medial
femoral condyle (r = 0. 530,P < 0. 001) . The osteophyte size of the medial tibial plateau was positively correlated with the
weight - bearing limb alignment (r = 0. 618,P < 0. 001) . But no correlation was found between the weight - bearing limb a-
lignment and the osteophyte size of the lateral femoral condyle (r = - 0. 008,P = 0. 961) ,as well as between the weight - bear-
ing limb alignment and the osteophyte size of the lateral tibial plateau (r = 0. 244,P = 0. 129). [Conclusion] The result of
this study indicates that there is a positive correlation between the
weight - bearing limb alignment and the osteophyte size of the medi-
al femoral condyle,as well as between the weight - bearing limb a-
lignment and the osteophyte size of the medial tibial plateau. This
finding may be explained by the fact that mechanical stress contrib-
utes to osteophyte formation through biochemical factors.
Key words:osteoarthritis, osteophyte, spur index,
limb alignment
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骨关节炎 (osteoarthritis,OA)是常见于老年人的
滑膜关节疾病,病理特点除了关节间隙变窄、软骨下
骨硬化、软骨下囊肿形成外,骨赘出现也是其重要特
征[1]。下肢力线改变是伴随膝骨关节炎进展常见的体
征。研究发现膝骨关节炎时膝关节骨赘大小与膝骨关
节软骨损伤有密切关系[2 ~ 4],并提示膝关节骨赘大小
和下肢力线异常有关,但膝关节骨赘大小和下肢力线
异常的深入研究尚未见报道。本文探讨膝 OA 患者膝
关节骨赘大小和负重位下肢力线的相关性。
1 资料与方法
1. 1 病例选择收集本院骨科接受人工全膝关节置换术 (total
knee arthroplasty,TKA)的原发性骨关节炎患者 40 例。骨关节
炎的诊断标准参照美国风湿病协会临床结合放射标准[5],排除
创伤性骨关节炎等继发性关节炎及类风湿性关节炎和化脓性关
节炎等其他类型的关节炎。患者年龄 61 ~ 79 岁,平均 (72. 10
± 4. 52)岁;其中男性 3 例 (3 膝),女性 37 例 (37 膝),均
呈膝内翻畸形。
1. 2 利用躯体测量板拍摄负重位下肢 X线片
采用数字化 X线摄影系统 (DR)及躯体 X 线测量板[6 ~ 8]
进行拍摄。躯体 X线测量板为嵌有坐标数字及坐标点的有机玻
璃板,长 120 cm ,宽 59 cm,厚度 5 cm。沿有机玻璃板的纵轴
和横轴每隔 5 cm打一直径 1 mm、深 2 mm 的洞,嵌入铅金属
颗粒,每隔 10 cm的颗粒旁标注坐标。拍摄 X线片时患者取站
立位,将测量板放在病人下肢和 X 线片盒之间,下肢尽量伸
直,位于旋转中立位,髌骨指向正前方,双侧内踝相距 10 cm,
X线片机球管距患者 1. 39 m,移动 X线机的球管,借助可见光
十字线分别对准股骨头、膝关节和踝关节的中心,拍摄髋、
膝、踝 3 张正位 X线片,拍摄条件随位置而定,在此过程中肢
体相对于躯体 X线测量板不能有任何移动,否则肢体投照在影
像上的坐标将不准确。这样骨骼影像和躯体 X线测量板形成的
坐标系同时出现在 X线片上。
1. 3 下肢力线的测量
下肢力线,为股骨机械轴与胫骨机械轴的夹角,股骨机械
轴为股骨头圆心与股骨髁间窝顶点的连线,胫骨机械轴为胫骨
髁间嵴中点与踝关节中心的连线,踝关节中心取内、外踝的中
点[9]。通过坐标系统读出三点的坐标,输入下肢力线计算软
件,得出下肢力线角度。
1. 4 膝关节骨赘大小的测量
将负重位膝关节正位 X线片图像导入计算机,用 Photoshop
软件打开图片文件,描出股骨远端、胫骨平台外形曲线,测量
股骨远端宽度、胫骨平台宽度。分别测量股骨远端、胫骨平台
骨赘尖端与股骨远端、胫骨平台外形曲线的距离即为相应部位
骨赘长度。骨赘长度与股骨远端、胫骨平台宽度的比值 ×
100%,称为骨赘突起指数[10]。用以准确衡量相应部位骨赘的
大小,排除个体大小差异及 X 线投照时放大因素的影响 (图
1)。
股骨内侧髁骨赘突起指数 =股骨内侧髁骨赘长度 /股骨远端
宽度 ×100%,股骨外侧髁骨赘突起指数 =股骨外侧髁骨赘长度 /
股骨远端宽度 ×100%,胫骨平台内侧骨赘突起指数 =胫骨平台
内侧骨赘长度 /胫骨平台宽度 ×100%,胫骨平台外侧骨赘突起指
数 =胫骨平台外侧骨赘长度 /胫骨平台宽度 ×100%
图 1 膝关节骨赘大小测量方法 F:股骨,T:胫骨,Lat:右膝关
节外侧,Med:右膝关节内侧,L1:股骨内侧髁骨赘长度,L2:胫
骨平台内侧骨赘长度,L3:股骨外侧髁骨赘长度,L4:胫骨平台外
侧骨赘长度,L5:股骨远端宽度,L6:胫骨平台宽度。股骨内侧髁
骨赘突起指数 (%) = L1 /L5、股骨外侧髁骨赘突起指数 (%) =
L3 /L5、胫骨平台内侧骨赘突起指数 (%) = L2 /L6、胫骨平台外侧
骨赘突起指数 (%) = L4 /L6
1. 5 膝关节骨赘突起指数重复性检验
用上述方法测量膝关节骨赘突起指数,相隔 2 周后,同一
测量者再次测量 1 次,比较两组数据,评价测量者内重复性;
另请本实验室 1 位医师,仍按上述方法测量膝关节骨赘突起指
数,比较 2 位医师测量结果,评价测量者间重复性。
1. 6 统计方法
采用 SPSS 16. 0 软件进行统计学分析,计量资料以均数 ±
标准差 (x- ± s)
示。应用双变量 Pearson 相关分析,评价测
量者内及测量者间骨赘突起指数重复性,探索股骨内、外侧髁
骨赘大小、胫骨平台内、外侧骨赘大小和负重位下肢力线之间
的相关性。P < 0. 05 认为差异有统计学意义。
2 结果
2. 1 膝 OA患者负重位下肢力线、膝关节骨赘突起指
数测量结果
本研究所选 40 例患者膝关节均呈内翻畸形,负重
位测量患者下肢力线 1. 58° ~ 27. 38°,平均 12. 53° ±
5. 62°。负重位拍摄膝关节正位 X 线片可见膝关节内
侧间隙变窄,外侧间隙增宽,股骨远端及胫骨平台内
外侧边缘变锐利,可见骨赘形成。测量股骨内侧髁骨
赘突起指数 (%) :1. 40 ~ 18. 24,平均 6. 74 ± 3. 23。
股骨外侧髁骨赘突起指数 (%) :0 ~ 15. 08,平均
4. 59 ± 3. 06。胫骨平台内侧骨赘突起指数 (%) :
1. 02 ~ 18. 15,平均 7. 37 ± 3. 44。胫骨平台外侧骨赘
突起指数 (%)0 ~ 9. 00,平均 4. 01 ± 2. 59。
2. 2 膝关节骨赘突起指数重复性检验结果
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2. 2. 1 测量者内比较
测量者内重复性比较显示,同一测量者在不同时
间测量膝关节骨赘突起指数,经 Pearson相关分析有很
好的相关性,r接近 1 (P < 0. 001) (表 1)。
表 1 膝 OA患者膝关节骨赘突起指数测量者内重复性比较
项目 第 1次测量值 第 2次测量值 r值 P值
股骨内侧髁骨赘突起
指数 (%) 6. 74 ± 3. 23 6. 78 ± 3. 13 0. 988 < 0. 001
股骨外侧髁骨赘突起
指数 (%) 4. 59 ± 3. 06 4. 64 ± 2. 93 0. 989 < 0. 001
胫骨平台内侧骨赘突
起指数 (%) 7. 37 ± 3. 44 7. 32 ± 3. 45 0. 992 < 0. 001
胫骨平台外侧骨赘突
起指数 (%) 4. 01 ± 2. 59 4. 14 ± 2. 41 0. 989 < 0. 001
2. 2. 2 测量者间比较
测量者间重复性比较显示,不同测量者测量膝关
节骨赘突起指数,经 Pearson 相关分析有很好的相关
性,r接近 1 (P < 0. 001) (表 2)。
表 2 膝 OA患者膝关节骨赘突起指数测量者间重复性比较
项目 测量者 A测量值 测量者 B测量值 r值 P值
股骨内侧髁骨赘突起
指数 (%) 6. 74 ± 3. 23 6. 74 ± 3. 05 0. 981 < 0. 001
股骨外侧髁骨赘突起
指数 (%) 4. 59 ± 3. 06 4. 64 ± 3. 06 0. 978 < 0. 001
胫骨平台内侧骨赘突
起指数 (%) 7. 37 ± 3. 44 7. 36 ± 3. 39 0. 992 < 0. 001
胫骨平台外侧骨赘突
起指数 (%) 4. 01 ± 2. 59 4. 01 ± 2. 44 0. 989 < 0. 001
2. 3 膝 OA患者膝关节骨赘突起指数与负重位下肢力
线的相关性比较
经 Pearson相关分析,负重位下肢力线 (12. 53° ±
5. 62°)与股骨内侧髁骨赘突起指数呈正相关 (r =
0. 53,P <0. 001)、与胫骨平台内侧骨赘突起指数呈正
相关 (r = 0. 618,P < 0. 001) ;负重位下肢力线与股骨
外侧髁骨赘突起指数相关分析:r = - 0. 008,P =
0. 961、与胫骨平台外侧骨赘突起指数相关分析:r =
0. 244,P = 0. 129,故负重位下肢力线与股骨外侧髁、
胫骨平台外侧骨赘突起指数间无相关性存在 (表 3,图
2、3)。
表 3 膝 OA患者膝关节骨赘突起指数与负重位
下肢力线的 Pearson相关分析
项目 骨赘突起指数 (%) r值 P值
股骨内侧髁 6. 74 ± 3. 23 0. 530 < 0. 001
股骨外侧髁 4. 59 ± 3. 06 - 0. 008 0. 961
胫骨平台内侧 7. 37 ± 3. 44 0. 618 < 0. 001
胫骨平台外侧 4. 01 ± 2. 59 0. 244 0. 129
3 讨论
膝骨关节炎是由多种因素引起的关节软骨退行性
病变,有研究表明:在所有与膝骨关节炎有关的病因
中,下肢力学轴线改变与膝骨关节炎互为因果。膝骨
关节炎后必然会出现下肢力学轴线改变,相反,下肢
力学轴线的异常也会导致膝骨关节炎的发生[11]。理想
的下肢力线内翻角度为 0°,国人参考值为:男性 2. 2°
± 2. 7°,女性 2. 2° ± 2. 5°[12]。下肢力线的测量可以分
为负重位与非负重位测量,当膝骨关节炎出现骨质缺
损和韧带松弛时,非负重位测量的结果可能会低估下
肢畸形的程度。同时有研究表明,负重位测量下肢力
线时,评价者之间仅有 1. 3°的差异,可靠性较高[13]。
目前临床多采用负重位下肢力线测量结果,评价患者
下肢畸形情况。故本研究采用躯体 X 线测量板[6 ~ 8]测
量负重位下肢力线,结果显示 40 例膝 OA患者负重位
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下肢力线内翻角度平均为 12. 53° ± 5. 62°,反应了膝
OA患者膝关节存在明显的内翻畸形。
骨赘是主要发生于骨关节炎关节边缘的骨和软骨
性新生组织,它们通常与真正的关节软骨融合为一体,
或生长出关节软骨边缘,可形成一个与关节软骨相似
的软骨表面,但是它们没有正常关节软骨的生物力学
特性,且发生于关节的非负重区[14 - 15]。邱贵兴等[16]
认为骨赘是关节力学改变的结果,其实质是修复的尝
试,目的是分散负荷,降低单位面积压力,但结果却
加重了关节畸形和破坏,使关节面不适应而加重了退
变。骨赘通常被作为诊断骨关节炎的一个特征性 X 线
表现。本研究对 40 例原发性膝骨关节炎患者膝关节骨
赘大小进行测量,取股骨远端及胫骨平台内外侧部位,
使相同部位膝关节软骨所受力学环境一致。通过比较
同一测量者在不同时间及不同测量者测量膝关节相应
部位骨赘突起指数,显示测量者内及测量者间有较好
的重复性。故应用骨赘突起指数可以准确衡量膝关节
相应部位骨赘的大小,排除个体大小差异及 X 线投照
时放大因素的影响,且测量结果重复性好。
Boegard等[4]研究膝关节骨赘 X 线片和 MRI 发现
的软骨损伤之间的关系,发现胫股关节内侧室二者有
很高相关性。吴其常等[17]研究显示下肢力线轴并不通
过胫骨棘中央,而是中央偏内侧,即胫骨平台 57. 8%
的部位,因此,膝关节内侧承受着较大的压力,随着
年龄增加,下肢力线进一步内移,这可能是胫骨平台
内侧较外侧发病早且病变重的生理基础。刘源等[18]研
究发现膝 OA的 X 线表现内侧较外侧重。以上研究均
提示,膝骨关节炎时膝关节内侧病变较重。本研究对
40 例膝 OA患者负重位下肢力线和膝关节骨赘大小进
行相关性分析,发现负重位下肢力线与股骨内侧髁、
胫骨平台内侧骨赘突起指数间呈正相关,而与股骨外
侧髁、胫骨平台外侧骨赘突起指数间无相关性,与上
述研究膝骨关节炎时膝关节内侧病变较重一致。
由于骨赘通常发生于关节周边,因此多数学者认
为关节边缘的骨膜内层细胞或滑膜细胞可能是骨赘的
起源部位[19 ~ 21]。对骨赘形成过程的研究发现,TGF -
β、IGF - 1 等细胞因子参与了骨关节炎骨赘形成和发
展[22 ~ 24]。目前骨赘形成的机理尚未完全清楚,一系列
的实验研究提出了骨赘形成的多种不同观点,多数学
者认为机械应力和细胞因子等生物化学因素均参与了
骨赘形成[25 ~ 28],机械应力可能通过细胞因子等生物化
学因素促使骨赘的形成[22]。在膝骨关节炎的进程中,
负重位下肢力线的变化反映膝关节力学环境的改变。
负重位下肢力线内翻角度变大时,膝关节内侧间隙减
小,外侧间隙增大,导致膝关节内侧软骨受力增大,
外侧软骨受力减小。结合本研究结果,提示关节的异
常受力可促进相应部位骨赘生成,且骨赘大小与膝关
节软骨受力大小呈正相关。据此推测关节软骨的受力
异常导致软骨细胞分泌某些细胞因子,作用于关节边
缘的骨膜内层细胞或滑膜细胞,并化生为软骨细胞,
在此基础上,深层细胞增生、分化并发生软骨内化骨,
导致骨赘形成。但负重位下肢力线内翻角度增大后,
膝关节外侧间隙增大,膝关节外侧软骨受力减少,阻
碍了机械应力通过生物化学因素促使骨赘的形成过程,
故股骨外侧髁、胫骨平台外侧骨赘大小与负重位下肢
力线无相关性存在。同时提示骨赘的形成除与机械应
力和细胞因子等生物化学因素有关外,尚存在其他复
杂因素的参与,有待深入研究。
综上所述,本研究显示膝 OA 患者股骨内侧髁、
胫骨平台内侧骨赘的大小与负重位下肢力线呈正相关,
表明机械应力可能通过细胞因子等生物化学因素促使
骨赘的形成。此方面研究对阐明骨赘形成过程和骨关
节炎的发病机理很有价值,有待进一步研究。
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(收稿:2011-04-20
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磁 性 保 健 系 列 产 品
●磁性保健腰带 适用于急性腰扭伤,慢性腰肌劳损,腰椎骨质增生,腰椎间盘突出症,急慢性腰背肌筋膜
炎等所引起的腰痛,以及腰部手术后护理使用。
●磁性颈椎保健枕 适用于颈椎、颈性、用脑过度及脑供血不足所引起的疲劳、头晕、落枕、颈肌筋膜炎、神
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关节手术后的护理使用。
生产企业:常州市华成理疗磁性带厂 企业注册证号:320407000079784
厂址:江苏省常州市新北区罗溪镇灯塔村沈荣塘 16 号 邮政编码:213000
联系电话:0519 - 83401102 83400598 手机:13706114580 厂长:王华成 网址:http:/ /www. czhcll. com
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