骨性关节炎患者下肢力线改变与疼痛

骨性关节炎患者下肢力线改变与疼痛 中国组织工程研究 第21卷 第7期 2017–03–08出版 Chinese Journal of Tissue Engineering Research March 8, 2017 Vol.21, No.7 www. CRTER.org 骨性关节炎患者下肢力线改变与疼痛部位的关系：影像学评价 东省广州市 510405) ·研究原著· 林汉文1，温俊茂1，黄超原1，周 驰2，唐宏宇2 (1广州中医药大学，广东省广州市 510405；2广州中医药大学第一附属医院三骨科，广引用本文：林汉文，温俊茂，黄超原，周 驰，唐宏宇. 骨性关节炎患者下肢力线改变与疼痛部位的关系：影像学评价[J].中国组织工 程研究，2017，21(7):1110-1114. DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.07.023 ORCID: 0000-0002-1998-4631(林汉文) 文章快速阅读： 文题释义： 下肢力线的概念：下肢力线(膝内翻角)[Lower limbs lines of force]：即股骨机械轴与胫骨机械轴的夹角，理想的角度为0°-5°，国人参考值为：男性(2.2±2.7)°，女性(2.2±2.5)°。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。从生物力学来说，下肢力线就是“双腿的重力线”。从解剖学来看，下肢力线就是“下肢各器官的结构学连接线”。通俗来讲，下肢力线就是“双腿的线条”。 下肢力线体表测量法：下肢力线的体表测量目前有3种方法：①自股骨头中心至踝关节中心拉一直线，髌骨中点位于此直线上；②自髂前上棘与踝关节拉一直线，该直线通过髌骨中心至髌骨外缘之间，髌骨中点位于其内侧；③自髂前上棘至第1、2趾间拉一直线，髌骨中点位于或接近此直线。 林汉文，男，1991年生，广东省汕尾市人，广州中医药大学运动医学在读硕士，主要从事运动损伤的临床与研究。 通讯作者：周驰，博士，广州中医药大学第一附属医院三骨科，广东省广州市 510405 中图分类号:R318 文献标识码:B 文章编号:2095-4344 (2017)07-01110-05 稿件接受：2017-01-07 摘要 背景：下肢力学轴线角的改变与骨关节炎的发生发展存在着一定的关联性。 目的：分析下肢力线的改变与膝骨性关节炎患者疼痛部位的相关性。 方法：选取膝骨性关节炎疼痛组患者65例和健康对照组患者30例，均行膝关节正侧位片的拍摄，在PACS影像学系统上分别采集Insall 指数(髌骨位置)、股胫关节半脱位程度、股胫内外侧关节间隙比值、股骨角、胫骨角、股胫角这6个影像学指标；将膝骨性关节炎患者疼痛部位分为临床常见的膝前区和膝内侧2个区域。 结果与结论：①膝骨性关节炎疼痛组与健康组患者在Insall 指数、股胫关节半脱位程度、股胫内外侧关节间隙比值的影像学指标比较，差异存在统计学意义；在股骨角、胫骨角和股胫角的比较，差异无显著性意义；②在膝骨性关节炎疼痛组患者的膝内侧和前区的部位比较上，股胫关节半脱位程度的差异有显著性意义；③结果说明，膝骨性关节炎伴膝关节疼痛患者多存在高位髌骨，股胫关节半脱位程度加重，股胫内外侧关节间隙变窄。其中膝前区疼痛患者的股胫关节半脱位程度较膝内侧更加严重。 关键词： 骨科植入物；骨植入物；下肢力线；膝骨性关节炎；疼痛；国家自然科学基金 主题词： 下肢力线；膝骨关节炎；疼痛；组织工程 基金资助： 国家自然科学基金(81373655)；广东省自然科学基金(2015A030310203)；广东省创新训练计划项目(201410572053) Lin Han-wen, Studying for master’s degree, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China Corresponding author: Zhou Chi, M.D., Third Department of Orthopedics, First Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China Correlation between the changes in lower limb power line and pain area in the knee osteoarthritis patients: imaging evaluation Lin Han-wen1, Wen Jun-mao1, Huang Chao-yuan1, Zhou Chi2, Tang Hong-yu2 (1Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China; 2Third Department of Orthopedics, First Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510405, Guangdong Province, China) 1110 P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org 林汉文，等. 骨性关节炎患者下肢力线改变与疼痛部位的关系：影像学评价 www. CRTER.org Abstract BACKGROUND: The change of the axial angle of the lower limb is related to the occurrence and development of osteoarthritis. OBJECTIVE: To analyze the correlation between the change of lower limb power line and pain area in the knee osteoarthritis patients. METHODS: Totally 65 knee osteoarthritis patients were selected as pain group and 30 healthy people were selected as control group. All the participants took anteroposterior and lateral knee radiographs through PACS imaging systems to collect six imaging indexes, including install index, the degree of tibiofemoral joint subluxation, tibiofemoral inside and outside joint clearance ratio, femoral angle, tibial angle and tibiofemoral angle. Knee osteoarthritis patients in pain group were divided into two common clinical pain areas which were proparea and medial area. RESULTS AND CONCLUSION: (1) The insall index, the degree of tibiofemoral joint subluxation, tibiofemoral inside and outside joint clearance ratio between knee osteoarthritis patients in pain group and people in healthy control group had significant differences. There was no statistical significance in the femoral angle, tibial angle and tibiofemoral angle. (2) In terms of the comparison between proparea and medial area in knee osteoarthritis patients in pain group, tibiofemoral joint subluxation degree was statistically different. (3) These findings suggest that there was a higher patella in knee osteoarthritis patients who were in pain, more severe in the degree of tibiofemoral joint subluxation, and more limited in tibiofemoral inside and outside joint clearance ratio. The degree of tibiofemoral joint subluxation of proparea was more severe than medial area in pain group. Subject headings: Lower Limb Power Line; Osteoarthritis, Knee; Pain; Tissue Engineering Funding: the National Natural Science Foundation of China, No. 81373655; the Natural Science Foundation of Guangdong Province, No. 2015A030310203; the Innovation Training Project of Guangdong Province, No. 201410572053 Cite this article: Lin HW, Wen JM, Huang CY, Zhou C, Tang HY. Correlation between the changes in lower limb power line and pain area in the knee osteoarthritis patients: imaging evaluation. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2017;21(7):1110-1114. 0 引言 Introduction 膝骨性关节炎是一种老年人常见的膝关节慢性退行性病，又称退行性关节炎，以关节软骨的退行性变、关节边缘骨赘形成和不同程度的滑膜炎症为主要病理特征[1]，许多研究显示下肢对线不良与膝骨性关节炎的发生和发展有密切的关系[2-5]。下肢力线改变导致应力失衡在膝骨性关节炎的发生与发展中起到的综合作用得到了广泛的认同[6]。 尽管目前 CT、MRI 等新技术已经逐渐用于膝骨性关节炎的诊断, 但因为X射线低廉的价格和空间对比度好等优点，临床仍把它作为骨关节炎诊断的最主要辅助手段。下肢力学轴线角的改变与骨关节炎的发生发展存在着一定的关联性。研究通过对膝骨性关节炎患者行膝关节正、侧位片的拍摄和测量，分析正侧位片影像学指标(Insall指数、股胫关节半脱位程度、股胫内外侧关节间隙比值、股骨角、胫骨角、股胫角)与膝骨性关节炎患者临床常见的疼痛部位(膝前区和膝内侧)之间的相关性，从而进一步探讨相关指标在膝骨性关节炎诊断与治疗中的意义，为临床诊治膝骨性关节炎提供指导。 男11例，女19例；年龄最小的23岁，最大的65岁，平均年龄(44.36±21.47)岁。健康组和疼痛组患者在性别、年龄比较差异无显著性意义(P > 0.05)。 1.3.1 诊断 按照中华医学会骨科学分会《骨关节炎诊治指南》中膝骨性关节炎诊断标准，结合国家中医药管理局医政司22个专业95个病种中医临床路径(合订本)[7]。 1.3.2 膝骨性关节炎疼痛组的纳入标准 ①符合上述诊断标准；②受试者存在膝部的疼痛；③受试者均无膝关节外伤史及膝关节手术史；④X射线检查膝关节结构清晰；⑤同意加入本研究，并签署知情同意书。 1.3.3 膝骨性关节炎疼痛组的排除标准 ①严重的心、脑、肺、肾等内科疾病及全身情况较差者；②继发因素(损伤性半月板损伤、长期关节绞锁、先天性膝关节内外翻等)；③孕妇、妊娠或哺乳期妇女；④摄片不清晰。 1.3.4 健康组的纳入标准 排除膝骨性关节炎疾病的健康人。 1.3.5 膝骨性关节炎患者疼痛部位的分类标准 ①前区(股骨内外侧髁、胫骨内外侧髁围成的区域)；②内区(胫侧副韧带附着区)。其中，在75例膝骨性关节炎患者中，存在膝关节前区疼痛的为31例，膝关节内区疼痛的为33例。剩下的11例为后区以及外侧疼痛。 1.4 方法 1.4.1 受试者拍摄正侧位片的要求 受试者均行CR检查，包括膝关节正侧位片。X射线片采集后测量、归纳，进行统计学检验。为了尽量克服偏差，为保证测量材料的可比性，受试者拍片时要求采用统一投照位置(站立位)、角度及方法。所采集CR片均清晰有效。 1 对象和方法 Subjects and methods 1.1 设计 病例-对照。 1.2 时间及地点 病例来源于2014年9月到2015年12月在广州中医药大学第一附属医院进完成。 1.3 对象 选择在广州中医药大学第一附属医院进行膝关节正侧位片拍摄的膝骨性关节炎患者75例和健康对照组患者30例。疼痛组患者：男27例，女38例；年龄最小的29岁，最大的67岁，平均年龄(47.58±20.92)岁；健康组患者： ISSN 2095-4344 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 1111 林汉文，等. 骨性关节炎患者下肢力线改变与疼痛部位的关系：影像学评价 www. CRTER .org 股骨角 图1 Femoral angle Figure 1 图4 股胫关节内外侧间隙及比值 Figure 4 Tibiofemoral inside and outside joint clearance ratio 图5 股胫关节半脱位程度 Figure 5 Degree of tibiofemoral joint subluxation 图6 Install指数 Figure 6 Install index 图2 胫骨角 Figure 2 Tibial angle 图3 股胫角 Figure 3 Femorotibial angle 图8 典型右膝膝骨性关节炎正侧位片：右膝关节边缘、胫骨髁间隆突及髌骨后上下角缘骨质增生，关节间隙不均匀变窄，呈内窄外宽，内翻畸形，股胫关节半脱位，高位髌骨。 Figure 8 Typical anteroposterior and lateral images of right knee osteoarthritis 1.4.2 正侧位片影像学指标的采集 对膝骨性关节炎患者由接受过专业的骨科医生在PACS影像学图片计算机处理系统上分别采集以下影像学指标： (1)股骨角：股骨下端关节面连线与股骨下段轴线所成外侧夹角，正常值为75°- 85°，小于75°为膝外翻畸形(图1)。 (2)胫骨角：胫骨上端关节面连线与胫骨上段轴线所成外侧夹角，正常值为85°- 95°，大于95°为膝内翻畸形(图2)。 (3)股胫角：股骨下段轴线与股骨上段轴线在膝关节所成外侧夹角，正常值为165°-175°(图3)。 (4)股胫关节内外侧间隙及比值：测量内、外侧股骨与 1112 胫骨之间的关节间隙及其两者的比值(图4)。 (5)股胫关节半脱位程度测量：本病后期常伴有股胫关节半脱位。为了描述这种脱位的程度，采用股骨髁间窝与胫骨嵴中点在股胫关节面上的距离。正常膝关节上述2个解剖标志相对, 两者距离越大, 脱位程度愈严重(图5)。 (6)Install指数(髌骨位置的测量)：临床上常见本病患者髌骨被固定，活动度明显下降。从侧位片测量髌骨最大长度(LP)，即髌骨上、下极间距离；髌韧带长度(LT)，即髌骨下极至胫骨结节髌韧带附着处间长度；切迹部高度(HI)，即髌韧带附着部至胫骨髁部所做的垂线距离。计算髌韧带长度：髌骨最大长度；髌韧带长度：切迹部高度值，前者等于1.02，后者等于1.85，凡超过±20%者则为高或低位髌 P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org 林汉文，等. 骨性关节炎患者下肢力线改变与疼痛部位的关系：影像学评价 www. CRTER.org 表2 两组患者影像学指标比较 (x±s) Table 2 Comparison of imaging indexes in both groups n 组别Install指数 股胫关节半脱位(mm) 股胫关节内外侧间隙比值 股骨角(°) 胫骨角(°) 股胫角(°) 健康组 30 1.09±0.06 1.37±0.29 1.00±0.10 80.15±3.14 89.58±3.33 174.15±2.29 aaa 疼痛组 65 1.24±0.15 3.17±1.86 0.77±0.40 82.57±4.12 92.27±2.74 177.84±5.58 表注：与对照组比较，aP < 0.05。 表3 疼痛组患者疼痛部位影像学指标比较 (x±s) Table 3 Comparison of imaging indexes at the pain area in the pain group 疼痛部位 Install指数 股胫关节半脱位(mm) 股胫关节内外侧间隙比值 股骨角(°) 胫骨角(°) 股胫角(°) 膝内侧 1.17±0.14 3.89±2.66 0.77±0.49 82.05±3.31 91.87±2.77 178.28±5.70 a 前区 1.15±0.17 2.29±0.72 0.69±0.27 82.38±4.29 92.64±2.86 176.24±5.13 a 表注：与膝内侧比较，P < 0.05。 __ 骨(图6)。 1.5 统计学分析 对采集到的数据，用x±s表示，行成对资料均数的t 检验。用SPSS18.0软件对统计数据进行统计分析。 _ 膝部疼痛症状密切相关[8]，其中X射线检查是临床最常用的影像学检查方法。膝骨性关节炎患者的X射线表现主要有膝关节间隙狭窄、骨赘、软骨下骨硬化、软骨下囊变及关节对线不良等[9]。但由于目前临床上对膝关节疼痛部位与X射线中影像学指标相关性的研究不多，故在临床中应用X射线影像学指标诊断和辨别膝关节疼痛情况得不到推广，可参考性不强。本研究探讨膝骨性关节炎患者前区疼痛与内侧疼痛的正侧位片影像学改变，以期为临床诊断和治疗该病提供更多的依据。 下肢力学轴线的改变与膝骨性关节炎互为因果，正常的下肢轴线是保证肢体关节载荷应力合理分布的前提，轴线发生变化将导致骨关节载荷紊乱[10-11]，进而引起膝关节疼痛。本研究借助膝关节正侧位片测量健康人群和不同区域膝关节疼痛患者的Insall指数、股胫关节半脱位程度、股 健康组(n=30) 11/19 44.36±21.47 疼痛组(n=65) 27/38 47.58±20.92 P > 0.05 2 结果 Results 2.1 参与者数量分析 纳入患者65例，健康对照者30例，按意向性处理分析，全部进入结果分析。 2.2 两组基线资料比较 健康组和疼痛组患者在性别、年龄比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表1；患者分组流程图见图7。 项目 表1 两组患者基线资料比较 Table 1 Comparison of baseline data of patients in both groups 胫内外侧关节间隙比值、股骨角、胫骨角和股胫角，以及膝关节不同区域疼痛的下肢力线改变。在X射线片上，胫股骨间关节间隙的宽度就被认为是胫股骨表面软骨和半月板的厚度，因此股胫关节间隙值最能直观反映膝骨性关节炎患者软骨发生退行性的程度[12]。当骨性关节炎时，关节软骨变薄，在X射线片上表现为关节间隙变窄。而关节间隙比值在分析单侧股胫关节面(内侧或外侧关节面) 受累时有更高的敏感性。股胫关节半脱位程度测量在膝骨性关节炎患者中也具有较大意义。膝骨性关节炎发展到后期常出现胫股关节脱位，膝关节的半脱位常常加剧膝部畸形，从而引起关节失稳。关节失稳和半脱位则加剧关节软骨和半月板的磨损和破坏，导致膝关节的疼痛和关节间隙变 窄[13-15]。 本研究的结果显示：膝骨性关节炎患者伴膝关节疼痛者在Insall指数、股胫关节半脱位程度和股胫内外侧关节间隙比值与健康人群存在差异(P < 0.05)。在膝骨性关节炎疼痛患者中，不同部位疼痛的患者在X射线影像学指标上也有细微差异。膝内侧疼痛患者与膝前区疼痛患者在股胫关节半脱位程度上存在差异(P < 0.05)。 1113 性别(男/女，n) 年龄(x±s，岁) _ 2.3 两组患者正侧位片影像学指标的比较 结果显示，膝骨性关节炎疼痛组与健康组患者在Insall 指数、股胫关节半脱位程度、股胫内外侧关节间隙比值以及股胫角的影像学指标比较，差异有显著性意义(P < 0.05)；而在股骨角、胫骨角的比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表2；典型膝骨关节炎X射线片见图8。 2.4 疼痛组患者在疼痛部位(膝内侧和前区)的比较 影像学指标股胫关节半脱位程度在膝骨性关节炎疼痛组患者的膝内侧和前区的部位比较差异有显著性意义(P < 0.05)。在其他指标上，差异无显著性意义，见表3。 3 讨论 Discussion 膝关节区疼痛是膝骨性关节炎的主要临床症状，其为导致膝关节功能受限和患者的生活质量下降的常见原因。在膝骨性关节炎患者中，影像学显示的结构学特征与临床 ISSN 2095-4344 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 林汉文，等. 骨性关节炎患者下肢力线改变与疼痛部位的关系：影像学评价 本研究发现膝骨性关节炎患者组的Insall 指数、股胫关节半脱位程度、股胫内外侧关节间隙比值以及股胫角与正常组比较存在差异，与蔡余力等[16]的研究结果一致;在关节间隙、胫骨角的结果与褚立希等[17]的研究一致，表明：大部分膝骨性关节炎 患者内侧关节间隙小于外侧关节间隙, 力学轴线相应向内侧偏移。此外，研究在关注患者组与正常组的指标差异之外，还关注到患者的疼痛部位(膝内侧较膝前区的比较)与股胫关节半脱位程度这个指标存在相关性。 综上所述，膝骨性关节炎伴膝关节疼痛患者多存在高位髌骨，股胫关节半脱位程度加重，股胫内外侧关节间隙变窄。其中膝前区疼痛患者的股胫关节半脱位程度较膝内侧更加严重。因此，可考虑将Insall指数、股胫关节半脱位程度和股胫内外侧关节间隙比值作为评估膝骨性关节炎患者膝关节疼痛程度的观察指标，将股胫关节半脱位程度作为辨别膝内侧以及膝前区疼痛的观察指标。 值得注意的是，有学者指出有的膝骨性关节炎患者疼痛很重，但X射线改变较轻；有的患者X射线改变明显较重，但膝关节疼痛却较轻或无明显疼痛[18-19] 。因此X射线中影像 学指标作为一种辅助诊疗依据也具有偏倚，但总体而言其 具有一定的临床价值。 作者贡献：设计为第一作者和通讯作者，实施为全体作者，评估为通讯作者。 利益冲突：所有作者共同认可文章无相关利益冲突。 伦理问题：试验已经患者和健康受试者知情同意。 伦理要求：没有与相关伦理道德冲突的内容。 文章查重：文章出版前已经过KI反剽窃文献检测系统进行3次查重。 文章外审：文章经国内小同行外审专家双盲外审，符合本刊发稿宗旨。 作者声明：文章第一作者对研究和撰写的论文中出现的不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据(包括计算机数据库)及样本已按照有关规定保存、分享和销毁，可接受核查。 文章版权：文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关。 开放获取声明：这是一篇开放获取文章，文章出版前杂志已与全体作者授权人签署了版权相关协议。根据《知识共享许可协议》“署名-非商业性使用-相同方式共享3.0”条款，在合理引用的情况下，允许他人以非商业性目的基于原文内容编辑、调整和扩展，同时允许任何用户阅读、下载、拷贝、传递、打印、检索、超级链接该文献，并为之建立索引，用作软件的输入数据或其它任何合法用途。 1114 www. CRTER.org 4 参考文献 References [1] 陆川,刘海霞,张国秋,等. 膝骨性关节炎疼痛与骨髓水肿MRI 影像学改变的相关性[J].中国中西医结合外科杂志,2015,21(3): 242-245. [2] 王佳佳.膝关节骨关节炎与膝关节轴线角的相关性研究[D].福州:福建中医药大学,2015. [3] Sharma L,Song J, Felson D T, et al. The role of knee alignment in discase progression and functional decline in knee osteoarthritis.JAMA.2001;286(2) : 188-195. [4] Cahue S,Dunlop D,Hayes K,et al.Varus-valgus alignment in the progression of patellofemoral osteoarthritis.Arthritis Rheum.2004;50(7) : 2184-2190. [5] 郭新全, 王亦进, 宋作才, 等. 原发膝关节骨关节炎病人全下肢立位力线测量研究[J].中国临床医学影像杂志, 2001, 12(2) : 126. [6] Block JA,Shakoor N.Lower limb osteoarthritis: biomechanical alterations and implications for therapy.Curr Opin Rheumatol. 2010,22(5):544-550. [7] 国家中医药管理局医政司.22个专业95个病种中医临床路径(合订本)[M].北京:中国中医药出版社.2010:127-131. [8] 张爽,杨卓. 膝关节骨性关节炎影像学特征与膝部疼痛的相关性研究[J].天津医药,2010,3(1):19. [9] 金立昆,谢利民．膝骨性关节炎 X 线诊断评价进展[J].中医正骨, 2008,20(12) : 61-63. [10] 夏亚一,孙正义,黑坂昌弘,等.下肢力学轴线与膝关节骨关节炎的关系[J].中国药物与临床,2002,2(1) : 30-32. 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