病因学与病理学

（一）膝关节骨性关节炎的生物学因素

1.年龄因素　50岁以上的人群膝关节骨性关节炎的发病率随年龄增加而升高，膝关节退变的程度和临床症状也不断加重。

2.遗传因素　膝关节骨性关节炎偶有家族史，可能与遗传有关，在有遗传病史的人群中，发病率明显高于其他人群。

3.内分泌因素　膝关节骨性关节炎多发于女性，尤其在绝经后，有研究发现雄或雌激素对关节软骨代谢有调节和保护作用；生长激素有促进软骨代谢的作用，生长激素水平低下可导致软骨退变。

4.酶与细胞因子的作用　膝关节软骨细胞合成的蛋白酶，如金属蛋白酶（metalloproteases）、血清蛋白酶（serine proteases）、硫蛋白酶（thiol proteases）粘蛋白酶（aggrecanase）在软骨基质降解中起重要作用。这些酶的变化是膝关节骨性关节炎软骨病理变化的基础。一氧化氮（NO）与一氧化氮合酶可催化炎性介质NO的产生，引起软骨代谢紊乱。肿瘤坏死因子α（TNF-α）与白介素-1（IL-1）等有相似的生物学特性，能刺激滑膜细胞前列腺素（prostaglandin E-2, PGE-2）的产生，从而引发软骨的破坏。

5.免疫学因素　正常软骨是无血管的封闭性屏障，软骨组织处于机体自身免疫监视系统相对隔绝状态。膝关节骨性关节炎时，病变处可见局限于软骨的免疫复合物和对蛋白多糖成分的T淋巴细胞，以及由其介导产生的体液和细胞免疫反应，加速软骨破坏；滑膜可见单核、淋巴和浆细胞浸润，滑膜细胞增生；滑液中淋巴细胞亚群数量明显异常，提示依赖T细胞的局部炎症反应。

（二）膝关节骨性关节炎的生物力学因素

膝关节有6个方向的自由度运动，即平移运动（前后、内外、上下）和旋转运动（轴移、内外旋、内收外展）。膝关节运动需要膝周韧带、关节囊、骨和半月板结构的正常，以及相关的神经-肌肉控制。这些组织的损伤、功能丧失，将使膝关节运动时的瞬时中心改变，导致膝关节运动轨迹异常，关节软骨的应力异常，最终发生膝关节骨性关节炎。膝关节长期静止不动或者关节制动也会因软骨失去营养而退变，同时关节囊、韧带短缩，关节应力异常而发生骨性关节炎。骨性关节炎的软骨失去了正常软骨的滑液代谢作用，同时由于软骨下骨硬化及囊性变，破坏了软骨下骨均匀传导应力及减震作用，导致软骨磨损、剥脱，关节软骨破坏区的周围出现骨质增生。

由于半月板是关节负荷、营养、力传导的重要结构，最易遭受损伤，因而是膝关节骨性关节炎常见的损伤组织之一，也是引起临床症状的主要因素。膝关节骨性关节炎的半月板病损不同于青少年患者的单纯半月板损伤，其表现为：以磨损性损伤和半月板退变为主（图4-5-2）。有时半月板体部无明显裂伤，但由于组织退变和胶原纤维的广泛损害，失去生物力学作用，镜下可见半月板体部尚完整，但半月板周围的胫骨平台软骨软化、裂缝、剥脱（图4-5-3，图4-5-4）。半月板退变和反复磨损性损伤引起半月板的松动。松动的半月板影响关节的正常运动，并刺激滑膜引起滑膜炎，甚至阻碍股骨髁的正常滑动，引致绞锁。由于中老年人组织循环、营养情况较差，以及膝关节骨性关节炎其他组织结构病理变化的影响，半月板退变损伤后，愈合的机会很小。基于以上特点，膝关节骨性关节炎半月板损伤的处理应有别于单纯半月板损伤。相关的临床研究，将促使膝关节骨性关节炎的关节镜下手术治疗更加合理、有效。

图4-5-2　膝关节骨性关节炎的半月板以磨损性损伤和半月板退变为主

图4-5-3　半月板退变、无光泽，体部尚完整，但附近胫骨平台软骨软化、剥脱

图4-5-4　半月板体部尚完整，但胫骨平台软骨裂缝、剥脱

（三）膝关节骨性关节炎的病理学变化

膝关节骨性关节炎软骨的胶原纤维支架破裂使胶原不能限制蛋白多糖水化，进而导致软骨水分增多和肿胀，软骨裂缝、凹陷和侵蚀。软骨中降解蛋白多糖和胶原的酶含量增加，软骨蛋白多糖含量减少（降解），导致软骨破坏，进而全层软骨消失，深达骨质。关节边缘骨赘形成。软骨下骨增厚、囊性变、硬化。滑膜呈慢性炎症改变，同时滑膜释放细胞因子，如IL-1、TNF-α等，进一步破坏软骨。半月板以磨损性损伤和退变为主。如前所述，有时半月板体部无明显裂伤，但由于组织退变和胶原纤维的广泛损害，失去生物力学作用，镜下可见半月板体部尚完整，但半月板下方的胫骨平台软骨软化、剥脱。半月板退变和反复磨损导致松动，松动的半月板又进一步影响关节的正常运动，并刺激滑膜引起滑膜炎。退变、磨损的半月板进一步碎裂，成碎屑，使半月板部分或大部分缺如，并使关节液浑浊或者形成游离体。近年许多学者对膝关节骨性关节炎半月板的病变及其对骨性关节炎病理变化的影响进行了深入的临床研究。以往半月板损伤分型多以病理学或者影像学表现为基础。这类分型有助于半月板损伤机制、病程发展等基础研究，但难以用于指导临床关节镜下手术治疗。随着微创治疗膝关节骨性关节炎手术的普及展开，膝关节骨性关节炎半月板损伤的问题已引起临床界的重视。笔者根据膝关节骨性关节炎半月板损伤程度，及其对关节滑膜、关节软骨的影响将膝关节骨性关节炎半月板损伤的镜下表现分为4型：①Ⅰ型半月板损伤，病程一般较短，临床症状可轻可重，但软骨损害一般较局限（图4-5-5）；②Ⅱ型半月板损伤局部磨损和退变表现为主，相对应的股骨髁软骨退变，附近的滑膜呈慢性炎症改变（图4-5-6）；③Ⅲ型半月板大部分或整体磨损、退变，半月板基本失去生物力学作用，同侧股骨髁、胫骨平台软骨均退变，并呈现广泛的关节滑膜炎改变（图4-5-7）；④Ⅳ型半月板损伤病程较长，退变、磨损的半月板进一步碎裂，成碎屑，使半月板部分或大部分缺如（图4-5-8）。Ⅳ型损伤半月板磨损使关节液浑浊，并可形成游离体，笔者手术治疗的病例中有2例半月板几乎完全消失，仅存留边缘部分，犹如半月板次全切术后的表现。Ⅳ型半月板损伤的软骨退变、破坏一般比较明显，同时有明显的骨赘形成。