腰椎骨性關節炎疼痛機制的研究現狀

[摘要] 腰椎骨性關節炎是中老年人群的常見病、多發病，給中老年人的工作和生活帶來諸多不便。關于腰椎骨性關節炎的病因的研究較多，而針對腰椎骨性關節炎為什么會引起患者的臨床癥狀的機制研究相對較少。文章就近幾年關于腰椎骨性關節炎引起臨床癥狀的機制研究綜述如下，期望增進臨床醫生對腰椎骨性關節炎認識和診治有所裨益。

[關鍵詞] 腰痛；腰椎骨性關節炎；疼痛機制

[中圖分類號] R681.5 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2012）04-0026-03

The mechanism of lumbar osteoarthritis pain

LIU Hongwei LI Jinxue GU Qi

Derision 2 of Spinal Branch， Wangjing Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences，Beijing 100102，China

[Abstract] Lumbar osteoarthritis （LOA） is a kind of common and frequently–occuring disease in the middle-aged and elderly people，which has serious impact on their daily life and work. There are a lot of research on the etiology of LOA，but few about. So the mechanism of clinical sympotoms caused by LOA are summarized as follow， to provide a chance to enhance clinical doctors understanding and treatment of LOA.

[Key words] Lumbago; Lumbar osteoarthritis; Mechanism of lumbar steoarthritis pain

腰椎骨性關節炎（lumbar osteoarthritis，LOA）是常見的腰椎退行性疾病，該病又稱為腰椎小關節炎、腰椎小關節綜合征、腰椎小關節病[1]，其基本病理特點是腰椎關節突關節軟骨變性、破壞和關節邊緣和軟骨下骨反應增生。骨性關節炎（osteoarthritis，OA）在中年以后多發，女性多于男性。OA在40歲人群的患病率為10%～17%，60歲以上為50%，而在75歲以上人群則高達80%[2]。有多項研究表明：我國人民身體各部位OA患病率依次為腰部、頸部、膝部和手部。其中LOA患病率：西安市城鄉中老年人群LOA患病率為16.5%[3]；四川省部分地區漢族中老年人群為24.8%[4]；上海市奉賢區農村中老年人群高達39.35%[5]；中國六城市中老年人群腰椎骨關節炎總患病率29.4%[6]?？梢?，LOA患病率高，該病是中老年常見病，也是導致中老年人腰痛較常見的原因之一。有調查顯示：腰痛與膝關節疼痛相比，腰痛對生活質量的影響更大[7]。LOA發病與年齡、肥胖、炎癥、關節過度使用、代謝障礙及遺傳等因素有關。同樣具有LOA的影像學改變，為什么有的患者有臨床癥狀而有的患者沒有呢？這些臨床改變是怎樣產生的？又是通過怎樣的機制引起患者的臨床癥狀呢？下面就引起LOA機制的相關研究綜述如下。

1 椎體失穩

腰椎的穩定系統由三個子系統組成：①包括椎體、椎間小關節、椎間盤和韌帶及骶髂韌帶組成的被動系統；②由肌肉和肌腱組成的主動系統；③位于肌肉、肌腱和韌帶中的各種張力感受器。年齡、椎間盤退變、解剖結構異常、肥胖等因素使腰椎關節突關節生物力學行為發生改變——腰椎的穩定性下降。腰椎的穩定性下降，是LOA發生的重要因素。隨著年齡的增長，人體骨關節自然進入退變的過程，椎間盤退變、關節突關節退變、韌帶結構退變和肌肉組織退變。有學者認為LOA是腰椎間盤退變的繼發改變。腰椎間盤和兩個關節突關節在水平面方向構成一穩定三角，在縱向上則構成一個對稱的三棱柱狀立體結構，整體上構成一穩定的三關節聯合體，三者相互制約，保持脊柱的穩定性[8]。椎間盤退變是腰椎退變的始動因素，椎間盤的退變導致椎間隙降低引起韌帶松弛，使椎間隙不穩定進而出現臨床癥狀[9-11]。關節突關節的外形、大小和方向等異常是LOA的重要原因之一，尤其是關節活動度較大L4/5和L5/S1節段。兩側關節突關節不對稱，關節突關節呈矢狀方向一側在腰椎軸向旋轉時受力較大，以致先于另一側發生退行性變，最終導致腰椎的階段不穩[12]。從骨性關節炎動物模型的建立也證實了失穩是骨性關節炎的重要原因[13，14]。

2 骨贅形成

椎間關節不穩導致腰椎失穩最終導致脊柱的椎體、椎間關節、脊柱韌帶及肌肉的受力和排列改變。負荷傳導紊亂是LOA的發生機制之一[15]。動物實驗顯示，骨贅來源于椎體的周邊關節軟骨。退變的椎間盤周邊關節軟骨細胞增殖，經軟骨內化骨而形成骨贅[16]。在椎間盤的結構中，外層的纖維環較堅固，緊密附著于軟骨板上，使脊柱在運動中成為一個整體，保持了脊柱的穩定性。在脊柱運動中纖維環及其附著的軟骨板受到較大的拉應力，從而刺激關節軟骨細胞增生，最終通過軟骨內化骨形成椎體骨贅。關節突關節的關節囊附著于關節軟骨的周緣，腰椎失穩的情況下，關節突關節的軟骨同樣受到較大的拉應力而形成骨贅。

3 關節軟骨破壞，軟骨下骨硬化

腰椎失穩，導致關節突關節軟骨的應力失衡。研究證實持續的靜壓抑制軟骨的合成功能，一定頻率的循環壓力促進軟骨細胞的合成功能。壓力作用的時間超過24 h或壓力大于軟骨負荷的30%時，會對軟骨造成損害[17]。壓應力的增加導致腰椎關節突關節的損傷。Nachemson[18]認為腰椎關節突關節承受18%的縱向壓縮負荷。King等[19]報道在不同姿勢下腰椎關節突關節承受的壓縮負荷從0到35%；在腰椎退變致腰椎間隙狹窄的情況下，關節突關節和椎板甚至負擔高達70%的縱向負荷。而在過度的壓縮負荷狀態下，關節軟骨本身由于太薄，不能作為有效的沖擊緩沖層，緩沖的主要因素依賴于張力下的肌肉拉長和軟骨下骨的變形，網狀的軟骨下骨由于其可塑性是一個主要的緩沖因素。但是過度的壓縮負荷則引起軟骨下骨的微骨折，伴隨為骨折的愈合，軟骨下骨得到修復重建而變硬導致其緩沖作用下降。關節面受力的均一性降低，結果應力將集中在軟骨的局限部位，最終結果是軟骨破壞和軟骨下骨壞死及“象牙樣變”，導致骨性關節炎的發生[20]。

4 臨床癥狀的產生

腰背部感覺及運動主要由腰神經的后支支配。腰神經后支較細，在椎間孔處于脊神經節外側從脊神經發出，向后經骨纖維孔，在下位椎體橫突根部的上緣于上關節突的外側之間向后下走行，至橫突間肌內側緣，立即分出后內側支及后外側支。腰神經后內側支分出后，與來自腰動脈、靜脈后支的血管伴行，向下行于橫突及上關節突所形成的溝內，繞過上關節突的外側緣，進入乳突與副突之間的股纖維管，由外上轉向內下，跨越3個椎骨節段，由中線附近穿深筋膜至皮下，沿途分支至同位及下位小關節、棘突兩側的肌肉及棘間與棘上韌帶。骨纖維孔和股纖維管的特殊結構使腰神經后外側支很容易牽拉和擠壓。腰神經后外側支出骨纖維孔，沿橫突背面向外下斜性行，經骶棘肌穿腰背筋膜至皮下，沿途發出肌支和皮支。L1～L3的后外側支較長構成臀上皮神經，支配臀上部及外側部皮膚。L4～L5的后外側支參與構成臀中皮神經。后外側支主要分布于椎間關節連線以外的結構，如橫突間韌帶、髂腰韌帶、橫突間肌、骶棘肌和腰背筋膜等。后外側支全部走行有六個固定點，順序為：出孔點、橫突點、入肌點、出筋膜點及入臀點，其中出孔點、橫突點和入臀點均較固定，這些部位易遭受損傷及牽拉，可產生局部或牽涉性腰腿痛。

腰部肌肉是脊柱運動的動力，椎體及后關節在不穩定的狀態下，關節各部位受力不均，很容易造成椎體損傷移位，或椎體后關節錯縫[21]，小關節的不穩，腰椎小關節的錯位，使小關節受力不平衡，局部關節囊過度牽拉和損傷，從而激活關節囊內的機械性傷害感受器引起慢性疼痛[22]。長期的慢性的損傷和炎癥，導致局部纖維化和瘢痕化，小關節囊腫脹增厚，小關節的增生肥大，使腰椎小關節位置相對穩定，不能自行復位，引起慢性疼痛和功能障礙。

腰椎位置的改變表現為：腰椎的側凸，旋轉畸形。維持脊柱穩定的三個系統功能相互協調，為脊柱完成復雜、準確的運動提供保障。三者既相互協調又相互影響。尤其是主動的骨骼肌肉系統在維持脊柱的穩定中起到了非常重要的作用。脊柱運動環節的后部要素是構成椎弓的部件：椎弓根、椎弓板、椎間關節以及棘突和橫突，棘突、橫突、副突和乳突是肌肉附著點的作用力杠桿。若脊柱向一側有傾斜角度，則脊柱兩側肌肉必然存在不平衡張力。凸側肌肉張力比凹側的張力大[23]。由于肌肉的強直收縮，局部肌肉長期處于緊張狀態，代謝產物堆積，表現為患者腰部晨僵、屈伸不利、容易疲勞，腰椎小關節壓痛而周圍肌肉的酸脹疼痛，LOA患者腰背部常能觸及緊張的肌肉條索。

軟骨內不含痛覺纖維，其自身的病變不會引起疼痛。有研究顯示[24]小關節軟骨下和松質骨區有P物質（substance P，SP）和降鈣素基因相關肽（calcitonin gene-related peptide，CGRP）。這些神經纖維在關節承受過重載荷時被激活。當腰椎小關節發生病變后，關節軟骨受到破壞，出現軟骨不同程度的剝脫，導致軟骨下骨區的裸露，以至于軟骨下骨區的神經纖維直接受到機械刺激而產生疼痛反射。故LOA患者可見腰部后伸時癥狀加重，而前屈時則癥狀減輕[12]。

LOA常見的臨床改變為：腰椎椎間小關節增生肥大，椎間小關節間隙變窄，椎間小關節關節面下方囊變，關節囊的鈣化，腰椎椎間小關節半脫位[25]。由于上述腰椎神經后支特殊的解剖結構，在腰椎失穩的情況下很容易受到周圍組織的刺激，表現為慢性疼痛，有時由于外傷等因素，使周圍神經受到損傷和擠壓引起相應的神經癥狀，表現為腰痛常向臀部或大腿后側放射，但很少向大腿前方或膝關節以下放射[1]。

有了損傷必然伴有炎癥介質的釋放。炎癥介質使周圍神經末梢敏感化。炎癥相關的化學介質包括：腫瘤壞死因子α，白細胞介素1β、白細胞介素6及氧自由基NO等[21]。這些炎性介質不僅促發小關節的感覺神經持續興奮，而且使這些神經對機械應力敏感化。小關節的痛覺纖維在這些化學物質作用下受到相當低的應力刺激即可興奮，并且維持持續的興奮狀態，甚至不需要機械刺激。在腰椎后結構損傷和炎癥的情況下，炎性反應瀑布樣級聯反應可引發痛覺感受器的持續興奮，使神經末梢釋放P物質參與此鏈式反應。周圍神經的敏感化還可使脊髓興奮（稱為中樞敏感化），這可能是導致慢性腰痛的重要因素。小關節或肌肉的感覺過敏又可使肌肉發生反射性痙攣而加重疼痛[26]。

5 小結

LOA的臨床癥狀是機械因素與化學因素共同作用的結果。LOA的病理過程并不是很清楚。哪種因素在引起患者臨床癥狀中起主導作用？常用西藥包括控制癥狀類藥物，改善病情類藥物及軟骨保護劑。周光軍等用氨基葡萄糖與非甾體抗炎藥物治療LOA進行對比，服用氨基葡萄糖LOA臨床癥狀完全緩解率為58.3%，服用非甾體抗炎藥臨床癥狀完全緩解率為3.3%[27]。最新的研究顯示在椎間關節損傷嚴重的情況下使用非甾體抗炎藥物達不到很好的止痛效果[28]。中醫常將腰椎骨性關節炎包含在腰椎小關節紊亂當中。謝幸財在其研究中將腰椎小關節紊亂分為三型：腰椎小關節錯縫型；腰椎小關節滑膜嵌頓型；腰椎小關節炎型。前兩型的治療不當或失治病情反復會轉變成第三型。其研究顯示，前兩型的手法治療效果較好，而第三型的治療效果較差[29]。黃承軍等手法治療腰椎小關節綜合征，其臨床效果隨患者影像學改變的不同而表現出明顯的差別[30]。這是否說明LOA早期是以腰部力學的失衡為主，而晚期由于長期的力學失衡導致局部解剖結構的破壞呢？而腰部癥狀正是力學失衡后對局部組織刺激和損傷的表現。腰部損傷是一個反復發生的過程，而手法通過改變腰部力學平衡，是否能夠延緩LOA的進展過程尚待長期的臨床觀察。針對LOA患者應盡可能做到早診斷、早治療、減輕關節的損害，從而改善患者的生活質量。

[參考文獻]

[1] 戎利民，馮豐. 腰椎骨關節炎源性腰痛的診斷和治療[J]. 新醫學，2009，40（9）：569-570.

[2] 中華醫學會風濕病學分會. 骨關節炎診斷及治療指南[J]. 中華風濕病學雜志，2010，14（6）：416-419.

[3] 王偉，王坤正，黨小謙，等. 中老年人群骨關節炎的流行病學研究[J]. 中國老年學雜志，2007，27（6）：566-568.

[4] 楊靜，孫官軍，裴福興，等. 四川省部分地區漢族中老年人骨關節炎的流行病學研究[J]. 中國骨與關節損傷雜志，2010，25（8）：693-696.

[5] 阮玉琦，王永斌，黃曉蕓，等. 上海市奉賢區農村中老年人骨關節炎患病率調查[J]. 上海預防醫學雜志，2008，20（1）：19-21.

[6] 李寧華，薛慶云，張毅，等. 中國六城市中老年人群腰椎骨關節炎患病危險因素地區調查：6128名資料分析[J]. 中國組織工程研究與臨床康復，2007，11（47）：9508-9512.

[7] Muraki S，Akune T，Oka H，et al. Health-related quality of life in subjects with low back pain and knee pain in a population-based cohort study of Japanese men： the research on osteoarthritis against disability study[J]. Spine，2011，36（16）：1312-1319.

[8] 高飛，趙斌. 腰椎關節突關節基礎研究新進展[J]. 醫學影像學雜志，2009，19（7）：925-927.

[9] Fujiwara A，Tamai K，An HS，et al. The relationship between disc degeneration， facet joint osteoarthritis，and stability of the degenerative lumbar spine[J]. J Spinal Disord，2000，13（5）：444-450.

[10] Luk KD，Chow DH，Holmes A. Vertical instability in spondylolisthesis：a traction radiographic assessment technique and the principle of management[J]. Spine（Phila Pa 1976），2003，28（8）：819-827.

[11] Suri P，Miyakoshi A，Hunter DJ，et al. Does lumbar spinal degeneration begin with the anterior structures A study of the observed epidemiology in a community-based population[J]. BMC Musculoskelet Disord，2011，13（12）：202.

[12] 賈連順. 腰椎關節突關節骨關節炎的認識[J]. 中華骨科雜志，2008，28（10）：868-869.

[13] 汪青春，沈培芝，王海彬. 骨關節炎動物模型的建立及選擇[J]. 中醫正骨，1998，10（3）：39-40.

[14] 李秀蘭，張楊，王云峰，等. 改良Hulth模型造成骨關節炎及其機制研究[A]. 2009第十屆全國中西醫結合骨傷科學術研討會論文匯編[C]. 廣西南寧，2009：231-234.

[15] 婁思權. 骨關節炎的病理與發病因素[J]. 中華骨科雜志，1996，16（1）：56-59.

[16] 彭寶淦，樹勛，施杞，等. 椎體骨贅形成機理的研究[J]. 中華外科雜志，2002，40（3）：186.

[17] 張文濤，盧世璧. 軟骨細胞培養及其調控因素[J]. 軍醫進修學院學報，1998，19（2）：156-157.

[18] Nachemson AL，Schultz AB，Berkson MH. Mechanical properties of human lumbar spine motion segments. Influence of age，sex，disc level，and degeneration[J]. Spine （Phila Pa 1976），1979，4（1）：1-8.

[19] King AI，Prasad P，Ewing CL. Mechanism of spinal injury due to caudocephalad accleration[J]. The Orthopedic clinics of North America，1975，6（1）：19-31.

[20] Hayes KW，Falconer J. Differential muscle strength decline in osteoarthritis of the knee：a developing hypothesis[J]. Arthritis Care Res，1992，5（1）：24-28.

[21] 刁鵬. 推拿治療腰椎后關節紊亂癥[J]. 中國現代藥物應用，2010，4（1）： 177-178.

[22] 陳躍先，賈連順，汪少華. 腰椎關節突關節骨性關節炎與腰痛有關嗎?[J]. 頸腰痛雜志，2001，22（3）：249-250.

[23] 魏效榮，祝海龍，魏濤. 脊柱的力學模型及應用[J]. 醫用生物力學，1998，13（4）：248-252.

[24] 陳文瑤，李新志. 退變性腰小關節疼痛的發病機制[J]. 中國組織工程研究與臨床康復，2009，13（33）：6565-6568.

[25] Schwarzer AC，Wang SC，O'Driscoll D，et al. The ability of computed tomography to identify a painful zygapophysial joint in patients with chronic low back pain[J]. Spine（Phila Pa 1976），1995，20（8）：907-912．

[26] Suseki K，Takahashi Y，Takahashi K，et al. Innervation of the lumbar facet joints. Origins and functions[J]. Spine（Phila Pa 1976），1997，22（5）：477-485.

[27] 周廣軍，宓士軍，田曉芳，等. 氨基葡萄糖治療腰椎小關節骨性關節炎的臨床體會[J]． 中國骨腫瘤骨病，2009，8（4）：233-235．

[28] Kim JS，Kroin JS，Buvanendran，et al. A characterization of a new animal model for evaluation and treatment of back pain due to lumbar facet joint osteoarthritis[J]. Arthritis Rheum，2011，63（10）：2966-2973.

[29] 謝幸財． 腰椎小關節紊亂癥的發病機理及手法治療探討[J]． 中國中醫骨傷科雜志，2006，14（11）：17-20．

[30] 黃承軍，劉保新，婁宇明，等． 手法治療腰椎小關節綜合征探討[J]． 中國中醫骨傷科雜志，2008，16（2）：36-37．

（收稿日期：2011-11-15）