基于經筋理論及髖關節生物力學特點的膝骨關節炎研究進展※

沈佳韻 崔花順 王西樵 龔 利 邢 華

(上海中醫藥大學附屬曙光醫院針灸科，上海 201203)

膝骨關節炎(knee osteoarthritis，KOA)是一種由多因素引起關節軟骨纖維化、皸裂、脫失而導致的以關節疼痛為主要癥狀的退行性疾病，以關節腫痛、僵硬和進行性功能活動障礙為主要臨床表現，嚴重影響患者的生活質量[1-2]。有研究顯示，我國KOA患病率約為18%，女性患病率顯著高于男性，且隨著年齡的增長不斷上升[3]。隨著下肢生物力學研究的發展，髖關節的生物力學改變作為KOA發病的重要因素之一得到諸多關注。膝關節周圍幾乎沒有維持其額狀面穩定性的肌肉，髖關節周圍肌群對維持膝關節穩定及調節膝關節內外側負荷分配有重要作用[4]。KOA患者與正常人相比，在行走時，髖關節運動學和動力學存在特異性差異[5]。作為下肢整體“髖—膝—踝”動態力學的啟動關節，髖關節力學狀態的改變會影響到下肢整體的運動功能。通過對國內外文獻的整理，試從髖關節生物力學角度及中醫經筋理論探討KOA發生發展的機制。

1 KOA發病及發展的生物力學機制

膝關節由股骨內外側髁、脛骨內外側髁和髕骨構成，這三者構成了脛股內外側關節及髕股關節，是KOA病變累及的關鍵區域。關節外附著股四頭肌、腘繩肌和腓腸肌等伸屈肌群，通過肌肉的收縮運動可以維持膝關節的結構和功能。人體直立時體質量經兩側骶髂關節、髖臼傳導至兩側股骨頭，再由股骨頭傳遞到下肢[6]。正常下肢力線由髖、踝關節中心連線并通過膝關節中心而成，經過脛骨中央偏內側，故膝關節內側較外側承受更大的壓力[7]，而隨著KOA的發生發展，膝關節因負重向內側嚴重滑移，患者下肢力線軸向內發生偏移，加重內側間室負荷[8]，因此KOA以內側間室型多見。

KOA與髖臀周圍肌群聯系緊密。研究顯示，KOA會造成髖關節運動角度和關節力矩的改變[9]。McGibbon CA等[10]發現，KOA患者由于膝關節運動學異常而導致髖關節伸展增加，增大髖關節離心力，潛在增加髖關節關節力。同時，由于KOA患者關節周圍屈伸肌群肌力下降，造成受累關節的運動功能缺失，導致關節負荷加大，加劇關節應力分布失衡狀態，使得關節穩定性進一步下降，加重KOA臨床癥狀，形成惡性循環[11]。

2 髖關節生物力學在KOA中的改變

2.1 結構變化 骨結構的改變是KOA最顯著的病理變化，骨贅增生常被作為X線診斷KOA的特征性表現。KOA骨贅的形成和下肢關節軟骨損傷聯系密切。膝關節應力分布異常造成軟骨下骨損傷，繼而骨重建增加，容易引起骨骺端畸形，下肢力線異常，造成關節面進一步受損，加重KOA[12]。有研究表明，KOA患者股骨內側髁骨贅突起指數與下肢力線負重位呈正相關[13]。同時許多KOA患者存在下肢扭轉畸形，Takai SK等[14]發現股骨扭轉角畸形與膝關節病變存在緊密聯系，股骨前傾角過小可誘發膝關節內側病變。

此外，髖周肌群異常也會引起軟骨損害，腘繩肌和股四頭肌為膝關節屈伸運動和維持下肢矢狀軸向穩定的主要肌肉，其中股四頭肌肌力減弱可作為KOA關節退變的標志，KOA患者大部分存在股四頭肌無力及關節肌肉抑制現象。Pan J等[15]發現，股四頭肌外側頭與內側頭橫截面積比值越高，關節軟骨T2弛豫值則越低，軟骨退變的發生率和嚴重程度越低，提示股四頭肌內外側頭不平衡會影響關節應力分布，從而影響關節軟骨代謝。Costa RA等[16]研究顯示，KOA患者雙側髖關節肌群肌力明顯低于正常人。肌力的下降將導致肌腱損傷，從而降低肌腱剛度、彈性模量等生物力學性能，致關節變形、滑脫可能性增加。與此同時，股四頭肌肌力的減弱導致下肢生物力學不穩，膝關節載荷增加，使關節間隙進一步狹窄，加重膝痛，并加速KOA的病程進展[17-18]。力矩作為關節內力做功的體現，能較好地反映關節內受力情況。研究發現，KOA嚴重程度與膝關節內收肌力矩成正比，與髖關節外收肌力矩成反比[19]。Chang A等[20]為期18個月的隨訪研究支持這一發現，并得出髖關節外展肌力有助于保護同側膝關節內側間室，髖外展力矩增加1單位，內側KOA進展的可能性下降50%的結論。

KOA發病與髖周肌群張力增高有密切關系，KOA多伴有髖外展肌和髖內收肌緊張。剛嘉鴻等[21]認為，膝關節周圍慢性滲出性炎癥會引起疼痛和功能失調，刺激肌肉產生保護性肌痙攣，肌肉及周圍軟組織張力升高，膝關節內部平衡狀態被破壞，最終影響下肢穩定性及運動功能。洪海平等[22]研究提示，隨著KOA的進展，最終KOA患者患腿股四頭肌肌張力與膝關節功能呈負線性相關，患者髖部肌群肌張力從一開始因疼痛導致的反應性增高變成因肌力下降、肌肉萎縮引起的肌張力下降。

2.2 功能改變 KOA患者行走時為最大限度避免患側著力疼痛，往往無自覺降低步速、步長、步頻及患肢單支撐相，呈現出“逃避疼痛步態”[23]，這種躲避性步態與降低關節內負荷有一定內在聯系。髖關節在行走運動中起著維持骨盆及額狀面穩定、保護重心的作用，為減少膝關節負重，KOA患者雙下肢髖周內收肌、外展肌群應力不一,并出現代償性改變。李偉等[24]通過三維運動動作分析系統和測力臺對60例輕、重型KOA患者及30名健康人進行分析，發現KOA病情越嚴重，膝關節內側面負荷越大，與健康人相比，KOA患者行走時髖關節外展力矩較大，重型患者髖關節內收力矩較小，提示KOA患者存在代償性屈髖步態。

髖關節運動功能在不同程度KOA患者中發生的代償改變有所不同。Astephen JL等[25]比較了無癥狀、中度和重度KOA患者下肢關節在運動中的步態周期變化，發現中度KOA患者與無癥狀KOA患者相比，其支撐中期髖內收力矩較大，提示髖關節額狀面負荷變大，而在支撐早期髖外旋力矩變小，支撐晚期髖內旋力矩變小；重度KOA患者在支撐早期髖屈曲力矩減小，隨后在支撐中期髖屈曲力矩增大，而擺動早期又減小。

下肢運動是在“髖—膝—踝”關節共同合作、相互協調下進行的，KOA可導致患者運動時髖關節代償性功能改變，而髖關節運動功能異常也可加速KOA病情進程。研究發現，在行走過程的步態支撐期，髖關節外展肌肌力下降，可導致對側擺動腿的骨盆下降，從而引起髖關節內收，人體重心內移，增加患肢力臂，導致膝關節內側間室載荷加重，使KOA病情惡化[20]。由于髖關節運動功能異常，使得KOA患者登梯比平地行走承受更大的難度及考驗，KOA患者相較健康人在登梯支撐期及擺動期出現更大的髖外展峰值，此外KOA患者登梯支撐期髖外展、屈曲時間均出現延遲[26]。

3 經筋理論下髖關節與KOA的聯系

中醫學認為，人體是一個不可分割的整體。各個關節通過經筋網羅，髖、膝、踝作為下肢主要的運動關節，在經筋的聯系下維持人體日常行動。經筋是經絡的附屬部分，相當于現代醫學中的肌肉、肌腱、韌帶、筋膜、關節囊、滑膜等人體結構。經筋起始于四肢末端，在關節、骨骼處聚結，在膝關節周圍也有相應的結聚點，如“結于腘”“結于膝外廉”“結于膝”等，故《張氏醫通》將膝與筋的關系概括為“膝為筋之府”。足三陰和足三陽經筋的循行分別在膝關節的前、后、外、內側[27]，并上行“結于臀部”“結于骶部”“結于股骨前”“結于陰部”等，在髖關節周圍聚結，形成重要的應力支持點，維持人體正常的運動功能。

明代張介賓《類經》中曰：“十二經脈之外而復有經筋者，何也？蓋經脈營行表里，故出入臟腑，以次相傳；經筋聯綴百骸，故維絡周身，各有定位……十二經筋皆起于四肢指爪之間，而后盛于輔骨，結于肘腕，系于關節，聯于肌肉，上于頸項，終于頭面，此人身經筋之大略也。”經筋的生理功能是膝關節平衡穩定及運動的主要基礎，筋骨互相依附，互為支撐，經筋損傷則關節失于外周組織的包裹、束縛及支持，從而無法維系關節的穩定性。因經筋循行在髖、膝兩大關節處都有關鍵“結”“聚”點，且多在肌肉牽拉收縮關節運動的應力集中點[28]，經筋的病理狀態可導致髖、膝關節處外周組織的異常，引起髖關節應力失衡，從而導致其結構和功能的改變，誘發并加重KOA。經筋“主束骨而利關節”，聯系人體百骸，溝通上下髖、膝關節，經筋理論為從髖關節出發治療KOA提供重要理論依據。

4 干預髖關節治療KOA的臨床研究及應用

4.1 西醫治療 髖關節周圍肌群肌力訓練是目前KOA治療的重要內容。就目前醫療水平而言，除手術治療外，西醫療法主要以對癥治療、緩解疼痛為主。KOA患者大多會避免使用股四頭肌穩定膝關節以減輕關節負荷[29]，最后造成該肌群的廢用性萎縮，KOA患者股四頭肌肌力相比正常人低約20%[30]。故而股四頭肌肌力訓練是緩解KOA進程的有效手段，常采用運動療法、肌肉激活療法、電刺激等。Bennell KL等[31]通過三維步態分析法對KOA內側間室型患者進行分析，采用髖內收外展肌力訓練及膝關節肌力訓練的方式，結果發現髖外展肌力平均增加13%,且加強髖部肌肉訓練可緩解患者疼痛，改善運動功能。此外，屈肌肌群的鍛煉同樣有助于減輕KOA癥狀，KOA患者膝關節屈肌肌群肌力的增加有助于提高關節穩定性，幫助糾正關節軸向對線的異常，緩解疼痛[32]。

4.2 中醫治療 KOA屬中醫學“痹證”范疇，乃本虛標實之證。中醫治療KOA經濟有效，對于早中期患者療效確切，可較好地減輕關節腫脹、疼痛，恢復膝關節功能。中醫治療KOA常用的有中藥熏洗、針灸、推拿、小針刀等，目前通過中醫療法干預髖關節是緩解KOA癥狀的有效方法。

針灸、推拿常為中醫治療KOA的首選。推拿可以放松肌肉，緩解痙攣及改善局部供血。周靈等[33]采用溫針灸聯合髖周推拿治療KOA，結果顯示能有效緩解軟組織痙攣，進而減輕膝關節的疼痛及僵硬，改善膝關節功能障礙。蘇少亭等[34]通過髖膝聯合推拿配合中藥熏洗治療KOA，結果顯示能促進局部血液循環，緩解疼痛，并改善膝關節功能。

針刺可促進局部血液循環，緩解肌痙攣，減輕疼痛，改善膝關節功能障礙。沈海等[35]通過髖膝聯合針刺療法對早中期KOA患者進行干預，結果顯示能有效增強患肢肌力和身體平衡協調能力，且效果優于膝關節局部針刺治療。張燕輝[36]臨床研究發現，髖膝聯合針刺對早中期KOA患者有積極作用，可以延長患者單腳站立時間，改善下肢運動功能。何春江等[37]發現，通過髖周肌肉點刺結合膝關節局部針刺能明顯緩解KOA患者膝關節疼痛及活動功能障礙等癥狀。KOA多表現有軟組織粘連，崔成埈[38]采用針刀治療KOA模型兔，以骨骼肌損傷及修復為切入點，發現針刀可有效減少股直肌細胞凋亡數量，促進軟組織修復。

5 討論與展望

KOA為臨床常見的關節病，目前其治療尚無有效方法，多從膝關節出發，如鎮痛、恢復膝關節運動功能等。隨著人們對下肢力學認識的加深，KOA的發生發展也有了更多的探討方向，“髖—膝—踝”三者關系密切，下肢整體的穩定與運動均離不開此三者，因此髖與踝關節對KOA的發病影響深遠。作為連接上下肢的橋梁，髖關節扮演著重要的角色。內、外翻型的KOA往往存在不同的下肢扭轉畸形，如臨床中我們發現內翻膝大多伴隨著股骨外旋、脛股內旋、足弓減小、拇外翻，這一系列的骨性結構改變都是相互作用、相互影響的。髖關節作為行走時下肢的起始點，對于屈、伸膝功能起主導作用，在實際治療中，可以通過對股內外側肌的刺激，矯正冠狀面力學結構的異常，從而改善膝、踝關節的力學失衡狀態，形成一種新的診療思路。同時在矢狀面上，臨床常見的是屈伸功能障礙，主要原因集中在髕股關節，因此對股直肌、股中間肌的干預對屈伸功能起到一定改善作用。

目前KOA仍以局部治療為主，從髖關節角度出發解釋、治療KOA者較少，維持人體力學平衡需要全身關節參與，下肢運動更需要髖、膝、踝關節的共同參與和協同合作。從KOA患者髖關節生物力學的改變出發，對髖關節相關主動肌與拮抗肌進行刺激，進而糾正下肢軟組織的異常狀態，或許能為KOA的治療提供新思路。

目前，對于髖關節與KOA的關系沒有明確定論，大規模嚴格標準的研究較少，各類研究嘗試從不同角度揭示其內在規律，但可以肯定的是髖關節生物力學特性在KOA的發生發展和防治方面都具有重大意義。中醫治療KOA療效顯著且副作用少，在中醫整體觀的引導下，經筋理論或許可以為KOA的診治打開新大門，不僅局限于膝關節，“膝踝同治”“髖膝同治”“髖膝踝同治”“腰膝同治”等也可作為KOA的治療方法，未來或許能為KOA發生發展的生物力學研究提供更多方向。