膝關節自發性骨壞死的保膝治療研究進展

王浩浩，張民，席剛，李浩，李亞坤

(山西醫科大學第二醫院骨科，山西 太原 030001)

膝關節自發性骨壞死(spontaneous osteonecrosis of the knee，SONK)是一種病因不明的膝關節疾病。1968年Ahlb?ck等[1]首次報告了該疾病，雖然該病被發現已經50多年，但目前關于該病的病因及發病機制尚不明確，主要有兩種理論：血管源性理論和創傷源性理論[2-3]。血管源性理論認為SONK是股骨髁的血供中斷導致局部缺血壞死，而創傷源性理論認為SONK的成因是股骨髁在機械應力作用下發生了軟骨下骨不全骨折(subchondral insufficiency fracture of the knee，SIFK)[3]。目前越來越多研究結果支持創傷源性理論：在對早期SONK患者的股骨髁進行病理組織學分析發現僅骨中存在軟骨下骨骨折，而沒有骨壞死病理表現[4]。還有研究認為SONK與低骨密度、內側半月板損傷等有關[5-6]。SONK典型臨床表現為膝關節突然發作的嚴重疼痛，股骨內髁局部壓痛，好發于55歲以上患者，女性患者的發病率幾乎是男性的3～5倍[5，7-8]。對于膝關節自發性骨壞死，有多種治療方案可供選擇。這些治療策略從非手術和藥物治療到關節保留手術和關節置換手術。由于該病發病率較低，目前尚未探索出最佳的治療策略。主流的研究認為應根據疾病的發展階段及病變大小選擇不同的治療方法，采取個體化管理。本文將該病的治療策略綜述如下。

1 SONK的分級

1.1 SONK的疾病分期 SONK治療取決于疾病分期和損傷的大小，最常用的分期方法是1979年Koshino提出的分期法[9]。Koshino分期基于臨床和影像學的結果，將SONK分為四個階段，Ⅰ期：患者有膝關節癥狀，但影像學正常；Ⅱ期：X線顯示負重區變平，軟骨下信號升高，周圍有骨硬化；Ⅲ期：受影響區域擴大和軟骨下塌陷；Ⅳ期：病變周圍骨硬化和髁突周圍骨贅形成的退行性階段。Aglietti等[10]對Koshino分期法進行了修改，將Koshino分期法的Ⅲ、Ⅳ進一步細分，共分為五期。Ⅰ期：患者有膝關節癥狀，但X線表現正常；Ⅱ期：X線顯示負重區變平；Ⅲ期：X線可透過病變區域，周圍可見硬化骨；Ⅳ期：病變周圍硬化，軟骨下骨折，可見鈣化的死骨；Ⅴ期：繼發退行性改變。此外，一些學者還參考繼發性骨壞死的分期方法(Mont分期[11])和改良股骨頭壞死的分期方法(Ficat分期)來對SONK進行分期[12](見表1)。

表1 膝關節自發性骨壞死的分期

1.2 SONK的損傷大小 除了考慮SONK的分期，臨床上治療SONK病的方法選擇很大程度上取決于骨壞死面積的大小[11]。小的骨壞死性病變通常可以采用非手術治療，這主要是基于保護性負重和物理治療，中度的骨壞死病變視情況采用非手術或手術治療，而大型的骨壞死病變幾乎均采用手術治療。壞死區域的大小有不同的計算方法：Lotke和Ecker[13]提出測量正位X線片病變長度A和側位X線片病變長度B，二者乘積為病變面積大小(見圖1a)，測量的結果分為小病變(<3.5 cm2)、中等大小病變(3.5～5.0 cm2)和大病變(>5 cm2)。Mont等[11]將Lotke和Ecker法進行了改良，在冠狀磁共振圖像上測量病變的寬度(A)和高度(C)，在矢狀面上測量病變長度(B)，然后用A×B×C來近似計算病變體積(見圖1b)。將病變按照大小分為小(0～10 cm3)、中(10～20 cm3)和大(>20 cm3)(見表2)。上述兩種方法對X線片比例尺精度要求較高，而且受到股骨髁本身大小的影響。為了排除這些影響，Lotke等[14]提出在正位X線片上計算病變的寬度占股骨髁的百分比確定骨壞死病灶的大小(見圖1c)。他們發現在累及股骨內側髁32%病變的患者中，23個膝關節中僅6個需要手術治療，而累及股骨內側髁50%以上病變的患者均需要人工關節置換術。Juréus等[15]使用Lotke的測量方法對40例SONK患者的研究發現，病變>40%的最終均需要膝關節置換手術，而病變<40%的患者非手術治療可以達到滿意的效果。Kerboul等[16]提出測量壞死角度的方法，在正位和側位X線片上勾勒出骨壞死病變的輪廓，并用測角儀測量壞死所涉及表面弧的角度(見圖1d)。這兩個角度加在一起就得到了合并壞死角，并將≤150°的病變歸為小病變，151°～249°的病變歸為中等病變，≥250°的病變歸類為大病變(見表2)。

a 骨壞死病變面積 b 骨壞死病變體積 c 骨壞死區占比 d 骨壞死壞死角

表2 不同測量方法下骨壞死大小評估

2 非手術治療

非手術治療通常用于SONK的早期(Ⅰ、Ⅱ期)和較小的病灶(面積<3.5 cm2，體積<10 cm3，壞死區占比<股骨髁寬度的40%，壞死角≤150°)[14，17]。非手術治療中最重要的干預方式為減輕負重，隨后逐漸增加患肢的負荷。通常，需要對患者限制負重4～8周，患肢最多負重10 kg。期間，還需要進行物理治療防止股四頭肌和小腿肌肉萎縮，并保持膝關節正常活動度[17-18]。目前關于膝關節骨壞死的藥物治療研究越來越多，大量研究發現雙膦酸鹽在早期SONK的治療中起到良好療效，雙膦酸鹽對骨骼表面的某些結構具有很高的親和力。靜脈或者胃腸道中吸收的雙膦酸鹽大部分在數小時內就會沉積在骨上，抑制破骨細胞活性和骨吸收，并重新激活被抑制的成骨細胞，從而調節成骨-破骨平衡并使得骨量增加，防止病灶區壞死骨的吸收和塌陷[8，19-21]。在使用雙膦酸鹽的同時，許多學者還聯合其他藥物來提高療效，例如非甾體類抗炎藥、維生素D和鈣等[20-22]。

其他的治療方法包括脈沖電磁場療法、特立帕肽等[23-24]。Muccioli等[23]研究發現脈沖電磁場能夠顯著降低疼痛評分，并且使壞死區的面積減小。但這些都是小樣本或個案研究，具體效果有待進一步探索。

盡管缺少隨機對照研究，但普遍認為SONK的初始階段應保守治療，保守治療后80%的結果是滿意的[25]。但是，如果保守治療3個月后癥狀沒有減輕，或者面積>5 cm2且其寬度為超過髁的40%則應考慮手術治療方法[7-8]。

3 手術治療

當患者在3個月的非手術治療后臨床或影像學上沒有改善時，或者骨壞死病灶較大患者，應考慮手術治療[11-12]。

3.1 關節鏡清理術、髓芯減壓、骨軟骨移植 單純關節鏡下清理術在SONK治療中的應用存在爭議，部分人認為由于SONK主要病理改變是骨內的，關節鏡下清理幾乎不可能改變疾病的進程；當然，如果同時合并或繼發半月板破裂、軟骨損傷或游離體的情況下，關節鏡可能改善癥狀[26-27]。Mille等[28]報道了5例關節鏡下清理治療SONK，平均隨訪31個月，HSS膝關節評分從52分提高到82分，但這些患者的骨壞死進展并未因關節鏡干預而改變。髓芯減壓被廣泛應用于股骨頭壞死的治療中，可以促進成骨和血管形成，一些學者將它應用于早期SONK的治療中，通過關節外經皮進行鉆孔至股骨髁病變部位，并取得了良好的臨床效果[27]。Forst等[27]報道了16例早期SONK患者，采用髓芯減壓治療，所有患者疼痛癥狀均在術后立即改善。常規的髓芯減壓鉆頭直徑較大，刺入關節腔后會損壞關節軟骨，另一些學者提出在關節鏡下用較小直徑的鉆頭對病變部位逆行鉆多個孔進行髓芯減壓，即關節鏡下微骨折技術。Akgun等[29]對26例非手術治療失敗的SONK患者進行關節鏡下微骨折治療，術后23%的患者有改善，62%與術前相同，而15%的患者出現了惡化。經皮關節外穿刺髓芯減壓和關節鏡下微骨折均存在難以準確定位病損區和損傷完整關節面的問題，部分學者提出通過軟骨移植治療SONK病[12]。骨軟骨自體移植有兩個主要優點：(1)重建軟骨下骨板和關節軟骨；(2)去除壞死骨與軟骨組織。Tanaka等[30]報道了6例接受自體骨軟骨移植的SONK患者，其中所有患者在平均隨訪27.7個月(23～45個月)后均報告疼痛緩解良好。

3.2 脛骨高位截骨術(high tibialosteotomy，HTO) 早在1968年Ahlb?ck等[1]首次報道SONK病時即采用脛骨高位截骨術進行治療，部分患者癥狀得到改善。特別是當伴有膝內翻畸形的患者發生股骨內側髁骨壞死時，進行脛骨高位截骨術轉移下肢力線，可減輕受影響股骨髁的負荷，降低股骨髁壓力[31-33]。Soucacos等[34]報告了在他們對105例SONK患者的隨訪結果，發現年齡<65歲和病變小于股骨髁寬度50%的患者行HTO治療效果更好。Kumagai等[33]認為HTO可以作為骨軟骨移植、微骨折等治療方法的輔助手段，特別是治療>4 cm2的病變時，需要自體骨軟骨移植結合HTO才能達到滿意效果。Takeuchi等[32]通過微骨折結合HTO治療30例SONK取得了滿意的效果，這些患者在治療時平均年齡71歲(范圍58～82歲)，所有患者壞死區面積均>2 cm2。術中調整下肢力線至外翻10°，所有患者均植入人工骨并使用tomofix鎖定鋼板固定。術后2年24例患者(80%)取出內固定并進行關節鏡檢查，所有患者均可看到壞死區被纖維軟骨覆蓋。HTO結合微骨折治療是一種有效的治療SONK的方法，可以減輕疼痛并使壞死區纖維軟骨組織再生。

3.3 膝關節單髁置換術(unicompartmental knee arthroplasty，UKA) 當SONK發展至軟骨下骨塌陷階段時則需要進行UKA。UKA通過保留未受影響的膝關節區域，與全膝關節置換術(total knee arthroplasty，TKA)相比可以保留更多的原生關節運動學和本體感覺。Heyse等[25]對52例經UKA治療的SONK患者進行了平均(10.9±4.8)年的隨訪，美國膝關節協會評分(knee society score，KSS)和西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數評分(the western Ontario and McMaster universities osteoarthritis index，WOMAC)均提示功能改善。Myers等[35]的回顧性研究表明，單髁置換術治療SONK 5年后90%的患者觀察到良好或優異的結果。許多研究證明UKA治療SONK的10年生存率為89%～96%，與治療單間室骨關節炎類似[25，36-39]。UKA治療SONK的一個主要顧慮是術中刮除壞死骨后產生的骨缺損可能增加股骨假體支撐不穩定的潛在風險，但是Bruni等[36]報道84例UKA治療SONK患者10年時生存率為89%，失敗的10個病例中有7例是脛骨假體松動原因導致，無一例是由于股骨假體松動導致的。壞死區面積較大時進行UKA需慎重，Choy等[37]報道了1例發生股骨假體松動，該病例術前壞死區域占比49.3%，且體積較大(22.8 cm3)。Parratte等[40]認為術中發現刮除壞死區后缺損>2 cm3時單純使用骨水泥固定是不可靠的，應在缺損區打壓植骨后再固定假體。

綜上所述，盡管SONK首次在文獻中被描述到現在已經過去了50年，但我們仍然沒有完全了解它。我們應該提高對SONK的認識，在SONK的最初階段進行非手術治療，對處于軟骨下骨塌陷前階段的患者進行關節保留手術，如骨軟骨移植、髓芯減壓、HTO等，三者可聯合使用。對那些已經發展到晚期塌陷和單間室骨關節炎的患者進行單髁置換術。全膝置換術可作為多間室病變最后階段的治療方法。