髕股疼痛綜合征的解剖學(xué)研究進(jìn)展

張日鵬 劉曉晨 李金松

髕股疼痛綜合征(patellofemoral pain syndrome, PFPS)是一種常見(jiàn)的勞損性疾病，累及髕股關(guān)節(jié)區(qū)，常表現(xiàn)為膝前部疼痛，是臨床常見(jiàn)且診斷困難的疾病。本病好發(fā)于青少年，患病率20%～40%，由它引發(fā)的膝前痛患者占骨科門(mén)診就診患者總數(shù)的10%。PFPS是由內(nèi)部解剖因素和外部環(huán)境因素共同導(dǎo)致的，如髕前皮下脂肪組織厚度改變、髕股支持帶結(jié)構(gòu)改變、滑膜組織帶發(fā)育異常、供養(yǎng)血管早期退變、傷害性神經(jīng)增殖、髕骨發(fā)育不良、髕股吻合關(guān)系不良、股骨滑車(chē)發(fā)育不良和股骨遠(yuǎn)端畸形等。PFPS與髕骨軟化癥、骨關(guān)節(jié)炎是髕股關(guān)節(jié)病在不同階段的具體描述，PFPS雖為良性病變，但已被證實(shí)會(huì)發(fā)展為骨性關(guān)節(jié)炎，嚴(yán)重影響患者的健康和生活質(zhì)量。目前，PFPS的解剖學(xué)發(fā)病機(jī)制尚不清楚，未發(fā)現(xiàn)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的療法，且與具有致殘性特征的膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎關(guān)系密切。因此，對(duì)臨床診斷與治療提出了挑戰(zhàn)，本文從軟組織及骨性結(jié)構(gòu)兩大方面對(duì)PFPS發(fā)生的解剖學(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期對(duì)臨床診斷工作提供幫助。

1 軟組織因素

1.1 髕前皮下脂肪組織厚度及髕股關(guān)節(jié)支持帶結(jié)構(gòu) Resorlu等運(yùn)用磁共振成像技術(shù)(magnetic resonance imaging，MRI)對(duì)92例PFPS患者和108例健康者的髕前皮下脂肪組織厚度進(jìn)行檢查，結(jié)果顯示，PFPS患者組髕前皮下脂肪組織平均厚度為(6.27±2.97)mm，而健康患者組為(5.33±1.38)mm，PFPS組較健康組髕前皮下脂肪更厚，且通過(guò)logistic回歸分析得出，PFPS與髕前皮下脂肪厚度有顯著相關(guān)性。因此，髕前皮下脂肪厚度改變可直接反映PFPS的程度。且有研究進(jìn)一步證實(shí)，肥胖可導(dǎo)致髕前皮下脂肪厚度增加。因此，肥胖人群患PFPS的可能性更高。

髕股關(guān)節(jié)支持帶是髕股關(guān)節(jié)的重要穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。Lack等通過(guò)B超技術(shù)測(cè)量了32例患者在距髕骨邊緣0.5、1和1.5 cm處的髕股關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)和外側(cè)支持帶厚度，結(jié)果顯示PFPS患者組的3個(gè)被測(cè)量的內(nèi)側(cè)支持帶點(diǎn)、外側(cè)支持帶點(diǎn)的厚度存在顯著差異；PFPS患者組的支持帶厚度較對(duì)照組厚。髕股關(guān)節(jié)的穩(wěn)定有賴于髕股關(guān)節(jié)支持帶的保護(hù)，相反，髕股關(guān)節(jié)支持帶內(nèi)的結(jié)構(gòu)改變則是髕股關(guān)節(jié)失穩(wěn)和腫痛癥狀持續(xù)發(fā)展的重要生理病理學(xué)基礎(chǔ)。且研究證明，PFPS的發(fā)生與髕股關(guān)節(jié)支持帶結(jié)構(gòu)改變(纖維化)密切相關(guān)。因此，臨床醫(yī)師可通過(guò)B超技術(shù)對(duì)膝前痛患者進(jìn)行髕前皮下脂肪厚度以及髕股關(guān)節(jié)支持帶厚度測(cè)量，完善PFPS的臨床診斷，對(duì)于已存在支持帶纖維化改變的PFPS患者，在臨床治療與干預(yù)上，及時(shí)發(fā)現(xiàn)引起支持帶纖維化改變的原因，例如外傷、勞損、發(fā)育不良等，通過(guò)限制活動(dòng)量，增加股四頭肌肌力，往往可以早期消除疼痛，減緩關(guān)節(jié)炎進(jìn)程。

1.2 滑膜組織帶及膝關(guān)節(jié)供養(yǎng)血管 髕下脂肪墊(infrapatellar fat pad，IFP)與膝關(guān)節(jié)滑膜在髕骨近端形成一條連續(xù)的滑膜組織帶，滑膜組織帶的形態(tài)異?？梢詫?dǎo)致髕股關(guān)節(jié)力學(xué)的改變，從而使髕骨軟骨磨損，髕骨軟骨厚度減少，繼而導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)病理性的惡性循環(huán)；滑膜組織帶分布異常和厚度增加，髕股關(guān)節(jié)局部應(yīng)力增加，導(dǎo)致軟骨厚度減少，軟骨應(yīng)力增加，使得軟骨厚度進(jìn)一步減少，最終引發(fā)髕股關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎。已有研究顯示，有股骨骨贅患者的膝關(guān)節(jié)IFP的平均體積為24.6 mL，無(wú)股骨骨贅的膝關(guān)節(jié)IFP的平均體積為28.1 mL，有髕骨骨贅患者的IFP平均體積為24.6 mL，無(wú)髕骨骨贅生長(zhǎng)者的IFP平均體積為27.9 mL。骨贅是關(guān)節(jié)炎的產(chǎn)物，既是保護(hù)性結(jié)構(gòu)，也是刺激性因素，PFPS的結(jié)局是髕股關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎，因此，滑膜組織帶形態(tài)異常與PFPS的發(fā)生發(fā)展密不可分。在臨床診療過(guò)程中，通過(guò)MRI技術(shù)觀察滑膜組織帶的形態(tài)變化，有助于臨床醫(yī)師完善PFPS的診斷。

目前普遍認(rèn)為，PFPS的發(fā)生與幼年時(shí)由于各種原因傷及股骨髁部血管網(wǎng)有關(guān)。Ellermann等通過(guò)血管成像技術(shù)對(duì)22例不同年齡段的兒童尸體的股骨遠(yuǎn)端血管網(wǎng)進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1～3歲時(shí)，股骨內(nèi)側(cè)髁和外側(cè)髁區(qū)域的中心和外周的血管網(wǎng)密度比、骨骼密度比均下降，隨著骨化中心向髁間切跡的發(fā)展，中央血管網(wǎng)在3歲時(shí)已經(jīng)明顯退化，并且在大約4歲時(shí)完全消失；隨著年齡的增長(zhǎng)，外周血管網(wǎng)也隨之退化，在10歲時(shí)基本消失。由此可以推測(cè)，股骨髁部血管網(wǎng)在幼年期被中斷可能導(dǎo)致股骨髁部發(fā)育不良，引發(fā)PFPS。因此，在以膝前痛就診的患者中，追溯幼年期病史，對(duì)PFPS的確診有臨床指導(dǎo)意義。

1.3 神經(jīng) Sanchis-Alfonso等通過(guò)對(duì)13例PFPS患者和8例無(wú)PFPS患者的神經(jīng)標(biāo)志物(P物質(zhì)、S-100蛋白、神經(jīng)絲蛋白和神經(jīng)生長(zhǎng)因子)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，PFPS患者組的神經(jīng)標(biāo)志物在內(nèi)、外側(cè)支持帶均增加，以外側(cè)為主，表明PFPS患者的內(nèi)、外側(cè)支持帶存在過(guò)度神經(jīng)支配。有文獻(xiàn)報(bào)道，通過(guò)免疫組織化學(xué)和免疫印跡法對(duì)7例PFPS患者側(cè)支持帶評(píng)估顯示，以疼痛為主要癥狀的4例患者均有神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth factor，NGF)表達(dá)，NGF在軸突神經(jīng)纖維的雪旺細(xì)胞胞漿和動(dòng)脈血管的肌壁中呈顆粒狀分布；以髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)為主要癥狀的3例患者NGF免疫反應(yīng)性降低甚至消失；髕股疼痛患者的NGF的長(zhǎng)形前體部位有一條較粗的條帶，而髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的患者則表現(xiàn)為缺失或纖細(xì)。另有研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)度支配的神經(jīng)是由有髓鞘的和無(wú)髓鞘的神經(jīng)纖維組成，這些神經(jīng)纖維的傷害性成分占主導(dǎo)地位。因此，傷害性神經(jīng)增殖是PFPS發(fā)展的重要解剖學(xué)及生理病理學(xué)基礎(chǔ)。臨床診療過(guò)程中，對(duì)不明原因，無(wú)法確診的膝前痛患者，可通過(guò)對(duì)支持帶的免疫組織化學(xué)法和免疫印跡法測(cè)定是否存在傷害性神經(jīng)增殖，進(jìn)而完善診斷。對(duì)于傷害性神經(jīng)增殖的患者，應(yīng)用神經(jīng)誘導(dǎo)類藥物如白細(xì)胞介素-12p40等進(jìn)行治療可能至關(guān)重要。

2 膝關(guān)節(jié)骨性結(jié)構(gòu)因素

2.1 髕骨發(fā)育不良和髕股吻合關(guān)系不良 Smith等通過(guò)MRI對(duì)20例患有PFPS的青春期女性和20名健康對(duì)照者的髕股形態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PFPS組的平均髕骨體積更大，PFPS組的髕股關(guān)節(jié)容積比、髕骨寬度更大而股骨滑車(chē)寬度更??；在膝關(guān)節(jié)完全伸直過(guò)程中，相比對(duì)照組，PFPS組的髕骨相對(duì)股骨滑車(chē)橫向移動(dòng)3 mm。髕股關(guān)節(jié)的不契合增加了髕股關(guān)節(jié)軟骨的機(jī)械應(yīng)力，隨時(shí)間延長(zhǎng)而髕股疼痛逐漸明顯。因此，臨床診療中，膝關(guān)節(jié)MRI測(cè)量髕股形態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)完善PFPS診斷有重要價(jià)值。

高位髕骨(patella alta，PA)的測(cè)量普遍使用Insall-Salvati指數(shù)和Caton-Deschamps指數(shù)，PA與PFPS的聯(lián)系性則使用Kappa指數(shù)。Mendes等通過(guò)對(duì)93例PFPS患者的髕骨高度進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，PA患者30例(32.4%)，髕骨高度正常者60例(64.4%)，髕骨高度低者3例(3.2%)，同時(shí)得出PFPS與髕骨高度呈弱相關(guān)。由此可以揭示，高位髕骨是PFPS的低風(fēng)險(xiǎn)因素。Aksahin等通過(guò)MRI對(duì)51例PFPS患者和51例對(duì)照者的髕骨-髕腱角評(píng)估髕股關(guān)節(jié)矢狀位吻合關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PFPS組的平均髕骨-髕腱角(142.1°±3.6°)顯著低于對(duì)照組(144.5°±5.3°)，表明PFPS患者存在髕股關(guān)節(jié)矢狀位的偏移。髕股關(guān)節(jié)矢狀位的偏移可以使髕股關(guān)節(jié)應(yīng)力分布不均，局部超生理負(fù)荷，從而引發(fā)疼痛。

目前，髕股關(guān)節(jié)吻合度對(duì)髕股疼痛的影響尚不明晰。雖然髕股關(guān)節(jié)相關(guān)的影像學(xué)參數(shù)的增加和減少都可能導(dǎo)致疼痛，但無(wú)直接的線性相關(guān)性。筆者在臨床診療中發(fā)現(xiàn)，影像學(xué)上吻合度差的髕股關(guān)節(jié)可以是無(wú)痛的，相反，影像學(xué)上吻合度良好的髕股關(guān)節(jié)會(huì)有膝前痛的發(fā)生，PFPS可能是由髕股壓力以外的機(jī)制引起的。且有研究證實(shí)，有無(wú)PFPS的老年人在髕股形態(tài)上未發(fā)現(xiàn)差異。因此，髕股關(guān)節(jié)的影像學(xué)參數(shù)的改變，不能完全用來(lái)指導(dǎo)臨床工作。髕骨是組成髕股關(guān)節(jié)的重要結(jié)構(gòu)，有研究證明，髕骨形態(tài)和髕股關(guān)節(jié)的吻合度有很強(qiáng)的相關(guān)性，但它們與臨床結(jié)果無(wú)關(guān)。盡管有研究已證明髕骨高度與PFPS發(fā)生相關(guān)性不強(qiáng)，但應(yīng)警惕影像學(xué)表現(xiàn)為高位髕骨的患者，作為PFPS的低風(fēng)險(xiǎn)因素，臨床診療中不應(yīng)忽視。

2.2 股骨滑車(chē)發(fā)育不良及股骨遠(yuǎn)端畸形 Brown等通過(guò)在自行研制的膝關(guān)節(jié)模擬器上對(duì)7個(gè)人膝關(guān)節(jié)標(biāo)本進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)測(cè)試，利用超聲運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)采集膝關(guān)節(jié)屈伸活動(dòng)中股四頭肌的3種不同力分布的數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，不同的股四頭肌負(fù)荷條件下對(duì)髕骨的中外側(cè)移位影響很小(最大差異：外側(cè)移動(dòng)1.5 mm，內(nèi)側(cè)移動(dòng)0.9 mm)，而對(duì)髕股壓力中心的中外側(cè)移位有顯著影響(髕骨內(nèi)旋最大至+1.7°，側(cè)向傾斜最大至+3.8°)。表明滑車(chē)溝的形態(tài)和韌帶結(jié)構(gòu)為髕骨在不同負(fù)荷股四頭肌肌力下也能穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)提供了保障。在臨床診療工作中，發(fā)現(xiàn)正常髕股關(guān)節(jié)形態(tài)下的PFPS患者存在異常的髕骨外側(cè)移位的情況，應(yīng)予以重視，它可能是由于滑車(chē)溝韌帶發(fā)育不良的結(jié)果，進(jìn)行充分的影像學(xué)分析與臨床評(píng)估，可完善PFPS診斷。

股骨遠(yuǎn)端畸形被證實(shí)是PFPS的危險(xiǎn)因素之一。Louis等研究發(fā)現(xiàn)，PFPS的發(fā)生與股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)障礙有關(guān)，特別是股骨干發(fā)生骨折后，通過(guò)對(duì)8例單側(cè)股骨骨折合并股骨旋轉(zhuǎn)不良患者的髕股關(guān)節(jié)進(jìn)行影像學(xué)參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，髕骨位置和關(guān)節(jié)一致性在髕股外側(cè)角和適合角上存在顯著差異，PFPS組和對(duì)照組的側(cè)向髕股角平均值分別為16.1°和23.6°，滑車(chē)溝角的平均值分別為123.6°和120°，髕骨傾斜角的平均值為15.6°和21.6°，對(duì)分偏移量平均值分別為71.0%和70.1%，髕股適合角平均值為-4.9°和11.9°，股骨前傾角平均值為10.1°和13.6°。臨床數(shù)據(jù)表明PFPS與股骨遠(yuǎn)端畸形相關(guān)，股骨干骨折后引發(fā)股骨遠(yuǎn)端畸形，下肢力學(xué)軸線也隨之偏移，機(jī)械負(fù)荷集中于局部關(guān)節(jié)軟骨，是PFPS發(fā)生的重要病因。因此，在對(duì)股骨干骨折患者進(jìn)行手術(shù)過(guò)程中應(yīng)盡可能恢復(fù)股骨干的對(duì)位、對(duì)線、長(zhǎng)度，避免發(fā)生術(shù)后股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)畸形。對(duì)術(shù)后早期患者的診療工作中，應(yīng)高度重視是否存在股骨遠(yuǎn)端旋轉(zhuǎn)問(wèn)題，若存在，可通過(guò)延長(zhǎng)外固定時(shí)間給予糾正。

3 不足與展望

綜上所述，本文從髕前皮下脂肪厚度、髕骨支持帶、滑膜組織帶、供養(yǎng)血管、神經(jīng)、髕骨結(jié)構(gòu)、髕股關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、股骨滑車(chē)結(jié)構(gòu)、股骨遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)等方面綜述了其與PFPS發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系，從解剖學(xué)角度分析了PFPS發(fā)生的生理、病理機(jī)制，但PFPS的發(fā)生是環(huán)境因素與解剖差異共同作用的結(jié)果，涉及復(fù)雜的生理病理變化，具體的發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚。雖然本文從膝關(guān)節(jié)周?chē)馄实慕嵌葘?duì)PFPS的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行了總結(jié)，但尚不全面，不論是髕股關(guān)節(jié)整體解剖還是細(xì)化到膝關(guān)節(jié)供養(yǎng)血管、神經(jīng)的研究都有其局限性，對(duì)其中復(fù)雜的生理病理變化不能完全詳盡，未來(lái)需要更大樣本、更多人種，甚至基因?qū)用娴膹V泛研究，可以采取國(guó)際間多中心合作的方式并將研究方法與不斷進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，以得出更準(zhǔn)確的結(jié)論，從而為PFPS的診斷和治療提供理論依據(jù)。