手术治疗腰椎退行性疾病合并膝骨关节炎的临床分析

李文菁 赵宇孙志坚 王以朋 翁习生 沈建雄 林进 金今 赵宏 仉建国 胡建华 李书纲 钱文伟 赵丽娟

（中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院骨科，北京 100730）

手术治疗腰椎退行性疾病合并膝骨关节炎的临床分析

李文菁 赵宇*孙志坚 王以朋 翁习生 沈建雄 林进 金今 赵宏 仉建国 胡建华 李书纲 钱文伟 赵丽娟

（中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院骨科，北京 100730）

背景：腰椎退行性疾病与原发性膝骨关节炎是两类常见的退行性疾病，同时具备这两类病变手术指征的患者较少，目前针对这类患者的研究甚少。

目的：探讨先后行腰椎手术及单侧/双侧全膝关节置换术（TKA）患者的临床特点。

方法：2006年5月至2013年1月，因腰椎退行性疾病及膝骨关节炎先后行腰椎手术及TKA患者10例，年龄58～72岁，平均（63.7±5.2）岁；女 9 例，男 1 例。术后 3 个月、6 个月、1 年及末次随访时行腰椎及膝关节 正侧位 X 线检查。分析本组患者人口统计学、临床表现、影像学特征、HSS评分、手术情况、预后、并发症等临床资料，并对临床表现与影像学参数之间进行相关性分析。

结果：随访时间 6～85 个月，平均（45.5±27.2）个月。10 例患 者 中，8 例 先 行腰椎手术，2 例先行 TKA；8 例分 2 次住院完 成手术治疗，2例通过1次住院完成手术治疗；2例腰椎退变严重侧与原发性膝骨关节炎病变严重侧的偏向一致，8例偏向相反；5例合并退行性腰椎侧凸，其中3例腰椎侧凸的偏向与膝骨关节炎严重侧的偏向一致，另2例偏向相反；术前膝骨关节炎严重侧HSS评分与矢状面腰椎序列不存在相关性（P=0.527），术前膝骨关节炎严重侧伸直受限角度与矢状面腰椎序列亦不存在相关性（P=0.460）。随访期间未发现严重并发症，患者对于手术效果满意。

结论：对于腰椎退行性疾病合并膝骨关节炎的患者可先后行腰椎手术及TKA治疗，但应根据患者的具体情况合理制定手术方案，做好医患沟通，进行恰当的疗效预估。

腰椎退行性疾病；膝骨关节炎；腰椎手术；全膝关节置换术；临床特点

Background:Both lumbar degenerative diseases and knee osteoarthritis are common types of degenerative diseases.However,for the patients with surgical indications of both lesions,few studies have been reported.

Objective:The aim of the study is to explore the clinical features of patients undergoing both lumbar surgery and total knee arthroplasty(TKA).

Methods:From May 2006 to January 2013,10 patients underwent both lumbar surgery and TKA in our hospital.There were 9 females and 1 male with an average age of(63.7±5.2)years(range 58-72 years).Lumbar and knee radiographic evaluations were performed before surgery and at 3,6,and 12 months after surgery and the last follow-up.Clinical data,including demographic information,clinical manifestations,imaging characteristics,preoperative HSS score,prognosis and complications wereretrospectivelyanalyzed.Thecorrelationbetweenclinicalmanifestationandimagingcharacteristicswasevaluated.

Results:The average follow-up period was(45.5±27.2)months(range 6-85 months).Lumbar surgery was performed first in 8 patients,and TKA was performed first in 2 patients.Eight patients underwent the two operations through two visits to hospital.In 8 cases,the more-affected side of lumbar degenerative disease was inconsistent with that of knee osteoarthritis. There were 5 patients accompanied with degenerative lumbar scoliosis,3 of whom had the same bias of scoliosis and knee osteoarthritis.There was no significant correlation between preoperative HSS score and lumbar sagittal sequence(P=0.527). Neither was correlation between the angle of extension lag of affected knee and lumbar sagittal sequence(P=0.460).No serious complications were found.All patients were satisfied with the therapeutic effect.

Conclusions:For patients with surgical indications for both degenerative lumbar diseases and knee osteoarthritis,it is impor-tant for surgeons to make a reasonable surgical plan based on the specific situation of the patients.Good doctor-patient communication and proper estimation of curative effect will play an important role during treatment.

随着中国人口老龄化进程的发展，以“腰腿痛”为主诉就诊的骨科患者日益增加，其中多数诊断为腰椎退行性疾病（腰椎管狭窄、退行性腰椎侧凸、腰椎滑脱）合并原发性膝骨关节炎。国内外许多研究的关注点大多集中于这两类病变的鉴别诊断、发病关系及一种病变对另外一种病变治疗预后的影响。少数患者同时具备这两类病变的手术指征，并通过1次或2次住院完成这两类疾病的手术治疗。本研究通过回顾性分析因腰椎退行性疾病合并原发性膝骨关节炎先后行腰椎手术及单侧/双侧全膝关节置换术（total knee arthroplasty,TKA）患者的临床资料，探讨这类患者的临床及诊疗特点。

1 资料与方法

1.1 临床资料

2006年5月至2013年1月，因腰椎退行性疾病及膝骨关节炎先后行腰椎手术及TKA患者10例，所有患者均以腰痛合并下肢疼痛为主诉。女9例，男1例 ；年 龄 58～72 岁 ，平 均（63.7± 5.2）岁 ；BMI为 22.8～33.3，平均为 27.9±3.1；病程 3 个月～16 年，平均（58.6± 63.0）个月；女性患者绝经年龄 47～52 岁，平均（49.8± 1.4）岁；10 例患者中有2例股四头肌肌力下降（Ⅳ级，双侧）。具体详见表1。

1.2 影像学评估

术前所有患者均行腰椎正侧位X线片、腰椎CT、腰椎MRI、双膝关节正侧位X线片、双下肢负重全长相检查。影像学检查均提示患者有腰椎退行性疾病合并原发性膝骨关节炎，腰椎管狭窄3例，腰椎管狭窄合并腰椎滑脱2例，腰椎管狭窄同时合并腰椎滑脱及退行性脊柱侧凸5例；双侧膝关节病变5例，单侧膝关节病变5例。合并退行性脊柱侧凸的5例患者记录脊柱侧凸的角度及偏向，测量并记录矢状面腰椎序列的角度（腰椎序列角度定义为T12椎体上终板与S1终板之间的夹角）。

术后3个月、6个月、1年、末次随访行腰椎正侧位及双膝关节正侧位X线片检查。评估腰椎内固定及膝关节假体稳定情况。

1.3 治疗方法（表2）

根据患者临床症状、术前评分、影像学表现决定腰椎及膝关节手术顺序。此外，依据患者的合并症情况、年龄、心肺功能等因素充分评估患者对第2次手术的生理耐受力，向患者详细告知病情、与患者充分沟通并评估其对第2次手术的心理耐受力，在此基础上综合患者第1次手术后的病情恢复速度及恢复情况，临床症状的发展、演变情况等因素决定两次手术的间隔时间。本组患者均行腰椎手术及TKA治疗，其中8例先行腰椎手术，2例先行TKA；2例通过1次住院完成手术，8例分2次住院完成手术，2次手术间隔时间 11 天～55 个月，平均（18.0±20.2）个月。

1.3.1 后路腰椎管减压、内固定、植骨融合术：麻醉方式均为全身麻醉，10例患者全部采用后方入路，2例行椎间融合。手术节段，2例为1个节段，5例为2个节段，3 例为3 个节段，平均 2.1 个节段。

1.3.2 TKA：5 例 患 者 行 全 身 麻 醉 ，5 例 患 者 行 神 经 阻滞麻醉。10例患者中，1例患者行一期双侧TKA，4例患者行分期双侧TKA，4例患者行右膝TKA，1例患者行左膝TKA。

表1 患者的临床资料

表2 患者的手术情况

1.4 记录数据

记录患者膝关节严重侧、腰椎退变严重侧、合并退行性侧凸的偏向；记录术前矢状面腰椎序列的角度、病变严重侧膝关节伸直受限角度、HSS评分。对于2次住院的患者，在第1次出院后对患者进行随访，记录病情缓解情况。

1.5 统计学处理

2 结果

所有患者均获得随访，随访时间为6～85个月，平均（45.5±27.2）个月。

2.1 影像学表现

10例患者中2例腰椎退变严重侧与原发性膝骨关节炎病变严重侧偏向一致，8例偏向相反；合并退行性腰椎侧凸患者5例，其中3例腰椎侧凸与膝骨关节炎严重侧的偏向一致，2例偏向相反。

2.2 临床表现与影像学参数之间的相关性研究

术前矢状面腰椎序列角度为35.5°±12.7°，膝关节病变严重侧 HSS 评分为（59.5±12.9）分，膝关节病变严重侧伸直受限角度为 7.0°±9.7°。对术前膝关节病变严重侧HSS评分、伸直受限角度与矢状面腰椎序列角度进行相关性分析发现，术前膝关节严重侧HSS评分与腰椎序列角度不存在相关性（P=0.527），膝关节严重侧伸直受限角度与矢状面腰椎序列角度亦不存在相关性（P=0.460）。

2.3 第1次术后症状恢复情况

分2次住院手术的8例患者中7例先行腰椎手术，第1次术后下肢症状短期缓解后，膝关节局部疼痛逐渐加重，按照治疗计划第2次入院行TKA；另1例先行TKA，由于2次住院间隔时间只有2个月，因此随访时患者未诉腰椎退变相关症状加重表现。

2.4 并发症

随访期间未发现腰椎内固定或膝关节假体松动、断裂等内植物相关并发症。患者对于治疗效果满意。

3 讨论

随着中国社会老龄化发展，与年龄、负重等因素相关的退行性疾病逐渐成为临床医师所面对的主要疾病谱。腰椎退行性疾病与原发性膝骨关节炎是两类很常见的骨科退行性疾病，这两类疾病的临床表现有所重叠，均会导致患者出现下肢疼痛、酸胀、无力感、间歇性跛行等症状。作为一个整体，人体衰老过程中所发生的各个退行性病变之间并不是相互独立的，而是彼此存在着一定的关联。

Tsuji等[1]首 次 提 出“膝 关 节-脊 柱 综 合 征”的 概念，认为脊柱序列的改变（腰椎前凸角及骶骨倾斜角减小）导致人体在站立位时大腿肌张力增加、膝关节被迫屈曲，引起以腰痛及髌股关节痛为主要表现的症候群。近年来的研究发现，腰椎退行性疾病的发生与年龄、性别、BMI、激素水平等因素密切相关。Kalichaman 等[2]研究发现，腰椎退行性病变的发生率与年龄、性别、肥胖有关。其中，发生峡部裂的男女比 率为 3.3:1（P=0.015），退行 性腰椎 滑脱 的 男女 比率为 1:2.8（P=0.008）。椎间盘退变、小关节骨关节炎、退行性腰椎滑脱的发生率与年龄增长呈线性相关（P=0.000），小关节骨关节炎在肥胖组中的发病率明显高于非肥胖组。Wang 和 Griffith[3]认为雌激素的相对缺乏通过直接刺激椎间盘细胞或间接影响椎体骨髓灌注的方式加速了绝经后妇女的腰椎间盘退变，故老年人群中女性比男性腰椎间盘退变的程度高。既往的很多研究发现年龄、性别、BMI、激素水平同样也是原发性膝骨关节炎发病率的影响因素[4-8]。Uesugi等[9]发现，50～69 岁人群中腰椎管狭窄组高血压、糖尿病的发生率明显高于对照组。Wen 等[10]术中取下43例进展期原发性膝骨关节炎患者的胫骨平台组织，进行 micro-CT 扫描和组织学分析，以评估软骨下骨损害的严重程度。研究发现，28例合并高血压和（或）2型糖尿病的膝骨关节炎患者软骨下骨丢失较15例无合并症的膝骨关节炎患者明显增多。因而认为高血压、糖尿病等合并症与腰椎退行性疾病及原发性膝骨关节炎的发生均存在一定关联，但仍需大规模队列研究进一步明确具体的因果关系。本组患者中的男女比率为1:9，可见女性患有退行性腰椎合并膝关节疾病的发生率远高于男性；且本组患者的BMI为 27.9±3.1，按照 BMI标准 为超重状态[11]；女性患者绝经年龄平均为（49.8±1.4）岁。

腰椎退行性疾病与原发性膝骨关节炎均为年龄相关的退行性疾病，两者在疾病进展过程中相互影响。有研究表明，随着脊柱退行性变的逐渐进展，脊柱形态也发生相应改变，胸椎后凸角度增加，上 胸 椎曲率减小，腰椎前凸 角 度 减小[12]。脊柱形态的改变引起姿势变化，导致代偿性骨盆后倾、膝关节 屈 曲 ，使重心线转为通过膝关节后方[13-15]。Obeid等[15]进一步提出膝关节屈曲代偿是继“脊柱-骨盆平衡系统”在维持矢状面平衡上的又一补充，通过脊柱骨盆参数、膝关节屈曲角度、腰椎前凸角度的计算公式，证明膝关节屈曲是腰椎前凸角度减小的代偿性改变。代偿性膝关节屈曲畸形导致其局部受力发生 改变，加速 了 膝关节退变 的 进展。Murata 等[16]对366例膝关节疼痛合并或不合并腰痛的患者进行站立位影像学检查，并收集相关数据进行分析。研究发现，腰椎前凸角角度在膝关节伸直受限＞5°的患者中尤为明显，并认为腰痛等腰椎症状可能由于膝关节的退行性改变引起。综上所述，对于腰椎退行性疾病合并原发性膝骨关节炎患者，究竟孰为始动因素，目前尚无定论，可以肯定的是，二者的发生、发展是相互促进、相互影响的。本研究中患者的腰椎术前影像学检查提示矢状位腰椎序列角度为35.5°±12.7°，即患者术前存在腰椎前凸角度减小。本研究的10例患者中5例合并退行性腰椎侧弯，7例合并腰椎滑脱，提示患者曾经或目前存在腰椎不稳征象。当腰椎不稳存在时，患者在日常生活中会不自主的通过调节姿势或步态来缓解由腰椎不稳所产生的症状，这样就会对膝关节局部应力产生影响。因此可以认为腰椎不稳可能是引起膝骨关节炎发生或进展的促进因素。本研究的10例患者中2例膝骨关节炎与腰椎退行性病变严重侧偏向一致，8例偏向相反；5例合并腰椎退变侧凸患者中3例腰椎侧凸与膝骨关节炎严重侧偏向一致，2例偏向相反。由于本研究的样本量小，尚不能充分明确膝骨关节炎严重侧偏向、腰椎严重侧偏向、退行性脊柱侧凸偏向之间的关系，也无法证明膝关节伸直受限、术前膝关节HSS评分与腰椎序列之间的相关性，可在今后的研究中通过大样本研究或生物力学试验加以明确或验证。

膝关节的稳定性与下肢近端肌力密切相关。许多研究表明，下肢近端肌力在维持膝关节稳定方面较其他生物力学因素发挥更为重要的作用，下肢近端肌力锻炼尤其是股四头肌的锻炼可以通过提升本体感受而显著加强膝关节的稳定性[17-20]。Omori等[21]通过一项流行病学调查评价股四头肌肌力与膝骨关节炎影像学表现之间的关系。研究发现膝骨关节炎与股四头肌肌力下降有关，更进一步指出股四头肌肌力下降与膝骨关节炎发生的相关性较大，与膝骨关节炎进展的相关性相对较小。当腰椎发生退行性改变时，L2～L4神经受压，其所支配的股四头肌肌力减弱，导致膝关节不稳，从而促进了膝骨关节炎的发生发展。本研究中2例患者在膝关节术前存在股四头肌肌力下降，腰椎 CT 提示 L3、L4神经根受压明显，与文献报道相一致。

腰椎退行性疾病与原发性膝骨关节炎互为影响手术预后的因素。Pivec 等[22]进行的一项多中心研究发现，术前合并椎管狭窄患者行TKA术后，膝关节协会目的与功能评分较不合并腰椎管狭窄的患者明显减低，而假体翻修率及术后影像学表现并无明显差别。Novicoff等[23]发现腰痛不仅影响初次 TKA 手术患者的预后，也会影响TKA翻修手术的术后恢复。Saleh 等[24]有关影响 TKA 术后假体翻修因素的研究表明，术前合并腰痛是TKA术后膝关节假体稳定的影响 因 素，与 Pivec 等[22]的研 究结 果 相 冲 突 。 然而 ，“腰痛”是一个相对较宽泛的概念，可由腰椎退行性变引起，也可继发于创伤，尚需进一步研究以明确腰椎管狭窄对TKA术后翻修率的影响。近年来，有学者从社会心理学角度上就腰椎管狭窄对TKA手术的影响进行分析。合并腰椎管狭窄症的患者常由于长期病痛的折磨而表现为精神状态不佳、缺乏生活热情、行走能力更为缺乏[22,25]，因而抑郁症在腰椎管狭窄患者中并不少见，有文献报道该患者中抑郁症的发病率约 20%[26]。社会心理状态与关节置换术术后疼痛的缓解、关节僵直的纠正、关节功能的恢复密切相关[27]，因此腰椎退行性疾病可以通过对社会心理因素的影响来干预TKA手术的预后。本研究中2例患者先行全膝关节置换术，2次手术间隔分别为11 天和2个月，由于手术间隔较短且病例数较少，很难明确腰椎管狭窄对膝关节假体稳定性的影响，在今后的研究中尚需多中心、大样本的对照试验加以明确。

原发性膝骨关节炎同样会影响腰椎手术的预后。Lee 等[28]进行了一项研究，旨在明确膝骨关节炎及全膝关节置换术对患有腰椎管狭窄症的女性患者手术效果的影响。研究显示，术前功能评分低下、术前存在膝骨关节炎及长的手术节段是女性患者腰椎管狭窄手术术后1年功能恢复的影响因素。其中膝关节置换术后患者在腰椎术前及术后1年的ODI评分最差。严重的膝骨关节炎患者膝关节屈曲挛缩，下肢力线会发生改变。腰椎内固定融合术后，由膝骨关节炎引起的下肢力线改变，会导致相邻节段应力集中，造成邻近节段退行性变、固定节段不融合、局部假关节形成，同时可以影响内固定装置的稳定性，导致内植物松动、断裂[29]。本研究中 8 例先行腰椎手术，然后择期行TKA，虽然未设对照组，但腰椎术后至TKA术前的随访期间均未发现邻近关节退行性变、固定节段不融合、假关节形成以及腰椎内固定松动、断裂等内固定相关并发症。

腰椎退行性疾病合并原发性膝骨关节炎的患者，由于另一合并疾病的存在，无论先行哪一种手术，患者对于手术治疗的满意度较无合并疾病患者要低。如果先行TKA，术后膝关节屈曲挛缩得到矫正，前文所述膝关节代偿机制消失，为了维持身体平衡，腰椎被动后伸，前凸角度增大，椎管容积相对减小，进而导致腰椎管狭窄相关症状出现或加重[30]；如果先行腰椎手术，术后间歇性跛行等临床症状的改善使得患者的活动量较术前明显增加，在此基础上，患者潜在的膝骨关节炎的症状会逐渐凸显或较腰椎术前明显加重。本研究中对于2次住院的患者，第1次术后，患者的下肢症状会由于一处病变的解除而在短期内有所缓解，但随着第1次术后功能锻炼活动量的逐渐增大，另一处病变的症状会逐渐凸显。我们对此的经验是当患者主诉下肢关节疼痛时，首先要明确关节疼痛的主要来源。若患者同时合并腰椎退行性疾病与膝骨关节炎，应根据患者情况合理制定手术策略，主要包括手术次序及间隔时间，并向患者详细解释病情，使患者正视手术疗效的预期，避免造成不必要的医疗纠纷。

对于腰椎和膝关节退行性变均非常严重并存在手术指征的患者，我们的经验是先行腰椎手术。主要基于以下三点考虑：①膝关节置换术后，假体的存在会限制患者行 MRI，影像学资料的欠缺可能会对腰椎术前的病情评估及手术方案的制定产生影响；②术后功能锻炼对于膝骨关节炎患者尤其是伴严重屈曲挛缩的患者非常重要，腰椎退行性疾病的存在在一定程度上限制了术后功能锻炼的开展，导致膝关节伸直受限、屈曲挛缩纠正不满意，对手术长、短期预后均会产生影响；③腰椎管狭窄患者抑郁症的发病率较高，首先解除腰椎疾患可在一定程度上解除患者的精神疾患，也为之后的TKA术后功能锻炼扫清精神负担。

对于两次手术间隔时间，我们的经验是综合考虑患者的生理、心理状况。退行性病变主要发生于中老年患者，多合并高血压、心脏病、糖尿病等慢性疾病，对手术的生理耐受能力较差；且长期病痛的折磨可能会带来某些精神、心理障碍，加之每位患者对手术的预期不尽相同，因此患者对于第2次手术的心理耐受能力也不尽相同。因此，在制定手术计划的过程中，需要密切结合患者的综合情况。在与患者充分沟通的前提下，对于腰椎疾病及膝骨关节炎的临床表现都很典型，且一般情况尚可的患者，可通过1次住院、2次手术解决腰椎和膝关节问题，手术间隔1～2周左右；对于合并症较多的患者，可在向患者详细告知病情、治疗计划、手术效果预期的基础上，取得患者配合，根据患者第1次术后的整体及腰腿痛的恢复情况选择适当的时机再行2次手术。

本研究病例数较少，且未设对照组，其主要目的是分析这组病例的临床特点，以增强骨科医师对这类患者的重视，希望在对这类患者的术前诊断、手术方案的个体化制定、与患者进行正确有效的沟通、手术疗效合理化预期等方面有所帮助。关于这类患者的具体影像学参数之间的相关性以及影像学参数与临床表现之间的相关性，将通过大样本研究或生物力学试验以进一步明确或验证。

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Surgical management for lumbar degenerative disease combined with knee osteoarthritis

LI Wenjing,ZHAO Yu*,SUN Zhijian,WANG Yipeng,WENG Xisheng,SHEN Jianxiong,LIN Jin,ZHAO Hong, ZHANG Jianguo,HU Jianhua,LI Shugang,QIAN Weiwen,ZHAO Lijuan
(Department of Orthopaedics,Peking Union Medical College Hospital,CAMS&PUMC,Beijing 100730,China)

Lumbardegenerativedisease;Kneeosteoarthritis;Lumbarsurgery;Totalkneearthroplasty;Clinicalcharacteristics

*通信作者：赵宇，E-mail:zhaoyupumch@hotmail.com