膝骨关节炎（Knee Osteoarthritis, KOA）是由多种因素引起的膝关节软骨纤维化、皲裂、溃疡与脱失而导致的以关节疼痛、功能障碍与畸形为主的退行性疾病。据WHO数据统计，50岁以上人群中OA发病率为50%，中国健康与养老追踪调查数据库显示，我国症状性KOA的患病率为8.1％，患病人数约为1.134亿。OA可增加心血管风险的发生率及全因死亡率，尤其是症状性KOA，可导致全因死亡率增加近1倍，因此，有效预防和规范诊治KOA非常重要。KOA的防护与治疗应遵循阶梯化方案，第一阶梯的基础防护与治疗是第二、三阶梯的基础，可以贯穿全过程。

第一阶梯：非手术基础防治

1. 患者教育：建议患者尽量避免长跑、跳、蹲、爬楼或爬山等，提倡低强度有氧运动如游泳、慢走、骑车等，指导患者进行膝关节功能及肌肉训练。膝关节功能训练主要指膝关节在非负重位的屈伸运动，以保持膝关节最大活动度，方法包括被动活动、牵拉、助力运动和主动运动。肌肉训练包括股四头肌等长收缩和直腿抬高加强训练、大腿外展肌群训练和肌肉抗阻力训练等。减轻体重可改善膝关节功能、减轻疼痛和提高生活质量，推荐KOA患者将体质指数（BMI）控制在25kg／m?以下。

2. 行动支持：行动支持主要是减少受累关节负重和改变负重力线，可使用手杖、拐杖、助行器，穿平底、厚实、柔软、宽松的鞋，佩戴膝关节支具、护膝等。手杖适用于单侧KOA患者，手杖或拐杖应当拄在健侧，而框架助行器或轮式助行器适用于双侧KOA患者。根据KOA伴发内翻或外翻畸形情况，可采用相应的生物力学干预措施，如膝支具、护膝、足矫形器以平衡各关节面的负荷，有效减少疼痛、关节僵硬和药物剂量。

3. 物理治疗：物理治疗主要是增加局部血液循环、减轻炎症反应，包括水疗、热疗、冷疗、按摩、针灸和电刺激等。热疗能够改善膝血液循环，通过增加胶原纤维扩展性改善关节功能，提高痛阈并影响肌肉代谢而达到镇痛作用，但在急性期可能造成组织渗出增加而加重肿痛，建议在缓解期使用。冷疗能够减轻局部炎症反应，抑制神经冲动信号传导速度而减轻疼痛，尤其适用于急性期治疗。按摩可用于KOA缓解期，结合运动手法可减轻疼痛、改善功能。针灸于多项多中心研究中表明能够缓解疼痛，改善膝关节功能，但未达到最小临床意义变化值（minimum clinically important improvement，MCII）标准，而另有研究显示其无显著疗效，考虑关节感染风险，不能在膝关节周围进行针刺。

4. 药物治疗：药物选用应根据患者KOA病变程度，内外结合，个体化与阶梯化，镇痛与软骨保护相结合。非甾体类抗炎镇痛药物(nonsteroidal antiinflammatory drugs，NSAIDs)是缓解疼痛、改善关节功能最常用的药物，在使用口服药前，建议先选择局部外用药，可迅速、有效缓轻、中度疼痛，而且胃肠道不良反应轻微。对中、重度疼痛可联合外用和口服NSAIDs类药物。口服NSAIDs类药物原则是剂量个体化；最低有效剂量，避免过量及同类重复或叠加，否则不但不增加疗效，反而增加不良反应发生率；用药前对潜在上消化道、脑、肾、心血管等内科疾病风险进行评估；用药3个月后根据病情选择相应的实验室检查。如果上消化道不良反应的危险性较高，可选用选择性COX-2抑制剂；心血管疾病危险性较高，均慎用NSAIDs类非选择性和选择性COX-2抑制剂。

对NSAIDs类药物治疗无效或不耐受者，可使用弱阿片类药物、对乙酰氨基酚或阿片类复方制剂，但需强调的是阿片类药物的不良反应和成瘾性发生率相对较高。软骨营养补充药物即缓解KOA症状的慢作用药物，包括双醋瑞因、氨基葡萄糖等，可缓解疼痛、改善关节功能、延缓病程进展，但也有研究认为其并不能延缓疾病进展。抗焦虑药物可用于长期KOA患者，尤其是对NSAIDs类药物不敏感者，可在短期内达到缓解疼痛、改善关节功能的目的,但需注意药物不良反应，包括口干、胃肠道反应等, 应在专科医生指导下使用。

关节腔注射药物可有效缓解疼痛，改善关节功能，适用于早、中期KOA患者，但为侵入性治疗，可能会增加感染的风险，必须严格规范无菌操作。激素起效迅速，缓解疼痛显著，但反复多次应用会损害关节软骨，每年应用最多不超过3次，间隔时间不应短于3～6个月。玻璃酸钠、医用几丁糖、富血小板血浆和干细胞，可以降低炎症反应，促进软骨细胞外基质的合成，调节软骨细胞代谢，每疗程注射2～3次，每年1～2个疗程。 

第二阶梯：微创保膝手术

1. 软骨修复：关节软骨修复包括两个方面，一是提高软骨自我修复能力和诱导软骨自然愈合，如修整清理术、钻孔术等以刺激骨髓干细胞向软骨细胞分化，但新生成的多是纤维软骨，生理性能不佳。另一是软骨修复或移植，如骨膜、软骨膜移植可生成透明软骨样组织，但其生物力学性能、耐磨性不佳，易退变；自体骨软骨移植，用于局灶性软骨缺损，面积≤3cm?的KOA，但骨软骨柱与周围软骨间的纤维连接需要时间较长；自体软骨细胞移植在实验室和临床上已逐步开展，软骨细胞经体外培养扩增后移植到软骨缺损部位，能促进修复愈合；软骨组织工程学为修复关节软骨提供了更好的方法，其中最为先进的是基质诱导自体软骨细胞移植术，它以胶原膜为软骨细胞载体，细胞预先种植在生物膜上不流失，用生物相容性更好的纤维胶替代缝线，生成的软骨与关节软骨完全一样，有待临床广泛应用。

2. 关节镜：关节镜兼具诊断和治疗的作用，关节镜下Outerbridge分级可以判断软度退变程度，对于KOA伴有游离体、半月板撕裂、髌骨轨迹不良、滑膜病变、软骨面不平整等，均可进行处理，能减轻部分早、中期KOA患者症状，但有研究认为其远期疗效与保守治疗相当，对关节间隙明显狭窄的KOA，关节镜的作用可能有限。

3. 截骨矫形：截骨矫形术通过改变力线来改变关节面的接触，保留膝关节的解剖结构和生理功能。适用于中青年活动量大、力线不佳的单间室KOA，而且膝关节屈曲超过90°、无固定屈曲挛缩畸形、无不稳及半脱位。常见术式：胫骨近端截骨术，多用于合并股胫关节内翻较轻，胫骨内侧平台塌陷≤0.5cm，髌股关节基本正常的KOA，截骨易愈合；股骨远端截骨术，主要用于矫正膝外翻合并外侧间室OA，而且股胫外翻较轻，关节线倾斜不重，胫骨外侧平台塌陷≤0.5cm。

第三阶梯：人工关节置换手术

人工关节置换基本术式包括髌股关节置换(patellofemoral arthroplasty，PFA)、单间室置换（unicompartmental knee arthroplasty，UKA）和全膝关节置换（total knee arthroplasty,TKA）。PFA和UKA与TKA相比，创伤小，最大程度地保留膝关节的解剖结构、本体感觉和生理功能，但三者有各自的适应症和禁忌症，必须严格掌握。严重的单纯髌股骨关节炎（patellofemoral osteoarthritis,PFOA）是PFA的最佳适应症，PFOA最常继发于股骨滑车发育不良，或因髌股关节对线不良、畸形、创伤和髌股关节减压手术失败等；UKA是治疗KOA严重内、外单间室病变的最佳适应症，要求前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）及侧副韧带的功能完整，对侧间室及髌股关节软骨完整或轻度退变；TKA适用于膝关节2间室以上严重OA，尤其伴有各种畸形时，是重度KOA的最终手段，远期疗效确切。活动性感染、系统性关节炎是部分关节置换的禁忌症。在UKA和截骨矫形的选择上应当遵循膝关节内的问题选择UKA，膝关节外的问题选择截骨矫形的原则。围手术期需要加速外科康复（enhance recovery after surgery,ERAS）的实施与管理，包括微创、镇痛、预防栓塞、减少失血和康复锻炼等，可以提高疗效和患者满意度。

人工智能辅助TKA手术

随着人工智能的发展，机器人、导航和个性化技术的辅助手术，可以达到个性化、数字化和精准化，大大提高了关节置换的手术疗效。

我们自主研发一种微机电遥感导航 (micro electromechanical remote navigation, MERN)髓外定位截骨系统(extramedullary alignment osteotomy system, EAOS)应用于TKA手术，为手术导航系统研发提供了一种新的可行性解决方案。MERN-EAOS满足TKA术中精准截骨，获得良好下肢力线，植入假体组件精准化、数字化和个体化。详见我们今年6月出版的《临床膝骨关节炎学》第十三章第六节。

手术操作：膝关节屈曲位，将定位模块贴附于股骨远端并固定，连接导航模块，如下图A，通过做简单的膝关节回旋运动3-5次，用时3秒钟左右，导航模块即可获得股骨头球心的坐标值，在导航显示器上得到初次的内外翻和前后倾的角度数据。根据初次显示的角度数据，调节相应内外翻和前后倾微调旋钮，再次进行膝关节同向回旋运动3-5次，导航显示器便会显示调节后角度数据，数次重复调节后即可得到满意的角度，如下图B。再将截骨模块组件通过 L 型连接杆与定位模块组合，通过截骨模块上刻度显示截骨量，如下图C，固定截骨模块并完成股骨远端截骨，如下图D。

图 MERN-EAOS装置术中应用 A.遥感定位；B.内外翻和前后倾角度显示屏；C.链接股骨远端截骨模块；D.股骨远端截骨

MERN-EAOS装置的优点：（1）降低下肢力线不良率：术中通过陀螺仪、加速度仪和特定算法寻获股骨头中心，完成股骨机械轴的精准和实时定位，具备良好的准确性和可重复性，以获得良好的下肢力线。（2）提高股骨假体准确安置率：术中将股骨远端截骨冠状位内外翻角度及矢状位前后倾角度数值实时反馈给术者，术者通过微细调节旋钮进行角度数值的精细调节并再定位，从而获得股骨假体最佳安放位置。（3）简化操作程序：数字化技术可实现术前设计、术中和术后结果的数据比对，从而对手术效果进行评价。类似于MERN-EAOS装置的是iASSIST系统，术中需通过旋转肢体获得并计算股骨头中心点的13个股骨定位，在熟练操作情况下从启动到术中注册、定位全过程的时间可控制在5min以内，若不纯熟则这一时间将明显延长；同时因在骨骼上打入定位针，将增加创伤。MERN-EAOS装置则只需环绕旋转大腿3-5次，用时3秒钟即可捕获股骨头中心，快速完成股骨远端截骨面定位，避免iASSIST系统相对繁琐的注册、定位等操作，操作相对简单而节省时间，且无需额外定位针辅助，避免增加创伤。

《临床膝骨关节炎学》介绍

本书重点阐述了膝骨关节炎的基础知识、诊断与治疗方法、手术方法和前沿研究内容，并结合中西医诊疗特色、临床实践经验和临床实际需求，将围术期处理、加速外科康复和人工智能等内容融入其中，让每一位读者均能有所感、有所悟、有所得。同时，配以大量珍贵图片，使读者能够身临其境，从而更快速地学习与掌握膝骨关节炎相关的知识与技术。

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