探讨双下肢不等长(LLD)与原发性膝关节骨关节炎(KOA)发病的关系及影像学特点，为KOA的防治提供一定的理论依据。
回顾性分析2017年6月—2019年8月北京博爱医院行人工膝关节置换术(TKA)的141例原发性KOA患者的临床及影像资料。其中男19例，女122例；年龄(67.8±9.4)岁；体质量指数(BMI)为(26.8±2.9)kg/m2。患者术前行双下肢全长CT检查，应用WebViewer软件测量双下肢骨骼长度、双侧解剖股骨胫骨角(AFTA)和骨盆倾斜角(PTA)。拍摄站立位膝关节正侧位X线片，评估KOA的严重程度(K-L分级)。根据双下肢骨骼长度差值将患者分为LLD组(差值>5 mm)和对照组(差值≤5 mm)。LLD组患者根据下肢的长度分为长腿侧和短腿侧。评估KOA患者LLD的发生率，比较LLD组和对照组性别、年龄、BMI及PTA值的差异。在LLD组中，采用Spearman相关性分析LLD大小与年龄、BMI和PTA的相关性。在LLD组，比较长腿侧与短腿侧AFTA、KOA K-L分级及已行TKA手术患者占比的差异。
141例KOA患者中，LLD患者68例，LLD的发生率为48.2%。LLD组PTA (3.93°±3.13°)大于对照组(2.31°±2.06°)，差异有统计学意义(t＝3.654，P<0.05)。在LLD组，短腿侧AFTA(4.74°±7.02°)大于长腿侧(2.0°±5.69°)，短腿侧行TKA者占89.7%(61/68)，高于长腿侧的57.4%(39/68)，差异均有统计学意义(χ2＝2.554、16.753, P值均<0.05)，而短腿侧和长腿侧K-L分级之间差异无统计学意义(P>0.05)。在LLD组，Spearman相关分析结果显示，LLD大小与PTA呈正相关，差异有统计学意义(rs＝0.547, P<0.01)；而LLD大小与BMI、年龄之间无相关性，差异均无统计学意义(rs＝0.082、0.075，P值均>0.05)。
原发性KOA患者LLD发生率较高，KOA多发生在短腿侧，LLD会导致骨盆倾斜，LLD差异程度越大，畸形越严重。早期积极干预可能对预防KOA有一定的意义。
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在正常人群中，双下肢不等长(leg length discrepancy, LLD)的发生率高达90%[1]，其中7%的无症状人群LLD差值超过12 mm[2]。文献报道，LLD患者膝关节骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)的发生率及严重程度均高于双下肢等长人群[3]。目前，普遍认为LLD会使关节软骨及其下方的骨组织承受的压力增加，导致关节软骨面减少，容易发生原发性骨关节炎[4]。但是，关于长腿还是短腿更易发生KOA，目前的观点并不一致。Gofton等[2]通过前瞻性研究发现，短腿侧更易发生KOA。Noll等[5]通过观察性研究发现，KOA患者短腿侧膝关节更容易出现骨关节炎性疼痛。通常LLD患者并不知道自己有LLD，并且在很长一段时间内无临床症状，这种现象临床上很常见。而Tallroth等[4]通过前瞻性队列研究发现，在193例随访患者中，长腿侧KOA的发生率更高一些。为了进一步了解LLD与KOA的关系，笔者回顾性分析了2017年6月—2019年8月北京博爱医院行全膝关节置换术(total knee arthroplasty, TKA)患者的临床及影像学资料，探讨LLD与KOA的发病和影像学特点的关系。
纳入标准：(1)依据美国风湿病学会KOA诊断标准，诊断为原发性KOA；(2)年龄50～75岁；(3)BMI≤30 kg/m2；(4)无膝关节感染病史；(5)行双下肢全长CT扫描，无明显髋关节屈曲畸形(膝内翻畸形或外翻畸形≤20°，膝关节屈曲畸形≤15°)；(6)初次行TKA。排除标准：(1)继发性KOA，如类风湿性关节炎、神经性关节炎、强直性脊柱炎、创伤性关节炎；(2)其他原因造成的单侧肢体发育不良及脱位；(3)既往有髋关节和踝关节手术史；(4)踝关节背伸或跖屈畸形；(5)严重骨缺损或骨质疏松；(6)脊柱或骨盆畸形。
纳入2017年6月—2019年8月北京博爱医院行TKA手术的KOA患者141例，其中男19例，女122例；年龄57～75(67.8±9.4)岁；BMI 24～29(26.8±2.9)kg/m2。左侧34例，右侧38例，双侧69例。患者病程3～15年，平均6.7年。合并高血压35例，糖尿病17例。术前将血压维持130～160/80～100 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)、空腹血糖≤8 mmol/L手术。本研究符合《赫尔辛基宣言》的要求，患者术前均签署知情同意书。
采用美国GE公司Optima CT 660螺旋CT，通过CT定位的方法获得双下肢全长片。患者仰卧位，扫面范围从髂前上棘到足跟。扫描参数：管电压120 kV，管电流20 mA，窗位50，窗宽500。图片以Dicom格式保存。用AW volumeshare 4行双下肢全长冠状面二维重建。
站立位拍摄膝关节正侧位X线片。拍片时要求患者双下肢完全伸直双足靠拢，髌骨朝向前方，足尖向前、内旋15°。
由2名经过培训的骨科医生使用WebViewer 2.2医学软件在CT冠状面重建影像上进行测量术前双下肢全长片，测量2次，间隔1周，结果取平均值。具体测量指标如下。
(1)下肢骨骼长度：双下肢自股骨头顶点(最高点)至胫骨穹窿中点的距离为下肢骨骼长度(图1A)；双下肢骨骼长度差值为长腿侧下肢长度与短腿侧下肢长度之差，将差值>5 mm定义为LLD[6]。根据双下肢骨骼长度差值将患者分组为LLD组(差值>5 mm)和对照组(差值≤5 mm)。LLD组资料根据下肢的长度分为长腿侧组和短腿侧组。(2)解剖股骨胫骨角(anatomical femoral-tibial angle, AFTA)：股骨机械轴(股骨干中上1/3处中点至股骨干中下1/3处中点)与胫骨机械轴(胫骨髁间棘中点到胫骨穹窿中点)的夹角(图1B)，膝内翻记为正值，膝外翻记为负值。(3)骨盆倾斜角(pelvic tilt angle, PTA)：在术前CT图像上，测量双侧髋关节泪滴下缘连线与双侧胫骨穹窿中点连线的夹角(图1C)。
评估KOA患者中LLD的发生率。比较LLD组和对照组患者性别、年龄、BMI、PTA的差异。在LLD组中：比较长腿侧与短腿侧AFTA、KOA K-L分级情况及已行TKA手术患者占比的差异；观察LLD大小与年龄、BMI和PTA的相关性。
KOA严重程度X线K-L分级标准：0级，关节间隙正常；I级，关节间隙可疑变窄，可能有骨赘；Ⅱ级，关节间隙可疑变窄，有明显的骨赘；Ⅲ级，关节间隙明显变窄，中等量骨赘，软骨下骨骨质硬化，可能伴有关节畸形；Ⅳ级，关节间隙严重变窄，大量骨赘形成，明显的软骨下骨硬化，伴有明显的关节畸形。
采用SPSS 19.0统计软件对数据进行分析。近似正态分布的计量资料以
±s表示，LLD组和对照组比较采用独立样本t检验，长腿侧与短腿侧比较采用配对t检验。分类资料组间比较采用χ2检验。等级资料采用Mann-Whitney U检验。LLD大小与年龄、BMI、PTA的相关性采用Spearman相关分析。采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)评价观察者间测量结果的一致性：ICC>0.75为一致性好；ICC 0.4～0.75为一致性中等；ICC<0.4为一致性差。以P<0.05为差异有统计学意义。
观察者间测量结果一致性分析显示，肢体长度的ICC值为0.96、PTA的ICC值为0.85、AFTA的ICC值为0.91，一致性好。
141例KOA患者中，LLD患者68例，LLD的发生率为48.2%。LLD组和对照组患者性别、年龄、BMI比较，差异均无统计学意义(P值均>0.05)，LLD组PTA大于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。在LLD组中，LLD为7.46(6.74，9.23)；短腿侧AFTA大于长腿侧，短腿侧行TKA者比例高于长腿侧，差异均有统计学意义(P值<0.05)，而短腿侧和长腿侧K-L分级之间差异均无统计学意义(P值均>0.05)，见表2。在LLD组中，Spearman相关分析结果显示，LLD大小与PTA呈正相关，差异有统计学意义(rs＝0.547, P<0.01)；而LLD大小与BMI、年龄之间无相关性，差异均无统计学意义(rs＝0.082、0.075, P值均>0.05)。见图2。
LLD组与对照组KOA患者临床基线资料和PTA比较
LLD组与对照组KOA患者临床基线资料和PTA比较
| 组别 | 例数 | 性别(例) | 年龄(岁， ±s) | BMI(kg/m2， ±s) | PTA(°， ±s) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 男 | 女 | |||||
| 对照组 | 73 | 7 | 66 | 67.5±9.0 | 26.9±2.8 | 2.31±2.06 |
| LLD组 | 68 | 12 | 56 | 68.1±9.9 | 26.6±3.0 | 3.93±3.13 |
| 统计值 | χ2＝1.961 | t＝0.377 | t＝0.014 | t＝3.654 | ||
| P值 | >0.05 | >0.05 | >0.05 | <0.01 | ||
注：LLD为双下肢不等长；KOA为膝关节骨关节炎；BMI为体质量指数；PTA为骨盆倾斜角
LLD患者中长腿侧和短腿侧AFTA、K-L分级以及TKA手术率的比较
LLD患者中长腿侧和短腿侧AFTA、K-L分级以及TKA手术率的比较
| 侧别 | 侧数 | AFTA(°， ±s) | K-L分级(例) | 行TKA[侧(%)] | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ⅰ级 | Ⅱ级 | Ⅲ级 | Ⅳ级 | ||||
| 长腿侧 | 68 | 2.0±5.69 | 1 | 24 | 35 | 8 | 39(57.4) |
| 短腿侧 | 68 | 4.74±7.02 | 0 | 30 | 31 | 7 | 61(89.7) |
| 统计值 | t＝2.554 | Z＝1.301 | χ2＝16.753 | ||||
| P值 | <0.05 | >0.05 | <0.01 | ||||
注：LLD为双下肢不等长；AFTA为解剖股骨胫骨角；TKA为全膝关节置换术
LLD分为真性LLD和功能性LLD。真性LLD是骨结构不相等，可因生长障碍或创伤引起，也可由髋关节或下肢的其他部位病变引起。功能性LLD是指骨结构完整，但有继发性软组织改变(外展、内收或屈曲挛缩)、关节周围肌肉挛缩或脊柱侧弯引起骨盆倾斜，进而导致LLD。LLD比较常见，在正常人群中，10%的人双下肢等长，而90%的人LLD差值>5 mm[7]。下肢长度的测量方法包括临床评估和影像学评估[8]。临床评估包括直接测量和间接测量。直接测量采用髂前上棘到内踝或外踝的距离来代表下肢的长度；间接测量的方法采用足部垫高后让骨盆保持水平来评估LLD，或者采用内踝与地面的距离来评估[9]。最近的研究显示，测量LLD时采取的是仰卧位还是俯卧位对测量结果也有影响[10]。Khamis和Carmeli[11]最近提出了一种动态检测LLD的方法，它是基于传统计算机模型在步态周期中动态评估LLD，通过步态分析等动态评估的方法，增加了下肢长度检测的准确性；其缺点是操作比较复杂，学习曲线较长。而影像学测量一直以来都是临床测量LLD的金标准，方法多种多样，包括X线、CT、超声和MRI等。有文献报道LLD影像学检查(X线、CT、MRI)的准确性高达0.6～1.5 mm[12]。CT的灵敏度可达到1 mm，能减少测量误差，有很好的可重复性，同时射线暴露少[13]。此外，当髋关节和膝关节存在屈曲畸形时，CT还可以进行侧位片检查。有学者认为，CT较X线平片测量有更好的准确性和真实性[13]。超声也可用来评估LLD，其优点是操作简单、没有辐射，适合作为LLD患者的初步筛查工具，缺点是可靠性略低于常规放射学检查。MRI检测LLD也没有辐射的风险，但其准确性及可重复性均低于CT及超声检测[13]。本研究采用双下肢全长CT片检测LLD，测量者间ICC高达0.96，提示本研究的测量方法具有较高的可重复性；同时，本研究采用仰卧位测量双下肢长度，消除了骨盆因素导致的LLD。
关于LLD的定义，目前还没有统一的标准。当LLD的取值标准从4 mm增加到12.5 mm，其发生率从40%降到8%[14]。在本研究中，我们将双下肢骨骼长度差值>5 mm定义为LLD，结果显示，KOA患者LLD的发生率高达48.2%，略高于Hellsing等[15]的研究结果(36%)。Harvey等[6]报道，在KOA高危人群中，LLD超过10 mm与KOA的发生与进展有相关性。因此，对于行TKA手术的患者，LLD是需要考虑的一个因素。Golightly等[16]研究发现，LLD的严重程度会对KOA的发生率及其疼痛程度产生不同的影响。从功能上讲，LLD患者通过长腿侧膝关节的屈曲和髋关节内收，或者短腿侧过伸，来平衡双下肢。这些运动都会增加髋关节或膝关节的应力，导致或加重骨关节炎的症状。此外，还有文献报道，LLD是亚洲女性患者TKA术前主诉之一[17]。
Golightly等[16]研究了926例髋、膝骨关节炎患者的影像学资料，结果发现KOA与LLD显著相关，但是髋关节骨关节炎与LLD无显著相关性。该研究采用临床直接测量的方法检测双下肢长度，但其缺点是未考虑髋、膝关节屈曲畸形的影响。从目前的文献看，膝关节屈曲到什么程度会影响肢体长度的测量还不完全清楚。但是，尸体研究显示，膝关节屈曲15°不会影响肢体长度的测量[18]。Harvey等[6]采用站立位X线片进行类似的研究，结果发现LLD与膝关节症状性骨关节炎有相关性。膝关节软骨磨损会导致膝关节间隙高度的减少，这会加重骨磨损导致下肢长度的变化[19]。在临床上，KOA患者的疼痛多是一侧重于另一侧，Michael等[20]推测其原因可能是一侧膝关节受过外伤。另一个解释是患者存在不同程度的LLD[6]。最近的研究显示，在行走过程，轻微的LLD也会对短腿侧下肢的生物力学产生影响，不应该忽视[21]。Azizan等[22]对18名健康受试者进行LLD的模拟研究，结果显示在整个步态周期中，短腿侧承受的压力更多。
Harvey等[6]研究显示进展性KOA多见于短腿侧。众所周知，KOA患者导致关节软骨缺损和关节间隙变窄，这会在解剖上使肢体发生短缩，这也可能与短腿侧承受更大的压力有关[23]。也有一些学者持不同的观点，Tallroth等[4]研究发现长腿侧KOA的发生率更高一些。本研究显示，在KOA患者中，其短腿侧AFTA大于长腿侧，短腿侧行TKA者占比更高，提示短腿侧更易发生KOA。
骨盆倾斜是指冠状面骨盆不在正常水平位。Beeck等[24]研究显示，在模拟的30例LLD受试者中，在动态条件下PTA随着LLD的增加而增大。由于LLD导致骨盆倾斜会引起腰痛，Rannisto等[25]通过前瞻性随机对照试验证实，矫正LLD是一种治疗腰痛有效的方法。本研究显示，LLD大小与PTA呈正相关，说明随着LLD的增加，PTA相应的增加来进行代偿。这与国外学者研究的结论相一致[24,26]。
本研究的不足之处在于：(1)是回顾性研究，病例数较少，未设立对照组(同性别、同年龄的无KOA的正常人)，测量结果存在一定的误差。(2)纳入研究的患者都是需行TKA手术的患者，骨关节炎程度都较严重，纳入的资料存在着一定程度的选择性偏倚。(3)未进行生物力学及步态方面的研究。(4)由于临床上行TKA手术的患者以女性为主，尤其是在亚洲[27]，本研究中女性患者居多。(5)排除了一些可能会导致更严重的LLD的严重畸形患者。此外，LLD患者可能引起双侧膝关节应力不集中，进而先导致一侧KOA，随着疾病的进展，对侧膝关节受力增加，加上LLD导致的双侧膝关节应力不均匀，此时，如果没有进行有效的干预，对侧膝关节也会出现KOA。因此，在本研究中，我们借鉴国外相关研究经验，也纳入了一部分双侧KOA患者，可能会对研究的结果造成一定影响。在今后的研究中，需进一步收集更多的伴有LLD的单侧KOA患者资料，进一步完善相关研究内容，减少影响因素，增加研究的科学性和准确性。
总之，本研究结果显示，原发性KOA患者LLD发生率较高，KOA多发生在短腿侧，LLD大小与年龄、BMI无相关性。LLD会导致骨盆倾斜，LLD差异程度越大，畸形越严重。对于存在LLD的无症状人群，早期积极干预可能对预防KOA有一定的意义，矫正LLD可能会减少关节症状和相关的功能障碍。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
