引用本文： 魏文興, 吳元剛, 曾羿, 沈彬. 膝關節置換術后骨密度變化的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(1): 124-129. doi: 10.7507/1002-1892.202006068 復制
膝關節骨關節炎又稱為膝關節退行性關節病，是典型的關節軟骨磨損和缺失的結果。常見臨床癥狀包括膝關節疼痛、僵硬和腫脹等，具有起病緩慢、活動時加重以及疼痛隨時間推移而逐漸加重等特點[1]。膝關節置換術是目前治療嚴重膝關節骨關節炎、類風濕性關節炎等膝關節疾病最常見且行之有效的方法，常見術式包括人工全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）和膝關節單髁置換術（unicompartmental knee arthroplasty，UKA）。文獻報道 TKA 和 UKA 術后具有較高的中長期生存率[2-4]。
骨質疏松或假體周圍骨丟失造成的假體松動、假體周圍骨折，仍是導致假體失敗的主要原因及翻修手術最常見指征[5]。骨密度變化常被認為是骨重建過程的反映，同時也是衡量骨強度和質量的指標之一。因此，骨密度改變與膝關節置換術預后密切相關。Levitz 等[6]研究報道 TKA 術后 2 年脛骨近端骨密度下降 5%～12%，5 年下降 26%，8 年下降 36.4%。鑒于膝關節置換術后假體周圍骨丟失造成的嚴重并發癥、大額治療費用，以及假體周圍骨密度變化對防治膝關節置換術后并發癥的價值，本文將對膝關節置換術后骨密度變化相關問題進行綜述。
1 骨密度的評估方法
X 線片中脛骨假體周圍骨水泥-骨界面出現透亮線常被作為假體松動的特征。但這種主觀性較強的視覺分析并不能對骨丟失進行量化，即使對 X 線片圖像進行定量灰度值分析，其結果也不可靠，精度較差[7]。目前對于骨質量、骨密度的評估方式有多種，包括雙能 X 射線吸收測定法（dual-energy X-ray absorptiometry，DEXA）、定量計算機斷層掃描（quantitative computed tomography，QCT）和高分辨率外周定量計算機斷層掃描（high-resolution peripheral quantitative computed tomography，HR-pQCT）等[8-10]。
1.1 DEXA
DEXA 使用 2 個 X 射線束通過減去軟組織成分來進行骨密度和骨量精確定量評估。DEXA 對膝關節和股骨假體周圍骨密度的測量誤差<4%[11]。Gilchrist 等[11]研究表明，膝關節假體周圍各評估區域骨密度的測量誤差在 0.55%～4.04%，且假體側與非假體側骨密度的測量誤差無顯著差異。同時，使用 DEXA 對 UKA 假體周圍骨密度進行測量，可以評估應力遮擋的特殊區域和潛在的假體穩定性，這也有助于預測假體的生存。雖然 DEXA 具有快速、低成本、低測量誤差等優勢，但不能提供三維圖像，以致不能對骨體積進行評估，也不能區分皮質骨和松質骨[12]。且 DEXA 測量骨密度受患者體型和退行性疾病特征的影響，對于骨架較小者可能會高估其骨折風險，而對于有骨生成增加的退行性疾病患者，測量的骨密度值可能高于實際值[8, 12-13]。
1.2 QCT
與 DEXA 類似，QCT 通過旋轉 X 射線測量受檢者輻射衰減程度，以形成圖像[8]。QCT 骨密度評估是基于骨組織體積 HU 值的定量分析，能分別評估皮質骨和松質骨單位體積骨密度值[14-15]。Johnson 等[16]研究發現，HU 值與髖關節、股骨頸及腰椎 DEXA 骨密度測量值和 T 值具有顯著相關性。Schreiber 等[14]研究也得出相似結論，并認為 HU 值可以作為骨質疏松的診斷方法之一。此外，QCT 測量 TKA 術后骨密度測量的準確性和可靠性也得到證實[17-18]。但 QCT 也存在輻射劑量高、分辨率低以及不能對骨顯微結構成像等局限性；而且存在假體時，金屬偽影對測量結果的影響尚待評估，Zannoni 等[19]研究發現全髖關節置換術后股骨假體對 QCT 的測量影響較小。
1.3 HR-pQCT
與 QCT 不同，HR-pQCT 能夠獲得高分辨率圖像，能夠顯示松質骨和皮質骨的微觀結構[12]。HR-pQCT 不僅可以同時計算松質骨、皮質骨骨密度，而且輻射劑量遠低于普通 CT 輻射劑量[20]。Burghardt 等[21]研究表明，HR-pQCT 在橈骨遠端的骨密度測量值與 DXEA 骨密度測量值相近。此外，HR-pQCT 能對骨微觀結構進行無創性評估，在脆性骨折的預測方面具有較大潛力。而 HR-pQCT 分辨率的提高使得測量視野縮小，因此 HR-pQCT 通常僅限于橈骨遠端等四肢外周骨骼部位測量，而不能進行股骨頸等傳統骨質疏松診斷部位的測量[8]。
2 TKA 術后骨密度的變化
TKA 術后腰椎、髖關節等部位的骨密度變化已有很多研究報道。Gazdzik 等[22]報道 TKA 術后 1 年假體周圍骨密度較基線值明顯降低，主要表現為骨吸收增強以及患者活動能力下降。Kim 等[23]一項隨訪研究發現在 TKA 術后 1、3 個月，股骨頸、股骨轉子和全髖的骨密度均較術前顯著降低，但每個時間點各部位骨密度在手術側和非手術側均無統計學差異。Hahn 等[24]研究發現，TKA 術后 1 年腰椎骨密度較術前升高，而髖關節骨密度呈下降趨勢，但兩者與術前比較差異無統計學意義。Bernatz 等[25]研究發現 TKA 術前骨質疏松發生率為 23%，而術后為 36.7%，這種差異提示 TKA 術后全身骨密度顯著下降，且除橈骨遠端 1/3，其余標準測量部位骨密度男、女性間無顯著差異。Beaupre 等[26]一項前瞻性研究發現初次 TKA 術后 1 年全髖骨密度顯著下降了 1.80%，且女性較男性骨丟失更多。
膝關節置換術后，關節假體改變了股骨、脛骨的機械受力，假體周圍骨結構及骨密度會隨之改變，可能會進一步增加術后并發癥發生風險[27]。因此，腰椎、髖部和橈骨遠端 1/3 的骨密度可能無法代表假體周圍骨密度。
據文獻報道[28]，TKA 術后脛骨近端假體周圍骨密度呈下降趨勢，于術后 6 個月內下降最為顯著。Mau-Moeller 等[29]研究發現，TKA 術后 3 個月股骨假體周圍骨密度顯著下降，這與前期文獻報道結果一致，而脛骨假體周圍骨密度改變卻無統計學差異，這可能是該研究中心樣本量小使得因果分析的檢驗效能系數較低所致。Jaroma 等[30]一項 7 年隨訪研究發現，術前膝關節內翻畸形患者術后 7 年脛骨內側平臺假體周圍骨密度下降 13%，術前膝關節外翻畸形患者則下降 12%，而外側平臺差異無統計學意義。Winther 等[28]研究報道了使用標準多孔涂層脛骨假體者，術后 12 個月脛骨外側平臺假體周圍骨密度相對增加 8.1%，而內側平臺卻無顯著差異。而 Prince 等[31]一項薈萃分析發現，TKA 患者術后假體周圍骨密度迅速顯著下降，并在 2 年內無恢復跡象，術后 6 個月同側假體周圍骨密度快速下降達 15%。而假體周圍骨密度迅速顯著下降造成的骨丟失也增加了假體松動、假體周圍骨折發生風險。
3 UKA 術后骨密度變化
相較于 TKA，UKA 具有創傷小、恢復迅速、術后關節功能更接近于生理狀態且能夠保留更多骨量等優點[11, 27]。然而，UKA 術后應力遮擋等原因導致的骨質吸收會改變假體周圍骨密度，這也會加快假體早期松動過程[32]，因此早期發現假體周圍骨密度改變具有重要意義。
Richmond 等[33]研究發現，UKA 患者術后 2 年脛骨近端內外側松質骨平均骨密度減少 1.5%，皮質骨平均骨密度減少 0.4%。Soininvaara 等[27]研究表明，UKA 術后 3 個月內假體周圍骨丟失發生率最高，股骨干區平均骨密度下降 4.4%，股骨遠端干骺端下降 11.2%～11.9%，這些區域骨密度的改變在術后 2～7 年無明顯進展，趨于穩定。Tuncer 等[32]隨訪發現 UKA 術后假體周圍骨密度最大下降幅度發生在術后 6 個月，平均下降 18%，而變化最大區域為脛骨髁間隆突下。Koppens 等[34]研究發現鄰近假體的脛骨端骨密度在術后呈下降趨勢，但非手術側與之類似，這表明年齡增長所致的自然骨密度下降可能比 UKA 術后應力改變所致的骨密度下降更顯著。
4 假體周圍骨密度變化的影響因素
4.1 檢測相關因素
Therbo 等[35]研究發現在使用 DEXA 測量 TKA 術后股骨遠端骨密度時，股骨遠端旋轉角度會影響骨密度值的精確度。重復測量股骨遠端在 0°、20° 和 40° 時的骨密度，變異系數分別是 0.6%、10% 和 15%。此外，Stilling 等[36]的實驗室研究表明膝關節屈曲 0°～20° 范圍內，每改變 5° 就能發現平均骨密度顯著變化。因此，手術前后重復檢測時保持患者同一體位對于保證骨密度測量的準確度具有重要意義。Stilling 等[36]推薦臨床測量前后位膝關節骨密度時，采用下肢旋轉中立位、膝關節屈曲 25° 的體位，在該體位測量具有較高精確度，變異系數為 1.8%～3.7%，對術后及隨訪均適用。
4.2 體質量
許多文獻報道了體質量或去脂體質量對不同部位骨密度的影響。van Loon 等[37]報道了高體質量指數與 TKA 術后早期骨丟失量成負相關。J?rvenp??等[38]一項前瞻性隨訪研究發現，術后假體周圍骨丟失持續存在，但骨密度下降與臨床不良表現無相關性，而肥胖患者（體質量指數≥30 kg/m2）的骨丟失量較非肥胖者少，這可能是高體質量相關骨應力反應的結果。Ishii 等[39]一項單中心回顧性研究發現，體質量是 TKA 患者術后中、遠期脛骨端骨密度變化的重要影響因素，并提出對體質量的管理有助于防止 TKA 患者因年齡增長造成的脛骨端骨密度下降。但 Mau-Moeller 等[29]一項前瞻性小樣本量隊列研究卻發現，高體質量與假體周圍高骨密度無相關性，但這也可能是研究樣本量較少所致。Palmer 等[40]一項橫斷面研究發現，下肢去脂體質量和全身去脂體質量是男性患者骨密度重要預測因素。
4.3 年齡
Vondracek 等[41]通過對 1993 年—2008 年相關文獻檢索分析，發現在健康絕經前女性中，DEXA 測量的骨密度每年有 0.25%～1% 輕微但有統計學意義的下降。也有研究發現年齡與骨密度存在微弱的負相關，且年齡相關的骨密度下降更多發生在女性患者中[39-42]。Levitz 等[6]研究發現 TKA 術后 8 年，脛骨近端假體下骨密度每年持續下降 5%。因此，高齡可能是骨密度下降的危險因素之一。
4.4 日常活動
Marques 等[43]通過對隨機對照試驗進行薈萃分析，提出日常活動有助于增加老年人骨密度。此外，Pettersson 等[44]報道高強度身體活動可顯著增加年輕成年男性脛骨近端骨密度。但 Mau-Moeller 等[29]研究發現，對于 TKA 患者，以平均步數表示的日常活動量與假體周圍骨密度無顯著相關性。Ishii 等[39]研究也發現，日常活動與 TKA 術后假體周圍骨密度無關，但并未說明日常活動量水平是否對假體周圍骨密度有顯著影響。
4.5 假體相關因素
Seki 等[45]研究報道骨水泥與非骨水泥 TKA 術后股骨遠端骨密度存在差異，骨水泥 TKA 術后骨密度下降 57%，而非骨水泥下降 28%。然而，Abu-Rajab 等[46]研究發現，盡管骨水泥與非骨水泥低應力旋轉平臺 TKA 術后絕對和相對假體周圍骨密度均有顯著下降，但兩種不同固定方式的假體周圍骨密度無統計學差異。此外，Schlegel 等[47]研究了 3 種 TKA 骨水泥固定技術對術后假體周圍骨密度的影響，發現骨水泥穿透力隨骨密度增加而降低，而表面強度隨骨密度增加而增加，但 3 種骨水泥固定技術在骨水泥穿透力和表面強度方面無顯著差異。
在假體設計方面，Minoda 等[48]研究發現固定軸承和活動軸承 TKA 術后脛骨骨密度無顯著差異。同樣，Tj?rnild 等[49]研究發現固定軸承和活動軸承 TKA 術后 1 年脛骨骨密度下降，2 年時骨密度則接近基線水平，而兩種假體 TKA 術后骨丟失量相似，無顯著差異。Lonner 等[50]研究發現在骨水泥脛骨柄假體組，術后脛骨假體周圍骨密度明顯下降，但與固定柱脛骨假體組無統計學差異。Winther 等[28]報道了非骨水泥 TKA 術后 2 年，使用標準多孔等離子涂層假體者脛骨平臺外側骨密度顯著增加，而新型多孔鈦結構假體則無明顯增加，但兩種假體均有助于保持脛骨假體周圍的骨密度。
在假體材料方面，Scott 等[51]報道了使用活動軸承金屬襯墊假體和固定軸承全聚乙烯假體行 UKA 術后，兩種假體周圍骨密度無統計學差異。Yoon 等[52]研究發現對于使用鈦假體和鈷-鉻假體行 TKA 患者，術后 1 年兩種假體周圍平均骨密度均呈下降趨勢，只使用鈷-鉻假體者術后 1、2 年假體周圍平均骨密度有顯著差異。相比于鈦假體，鈷-鉻假體術后透亮線的發生率更高，骨密度減少程度更大，而相同假體材料、不同假體設計間骨密度變化并無統計學差異。因此，Yoon 等[52]推測假體周圍骨質吸收與使用假體的材料相關，而與假體設計無關。
5 TKA 術后骨密度降低的藥物防治
狄諾塞麥是一種能夠與 NF-κB 配體受體激動劑（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）相結合的抗 RANKL 單克隆抗體，與假體周圍骨密度相關，對抑制骨吸收有顯著療效[53-54]。Murahashi 等[53]研究發現狄諾塞麥在 TKA 術后早期能有效減少假體周圍骨密度降低；線性回歸分析顯示狄諾塞麥的使用與骨密度成正相關；使用狄諾塞麥能促進假體的早期穩固，同時也可能有助于防止假體早期移位，降低翻修率。
雙膦酸鹽是一種廣泛應用于治療骨質疏松癥的有效抗骨吸收藥物，能抑制破骨細胞的功能并誘導其凋亡[55-56]，口服雙膦酸鹽能減少假體周圍透亮線。Jaroma 等[57]研究發現相比于只使用鈣劑的患者，使用阿倫膦酸鹽的患者術后脛骨平臺外側骨密度顯著增加，然而兩組股骨干骺端、脛骨內側平臺和脛骨干區骨密度變化無顯著差異。Soininvaara 等[58]研究發現口服雙膦酸鹽和鈣劑能顯著抑制 TKA 術后早期骨密度降低。Shi 等[59]通過薈萃分析發現雙膦酸鹽能短期減少 TKA 術假體骨丟失，相比于脛骨近端區，雙膦酸鹽的使用能更有效地保留內外側脛骨平臺區骨密度。此外，也有文獻報道 TKA 術后最初 6 個月服用阿倫膦酸鹽，術后 6、12 個月骨密度增加[60]；同時，口服雙膦酸鹽患者的假體翻修可能性降低了 59%[61]。
特立帕肽是一種增加新骨形成的治療藥物，對骨折高危患者有效[62]。Kobayashi 等[63]研究發現在預防全髖關節置換術后假體周圍骨密度丟失方面，特立帕肽與阿倫膦酸鹽具有相同療效。此外，Kaneko 等[64]研究發現 TKA 術后每周 1 次使用特立帕肽能促進骨-假體界面內側骨生長，這表明特立帕肽能增加 TKA 術后脛骨內側假體周圍骨密度。Suzuki 等[65]研究發現 TKA 術后使用 1 年特立帕肽能增加股骨、脛骨假體周圍骨密度。對于骨質疏松患者來說，在 TKA 術后使用特立帕肽是一個合理選擇，能夠保持或改善假體周圍骨密度。
以上藥物在一定程度上能夠保持或改善假體周圍骨密度，而假體周圍骨密度的增加有利于防治膝關節置換術后早期移位所致假體松動[58]，同時也可提高假體穩定性[59]，減小假體周圍骨折風險，延長假體生存率[66]。此外，骨密度的增加也可明顯改善術后膝關節長期疼痛等并發癥[67]。
6 總結與展望
膝關節置換術后，關節假體會改變股骨、脛骨原來的機械受力，導致機體對假體周圍骨密度及骨架構進行了調整。而假體周圍骨密度的改變與術后假體松動、假體周圍骨折等嚴重并發癥相關。早期研究發現，假體周圍骨密度的改變有助于早期防治膝關節置換術后并發癥的發生、發展，但目前研究認為仍存在以下問題：① 膝關節置換術后骨密度改變機制尚不明確，目前對于檢測時患者體位、年齡、體質量、日常活動、假體固定方式、假體設計以及假體材料等對骨密度的影響存在爭議。② DEXA 是目前評估骨密度最常用測量方法，但對于骨微結構的評估存在不足，仍需探索評估骨密度的新技術、新方法，以促進膝關節置換術后骨密度改變的機制研究。③ 對于術后防治骨密度改變方面，目前對使用藥物、用藥時間、療程等方面的研究仍存在爭議，有待更多高質量、多中心、大樣本、長期隨訪研究證明其療效。
作者貢獻：所有作者均參與文章的構思、設計；魏文興負責查閱文獻、撰寫文章初稿；沈彬負責指導文章寫作、審閱和修改文章；吳元剛、曾羿負責部分參考文獻的收集和文章審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。
膝關節骨關節炎又稱為膝關節退行性關節病，是典型的關節軟骨磨損和缺失的結果。常見臨床癥狀包括膝關節疼痛、僵硬和腫脹等，具有起病緩慢、活動時加重以及疼痛隨時間推移而逐漸加重等特點[1]。膝關節置換術是目前治療嚴重膝關節骨關節炎、類風濕性關節炎等膝關節疾病最常見且行之有效的方法，常見術式包括人工全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）和膝關節單髁置換術（unicompartmental knee arthroplasty，UKA）。文獻報道 TKA 和 UKA 術后具有較高的中長期生存率[2-4]。
骨質疏松或假體周圍骨丟失造成的假體松動、假體周圍骨折，仍是導致假體失敗的主要原因及翻修手術最常見指征[5]。骨密度變化常被認為是骨重建過程的反映，同時也是衡量骨強度和質量的指標之一。因此，骨密度改變與膝關節置換術預后密切相關。Levitz 等[6]研究報道 TKA 術后 2 年脛骨近端骨密度下降 5%～12%，5 年下降 26%，8 年下降 36.4%。鑒于膝關節置換術后假體周圍骨丟失造成的嚴重并發癥、大額治療費用，以及假體周圍骨密度變化對防治膝關節置換術后并發癥的價值，本文將對膝關節置換術后骨密度變化相關問題進行綜述。
1 骨密度的評估方法
X 線片中脛骨假體周圍骨水泥-骨界面出現透亮線常被作為假體松動的特征。但這種主觀性較強的視覺分析并不能對骨丟失進行量化，即使對 X 線片圖像進行定量灰度值分析，其結果也不可靠，精度較差[7]。目前對于骨質量、骨密度的評估方式有多種，包括雙能 X 射線吸收測定法（dual-energy X-ray absorptiometry，DEXA）、定量計算機斷層掃描（quantitative computed tomography，QCT）和高分辨率外周定量計算機斷層掃描（high-resolution peripheral quantitative computed tomography，HR-pQCT）等[8-10]。
1.1 DEXA
DEXA 使用 2 個 X 射線束通過減去軟組織成分來進行骨密度和骨量精確定量評估。DEXA 對膝關節和股骨假體周圍骨密度的測量誤差<4%[11]。Gilchrist 等[11]研究表明，膝關節假體周圍各評估區域骨密度的測量誤差在 0.55%～4.04%，且假體側與非假體側骨密度的測量誤差無顯著差異。同時，使用 DEXA 對 UKA 假體周圍骨密度進行測量，可以評估應力遮擋的特殊區域和潛在的假體穩定性，這也有助于預測假體的生存。雖然 DEXA 具有快速、低成本、低測量誤差等優勢，但不能提供三維圖像，以致不能對骨體積進行評估，也不能區分皮質骨和松質骨[12]。且 DEXA 測量骨密度受患者體型和退行性疾病特征的影響，對于骨架較小者可能會高估其骨折風險，而對于有骨生成增加的退行性疾病患者，測量的骨密度值可能高于實際值[8, 12-13]。
1.2 QCT
與 DEXA 類似，QCT 通過旋轉 X 射線測量受檢者輻射衰減程度，以形成圖像[8]。QCT 骨密度評估是基于骨組織體積 HU 值的定量分析，能分別評估皮質骨和松質骨單位體積骨密度值[14-15]。Johnson 等[16]研究發現，HU 值與髖關節、股骨頸及腰椎 DEXA 骨密度測量值和 T 值具有顯著相關性。Schreiber 等[14]研究也得出相似結論，并認為 HU 值可以作為骨質疏松的診斷方法之一。此外，QCT 測量 TKA 術后骨密度測量的準確性和可靠性也得到證實[17-18]。但 QCT 也存在輻射劑量高、分辨率低以及不能對骨顯微結構成像等局限性；而且存在假體時，金屬偽影對測量結果的影響尚待評估，Zannoni 等[19]研究發現全髖關節置換術后股骨假體對 QCT 的測量影響較小。
1.3 HR-pQCT
與 QCT 不同，HR-pQCT 能夠獲得高分辨率圖像，能夠顯示松質骨和皮質骨的微觀結構[12]。HR-pQCT 不僅可以同時計算松質骨、皮質骨骨密度，而且輻射劑量遠低于普通 CT 輻射劑量[20]。Burghardt 等[21]研究表明，HR-pQCT 在橈骨遠端的骨密度測量值與 DXEA 骨密度測量值相近。此外，HR-pQCT 能對骨微觀結構進行無創性評估，在脆性骨折的預測方面具有較大潛力。而 HR-pQCT 分辨率的提高使得測量視野縮小，因此 HR-pQCT 通常僅限于橈骨遠端等四肢外周骨骼部位測量，而不能進行股骨頸等傳統骨質疏松診斷部位的測量[8]。
2 TKA 術后骨密度的變化
TKA 術后腰椎、髖關節等部位的骨密度變化已有很多研究報道。Gazdzik 等[22]報道 TKA 術后 1 年假體周圍骨密度較基線值明顯降低，主要表現為骨吸收增強以及患者活動能力下降。Kim 等[23]一項隨訪研究發現在 TKA 術后 1、3 個月，股骨頸、股骨轉子和全髖的骨密度均較術前顯著降低，但每個時間點各部位骨密度在手術側和非手術側均無統計學差異。Hahn 等[24]研究發現，TKA 術后 1 年腰椎骨密度較術前升高，而髖關節骨密度呈下降趨勢，但兩者與術前比較差異無統計學意義。Bernatz 等[25]研究發現 TKA 術前骨質疏松發生率為 23%，而術后為 36.7%，這種差異提示 TKA 術后全身骨密度顯著下降，且除橈骨遠端 1/3，其余標準測量部位骨密度男、女性間無顯著差異。Beaupre 等[26]一項前瞻性研究發現初次 TKA 術后 1 年全髖骨密度顯著下降了 1.80%，且女性較男性骨丟失更多。
膝關節置換術后，關節假體改變了股骨、脛骨的機械受力，假體周圍骨結構及骨密度會隨之改變，可能會進一步增加術后并發癥發生風險[27]。因此，腰椎、髖部和橈骨遠端 1/3 的骨密度可能無法代表假體周圍骨密度。
據文獻報道[28]，TKA 術后脛骨近端假體周圍骨密度呈下降趨勢，于術后 6 個月內下降最為顯著。Mau-Moeller 等[29]研究發現，TKA 術后 3 個月股骨假體周圍骨密度顯著下降，這與前期文獻報道結果一致，而脛骨假體周圍骨密度改變卻無統計學差異，這可能是該研究中心樣本量小使得因果分析的檢驗效能系數較低所致。Jaroma 等[30]一項 7 年隨訪研究發現，術前膝關節內翻畸形患者術后 7 年脛骨內側平臺假體周圍骨密度下降 13%，術前膝關節外翻畸形患者則下降 12%，而外側平臺差異無統計學意義。Winther 等[28]研究報道了使用標準多孔涂層脛骨假體者，術后 12 個月脛骨外側平臺假體周圍骨密度相對增加 8.1%，而內側平臺卻無顯著差異。而 Prince 等[31]一項薈萃分析發現，TKA 患者術后假體周圍骨密度迅速顯著下降，并在 2 年內無恢復跡象，術后 6 個月同側假體周圍骨密度快速下降達 15%。而假體周圍骨密度迅速顯著下降造成的骨丟失也增加了假體松動、假體周圍骨折發生風險。
3 UKA 術后骨密度變化
相較于 TKA，UKA 具有創傷小、恢復迅速、術后關節功能更接近于生理狀態且能夠保留更多骨量等優點[11, 27]。然而，UKA 術后應力遮擋等原因導致的骨質吸收會改變假體周圍骨密度，這也會加快假體早期松動過程[32]，因此早期發現假體周圍骨密度改變具有重要意義。
Richmond 等[33]研究發現，UKA 患者術后 2 年脛骨近端內外側松質骨平均骨密度減少 1.5%，皮質骨平均骨密度減少 0.4%。Soininvaara 等[27]研究表明，UKA 術后 3 個月內假體周圍骨丟失發生率最高，股骨干區平均骨密度下降 4.4%，股骨遠端干骺端下降 11.2%～11.9%，這些區域骨密度的改變在術后 2～7 年無明顯進展，趨于穩定。Tuncer 等[32]隨訪發現 UKA 術后假體周圍骨密度最大下降幅度發生在術后 6 個月，平均下降 18%，而變化最大區域為脛骨髁間隆突下。Koppens 等[34]研究發現鄰近假體的脛骨端骨密度在術后呈下降趨勢，但非手術側與之類似，這表明年齡增長所致的自然骨密度下降可能比 UKA 術后應力改變所致的骨密度下降更顯著。
4 假體周圍骨密度變化的影響因素
4.1 檢測相關因素
Therbo 等[35]研究發現在使用 DEXA 測量 TKA 術后股骨遠端骨密度時，股骨遠端旋轉角度會影響骨密度值的精確度。重復測量股骨遠端在 0°、20° 和 40° 時的骨密度，變異系數分別是 0.6%、10% 和 15%。此外，Stilling 等[36]的實驗室研究表明膝關節屈曲 0°～20° 范圍內，每改變 5° 就能發現平均骨密度顯著變化。因此，手術前后重復檢測時保持患者同一體位對于保證骨密度測量的準確度具有重要意義。Stilling 等[36]推薦臨床測量前后位膝關節骨密度時，采用下肢旋轉中立位、膝關節屈曲 25° 的體位，在該體位測量具有較高精確度，變異系數為 1.8%～3.7%，對術后及隨訪均適用。
4.2 體質量
許多文獻報道了體質量或去脂體質量對不同部位骨密度的影響。van Loon 等[37]報道了高體質量指數與 TKA 術后早期骨丟失量成負相關。J?rvenp??等[38]一項前瞻性隨訪研究發現，術后假體周圍骨丟失持續存在，但骨密度下降與臨床不良表現無相關性，而肥胖患者（體質量指數≥30 kg/m2）的骨丟失量較非肥胖者少，這可能是高體質量相關骨應力反應的結果。Ishii 等[39]一項單中心回顧性研究發現，體質量是 TKA 患者術后中、遠期脛骨端骨密度變化的重要影響因素，并提出對體質量的管理有助于防止 TKA 患者因年齡增長造成的脛骨端骨密度下降。但 Mau-Moeller 等[29]一項前瞻性小樣本量隊列研究卻發現，高體質量與假體周圍高骨密度無相關性，但這也可能是研究樣本量較少所致。Palmer 等[40]一項橫斷面研究發現，下肢去脂體質量和全身去脂體質量是男性患者骨密度重要預測因素。
4.3 年齡
Vondracek 等[41]通過對 1993 年—2008 年相關文獻檢索分析，發現在健康絕經前女性中，DEXA 測量的骨密度每年有 0.25%～1% 輕微但有統計學意義的下降。也有研究發現年齡與骨密度存在微弱的負相關，且年齡相關的骨密度下降更多發生在女性患者中[39-42]。Levitz 等[6]研究發現 TKA 術后 8 年，脛骨近端假體下骨密度每年持續下降 5%。因此，高齡可能是骨密度下降的危險因素之一。
4.4 日常活動
Marques 等[43]通過對隨機對照試驗進行薈萃分析，提出日常活動有助于增加老年人骨密度。此外，Pettersson 等[44]報道高強度身體活動可顯著增加年輕成年男性脛骨近端骨密度。但 Mau-Moeller 等[29]研究發現，對于 TKA 患者，以平均步數表示的日常活動量與假體周圍骨密度無顯著相關性。Ishii 等[39]研究也發現，日常活動與 TKA 術后假體周圍骨密度無關，但并未說明日常活動量水平是否對假體周圍骨密度有顯著影響。
4.5 假體相關因素
Seki 等[45]研究報道骨水泥與非骨水泥 TKA 術后股骨遠端骨密度存在差異，骨水泥 TKA 術后骨密度下降 57%，而非骨水泥下降 28%。然而，Abu-Rajab 等[46]研究發現，盡管骨水泥與非骨水泥低應力旋轉平臺 TKA 術后絕對和相對假體周圍骨密度均有顯著下降，但兩種不同固定方式的假體周圍骨密度無統計學差異。此外，Schlegel 等[47]研究了 3 種 TKA 骨水泥固定技術對術后假體周圍骨密度的影響，發現骨水泥穿透力隨骨密度增加而降低，而表面強度隨骨密度增加而增加，但 3 種骨水泥固定技術在骨水泥穿透力和表面強度方面無顯著差異。
在假體設計方面，Minoda 等[48]研究發現固定軸承和活動軸承 TKA 術后脛骨骨密度無顯著差異。同樣，Tj?rnild 等[49]研究發現固定軸承和活動軸承 TKA 術后 1 年脛骨骨密度下降，2 年時骨密度則接近基線水平，而兩種假體 TKA 術后骨丟失量相似，無顯著差異。Lonner 等[50]研究發現在骨水泥脛骨柄假體組，術后脛骨假體周圍骨密度明顯下降，但與固定柱脛骨假體組無統計學差異。Winther 等[28]報道了非骨水泥 TKA 術后 2 年，使用標準多孔等離子涂層假體者脛骨平臺外側骨密度顯著增加，而新型多孔鈦結構假體則無明顯增加，但兩種假體均有助于保持脛骨假體周圍的骨密度。
在假體材料方面，Scott 等[51]報道了使用活動軸承金屬襯墊假體和固定軸承全聚乙烯假體行 UKA 術后，兩種假體周圍骨密度無統計學差異。Yoon 等[52]研究發現對于使用鈦假體和鈷-鉻假體行 TKA 患者，術后 1 年兩種假體周圍平均骨密度均呈下降趨勢，只使用鈷-鉻假體者術后 1、2 年假體周圍平均骨密度有顯著差異。相比于鈦假體，鈷-鉻假體術后透亮線的發生率更高，骨密度減少程度更大，而相同假體材料、不同假體設計間骨密度變化并無統計學差異。因此，Yoon 等[52]推測假體周圍骨質吸收與使用假體的材料相關，而與假體設計無關。
5 TKA 術后骨密度降低的藥物防治
狄諾塞麥是一種能夠與 NF-κB 配體受體激動劑（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）相結合的抗 RANKL 單克隆抗體，與假體周圍骨密度相關，對抑制骨吸收有顯著療效[53-54]。Murahashi 等[53]研究發現狄諾塞麥在 TKA 術后早期能有效減少假體周圍骨密度降低；線性回歸分析顯示狄諾塞麥的使用與骨密度成正相關；使用狄諾塞麥能促進假體的早期穩固，同時也可能有助于防止假體早期移位，降低翻修率。
雙膦酸鹽是一種廣泛應用于治療骨質疏松癥的有效抗骨吸收藥物，能抑制破骨細胞的功能并誘導其凋亡[55-56]，口服雙膦酸鹽能減少假體周圍透亮線。Jaroma 等[57]研究發現相比于只使用鈣劑的患者，使用阿倫膦酸鹽的患者術后脛骨平臺外側骨密度顯著增加，然而兩組股骨干骺端、脛骨內側平臺和脛骨干區骨密度變化無顯著差異。Soininvaara 等[58]研究發現口服雙膦酸鹽和鈣劑能顯著抑制 TKA 術后早期骨密度降低。Shi 等[59]通過薈萃分析發現雙膦酸鹽能短期減少 TKA 術假體骨丟失，相比于脛骨近端區，雙膦酸鹽的使用能更有效地保留內外側脛骨平臺區骨密度。此外，也有文獻報道 TKA 術后最初 6 個月服用阿倫膦酸鹽，術后 6、12 個月骨密度增加[60]；同時，口服雙膦酸鹽患者的假體翻修可能性降低了 59%[61]。
特立帕肽是一種增加新骨形成的治療藥物，對骨折高危患者有效[62]。Kobayashi 等[63]研究發現在預防全髖關節置換術后假體周圍骨密度丟失方面，特立帕肽與阿倫膦酸鹽具有相同療效。此外，Kaneko 等[64]研究發現 TKA 術后每周 1 次使用特立帕肽能促進骨-假體界面內側骨生長，這表明特立帕肽能增加 TKA 術后脛骨內側假體周圍骨密度。Suzuki 等[65]研究發現 TKA 術后使用 1 年特立帕肽能增加股骨、脛骨假體周圍骨密度。對于骨質疏松患者來說，在 TKA 術后使用特立帕肽是一個合理選擇，能夠保持或改善假體周圍骨密度。
以上藥物在一定程度上能夠保持或改善假體周圍骨密度，而假體周圍骨密度的增加有利于防治膝關節置換術后早期移位所致假體松動[58]，同時也可提高假體穩定性[59]，減小假體周圍骨折風險，延長假體生存率[66]。此外，骨密度的增加也可明顯改善術后膝關節長期疼痛等并發癥[67]。
6 總結與展望
膝關節置換術后，關節假體會改變股骨、脛骨原來的機械受力，導致機體對假體周圍骨密度及骨架構進行了調整。而假體周圍骨密度的改變與術后假體松動、假體周圍骨折等嚴重并發癥相關。早期研究發現，假體周圍骨密度的改變有助于早期防治膝關節置換術后并發癥的發生、發展，但目前研究認為仍存在以下問題：① 膝關節置換術后骨密度改變機制尚不明確，目前對于檢測時患者體位、年齡、體質量、日常活動、假體固定方式、假體設計以及假體材料等對骨密度的影響存在爭議。② DEXA 是目前評估骨密度最常用測量方法，但對于骨微結構的評估存在不足，仍需探索評估骨密度的新技術、新方法，以促進膝關節置換術后骨密度改變的機制研究。③ 對于術后防治骨密度改變方面，目前對使用藥物、用藥時間、療程等方面的研究仍存在爭議，有待更多高質量、多中心、大樣本、長期隨訪研究證明其療效。
作者貢獻：所有作者均參與文章的構思、設計；魏文興負責查閱文獻、撰寫文章初稿；沈彬負責指導文章寫作、審閱和修改文章；吳元剛、曾羿負責部分參考文獻的收集和文章審閱。
利益沖突：所有作者聲明，在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。