膝骨关节炎的流行病学
KOA是一种影响膝关节及其周围组织的慢性运动系统疾病，主要特征是关节软骨和软骨下骨的结构改变，也包括髌下脂肪垫、膝关节滑膜、韧带和肌肉的结构改变。
KOA的症状是膝关节疼痛、僵硬、关节活动减少和肌肉无力。
KOA不仅造成患者劳动力的丧失，对患者及其家庭造成巨大的经济压力和生活负担，还对社会造成巨大的负担。
随着全球老龄化社会进程的加快及肥胖人群的不断增加，KOA的患病率也在不断增加。
据国内学者报道，我国KOA患病率为18%，男性KOA患病率为11%，女性KOA患病率为19%，女性患病率显著高于男性。
段升磊通过对青岛地区40岁以上人群KOA患病率的调查显示[14]，男性KOA的患病率为17.8%，女性为41.9%。
而国外对KOA流行病学调查显示，近30%的45岁以上人群有KOA的影像学证据，其中约一半有膝关节症状。
在不同的国家与地区中，KOA的患病率也有所不同。
在我国不同地区中，以东部、西南及西北地区KOA患病率偏高，分别为21%、22%和21%，而北部地区KOA患病率偏低，为12%。
农村KOA人群患病率明显高于城市。
在美国，生活在农村地区的成年人中有三分之一患有关节炎，而在城市地区，这一比例为五分之一。
从全球视角来看，亚洲KOA患病率明显高于欧美，影像学KOA的患病率在日本为70.8%，而在荷兰为6.5%。
而在种族方面，KOA患病率也有所不同。
国外对非裔美国人与白人KOA影像学特征的研究显示，非裔美国人，尤其是女性，KOA患病率明显更高，且影像学表现更加严重。
膝骨关节炎的发病因素
年龄：年龄是KOA最主要的发病危险因素。
随着患者年龄的增长，KOA的患病率也逐渐增加。
国内骨关节炎流行病学调查显示，我国40岁以上人群的KOA患病率为10%～17%，60岁以上达50%，而在75岁以上则高达80%。
随着年龄的增加，膝关节半月板和关节韧带的退行性改变、骨转换增加以及关节组织的钙化、下肢力线的改变，使得关节软骨更加容易损伤，进一步加重KOA的进展。
KOA发病率的增加是各种危险因素的累积暴露和膝关节结构中与年龄相关的生物因素变化的结果。
包括关节组织适应生物力学损伤的能力、细胞衰老等生物学变化以及由于与年龄相关的肌肉减少症和骨转换增加而导致的膝关节适应生物力学挑战的能力下降等变化的组合可能是KOA的促成因素。
性别：KOA流行病学显示，女性KOA患者明显多于男性，尤其是绝经后女性KOA患病率明显增加。
女性绝经后KOA发病率的迅速增长提示性激素，尤其是雌激素的缺乏可能是骨关节炎的全身性易感因素。
一项研究表明，雌二醇水平较低的受试者发生骨性关节炎的风险增加，而雌二醇分解代谢的产物2-羟孕酮水平较低的受试者发生KOA和其它部位骨关节炎的风险都较高。
研究人员推测，较高的2-羟孕酮水平可以通过抑制花生四烯酸途径中的白三烯合成来延缓KOA的发展。
而其它研究显示，口服或皮下注射雌激素可减少关节软骨的破坏。
上述研究表明，雌激素对KOA有积极作用。
相反的是，有研究表明，雌激素缺失与骨关节炎的发病机制没有因果关系，KOA患病率在性别方面的差异可能是雌激素通过影响肌肉骨骼疼痛的敏感性所致，而非雌激素对关节的直接作用。
体重：肥胖在全世界范围内患病率不断上升，已达到大流行水平。
据报道，在≥40岁的成年人中，肥胖者(BMI≥30Kg/m2)的KOA发病率是健康体重者(BMI＜25Kg/m2)的3倍，病态肥胖者(BMI≥35Kg/m2)的发病率是健康体重者(BMI＜25Kg/m2)的5倍。
一项研究显示，肥胖与KOA风险之间存在剂量-反应关系。
体重指数每增加5个单位，患KOA的风险就增加35%，且这种剂量-反应关系在女性身上明显强于男性。
相较于正常人群，肥胖人群的膝关节内侧间室承受着更大的负荷，这会加重患者关节软骨的损害，增加KOA的进展及发病率。
另一方面，肥胖导致KOA患病率的增加可能与肥胖患者的脂肪代谢异常有关。
在正常生理条件下，软骨细胞在分解代谢和合成代谢过程中保持稳态平衡，软骨细胞的活动受可溶性介质的作用影响，如生长因子和细胞因子等。
而脂肪组织来源的细胞因子，如脂肪因子，在肥胖和骨关节炎之间起着关键作用。
研究表明，肥胖诱导的炎症会使得脂肪因子发生变化，促进KOA的发展。
职业与生活方式：个人的职业与生活方式与KOA的发病几率同样密切相关。
孙红指出，长年从事过度劳动的人群KOA发病率比较高。
区广鹏调查也发现劳动强度越大，KOA的发病率就越高。
重复性动作，如经常下蹲、跪地和举重，再加上专业体育活动，如长跑、篮球和足球，由于更频繁的损伤，导致软骨缺损、半月板和前交叉韧带撕裂，因此这类人群患KOA的风险更高。
这可能是膝关节长期、反复受压，关节软骨、半月板及韧带损伤，从而引起膝关节退行性病变。
缺乏体育锻炼的人群由于膝关节不稳定、股四头肌肌力较弱，导致膝关节更容易受到损伤，因而增加了KOA的发病率。
外伤：膝关节外伤是KOA的另一个危险因素，特别是半月板和前交叉韧带撕裂。
膝关节常见的外伤包括急性扭伤、车祸、高处坠落等，这些外伤通常导致膝关节软骨内异常的应力梯度和过度的局灶应力，损伤膝关节软骨、半月板及前交叉韧带。
据报道，前交叉韧带损伤后KOA的发生率高达87%，而1/4～2/3的前交叉韧带损伤伴有半月板损伤。
前交叉韧带通过限制胫骨和胫股关节旋转力的前平移，在膝关节的稳定中发挥重要作用。
半月板可以缓冲膝关节软骨所受到的应力，还可以合成各种酶和炎症介质，以应对可能加速邻近软骨降解的创伤。
因此，在外伤后重建前交叉韧带、修复半月板有助于抑制胫骨前平移、减少膝关节软骨磨损、恢复适当的关节运动学，恢复膝关节稳定性，从而缓解疼痛，恢复功能，降低KOA的发生率。
另外，在膝关节外伤后，关节内细胞因子的产生、炎症介质的释放也会导致进行性软骨细胞损伤和基质降解，扰乱关节稳态，导致关节变性。
损伤期间软骨细胞中基因表达的改变和各种降解酶的激活会导致进行性软骨丢失，导致关节软骨的生物特征和内部生化环境发生改变，使得创伤患者更容易发生KOA。
膝骨关节炎的病理改变KOA
长期以来被认为是一种由于膝关节过多活动所导致的“磨损性”疾病，现在人们认为它具有影响多个关节和关节结构的复杂病理生理学。
因此，应将KOA视为一种累及全膝关节的疾病。
KOA的病理改变主要包括关节软骨、软骨下骨、膝关节滑膜、髌下脂肪垫和半月板的改变。
关节软骨：关节软骨是无血管、淋巴和神经的组织，软骨细胞是软骨组织中唯一的细胞类型，关节软骨还有细胞外基质形成。
当软骨细胞机械感受器感知物理力时，软骨细胞代谢活动发生变化，关节软骨表层含水量增加，同时细胞外基质发生降解。
细胞外基质在降解酶的帮助下发生变化，细胞周围基质也会因蛋白酶激活增加而降解。
而降解产物的产生，以及损伤相关分子模式的分泌，进一步增加了促炎介质的释放，影响相邻的滑膜增殖并诱导炎症反应，最终导致软骨更大程度的分解。
通过启动炎症过程和诱导软骨的分解代谢状态，软骨表面变化，如形成深裂缝，导致软骨脱层，露出钙化的软骨和软骨下骨。
软骨下骨：随着关节炎的发展，软骨下骨暴露，为了应对机械应力，软骨下骨通过改变成骨细胞和破骨细胞的活性，来合成新骨和吸收旧骨。
这些变化伴随着软骨下小梁骨的改变。
软骨下骨的暴露，导致出现骨髓病变，骨髓病变是骨的微损伤，其特征是局部纤维化、脂肪坏死和局部骨重塑增加，导致骨小梁的微骨折，最终导致软骨下骨病变、囊肿和骨赘形成。
膝关节滑膜：在多种炎症介质，特别是白细胞介素-1和肿瘤坏死因子的刺激下，软骨细胞、滑膜细胞和淋巴细胞产生IL-6、IL-8、IL-15、IL-17、抑制因子和前列腺素，导致膝关节滑膜增生、疼痛。
此外，滑膜炎症导致蛋白水解酶大量产生，加重软骨损伤。
髌下脂肪垫、半月板的改变：髌下脂肪垫作为膝关节前方的软组织，在膝关节受到机械损伤时可以缓冲压力，保护膝关节。
髌下脂肪垫是一种非常敏感的组织，含有脂肪细胞、成纤维细胞、白细胞、巨噬细胞等免疫细胞。
KOA患者免疫细胞的血管扩张和迁移导致髌下脂肪垫肿胀、局部缺血和部分坏死，引起髌下脂肪垫的结构改变，而髌下脂肪垫的各种改变可能是KOA患者慢性膝关节疼痛的原因之一。
在正常的膝关节环境中，半月板中的胶原基质可以抵抗生物力学应力，使负荷传递到其它膝关节结构，使膝关节在运动时保持稳定。
如果半月板受伤或受损，通常会导致膝关节软骨发生破坏、丢失、软骨下骨改变、骨髓病变和膝关节滑膜炎。
