足踝骨坏死的流行病学、病因学和解剖学

骨坏死可见于多个部位，比如面部的下颌骨，上肢的肱骨头、腕舟骨、月骨，下肢的股骨头、膝关节、距骨、足舟骨、第2跖骨头等，本期推送足踝部骨坏死。

作者：Daniel K. Moon，科罗拉多大学（美）

译者：凌昊楠

审校：陈献韬

骨坏死; 足部; 踝关节; 解剖学; 流行病学; 病因; 缺血性坏死

内容概要：

1. 足部和踝关节的骨坏死比髋关节少见，但在足踝外科中也常见；因此，其产生的原因及相关解剖值得研究。

2. 骨坏死有许多原因，其机制目前知之甚少，但主要集中在骨细胞死亡和病变进展的共同途径上。

3. 足部和踝关节的骨坏死常见表现因血管解剖和生物力学相互作用造成骨坏死的条件各有不同。

骨坏死是骨骼失去活力并进展到退变和结构塌陷的过程。骨坏死在多种临床情况中被视为不同疾病过程的一部分，与某些药物、环境因素和创伤有关。虽然骨坏死可能更常见于髋、膝关节，但足踝专家在临床过程中无疑会遇到不同阶段、不同部位的骨坏死。尽管长期以来人们对骨坏死的认识和治疗策略进行了很多探索，但对骨坏死的发病机制和进展仍然知之甚少。

流行病学

大多数骨坏死文献和会议报道的流行病学数据都与股骨头有关。足踝骨坏死的发生率较低，本文根据报告的数据进行了一些估计。

许多引用“ 约10%的全髋关节和踝关节置换术可归因于骨坏死 ”的来源是基于一位外科医生的评论（没有支持性数据），即骨坏死“ 可能占美国每年进行的50多万次全髋关节置换术的10%以上 ”。在这一评论的几十年后，2010年，美国关节置换手术量急剧增加，超过100万台/年。关节置换术的增加并不一定反映骨坏死的比例增加，因此这一估计可能不准确。然而，髋关节和膝关节置换术治疗骨坏死无疑比足踝关节置换术更为常见。

一项针对英国全科医生的骨坏死流行病学调查发现，所有骨坏死病例中只有3.1%涉及足部或脚踝，而髋部病例占75.9%。该调查中非创伤性髋关节骨坏死的外推率与日本一项单独的特发性股骨头骨坏死流行病学调查相吻合。这两项研究都表明每100000名成人中约有1.7例非创伤性髋关节骨坏死。由于调查中使用的国家编码系统的局限性，英国调查可能低估了潜在的足踝骨坏死病例。例如，距骨是唯一一个具有特定缺血性坏死代码的足部骨骼，但不包括Freiberg infraction或sesamoid代码。调查数据和其他涉及髋、膝、肩和踝关节的骨坏死报告表明，踝关节骨坏死占非创伤性骨坏死病例的3%至4%。踝关节病变通常是双侧的，或与髋关节或身体其他部位的病变同时发生，这表明在评估非创伤性骨坏死病例时，筛选多个关节可能是谨慎的。距骨创伤性和非创伤性骨坏死病例的比例据报道高达3:1。

如果将这些估计应用于美国人口，预计每年至少有250例非创伤性成人足踝骨坏死病例。因此，包括创伤性病因在内，美国每年可能会有约1000例成人踝关节骨坏死病例。这一数字不包括足部和踝关节案例提供者看到的其他潜在前足和中足骨坏死患者，这将使美国每年足部和脚踝骨坏死病例的总估计数更高。

病因学

骨坏死只是描述骨类似病理结果众多术语中的一个，如缺血性坏死、无菌性坏死、缺血性坏死和骨梗死。

与骨坏死相关的病因列表（表1）相当长，尽管并非所有原因都已被确凿证明确实导致骨坏死。即使存在因果关系，其机制也往往不清楚。

在移位的骨折中，营养动脉可能被破坏，相关的软组织损伤会减少局部血流。骨折本身和内固定都可能干扰骨膜血流。植入物下方的早期骨质疏松可由少量局部坏死引起的重塑引起。在距骨骨折的情况下，相关关节半脱位或脱位的程度以及伴随的有限血管供应中断似乎是骨坏死发生的一个特别重要的因素。

创伤性损伤可产生足够的影响，独立导致骨坏死的发生；然而，额外的非创伤性风险因素也会使特定创伤性损伤发展到骨坏死的可能性变得复杂和放大。

非创伤性骨坏死

皮质类固醇激素

使用皮质类固醇是非创伤性骨坏死最常见的病因，它对骨骼有多种不良影响。有趣的是，越来越多的证据表明，在这种情况下，“骨坏死”一词可能不准确。皮质类固醇诱导成骨细胞和骨细胞凋亡，来自激素相关塌陷的股骨头组织学标本显示，与创伤继发的真正骨坏死标本中出现的空腔相比，空腔中存在凋亡骨细胞核浓缩和染色质碎片（图1）。如果没有骨细胞的机械感觉作用，骨适应和骨重塑可能受损。皮质类固醇还可增强破骨细胞的活性，这与它们对成骨细胞的促凋亡作用相结合，导致骨矿物质密度迅速降低，如小鼠所示。

图1.骨坏死的组织学表现。来自于osteone-crotic sesamoid（豆状骨？）的骨和软骨切片（A）。放大显示无骨细胞的空骨陷窝（B）。

糖皮质激素也可能促进血管损害和缺血性坏死。糖皮质激素可能直接干扰血管生成和血管内皮生长因子（VEGF）的产生和作用。此外，由于骨细胞和成骨细胞促进血管生成，它们的凋亡间接地进一步减少了血管生长。

另一个激素性坏死的机制是糖皮质激素刺激骨髓脂肪肥大和增生，从而增加皮质内压力并降低骨内血流。然而，证据表明，这可能只是部分作用，因为骨内压升高不一定会发生骨坏死。在类固醇作用下，脂质在人和兔骨细胞中积累，这与坏死股骨头中发现的脂质增加一致。然而，目前尚不清楚这种脂质含量的增加是否直接导致血管受损或骨坏死。

类固醇与股骨头坏死形成之间存在量效关系。荟萃分析表明，每天超过20mg的强的松当量导致发生骨坏死的优势比增加9.1（95%可信区间4.6–19.8）。类似地，累积剂量超过10克导致优势比增加2.4（95%可信区间0.8–6.4）。在开始激素治疗后的头几个月，股骨头发生骨坏死的风险似乎最高；然而，风险期一直延续到初始用药的12个月左右。这些临床指南和风险期可能不会完全适用到足部和踝关节骨坏死；然而，限制皮质类固醇的剂量并在一年内监测骨坏死似乎是合理的。

酒精

长期以来，过度饮酒被认为是骨坏死的危险因素，尽管只有一小部分酗酒者会发生骨坏死。与皮质类固醇一样，酒精性骨坏死的多种机制已被提出；然而，不确定性依然存在。正在研究的酒精相关骨代谢障碍的一些潜在机制也与激素诱导的骨坏死重叠。酒精使用与骨质疏松症有关，大鼠研究表明酒精还会导致骨细胞凋亡和脂质增生。

研究还证明了与骨坏死相关的遗传因素。乙醛脱氢酶2（ALDH2）是酒精代谢中的一种关键酶，在东亚人中，一种非活性等位基因变异的发病率很高，这种变异会导致脸红和饮酒不适，但对酒精中毒具有保护作用。在日本人群中，含有ALDH2的12q24基因座和20q12基因座与特发性和酒精性股骨头坏死相关。乙醛累积促进骨坏死的具体机制尚不清楚；然而，脂质代谢障碍被认为是机制之一。

酒精与骨坏死风险之间的量效关系已在多项研究中得到证实。偶尔喝酒的人（每天少于8毫升）风险增加，而经常喝酒的人更是如此（每天超过8毫升）。一项对照研究表明，虽然酒精增加了骨坏死的风险（不使用类固醇的患者的优势比为11.1；95%可信区间为1.3-95.5），但皮质类固醇诱发的风险要高得多（不喝酒的患者的风险比为31.5；95%置信区间为9.05-109），饮酒者服用皮质类固醇的风险变化不大，反映了单独使用皮质类固醇会产生过度的内在风险。

吸烟

吸烟增加股骨头坏死的风险；然而，确切的机制尚不清楚。机制包括吸烟对一氧化氮生物利用度的有害影响、氧化应激增加和内皮细胞损伤。已经证明了量效关系，尽管比酒精弱。然而，对于目前的吸烟者来说，骨坏死风险似乎持续增加，尤其是每天吸烟超过20支、抽烟史超过25包/年。与酒精研究结果类似，目前或过去使用过皮质类固醇的吸烟者的优势比增加的影响小于不吸烟者。

镰状细胞病

在镰状细胞病中，多种机制被认为有助于骨坏死。血红蛋白的异常聚合和随后的红细胞镰状形态似乎通过增加血液粘度、导致血瘀和血管堵塞而损害血管灌注。软骨下骨梗死可导致最终塌陷。尽管镰状细胞病本身就是骨坏死的危险因素，这种危险可能会通过膜联蛋白A2、骨形态发生蛋白6和klotho等基因的变异被而放大；这可能增加了血管炎症、氧化应激和内皮损伤。

对镰状细胞病患者坏死距骨的研究表明，当存在距骨骨坏死时，总是伴随着髋关节骨坏死，并且从来没有单独出现足部和踝关节坏死。具有最严重SS镰状细胞基因型受试者在5年内出现症状后，距骨快速塌陷的风险也最高。没有发现骨坏死性病变消退的病例，有症状的病变比无症状的病变进展更快。距骨后部和中部塌陷的可能性大于前部。

其他风险因素

在服用皮质类固醇的患者中，系统性红斑狼疮患者发生骨坏死的风险明显较高。在观察了患有各种疾病并骨坏死患者的凝血机制后，有人提出将促凝状态作为骨坏死的病因。这种状态可能归因于正式的疾病，如抗磷脂综合征和血栓形成，但也包括因使用皮质类固醇或酗酒而出现促凝后遗症的患者。关于抗磷脂综合征的研究在这一机制上有好有坏。一些研究表明，使用皮质类固醇对骨坏死的发展有潜在影响。

戈谢病与骨坏死相关；然而，病变的确切机制尚不清楚。骨髓细胞内葡萄糖脑苷酶的积累以前被认为会造成血管压迫和闭塞，理论上，充血的巨噬细胞会阻塞小血管。然而，组织学证据表明，骨血管缺乏戈谢细胞，放射性核素跟踪表明，在受影响的骨和骨髓中，流向骨的血流量实际上可能增加，这与血管功能不全相矛盾。然而，用重组ß-葡糖苷酶酶治疗戈谢氏病已被证明可减少骨痛并降低骨坏死的发生率。这表明导致戈谢氏病骨坏死的因素之间存在独特或更复杂的相互作用。

Gaucher病（Gaucher disease，戈谢病）是“较常见”的溶酶体贮积病，为常染色体隐性遗传病。该病由于葡萄糖脑苷脂酶基因突变导致机体葡萄糖脑苷脂酶活性缺乏，造成其底物葡萄糖脑苷脂在 肝、脾、骨骼、肺，甚至脑的巨噬细胞溶酶体中贮积，形成典型的贮积细胞即“戈谢细胞”，临床表现为不明原因的脾肿大、肝肿大、贫血、血小板减少、骨痛、 神经系统症状等。诊断需结合临床症状、实验室检测及病理学检查等进行综合判断。

显然，与骨坏死相关的原因和风险因素是多种多样的。某些疾病的致病机制、环境暴露和创伤病因之间有时可能存在一些重叠。同时，骨坏死的某些原因具有独特的机制。潜在机制的复杂性表明，预防骨坏死可能永远不是一种单一的、普遍的干预措施，最佳的预防和治疗方法将是因病因而异。

骨坏死病变进展

重要的是，死骨组织与结构塌陷和毁损之间存在区别。骨坏死的多个分期系统表明，在任何结构性改变或塌陷之前，会出现不同阶段的组织变化。例如，Fiat和Arlet分期的1期（最初用于髋关节，但经过修改用于距骨）在放射学上无变化，仅在MRI上可见变化。Steinberg分类系统的0期描述了骨坏死的一个阶段，没有放射学和MRI改变。

骨坏死的各种原因表明，一系列复杂的因素影响骨细胞的活力。然而，各种因素最终的结果是骨细胞死亡和随后可能的崩塌（图2）。

图2 骨坏死病因病机演变

非创伤性和创伤性骨坏死的修复反应在骨髓反应和板层骨形成与编织骨形成方面可能不同；然而，这两种情况下的一般修复特点是新的同位活骨叠放在软骨下骨的坏死小梁上，以及坏死小梁的再吸收。总的来说，骨吸收超过骨形成，导致需要修复区域的骨密度降低。这些区域容易发生潜在的微骨折，这种骨折可能累积到导致软骨下塌陷、宏观骨折和关节不稳定的程度。未修复死骨的密度没有变化。因此，软骨下骨折和塌陷本身不是骨细胞死亡的结果，而可能是修复反应过程中骨吸收的结果。当应力作用于坏死骨时，关节塌陷主要由于软骨下松质骨强度下降的累积效应，而不是软骨下骨板本身的缺陷造成的。软骨下松质骨弱化区的大小和位置相互作用，导致宏观层面结构塌陷的可能。

总的来说，创伤性缺血性坏死病例似乎比非创伤性病例表现出更强烈的组织修复反应。这可以解释创伤性距骨骨坏死病例中血管重建能够逆转穹窿中的骨坏死影像学表现，而不会出现任何后续的骨塌陷。

解剖学

尽管在整个足部和脚踝都有骨坏死的报道，但由于其血管供应和承受应力的特点，一些解剖部位出现的频率高于其他部位（图3）。尽管这些特定的骨骼和区域超出了本文的范围（见下文关于足部和脚踝骨坏死最常见部位的讨论）。

图3.常见足部和踝关节骨坏死的X线照片和MRI示例。外伤后距骨坏死（A-C）；慢性籽骨样骨坏死（D-F）；Freiberg第二跖骨头损伤（G，H）；Muller-Weiss（I，J）。

距骨

由于3个主要关节（胫距、距下和距舟）同时通过距骨传递各种力矩和应力，因此距骨是足踝部骨坏死的常见部位就并不奇怪了。距骨表面约60%被软骨覆盖，没有肌腱或肌肉附着。距骨表面只有一小部分可供大多数骨享有的丰富骨膜循环，因此容易受到血管破坏的影响。然而，不应将血运脆弱性与较差的基线血运灌注相混淆。距骨的血液供应来自3条主要区域性血管的分支：胫前动脉、胫后动脉和腓骨动脉。跗骨管动脉是最大的供血支，其次是跗三角肌支和跗骨窦支，剩下的足背动脉支和后结节支血管作为相对较小的供血来源。

距骨的血液供应和股骨头血供有惊人的相似之处：

配图：距骨的血液供应

尽管股骨头和距骨大部分都被软骨覆盖，但相对于股骨头坏死而言，非外伤性距骨骨坏死发生的频率较低，部分原因可能是股骨头软骨相对面积较大、连续，而距骨表面有 5 个营养血管的接入区域。

受骨坏死影响最严重的距骨区域似乎取决于病因。在距骨颈骨折（例如，Hawkins IIB 或 III 型）后的外伤性骨坏死中，距骨穹顶的前外侧区域似乎更常受到塌陷的影响。在距骨颈骨折中，骨内分支和通往跗骨管的动脉被破坏。对于IIB和III型骨折，胫动脉的三角肌支也可能被距下脱位破坏，增加骨坏死的风险。相比之下，非创伤性骨坏死可能集中在距骨穹顶的后外侧区域，该区域的基线血管供应最差。

足舟骨的骨坏死可在外伤后导致或可自发发展。舟骨骨折分为 3 种类型：1 型骨折将舟骨分为背侧和足底碎片，2 型骨折沿矢状面从背外侧到足底内侧分裂舟骨，3 型表示沿矢状面粉碎常伴有内柱高度和长度的损失。虽然 2 型骨折是最常见的，但骨坏死与 1 型和 3 型骨折类型最密切。

Kohler病和Müller-Weiss病通常分别被描述为儿童和成人非创伤性舟骨坏死的表现。来自 Kohler 病患者的组织学样本的有限报告描述了坏死骨小梁。然而，增加的硬化和舟骨变平的放射学表现与许多无症状患者中发现的相同，并且一些资料将Kohler病描述为不同于骨坏死的骨软骨病过程。值得注意的是，无论是否进行负重或固定治疗，有症状和无症状儿童的放射学舟骨异常都会消退。因此，目前尚不清楚Kohler病是否代表成熟后自限性的骨化异常，或者是自发消退的真正骨坏死过程。

相比之下，成年Müller-Weiss病患者表现出永久性畸形（例如后足内翻）和外侧舟骨偏心塌陷。多份欧洲报告指出，Müller-Weiss病患者的组织学发现与骨坏死不一致；然而，其他人报告了与骨坏死一致的组织学发现（例如，空洞）。

对舟状血管供应的早期描述指出了一个中心区域的血供不足。这个分水岭区域被认为是导致骨坏死发展的一个因素，特别是在创伤后病例以及可能影响应力性骨折的治疗。最近的工作表明，血管不足区域的存在和位置因患者而异。源自足背动脉的内侧和外侧跗骨分支是一致的，从足底内侧动脉到足底舟骨的分支也是一致的。通常，足底和内侧血管在舟骨结节周围形成吻合环。仅 12% 的标本的血供不足区域位于中央，不一定延伸到足背表面。在其他患者中，血供不足的区域可能更偏侧，甚至根本不存在。

从理论上讲，中间柱和中间柱之间的不同应力会在舟骨中央中产生剪切应力，从而影响Müller-Weiss病和应力性骨折的发展，尤其是在存在缩短的第一或二跖骨的情况下。因此，结构和血管异常的组合可能使一些个体比更广泛的人群更容易形成舟骨坏死；例如，在一小部分中央血管供血不足的患者中，中央应力增加或舟骨骨折。

第一跖骨

第一跖骨的骨坏死主要被报道为拇（足母）外翻矫正的医源性后果，特发性坏死的报道并不常见。据报道，远端截骨术结合外侧软组织松解术有高达 40% 的骨坏死风险。后来的工作证明一小部分患者 (7%–25%) 存在可能与骨坏死一致的影像学变化，但临床症状并不常见。

第一跖骨头接受来自第一跖背动脉、第一跖骨动脉和足底内侧动脉分支的血液供应。这些血管的分支进入骨膜，再由骨膜输送微小的血管穿透皮质层。解剖学表明，这些血管形成了一个以头部跖侧为中心的神经丛，这使得它很容易受到偏离方向的远端截骨锯切割的影响，摆锯切割会从骨骼延伸到软组织。

骨内血供由一根营养血管供给，该营养血管从第一跖骨背侧动脉分支出来，并进入第一跖骨动脉外侧，通常在远三分之一或中远三分之一处。穿过皮质后，血管向近端和远端分支走行。所有远端截骨术都会破坏骨内血液供应，因此一般的操作仍然是避免过度剥离跖骨头周围的软组织，并确保锯切不会损害第一跖骨外侧的血供系统。

其他跖骨

与第一跖骨不同，手术后其他跖骨发生医源性骨坏死的报道并不多见，相反，其他跖骨骨坏死最常见的是跖骨头的自发性骨坏死(典型的第2跖骨)，即Freiberg病或Freiberg梗死（点击查看）。

跖骨头接受来自跖背动脉和胫骨后动脉的分支的血液。这些分支在跖骨头周围形成吻合支，营养动脉通常从韧带和关节囊起源处进入。

当存在合理的骨外和骨内供应时，身体重力或创伤似乎对Freiberg病的发展有更大的影响。第二跖骨通常是最长的，它的头部在负重和脚趾落地时可能会承受更多的压力，造成头部的背-远端损伤。在许多病例中，拇外翻畸形会导致重量从第一跖骨转移到第二跖骨，应力更加集中。

籽骨

可追溯到1924年的籽骨骨坏死病例报告首先指出，更常见的是内侧籽骨；然而，外侧籽骨也会受到影响。组织学上的病例与骨坏死一致，但确切原因尚不清楚。籽骨骨坏死的最初病因被认为是重复性应力或创伤引起的微骨折，最终干扰血管供应和重塑。

籽骨的血供有一定的变化，可起源于足底内侧动脉或足底弓。足底第一跖骨动脉供应外侧籽骨，有时也向内侧籽骨(近端，或近端和远端)输送分支。在其他病例中，内侧籽骨由足底固有动脉供应。每个籽骨的近端、足底和远端均有动脉贯穿。

考虑到血流的解剖变异性，发生籽骨坏死的条件可能取决于特定生物力学应力或创伤事件和特定血管解剖模式的罕见组合。

总结

在了解与骨坏死相关的病因和危险因素方面取得了重大进展，但仍有许多未知领域有待探索。与股骨头坏死相比，有症状的足、踝关节骨坏死发生的频率要低得多，表现也更加多样，这使得专门的研究更加困难。然而，从髋关节文献中获得的知识有时可以转移到足踝关节。未来使用专门的数据登记处理可能会使针对足踝关节的骨坏死研究更加彻底，因为来自每年数以千计或更多病例的数据可以汇集在一起。虽然骨坏死可能在日常生活中并不多见，但足踝骨坏死对足踝关节医师来说也不是见不到的。

骨细胞死亡和结构崩溃的共同终点沿多种途径存在；然而，在早期阶段进行有效的干预是一个未来的挑战。对发病机制的深入理解会为逆转、预防或微创治疗创造机会。与此同时，在某些患者中，多种危险因素可能叠加，因此，结合手术干预和药物治疗辅助多管齐下的方法可能是最好的治疗方法。因为足部和踝关节的骨坏死有无数的表现和部位，我们对足部和踝关节的结构、血管和生物力学解剖学的理解，对于我们在临床复杂条件下制定各种骨坏死的最佳治疗策略是至关重要的。

来源：股骨头坏死不换关节

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