一、膝關節骨性關節炎（KOA）的定義：參照《骨關節炎診斷指南（2018版）》的精神來定義KOA，歸結以下點。
1、以膝關節疼痛為主要症狀的退行性疾病。
2、病因不明確：與年齡、肥胖、炎症、創傷及遺傳因素等有關。
3、病理：關節軟骨變性破壞、軟骨下骨硬化或囊性變、關節邊緣骨質增生、滑膜病變、關節囊攣縮、韌帶鬆弛或攣縮、肌肉萎縮無力等。
4、分為原發性KOA（無明確誘因）和繼發性KOA（繼發於創傷、炎症等）。
二、流行病學
發病率高，流行病學調查顯示，60歲以上人群中KOA患病率高達30％，隨著人類壽命延長和社會老齡化加劇，患病率逐年增加[1]。女性高於男性,農村高於城市。
三、發病機理
1.關節軟骨磨損：膝關節除了運動之外，還需要承受膝關節以上的體重的負荷（關節面的擠壓）。人在站立不動時，這是脛骨平臺承受的基礎壓力，關節面之間產生靜摩擦力。步行時還會產生滾動摩擦力和滑動摩擦力。
接觸面的粗糙程度和接觸面之間的壓力決定摩擦力的大小，摩擦力的大小與關節面軟骨損傷程度成正比。
1.1異常的膝關節生物力學，（膝關節的負重力線的改變），脛骨平臺上重力的分配不均，造成局部壓力增加，主要負重面的關節軟骨面更易損傷。許多流行病學和實驗研究證實關節軟骨退行性病變的出現與異常應力負荷密切相關[2-4]。關節軟骨的應力負荷一旦超出生理範圍，可導致關節軟功能及形態的異樣，引發關節軟骨退變[5]。如下圖[5]所示，股骨內側髁軟骨面的缺損與壓力的關係。
股骨內側髁軟骨面的缺損與壓力的關係
1.2超標的體重：在膝關節生物力學異常的基礎上外加超標的體重必然增加關節軟骨面之間的壓力。可以理解並非每個胖子都患膝關節骨性關節炎。
1.3運動的方式與強度：這與職業有關。運動員關節面之間摩擦的總數明顯高於常人，而且關節面之間的壓力、衝擊力也非普通人能夠達到的。但是並非每個長跑運動員都患膝關節骨性關節炎，膝關節生物力學的異常作為膝關節損傷的內因。
1.4外傷因素：外傷直接損傷關節面，就是癒合後關節面的粗糙程度提升，增加關節面之間的摩擦力。
1.5年紀因素：老年人膝關節的使用量的累計自然比年輕人多。發病率高是理所當然的。
2.免疫反應的激活
Donohue等提出"隱蔽抗原"假說：在胚胎和出生後的發育過程中，軟骨組織大多處於與機體自身免疫監視系統相隔離的狀態，因關節軟骨並無血液及淋巴循環存在，亦無神經支配，一旦軟骨受到某種損傷，軟骨成分便可以被暴露出來，成為"抗原"，從而引起抗自身軟骨成分的自身免疫反應的產生[6]。有研究表明：部分患者的滑膜中有炎性淋巴細胞浸潤，用免疫組化證明炎性浸潤細胞的種類和分佈與類風溼性關節炎具有相似性[6]
關節滑膜炎症是KOA的重要病理改變之一，可能是免疫反應的結果。關節囊通常增厚、並會黏附在變形的軟骨下骨上，導致關節活動受限。免疫反應參與細胞因子對軟骨的破壞，進一步促進KOA的發展。
神經系統對免疫系統的調控的重要表現是：調節免疫應答的強弱和維持時間。[7]
3.膝關節的生物力學改變
膝關節的組成由脛股關節和髕股關節組成。膝關節的功能是運動與負重，這兩個功能是由脛股關節來完成。通常說的膝關節是指脛股關節。膝關節的解剖與功能請參考有關書籍。
維持膝關節的正常生物力學關係主要靠膝關節的韌帶、關節囊和其周圍的肌肉，當然血液循環、半月板也非常重要。
前面已經闡述過的骨骼-神經-肌肉的發病機制，可以幫助我們理解脊椎骨的移位與肌力異常和肌肉萎縮的關係。骨骼-神經-肌肉-關節是膝關節生物力學改變的行程。
後期還會針對骨骼-交感神經-血管的發病機制做進一步的介紹。
臨床上對於膝關節疼痛的病人，我們通過矯正骨盆和腰椎治療取得很好的療效。例如，對膝關節前內側的疼痛，通過矯正L3、4椎體（影響隱神經）常常有立竿見影的效果；膝關節後方的疼痛往往是由於S1-2脊神經的問題，通過矯正骶髂關節也效果明顯；膝關節外側的疼痛往往是L5椎體的問題。
總結：椎骨、骨盆是問題的內因，體重、運動等因素則是外因。內因是變化的根本，外因是變化的條件。
參考文獻：
[1]王 娟，陳 偉，趙 闊，孟洪宇，張浚哲，李軍2，張英澤, 膝關節骨性關節炎新分型及其驗證, 河 北 醫 科 大 學 學 報,2019,40(8):971-972
[2] 許可,馬信龍,張園,等.異常應力條件下關節軟骨的變化[J].中國組織工程研究與臨床康復, 2011,14(46): 8559-8562.
[3] 張勝 黃昌林,胡蘊玉,等.不同應力載荷模式致牛關節軟骨細胞及基質損傷的差異[J]. 第四軍醫大學學報,2005,24(15):1369-1372.
[4] 張英,崔磊,劉偉,等.力學環境對軟骨基質代謝的影響[J].中國生物工程雜,2003,23(7):80-83.
[5] 張葉明，吳 迪，張 玲，劉 敏，餘 勇，崔傑文，袁炳乾，李 青, 股骨內側髁軟骨不同缺損面積影響周圍軟骨應力的三維有限元分析, 中國組織工程研究, 2020，24(12):1911-1916.
[6]楊人軍,姜軍,黃健, 原發性骨性關節炎的免疫學發病機制, 內蒙古醫學雜誌,2007,39(12):1472-1475
[7]李國彰主編，神經生理學.北京：人民衛生出版社，2010
