林剑浩¹，康晓征¹，李虎¹，柯岩¹，鲁明²，郭勇³，陈捷⁴

1．北京大学人民医院骨关节病研究中心 100044 北京

2．北京大学积水潭医院骨科   100035 北京

3．北京市丰台区长辛店医院骨科   100072 北京

4．北京大学人民医院流行病学教研室   100044 北京

 

 

【摘要】目的：评估内蒙古武川县人口膝关节骨关节炎的患病率，并与北京及弗雷明汉（美国马萨诸塞州）地区研究数据进行比较。

方法：这次横断面研究利用扩大免疫规划整体抽样的方法，涉及到内蒙古武川县当地50岁以上1030名的所有居民，大多数为重体力劳动者。参与调查者在完成已设计好的骨关节炎问卷后接受双膝负重半屈曲后前位X线检查。

结果：武川县居民有影像学表现的膝关节骨关节炎总患病率与北京居民相近。武川县男性居民有重度影像学表现与疼痛症状的膝关节骨关节炎患病率要高出北京居民一倍，患病率比为2.48，95%CI [1.62，3.78]；武川县女性居民有重度影像学表现和有疼痛症状的膝关节骨关节炎患病率也高于北京居民，患病率比率分别为 1.42和1.55，95%CI分别为[1.03，1.97]和[1.17，2.05]。在以往的北京调查和武川这两次中国范围内的队列研究中，双侧骨性关节炎和单间室疾病的患病率都是弗雷明汉研究中相关结果的2~3倍。

结论：武川农业人口中有疼痛症状的膝关节骨关节炎的患病率高于北京城市人口及弗雷明汉地区居民。武川地区和北京地区双侧及单间室骨关节炎的高患病率是其独特的骨关节炎表型。这一结果将有助于未来医疗资源的分配和疾病的预防工作。

【关键词】骨关节炎，膝，患病率，武川，体力，活动

　　肌肉骨骼系统疾病是导致老年人慢性疼痛和功能障碍的最常见原因，在全世界范围内影响着数百万人的生活质量^[1]。其中膝关节骨关节炎是被报道最多的外周关节疾病^[1-4]。在北美或欧洲，已有多项有关肌肉骨骼疾病患病率的大样本调查研究，而在不发达国家和地区，相关数据却很少见诸报道。

　　1981年，世界卫生组织开展了一项风湿病病因及转归的研究项目。结果表明在亚太地区成人（16岁及以上）群体中膝关节疼痛发生率为5%~13%^[6-9]。其他一些以亚洲为中心的调查研究结果显示，膝关节疼痛发生率在巴基斯坦为2%^[10]，在阿曼为15%~18%^[11]，在北京郊区的农村为39%^[12]。膝关节疼痛发病率的差异可能来源于基因、环境、心理及文化差异等因素。由于计算方法和问卷设计各异，大多数研究报告也没有明确的描述或标准，因此这 影响了数据的可比性。

　　最近开展的一项以北京^[13]为中心的调查研究发现，与年龄相当的居住在弗雷明汉的高加索女性相比，居住在北京的有影像学表现及有症状的膝关节骨关节炎的老年女性的患病率更高。本研究调查中国武川县老年居民中有影像学表现与有疼痛症状的膝关节骨关节炎的患病率，采用与北京及弗雷明汉骨关节炎研究相同的调查方式，比较中国北方偏远农村地区与北京及弗雷明汉地区骨关节炎的患病率。

   （一）抽样方法

　　研究对象为居住在中国北方农村的50岁及50岁以上居民。设计调查抽样方法时参照了扩大免疫规划整群抽样法（Expanded Programme on Immunization，EPI Cluster Survey）^[14,15],制定了如下的两级抽样步骤：首先要确定初级抽样单位( Primary Sample Unit , PSU) , 即从内蒙古自治区武川县8个行政村中选取5个作为PSU。抽样采用“按估计容量比例概率抽样(probability proportional to estimated size sampling , PPES) ”法抽取PSU。上述PSU从生活习惯、工作方式、当地气候条件及经济水平等方面可以代表中国北方农村的平均情况，同时也可以满足所有调查对象前往附近医院进行影像学及体格检查的要求。第二级抽样采用系统随机抽样法,所选取的5个行政村各自又包括了6~8个自然村，通过将各个自然村的地理位置信息进行汇总，并绘制出分布图。按照近似平均的人口样本量的原则，在所绘制的分布图上再次分成12个次级抽样单位（Secondary Sample Unit , SSU）。随机抽取10个SSU，并挨家挨户调查每个被选中的SSU区域内所有目标人群的信息。调查过程中没有刻意选取或排除某些特殊群体。本调查研究得到北京大学医学部伦理委员会许可，每一名参与调查的居民都知情同意。

 

　　考虑到部分参与调查的居民文化程度有限，全部调查员、体检医生及影像科医生均在研究主要负责人的监督下接受了培训。

　　调查员采取入户方式对被选家庭成员进行计数和调查。受访的农民都是年龄在50岁及以上的武川县居民。自称有风湿关节炎、脑血管疾病或下肢外科手术史患者被进一步筛选排除。

　　受试者在家中或工作单位接受调查。调查问卷的重点围绕关节症状和膝关节骨关节炎的高危因素，如膝关节疼痛的方式、程度及持续时间，受调查者的性别、年龄、体重、工作性质及工作持续时间等。问卷调查后，所有受试者均在同一天于武川医院的中心检查点接受膝关节X线检查。

　　身高通过固定在墙上的测量仪测量，计算两次测量的平均值。体重通过精确度为0.1kg的体重秤测量。双膝负重半屈曲后前X线检查严格按照文献[16]的方法进行。本研究有1名主要调查员，由其利用OARSI图表集进行读片，OA严重度的评定依据Kellgren和Lawrence分度标准（0~4）^[13]，每个膝关节均分四个位置进行分度（外侧股骨、内侧股骨、外侧胫骨、内侧胫骨）。

　　为了保证测量方法的可靠性及与北京地区骨关节炎研究中读片结果的可比性，本研究的主要调查员事先被派往波士顿大学进行读片训练，对北京地区骨关节炎研究中获得的部分X线片进行重新审读。该调查员对从骨关节炎及非骨关节炎X线片中随机选出的X线片持续进行预读片，直到能够达到与北京地区骨关节炎研究中读片员的读片结果基本一致的水准。北京地区骨关节炎研究中读片员（Dr Piran Aliabadi，骨骼肌肉影像学专家）的读片结果可以作为金标准，从本研究中获取的每一批X线片中（大约50张左右）选4张进行预读，预读结果反馈给读片员进行测试者内部可靠性检验。对于Kellgren和Lawrence分度，测试者之间可靠度的Kappa权重为0.80，95%CI [0.72，0.88]，测试者内部Kappa权重为0.92，95%CI [0.86，0.99]。这一很小的差异没有明显的统计学上的差别，也就表明在评估过程中不会出现偏移。

　　使用与北京及弗雷明汉研究相同的标准定义有影像学表现及有疼痛症状的膝关节骨关节炎^[4，13]。单膝或双膝Kellgren和Lawrence分度≥2定义为有影像学表现的膝关节骨关节炎；单膝或双膝Kellgren和Lawrence分度≥3定义为有影像学表现的重度膝关节骨关节炎；至少一个膝关节同时满足Kellgren和Lawrence分度≥2及对问卷中“在过去的12个月中，你是否出现膝关节疼痛持续至少1个月以上的情况？”给予肯定回答定义为有疼痛症状的膝关节骨关节炎；内侧或外侧有影像学表现的膝关节骨关节炎定义为单膝Kellgren和Lawrence分度≥2且内侧或外侧膝关节间隙狭窄指数≥1。

　　统计学分析采用R-2.6.1统计软件 ^[18]。计算患病率时将受调查者按年龄段分为三组：50~59岁，60~69岁，70岁及以上，分别计算了这三个年龄段中男性及女性的患病率。为了与北京及弗雷明汉研究进行对比，在分析时将受调查者年龄限制在59~84岁，使三个研究的研究对象的年龄范围保持一致。

　　从武川县随机选出的762户家庭中有1165名50岁及50岁以上居民参与了调查（表1）。27人因风湿关节炎、脑血管疾病、下肢外科手术史被进一步排除。余1138人入选，其中1030人（90%）同意参与研究并完成家访。整个研究于2005年10至11月进行。在研究参与者中[平均年龄（58±8）岁]，同意参加调查者年龄偏大[平均(64±7)岁]。有4人同意参加调查但未进行影像学检查。

 

　　数据分析时，我们发现24名男性和26名女性的年龄小于50岁（48或49岁），被归入50~59岁年龄组。受调查者的平均体重指数 (body mass index，BMI) 为22。根据亚洲人标准^[19]，其中63人（6%）被认定为肥胖（BMI≥28），219人（21%）超重（24≤BMI＜28）。约1/4男性和1/2女性未接受过正规教育。91%为农民或以农业劳动为主要职业，9%为商人或售货员。85%在接受调查时仍在工作。91%自称所从事的时间最长的职业为重体力劳动。

　　60岁年龄段男性与女性有影像学表现及有疼痛症状的膝关节骨关节炎患病率较50岁年龄段明显增高，70岁年龄段男性患病率进一步增高。相对于男性，武川县女性膝关节骨关节炎患病率均明显高于男性（表2）。其中有影像学表现的膝关节骨关节炎患病率比率为2.2,95%CI为[1.6，3.0]；有疼痛症状的膝关节骨关节炎患病率比率为2.4，95%CI为[1.7，3.5]。

表2 　武川县受调查者膝关节骨关节炎的患病率

 

　　不论男性或者女性，有影像学表现的膝关节骨关节炎的患病率与北京研究相似。男性和女性的有疼痛症状的膝关节骨关节炎患病率及有影像学表现的重度膝关节骨关节炎患病率均高于北京研究。男性有影像学表现的重度膝关节骨关节炎患病率（患病率比率为2.48及有疼痛症状的膝关节骨关节炎患病率（患病率比率为1.91）近似北京研究的2倍；女性有影像学表现的重度膝关节骨关节炎患病率（患病率比率为1.42）及有疼痛症状的膝关节骨关节炎患病率（患病率比率为1.55）比北京研究高。男性及女性双侧有影像学表现的膝关节骨关节炎比单侧更多见，这一结果与北京研究相似（表3）。

 

 表3 　武川县和北京地区59~84岁受调查者膝关节骨关节炎的粗患病率及年龄标准化患病率比较

 

 

　　与北京研究结果一致，膝关节内侧间室骨关节炎的患病率较外侧间室高20%~30%。而弗雷明汉研究中膝关节内侧间室骨关节炎的患病率较外侧间室高50%~80%（表4）。

 

注：北京研究和弗雷明汉研究数据的再次使用经波士顿大学关节病中心同意许可。

1.相关差别的讨论    本研究结果显示武川县和北京地区的有影像学表现的膝关节骨关节炎总体患病率相似，但患有影像学表现的严重膝关节骨关节炎与有疼痛症状的膝关节骨关节炎的居民高于北京地区居民。这一结果与世界上其他地区的同类研究结果相似^6-9]，膝关节骨关节炎在女性当中更为常见，且患病率随年龄增加而增加。

　　在弗雷明汉研究中，单侧和双侧骨关节炎的患病率基本持平^[4]。而本研究发现武川县和北京地区居民中女性双侧骨关节炎患病率几乎都是是单侧的2~3倍。这一结果出乎意料，因为在发达国家，双侧病变是与肥胖联系在一起的^[20]。而从研究中我们发现，参加武川研究的居民的平均体重指数（22-23 kg.m^-2）要低于参加北京研究的居民（25-26 kg.m^-2）。此外，两次中国的研究在内侧胫股间室疾病相比较外侧胫股间室疾病的患病率是相似的（大约2.8:1）。这一发现与弗雷明汉及其他发达地区的研究所得到的结果有鲜明的对比。在这些地区中，膝关节骨性关节炎发生在内侧胫股间室和外侧胫股间室的比例近似为6.3:1。这些骨性关节炎表现的分布证实了世界上这些地区膝关节骨性关节炎疾病发展的危险因素。进一步的研究将会继续探索以探索基因、环境因素或者二者结合与骨性关节炎发病之间的关系。

2.影响因素的讨论    数据显示在发达国家，对于有影像学表现与有症状表现的膝关节骨性关节炎最有影响的危险因素包括年龄、性别、肥胖、膝关节外伤、膝关节手术史或从事重体力活的职业^[21]，尤其是膝关节骨性关节炎与在职业当中需要屈膝、下蹲、下跪及肥胖带来的重负荷等危险因素有关^[21-23]。通过比较中国的这两次研究，我们对年龄和性别进行了分层。此外，在北京地区和武川地区研究中，肥胖因素几乎可以忽略。分别来看，在北京地区研究中，有5%的参与者报告过去膝关节受过外伤，从而导致“制动至少1周”，而在武川地区研究中，这一比例为7%。同北京地区研究相似，武川地区研究的参与者大多数为汉族。因此，与北京城区相比，武川地区在患有严重的有影像学表现与有症状表现的膝关节骨性关节炎方面表现出的高患病率，归因于终身从事农业劳动中的重体力活。武川地区研究中几乎所有的参与者（91%）说到他们所从事的最长时间的工作中都提到了“重体力劳动”。相反，在北京地区研究中，只有34%~39%的居民报告说他们从事的最长时间的工作为“中到重度的体力劳动”。

3.影像学改变与疾病转归的关系    在武川地区的有症状表现的膝关节骨性关节炎的患病率是北京患病率的2倍。较大的影像学方面的改变能够增加慢性膝关节疼痛进展的可能性已被很好地证实。虽然武川和北京在有影像学表现的膝关节骨性关节炎总体患病率上相似，但是在患有影像学表现的膝关节骨性关节炎的群体当中，武川地区居民出现膝关节疼痛的比例要高于北京地区居民，我们把这归因于武川居民有着更重的影像学表现的疾病改变，但我们同时认为在武川农业工作环境中更重的体力劳动加重了已患有骨性关节炎的居民膝关节疼痛的程度。我们还注意到，与近期在北美所做的研究不同，尽管出现症状的重度的有放射学表现的骨性关节炎患病率很高，但是因为武川居民进行了膝关节置换而没有被剔除，更有意思的是北京研究的参与者中，只有一位居民进行了膝关节置换。在弗雷明汉研究中（1983-1985）有8位居民进行了双侧或单侧膝关节置换。这些小数目的参与者出组不会对患病率的比较造成影响。

4.依从性讨论    在武川地区研究中的一些特点需要我们注意。首先，抽样的方法很精确同时应答率很高（91%）。在农业地区，拒绝参加调查的最主要原因是“没时间”：而在武川地区，这句话常被大多数正在工作的年轻人使用，用来回避说“不”，居民们很少提供真实的原因。在年龄小于65岁的参与者中，93%的居民回答说“正在工作”，大于65岁的则有54%这么回答。

5.判定标准    有影像学表现与有症状表现的膝关节骨性关节炎的判定标准与北京研究和弗雷明汉研究一致（Kellgren和Lawrence分度大于等于2，在过去的1年中，出现膝关节疼痛持续至少1个月以上）。并且，此次研究的主要调查员（康晓征）通过利用北京骨关节炎研究所得到的划伤的X线片进行读片训练。

6.改进    武川研究中的一个限制是利用了半屈曲位的膝关节射片，这与北京研究中使用的传统的完全伸直位是不同的。之所以作出这一决定是因为半屈曲位射片相对于完全伸直位可以更好地测量功能位膝关节间隙的宽度。这种射片方式对于长期的审片与再审片具有较高的可靠性^[16]。然而，我们需要指出的是，在北京地区研究中，最后的700名参与者采用了相同的半屈曲位射片方式，在这群受调查者当中，与完全伸直位相比，半屈曲位下获得的疾病患病率是相同的。因此，半屈曲位射片不会改变影像学上患病率的评估。

7.不足    还应该注意的是，这几次膝关节骨性关节炎的研究对于患病率的评估是比较保守的，例如影像学表现的骨性关节炎就没有将髌股关节考虑在内。进一步讲，这次研究得到的患病率只能够推广到与中国北方情况相似的农村，不能推广到整个内蒙古的人口。参加武川研究的居民大多数为汉族，但这个民族比例在整个内蒙古而言只占79%，蒙古族占剩下的21%。这两个民族的生活方式截然不同，因此膝关节骨性关节炎的患病率可能差距很大。

　　总而言之，我们发现：和北京相同群体比较，中国北方农业地区老年居民在有症状表现和重度的影像学表现的膝关节骨性关节炎方面有较高的患病率。武川研究发现，即使患者没有肥胖症状，重体力劳动的职业与膝关节骨性关节炎的发病也有关联。对于这种重要的慢性肌肉骨骼疾病在中国的其他区域乃至亚洲的其他发展中国家确切的发病程度，还需要更进一步的研究，才能得出结论。在世界上不同地区进行的以不同人口为基础的相似调查来了解疾病的患病率，我们的研究是针对骨性关节炎重要的可变危险因素的假设开展的。基于这么一个特定人群，还有一些因素没有被完全发现，这就需要我们进一步研究。

    根据武川地区的有症状表现的膝关节骨性关节炎的高患病率，我们建议在中国农村把治疗膝关节骨性关节炎作为一项公共卫生建设项目。在武川地区，骨性关节炎的患病率要高于其他一些报道的研究地区^[6-12]。由于可行的膝关节置换非常有限，加之职业的需要一直要持续到中年甚至老年，膝关节骨性关节炎已经成为造成中国农村地区的大多数居民有身体缺陷（残疾）的主要原因。

 

[1] Woolf AD, Akesson K. Understanding the burden of musculoskeletal conditions. The burden is huge and not reflected in national health priorities. BMJ ，2001，322(7294)：1079-80.

[2] Van Saase JL, Van Romunde LK, Cats A, Vandenbroucke JP, Valkenburg HA Epidemiology of osteoarthritis: Zoetermeer survey. Comparison of radiological OA in a Dutch population with that in 10 other populations. Ann Rheum Dis，1989， 48（4）：271–80.

[3] Cooper C, Dieppe P. The epidemiology of osteoarthritis. In: Doherty, Med. Color Atlas and Text of Osteoarthritis.1994, Barcelona: Wolfe Publishing, 15–28.

[4] Felson DT, Naimark A, Anderson J, Kazis L, Castelli W, Meenan R.  The prevalence of knee OA in the elderly: The Framingham OA Study. Arthritis Rheum,1987,30:914–18.

[5] Population Division, United Nations. World Population Ageing: 1950-2050. United Nations Publications 2001.

[6] Veerapen K, Wigley R, Valkenburg H. Musculoskeletal pain in Malaysia: A COPCORD Survey. J Rheumatol,2007,34(1): 207-13.

[7] Zeng Q-Y et al. Low prevalence of knee and back pain in Southeast China; the Shantou COPCORD study. J Rheumatol,2004,31(12): 2439-43.

[8] Chaiamnuay P, Darmawan J, Muirden KD, Assawatanabodee P. Epidemiology of rheumatic disease in rural Thailand: a WHO-ILAR COPCORD study. Community Oriented Programme for Control of Rheumatic Disease. J Rheumatol,1998, 25(7): 1382–87.

[9] Chopra A, Saluja M, Patil J, Tandale HS. Pain and disability, perceptions and beliefs of a rural Indian population: a WHO-ILAR COPCORD study. WHO–International League of Associations for Rheumatology. Community Oriented Program for Control of Rheumatic Diseases. J Rheumatol,2002, 29(3): 614–21.

[10] Gibson AT, Hameed K, Kadir M, Sultana S, Fatima Z, Syed A. Knee pain amongst the poor and affluent in Pakistan. Br J Rheumatol,1996,35(2): 146–49.

[11] Pountain G. Musculoskeletal pain in Omanis, and the relationship to joint mobility and body mass index.Br J Rheumatol,1992,31(2): 81–85.

[12] Zhang N, Shi Q, Zhang X. An epidemiological study of knee osteoarthritis. Chung Hua Nei Ko Tsa Chih,1995, 34(2): 84–87.

[13] Zhang Y, Xu L, Nevitt MC, et al. Comparison of the prevalence of knee osteoarthritis between the elderly Chinese population in Beijing and whites in the United States: the Beijing Osteoarthritis Study. Arthritis Rheum ,2001, 44(9): 2065–2071.

[14] Turner, AG, Magnani, RJ, Shuaib M. A not quite as quick but much cleaner alternative to the expanded programme on immunization (EPI) cluster survey design. Int J Epidemiol,1996, 25(1): 198–203.

[15] Kish L. Survey Sampling. New York: Wiley. 1965. Reprinted as Wiley Classics Library Edition 1995.

[16] Duddy J, Kirwan JR, Szebenyi B, Clarke S,Granell R, Volkov S. A comparison of the semiflexed (MTP) view with thestanding extended view (SEV) in the radiographic assessment of knee osteoarthritis in a busy routine X-ray department. Rheumatol,2005, 44(3): 349-51.

[17] Rothman KJ, Greenland S. Modern Epidemiology. 2^nd edition. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins. 1998: 260-265.

[18] R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing,Vienna, Austria. ISBN 3-900051-07-0, URL http://www.R-project.org.

[19] Cooperative Meta-analysis Group of China Obesity Task Force.  Predictive values of body mass index and waist circumference to risk factors of related disease in Chinese adult populations. Chin J Epidemiol (Chin),2002, 23(1): 5-10.

[20] Davis MA, Ettinger WH, Neuhaus JM, Cho SA, Hauck WW. The association of knee injury and obesity with unilateral and bilateral osteoarthritis of the knee. Am J Epidemiol,1989,130(2): 278-288.

[21] Rossignol M et al.  Primary OA of hip, knee and hand in relation to occupational exposure. Occup Environ Med,2005, 62(11): 772-77.

[22] Coggon D, Croft P, Kellingray S et al.  Occupational physical activities and OA of the knee. Arthritis Rheum,2000, 43(7): 1443-49.

[23] Felson DT, Chaisson CE. Understanding the relationship between body weight and osteoarthritis. Baillieres Clin Rheumatol,1997, 11(4): 671-81.