累及關節的骨折通常會發生創傷後的關節骨關節炎。目前文獻報道關節損傷後的骨關節發病率超過75％；而若關節內發生骨折，則患者發生膝關節骨關節炎危險性可增高20倍以上。
儘管目前治療技術和方法有所改進，但創傷後骨關節炎的發病率在過去數十年間仍未得到顯著的改善。關節內骨折後的PTOA發生可能和多因素相關，如損傷早期的關節軟骨損傷，後期關節不穩定，關節面不平整或軸線變化導致的關節過度負重等均可引發PTOA。
對PTOA發病機制的認識，制定合理的治療方案等是目前對臨床較為實用的研究。本文對PTOA的發病機制及治療進行綜述，以指導日常臨床工作。
PTOA通常發生在關節損傷後，是關節內骨折或關節不穩定最為常見的併發症。有文獻報道，髖、膝、踝關節骨折後約12％的醫療花費和後期的PTOA直接相關，在美國，每年花費在PTOA上的醫療費用接近30億美元。
文獻報道嚴重關節創傷患者術後發生骨關節炎的風險高達75％，而關節內骨折的患者，危險性增高20倍。儘管數十年來圍關節的手術治療技術和器械有了顯著的進步，PTOA的發生率仍未得到根本的降低。
目前關節損傷後的PTOA發生機制仍未明確，因此早期臨床介入和預防PTOA仍存在一定困難。現有的研究證據顯示PTOA的發展和多因素相關，包括創傷早期，關節軟骨的損傷，生物應激反應（出血，炎症），後期因關節不穩，關節面不平整，關節軸線排列紊亂等問題引發的慢性關節過度負重等；其他相關的因素包括：患者年齡，損傷嚴重程度等。本文對PTOA發生的相關機制進行了闡述，並提出如何預防和減少PTOA的發生的措施。
關節軟骨的結構，功能及對機械損傷的反應
關節內軟骨結構包含約60-85％的水分，而固體基質部分包含一系列細胞外膠原纖維（主要是II型，也可以是VI，IX，XI型），蛋白聚糖（主要是聚集蛋白聚糖，也包括核心蛋白聚糖，二聚糖，纖調蛋白聚糖）。
關節內軟骨的組成，結構，重塑等通常和關節的正常功能相適應，其對損傷的反應相對遲鈍。關節軟骨的機械性刺激如損傷，可在巨集觀（組織）或微觀（細胞）水平上發生生物學反應，從而啟用細胞內訊號傳導通路引發一系列級聯反應。依據機械損傷的特性和損傷後關節內區域性的環境不同，關節軟骨細胞可修復或退變，後者持續存在則導致PTOA。
PTOA發病機制
1、急性關節內損傷
急性關節內損傷目前被認為是PTOA的一個發病機制。關節內軟骨損傷可以誘發軟骨細胞死亡或功能障礙，至軟骨功能障礙，從而導致後期整個關節內的軟骨退變。研究表明，跟骨關節內骨折的軟骨塊其含有的軟骨細胞含量顯著低於正常的對照組（73％VS95％，p=0.005）。
近期Tochigi等人的一項研究通過直接垂直縱向暴力撞擊人新鮮屍體的踝關節標本製造脛骨踝穴頂骨折模型的研究發現，踝關節內距離骨折線較近區域的軟骨細胞存活數量顯著少於距離骨折線以遠區域（25.9％VS8.6％），在傷後48小時後，軟骨死亡數量持續增加。
在動物模型中發現，軟骨細胞死亡通常處於骨折線附近區域，暴力至關節損傷而未發生骨折的關節內軟骨細胞的存活數量高於發生骨折的區域，這提示關節內承受超過生理負荷水平的力量可導致關節內細胞嚴重急性損傷。
多個體外實驗對外力撞擊關節腔後至軟骨細胞死亡的途徑進行了研究，以確定軟骨細胞的死亡是屬於凋亡或壞死。體外機械力學實驗研究發現細胞死亡和外力負荷時間及負荷程度相關。在體外實驗中，有些研究發現了軟骨細胞早期壞死的徵象，而有些研究則發現了細胞凋亡的訊號分子，而上述細胞壞死或凋亡如何導致PTOA的級聯反應目前尚不清楚。
一個誘發軟骨細胞死亡級聯反應的可能機制是損傷關節內區域性釋放前炎症介質調節因子或氧自由基，而上述物質在關節內的持續存在可導致漸進性的軟骨細胞損傷和基質退變。有些體外研究認為，外力撞擊關節，導致關節軟骨細胞內線粒體損傷，釋放氧自由基，從而誘發了關節軟骨細胞死亡和軟骨基質退變。
較為嚴重的外力撞擊可以導致更為嚴重的區域性組織損傷和更高比例的關節軟骨死亡及基質破壞。關節內骨折可導致關節滑膜內的炎性細胞因子前體和介質增高（如腫瘤壞死因子-a，白介素-1，NO，細胞基質金屬蛋白酶，纖連蛋白。
一項最新的動物模型研究顯示關節損傷後細胞損傷事件和PTOA的發展相關。Borrelli等人發現兔子膝關節外力損傷模型中膝關節內的軟骨細胞代謝標記物（前膠原II，BMP-2）減少，而軟骨細胞外基質損傷。其他相關的研究則提示關節內軟骨的粘彈性隨著時間改變，而關節內軟骨下骨形成增加。
Furman等人在一項小鼠脛骨平臺骨折模型研究中發現，關節損傷8周內無治療時關節內發生退行性病變，包括骨密度減低，關節軟骨下骨厚度增加，而在損傷50周後出現嚴重的關節內軟骨丟失，除此之外，關節內改變還包括炎症因子的增生，血清和關節滑液生物標記物改變。
有學者比較了自然生長小鼠和人工餵養小鼠（MRL/MpJ）關節損傷模型的相關指標，發現MRL/MpL模型小鼠炎症反應減弱，而抗炎症的因子增加，該研究結果提示關節內損傷後的炎症反應在PTOA發生中起了非常重要的作用，損傷早期減少關節內炎症反應的程度可減少患者術後PTOA發生的嚴重程度。
2、長期關節過度負重
對關節內骨折的患者推薦早期手術治療以恢復關節面平整，並牢靠固定關節面骨折塊。關節面不平整，關節不穩定，關節軸線紊亂等均在PTOA的發生中起作用；但是，上述因素在PTOA發生過程中的具體機制尚不明確。雖然目前對關節面不平整的程度要求限制在2mm內，但對部分關節而言，超過2mm的關節面不平整仍可在可耐受範圍內。
部分動物和有限元研究發現，關節面內不平整可導致關節面內的接觸壓力持續升高，一項踝關節屍體研究報道認為，關節面記憶體在的關節臺階樣改變可導致關節內接觸壓力升高300％以上。
損傷後關節不穩定及關節表面不平整可致區域性部位接觸應力增高，改變關節內負重方式，導致關節應力接觸面積轉移至非常規部位從而出現關節磨損，非常規部位出現應力接觸導致關節磨損，關節軟骨的修復機制不能代償，致關節炎的發生。
但是也有很多關節內骨折模型試驗發現關節內骨折，即使關節面不平整，其接觸應力增高也並沒有想象中的那麼大。一項狗類研究發現，在股骨內側髁部製造7mm厚度的軟骨缺損，狗類負重時的接觸應力僅增加10-30％。
但上述研究結果是在其他關節固定，而研究關節活動情況下得出的，可能並不能模擬人體的日常生活環境，因此對這類研究的結論接受需持謹慎態度。此外，這類實驗在研究過程中並未將關節不穩定考慮在內。現階段體外及體內評估動力接觸負荷應力的方法已經有所改進。後期需要更多的研究來評估關節內骨折內固定術後關節面平整和關節穩定程度對PTOA發展的最終影響。
近期，Giannoudis等人對關節面臺階樣改變和關節PTOA發生的危險性的相關性進行了系統回顧分析。研究發現，PTOA的危險性似乎和累及的關節相關。在一項關於橈骨遠端關節內骨折的PTOA中發現，關節內臺階樣改變和關節間隙大小和影像學上PTOA高發生率相關，但並沒有臨床證據顯示關節內骨折復位較差或影像學上的退行性改變和長期較差的腕關節功能預後相關。
在一項對髖臼骨折手術治療後PTOA的薈萃分析中發現，髖臼頂部負重區域的解剖復位可以減少術後PTOA的發生率，並改善臨床的功能預後；髖臼後緣這類不穩定性骨折是PTOA預後的獨立危險因素，和關節內骨折的復位程度相互獨立。
此外兩個脛骨平臺骨折的研究發現嚴重雙髁骨折良好關節內復位其關節功能預後更好。和其他關節部位相比，患者對膝關節部位的關節面不平整的耐受性更好；而其他因素，如關節穩定性，半月板是否保留，膝關節軸線排列等可能對PTOA的發生更為重要，有研究人認為膝關節對關節面不平整的耐受性較好可能和膝關節面內關節軟骨較厚有關。目前對關節面內臺階樣改變最大值的可接受範圍尚無統一認識。
目前對關節面臺階樣改變，關節不穩定，關節軸線紊亂等在PTOA發生中的具體機制尚不明確。據早先的文獻報道，PTOA的發生在不同關節內可能存在不同的發生機制；膝關節內的PTOA發生可能和膝關節軸線排列，韌帶/半月板是否保留等相關。對大部分關節內骨折患者，恢復關節面平整，關節穩定性，及關節軸線排列等三個方面才能達到減少PTOA發生的目的。
關節面骨折復位的評估
術前，術中，術後可以通過X片，CT，造影等對關節面的復位進行評估。有研究報道發現創傷醫生在X片上評估關節面平整與否的組間一致性較差。
CT的使用可以改善術前關節面骨折評估的準確性，同時對術後關節面復位的評估也更準確。CT用於術前關節面骨折評估比X片有更好的敏感性；對某些患者而言，CT的檢查結果甚至能會對手術治療方案的確定產生決定性的影響。在一項對橈骨遠端骨折二維及三維CT評估準確性的研究中發現，三維CT可以改變48％患者的手術決策。
有較多研究比較使用CT及X片對關節內骨折進行術後骨折復位的評估準確性。Moed等比較了67例髖臼後壁骨折復位行X片及CT評估的準確性。X片上可見所有患者均得到解剖復位，但在CT上，11例患者復位關節面不平整超過2mm，52例患者骨折復位間隙超過2mm，這些研究結果提示，X片檢查評估關節內骨折的準確性並不高，術前及術後有必要進行CT檢查以準確評估關節內的骨折復位情況。
術中應用三維CT重建和關節內造影可以對關節內復位進行有效的評估，並指導關節內鋼板的準確放置。術中三維CT或造影的使用可以減少患者因鋼板位置不佳，螺釘穿出，關節面復位不平整而需要再次手術的機率，儘管如此，目前臨床應用術中CT指導關節面骨折復位的情況仍不多見。
關節內骨折治療和其對PTOA的影響
關節內骨折目前治療的焦點在於恢復關節面平整，重塑關節穩定性及膝關節軸線排列，從而減少遠期PTOA的發生。現階段已經有較多著眼於減少或緩解關節內骨折PTOA發生的相關研究。
改善關節內骨折復位
因術中影像學評估關節內臺階樣改變並不準確，目前臨床科學家在尋找一種可以改進關節內骨折塊復位準確評估方法。較多已經發表的文獻介紹了通過關節鏡輔助下的復位改善關節內復位的技術。
Atesok等人發表的一項關於關節鏡下輔助復位技術的系統分析，研究結果發現目前關節鏡輔助復位技術已經廣泛應用於骨折的各個部位，如脛骨平臺，脛骨髁間隆起，踝關節，pilon，跟骨，股骨頭，關節盂，大結節，鎖骨遠端，橈骨頭，冠突，橈骨遠端，肩胛骨等。
關節鏡輔助下復位技術的潛在優點包括直視下觀察關節面，減少對關節內的創傷，據術中情況診斷或治療軟骨和韌帶損傷，關節內清理及盥洗。但需要注意的是，關節鏡下輔助復位技術對術者的要求較高，同時因增加了額外手術，相關醫療花費和醫療風險如骨筋膜室綜合症發生率有所增高。
較多文獻比較了關節鏡下輔助骨折復位和標準開放手術後臨床功能和影像學預後的差異。兩個研究比較了橈骨遠端關節內骨折術後效果：其中一個研究比較了關節鏡輔助復位和透視輔助復位技術的預後差異，另一個研究比較了關節鏡輔助技術和傳統開放復位技術兩者間的預後差異。兩個研究中關節鏡輔助復位技術組的影像學表現和關節運動度均較另一組改善明顯，但是組間患者關節功能比較並沒有得出一個明確結論。
有兩個研究比較了關節鏡輔助復位和開放復位治療脛骨平臺骨折的臨床預後結果，發現關節鏡輔助復位組住院時間更短，下肢全負重時間更短，早期關節功能運動度和關節面復位更好，但是長時間術後隨訪對兩組患者的功能預後並沒有得出明確的結論。關於關節鏡輔助骨折復位技術是否可以能從根本上改善關節的功能預後，減少關節PTOA發生後期仍需更多的臨床研究。
生物介入治療和遠期研究
目前生物介入治療骨關節炎是繼續醫學研究的熱點。大部分研究均集中於中，晚期骨關節炎的治療。對急性關節損傷的分期和生物對損傷的反應為早期生物介入治療提供了絕佳的治療靶點（表2）。關節內骨折的生物學治療可以作用於關節損傷分期的任何一個階段，早期，中期（分解和合成代謝平衡期），晚期（有限修復，重塑，基質形成）。
關節損傷早期包括細胞死亡和炎症反應（凋亡/壞死），同時伴有炎症因子，酶類，氧自由基等升高，上訴改變遠期可以導致關節損傷。一項體外研究已經證實，在關節損傷的早期，關節內區域性應用關節軟骨細胞凋亡抑制因子可以減少機械因素誘導的關節軟骨細胞死亡。
區域性應用P188表面活性因子（細胞膜穩定因子，可以抑制應力相關P38細胞分裂素啟用蛋白）可以減少細胞凋亡發生。阻斷纖連蛋白途徑可以有效的減少細胞損傷和機制退變。在損傷後數個小時內，區域性應用抗氧化劑可以減少體外軟骨細胞死亡和基質退變。
區域性應用地塞米松針也可以從一定程度上改善關節內軟骨退變的發生。儘管上述研究均得出了肯定的結論，但其在人體中的實際應用仍存在較多的障礙。
目前臨床中應用較為成熟的兩種生物因子為透明質酸衍生物及BMP-7，已有研究證明上述兩種生物因子可以延緩或預防PTOA的進展。研究者相信HA在關節損傷早期通過降低物質分解速度，減少關節內炎症因子和酶類的釋放來降低骨關節炎的發生。
一項針對脛骨平臺骨折後獲取的滑膜組織研究發現，HA具有抗炎及軟骨保護作用。但是，也有研究報道HA治療肘關節PTOA無明顯效果。術後3-4周內損傷關節內區域性應用BMP-7具有軟骨保護功能。
鑑於生物治療因子在臨床中的應用相關文獻報道較少，目前尚不能對這類藥物的具體療效做出準確的判斷。除此之外，目前的組織工程學也開始成為關節損傷治療的研究熱點，但這類治療措施暫不是本次論文研究的目標。
總結
關節內骨折後PTOA的發展是多因素作用的結果，早期的軟骨損傷，軟骨細胞死亡，細胞基質破壞，炎症因子及氧自由基釋放，晚期的關節不穩定，關節面不平整，關節排列紊亂等均可能對最終PTOA的發展產生影響。後期需要更多的研究來證明上述影響因子對PTOA發生和發展的最終影響，並據此制定合理的預防PTOA發展的治療策略。基於目前的臨床證據，未來PTOA的預防和治療可能是生物介入治療聯合手術治療的多方面聯合治療。
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