骨关节炎：软骨磨损之外，疼痛为何会变成全关节病
从软骨、滑膜与软骨下骨的全关节机制出发，解释骨关节炎为何会疼，并比较现有治疗、结构修饰药物、减重治疗与 AI 证据的真实边界。
很多人第一次听到「骨关节炎」，脑中浮现的是一块被磨薄的软骨。这个比喻并非完全错误，却会把治疗带进一个误区：如果疼痛只等于软骨变薄，那么只要把软骨厚度补回来，问题似乎就结束了。真实的关节更复杂——疼痛、肿胀和活动受限，往往来自整个关节的协同失衡。
先看结论：骨关节炎不是单纯的「磨损病」
骨关节炎（osteoarthritis，OA）更接近一种慢性全关节疾病：软骨基质的合成与降解失衡，滑膜出现低度炎症，软骨下骨发生重塑，周围肌肉和韧带改变负荷分配；这些变化互相放大，最后表现为疼痛、僵硬、活动能力下降和关节结构改变。1
因此，X 线上的关节间隙变窄不能单独代表疼痛有多重；反过来，疼痛明显也不必然意味着软骨已经到了最严重的影像分级。现在最可靠的治疗获益，仍来自运动、体重管理、教育和针对症状的药物；研究者正在寻找能改变疾病轨迹的疗法，但截至目前，临床上还没有获批的疾病修饰性骨关节炎药物。23
这张地图的意义在于：它既解释了为什么「软骨磨损」这个说法不够，也解释了为什么一些新药能让影像看起来更好，却还不能自动算作患者真正获益。
这是一个多大的问题？
全球：患病人数多，增长还在继续
根据基于全球疾病负担研究（GBD）2021 的分析，2021 年全球约有 6.069 亿 骨关节炎患者，约有 4663 万 新发病例，对应的伤残调整生命年（DALYs）约为 2130 万。与 1990 年相比，年龄标化患病率、发病率和 DALY 率都在上升。这里的数字是覆盖 204 个国家和地区的模型估计，附带不确定区间，不是逐人清点得出的普查数字。4
骨关节炎的负担也不是只集中在高龄人群。人口老龄化让关节修复能力和肌肉力量逐渐下降，肥胖和代谢风险又增加关节负荷与慢性炎症环境；既往损伤、职业性重复负荷和关节排列异常，则可能让某一个关节提前进入恶性循环。
中国：全国数字要分清「模型」和「研究合并」
同一项 GBD 2021 分析估计，中国当年骨关节炎患病人数约 5335 万，新发病例约 1165 万。这仍然是模型结果，适合观察长期趋势和跨地区比较，不能当成一次全国体检得到的精确人数。4
针对膝骨关节炎，中国一项覆盖 2013—2023 年研究的系统综述估计总体患病率约 28.0%；女性约 33.9%，男性约 20.5%，60—69 岁人群约 32.8%，BMI≥28 kg/m²人群约 50.5%。这组数字来自不同地区、不同诊断方法和不同时间点研究的合并，不能直接理解成所有中国成年人都按同一标准检测后的全国普查率。5
这里最值得记住的不是某一个百分比，而是两个事实：骨关节炎的患者规模足以成为公共卫生问题；而风险并不只由年龄决定，体重、旧伤、肌力、工作负荷和代谢状态也会改变关节的处境。
从「关节磨损」到全关节失衡
1. 软骨：不是一块被动的垫子
关节软骨由软骨细胞和细胞外基质组成，主要承担低摩擦运动和分散负荷。正常情况下，软骨细胞维持胶原、聚集蛋白多糖等基质的合成与更新；在异常机械负荷、炎症信号和衰老影响下，分解速度超过修复速度。MMP 家族和 ADAMTS4/5 等酶会加速胶原与聚集蛋白多糖降解，软骨逐渐失去弹性、含水结构和承压能力。1
但软骨有一个容易被忽略的特点：它本身几乎没有血管和神经。软骨变薄可以是结构变化，却不是疼痛信号的唯一来源。
2. 滑膜：低度炎症会把结构问题翻译成症状
滑膜在骨关节炎早期就可能出现低度、慢性炎症。炎症细胞和细胞因子不一定造成像类风湿关节炎那样的剧烈全身炎症，却会改变滑液环境、刺激痛觉末梢，并进一步提高软骨分解酶的活性。滑膜炎与疼痛、软骨退变、骨赘形成和功能障碍都有关联。1
3. 软骨下骨：骨头也在重塑负荷
软骨下面的骨不是静止的支架。骨关节炎中，软骨下骨的吸收、硬化和重塑会改变关节承受压力的方式；骨髓病变与疼痛及结构进展相关，边缘骨赘则可能限制活动。软骨、滑膜与软骨下骨之间形成了反馈回路：某一处的变化，会把更多异常负荷推给另外两处。1
4. 疼痛：为什么影像和感觉会「对不上」
疼痛更多来自有神经支配的滑膜、软骨下骨、关节囊、韧带和周围组织，而不是软骨本身。炎症性痛觉、软骨下骨压力变化和神经敏化可以同时存在；疾病进展后，部分人还会出现神经病理样疼痛特征。NGF-TrkA、TRPV1 等痛觉通路是研究热点，但一个分子信号升高，并不意味着阻断它就能安全、稳定地改善所有患者的疼痛。1
这就是临床上常见的错位：同样的影像分级，疼痛和功能可能差异很大；同样的疼痛强度，背后的炎症、骨髓病变、肌力和心理社会因素也可能不同。治疗需要面对的是一个人和一整套功能问题，而不是一张片子。
现有治疗：先把功能和负荷拉回可管理范围
治疗目标通常不是把影像「恢复正常」，而是减少疼痛、恢复活动、保护生活质量，并根据病情延缓功能下降。指南中最一致的基础策略是教育与自我管理、运动和对超重/肥胖者的减重，三者最好结合，而不是把药物当成唯一主角。3
| 治疗层 | 主要解决的问题 | 证据与边界 |
|---|---|---|
| 教育、自我管理 | 让患者理解疼痛、负荷和长期执行 | 风险低，单独效果通常不大，但能提高运动和体重管理的持续性 |
| 有氧、力量和神经肌肉训练 | 改善肌力、负荷分配、疼痛和功能 | 没有一种运动对所有人绝对最好，应按偏好、资源和耐受度调整 |
| 减重 | 减少膝关节机械负荷，改善代谢环境 | 对超重/肥胖者更有意义，需要长期饮食与行为支持；不是所有疼痛都由体重造成 |
| 外用或口服 NSAIDs | 短期和中期症状控制 | 外用通常先考虑；口服需评估胃肠、肾脏和心血管风险，用最低有效剂量、最短疗程 |
| 关节腔糖皮质激素 | 处理短期明显加重 | 起效较快但持续时间有限，反复注射不能替代长期管理 |
| 透明质酸、PRP | 试图延长缓解或改善功能 | 指南态度谨慎或不支持常规使用，制剂、患者和研究结果差异很大 |
| 手术评估 | 保守治疗无法维持基本功能时考虑 | 不是影像分级单独触发；要结合症状、功能、风险和患者目标 |
对乙酰氨基酚在部分指南中只是条件性或补充选择，镇痛效力较弱且需注意肝毒性；度洛西汀可在持续疼痛、广泛疼痛或合并抑郁时作为特定情境下的补充，但恶心、嗜睡等不良反应会影响使用。透明质酸和 PRP 即使在一些研究中显示出短期信号，也不能跳过指南、制剂差异和长期证据的审查。3
如果关节突然红、肿、热、痛，尤其伴发热或全身不适，不能把它自动归为骨关节炎加重；感染、晶体性关节炎、骨折和其他炎症性疾病需要及时排查。
前沿治疗：结构变好，是否就等于人变好？
Sprifermin：软骨厚度信号很重要，但不是终点
FORWARD 随机临床试验研究了关节腔注射 sprifermin 对膝骨关节炎股胫关节软骨厚度的影响。它给出了一个有吸引力的结构信号：软骨厚度增加，说明成纤维细胞生长因子 18 相关路径可能改变软骨组织的影像学轨迹。问题在于，结构终点和疼痛、功能并没有自动同步，试验并未因此把 sprifermin 变成已获批的疾病修饰治疗。7
MIV-711：骨与软骨进展减慢，疼痛却没有同样清楚
MIV-711 是一种组织蛋白酶 K 抑制剂。II 期研究提示，接受治疗的人骨面积扩张和软骨丢失较少，药物总体耐受性也较好；但疼痛改善没有达到统计学显著。这个结果并不等于研究失败：它帮助研究者看到骨重塑可能是可干预的结构环节；但它同样说明，结构影像的改善不能直接替代患者报告的疼痛和功能结局。6
这两项研究共同揭示了骨关节炎药物研发最棘手的地方：
- 影像变化可能比症状变化更早出现，也可能根本不转化成可感知获益；
- 疼痛来自多个组织和神经通路，单独修复软骨不一定足够；
- 试验需要更长随访，才能知道结构信号是否减少关节置换、失能或长期镇痛药使用；
- 如果患者分型不同，平均结果可能掩盖「对某一亚群有效、对另一亚群无效」。
Semaglutide：肥胖表型的症状和功能获益，不等于软骨再生
STEP 9 试验把问题放在一个更现实的交叉点上：对肥胖且有膝骨关节炎疼痛的人，减重是否能同时改善体重和关节症状？这项随机试验纳入 407 人，观察 68 周。semaglutide 组平均体重变化约为 −13.7%，安慰剂组约为 −3.2%；WOMAC 疼痛评分变化约为 −41.7 对 −27.5，身体功能指标也有更大改善。8
它的价值在于说明：对存在肥胖和膝关节负荷问题的特定人群，代谢治疗可以通过体重、负荷和炎症环境影响疼痛与功能。它的边界同样清楚：试验并没有证明 semaglutide 直接修复软骨，也不能把这一结果外推给体重正常、非膝关节受累或没有相应适应证的人。药物的胃肠道不良反应、费用、停药后的体重变化和长期关节结构结局，仍需持续评估。
AI：从「看一张片子」走向测量整条病程
AI 在骨关节炎中的价值，可能不只是把 X 线分成 0 到 4 级，而是把影像、动作、体重、疼痛记录和纵向随访放在同一张时间轴上：
- 影像定量： 从 X 线和 MRI 提取软骨纹理、骨形态和关节间隙的连续特征，减少只靠人工分级的粗粒度；
- 运动分析： 用可穿戴传感器或无标记动作捕捉估计步态、关节负荷和真实世界活动；
- 进展预测： 识别更可能快速恶化的人，帮助安排随访、康复和研究入组；
- 研发辅助： 更敏感地测量结构变化，改进疾病修饰药物试验的入组和终点评估。9
但「能识别模式」和「能改变结局」之间还有一道门。一项 2025 年单中心研究使用 301 名患者的 602 张膝关节 X 线图像训练和评估分级模型。最佳 DenseNet-121 模型在测试集上的准确率为 68.85%，AUC 为 85.67%，precision 为 68.33%，recall 为 67.21%。它同时受到样本量较小、类别不平衡、单中心数据、没有 k-fold 交叉验证和缺少外部验证等限制；而且 KL-0 与 KL-1 在 X 线上本来就难以区分。10
因此，临床真正要问的不是「AI 的 AUC 有多高」，而是：
- 它是否在不同医院、设备、年龄、性别和族群中做过外部验证？
- 它预测的是影像分级，还是疼痛、功能和手术等患者真正关心的结局？
- 模型提示的相关特征能否解释，是否被误当成了因果机制？
- 数据来自手机视频、可穿戴设备或影像时，隐私和再识别风险如何处理？
OARSI 2025 工作坊把域偏移、偏倚、类别不平衡、可解释性和隐私都列为转化障碍。AI 更适合先做辅助测量和风险分层，而不是替医生自动开药、自动决定注射或自动安排手术。9
真正的攻坚点：把「有效」定义成患者能感受到的改变
骨关节炎研究已经不缺少漂亮的局部信号，缺的是把信号稳定地转化为长期生活质量。未来至少有四个难题：
- 找到可重复的亚型。 软骨主导、滑膜炎主导、软骨下骨主导、肥胖代谢相关和损伤后骨关节炎，可能需要不同靶点；
- 把结构终点与患者结局接起来。 软骨厚度、骨髓病变和关节间隙都很重要，但最终仍需回答疼痛、功能、失能和手术是否减少；
- 处理共病和可及性。 肾病、心血管病、胃肠道风险、肥胖、抑郁和睡眠问题会改变药物与康复路径；高价注射、长期减重药和高质量康复也不可能在所有地区同等可得；
- 让长期执行成为治疗的一部分。 运动和减重不是一次性处方，疼痛波动、工作环境、照护负担和经济成本都会决定能否坚持。
把骨关节炎放回正确的位置
骨关节炎不是一句「年纪大了，关节磨了」就能解释完的疾病。它是软骨、滑膜、软骨下骨、肌肉、神经和代谢环境共同失衡的结果；疼痛是这些组织和通路共同发出的信号，影像只是其中一种证据。
现阶段，最有把握的路径仍是：在排除其他急性疾病后，以教育、自我管理、合适的运动和必要的体重管理打底，再根据风险选择药物；短期注射可以解决一段时间的症状，不能代替长期方案；只有当功能持续受限且保守治疗不足时，才进入手术评估。
前沿治疗正在把问题拆得更细：sprifermin 和 MIV-711 提醒我们结构修饰并不等于症状获益，semaglutide 提示特定肥胖表型可以从代谢和负荷路径获得改善，AI 则有机会把影像、动作和纵向结局连起来。但这些进展都还没有让骨关节炎变成一种可以靠单一药物或单张片子自动解决的疾病。
科普不能替代诊断或治疗。持续或反复关节疼痛、明显肿胀、活动范围进行性下降，或出现发热、突发红肿热痛，应由医生结合病史、查体和必要检查判断原因与处理路径。
资料说明：本文主要依据 GBD 2021 负担分析、中国膝骨关节炎患病率系统综述、骨关节炎机制与临床试验综述、膝骨关节炎治疗指南综述、FORWARD 随机试验、STEP 9 随机试验及 OARSI 2025 AI 工作坊材料整理。文中数字和结论均限于所引研究的人群、终点与随访时间，不构成对个人疗效或手术时机的预测。
References
- 1Challenges and opportunities of pharmacological interventions for osteoarthritispmc.ncbi.nlm.nih.gov
- 2Primary Osteoarthritis, NCBI Bookshelfncbi.nlm.nih.gov
- 3Nonoperative Management Recommendations for Knee Osteoarthritispmc.ncbi.nlm.nih.gov
- 4Osteoarthritis burden across 204 countries and territories during 1990 to 2021pmc.ncbi.nlm.nih.gov
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- 6Targeted therapy for knee osteoarthritis: From basic to clinicspmc.ncbi.nlm.nih.gov
- 7
- 8
- 9
- 10Potential of AI-based diagnostic grading system for knee osteoarthritispmc.ncbi.nlm.nih.gov
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