変形性膝関節症（顆部関節症）のX線診断

膝関節は、その構造の複雑さと広い可動域のため、X線画像による適切な検査が最も難しい関節の一つです。変形性膝関節症は関節の特定の部位に限局することがあり、変形性膝関節症（膝関節症）における関節変化の診断を複雑化させます。

膝関節の解剖学的および生体力学的特徴は、骨構造だけでなく靭帯半月板複合体（LMC）の損傷頻度が高いことを示唆しています。したがって、X線写真の分析において一次診断エラー率が高いのは、主に骨構造の変化にのみ注目していることが原因と考えられます。数多くの機能検査と体位解析により、X線写真中にLMC損傷が存在するかどうかを分析することが可能であり、特定の兆候に基づいて高い確率で推定することができます。特定された変化を考慮して、X線検査は超音波、MRIなどの他の画像化方法で補完することができます。

膝関節のX線検査の基本ルールはポリポジションです。

膝関節X線撮影で用いられる標準的な投影法には、直接投影（前後投影）と側面投影があります。必要に応じて、右斜投影または左斜投影、軸投影、その他の投影法が補足されます。

膝関節病変のX線診断の有効性は、X線画像の品質に大きく依存します。

直接投影では、関節腔の内側と外側の輪郭の曲率と向きが異なるため、同じ画像上に理想的な単一の線として取得することはできません。中心のX線ビームがテーブル面に垂直になっていると内側部分がよりよく見え、ビームを尾頭側に5～7°ずらすと外側部分がよりよく見えます。関心領域に応じて妥協点が達成されます。膝の回転軸は関節の内側領域を通過するため、外側の軸に比べて変化しやすいです。したがって、直接投影で膝の画像を取得する場合、関節が最大伸展状態にあり、中心ビームが検査対象に対して垂直方向になり、その中心が膝の中心点をわずかに内側にずらしている状態が望ましい位置です。

レントゲン写真の品質基準

直接投影の場合	大腿骨の両顆の軸側の対称性 顆間窩の中心にある顆間結節の位置 腓骨頭が脛骨の骨幹端によって部分的に覆われている（横方向の大きさの約1/3） 大腿骨骨幹端の中央領域に膝蓋骨の輪郭を重ね合わせた図
横方向投影の場合	PFO関節および脛骨結節の検査の可能性
すべての予測において	レントゲン写真の中央における関節腔の位置 海綿骨構造の鮮明な画像

膝関節最大伸展位で撮影された画像は、標準的な前後投影画像です。これにより、X線関節腔の前方部分を検査できます。

膝を 30° (シュス位) または 45° (フィック位) に曲げた状態で直接画像を撮影し、関節スペースの後部の状態を評価します。このレベルでは、骨の軟骨下部分の損傷 (骨壊死) や軟骨構造の損傷 (骨軟骨炎) が最も頻繁に検出されます。

これらの位置は、観察のために最大限にアクセスできるため顆間腔を検査するのに便利であり、また、関節軟骨の損傷の結果として形成された関節腔内の遊離異物の検出も可能になります。

膝関節の直接投影画像は、患者が臥位または立位の状態で撮影できます。病態が機械的な性質を持ち、靭帯装置の損傷が疑われる場合は、荷重下およびリラックスした状態で立位のX線撮影を行い、関節間隙と関節軸のX線像を検査することが望ましいです。

膝関節の直接投影によるX線検査には、必ず側面投影の画像が補足されます。

側面X線撮影では、中心ビームは尾頭方向に10°の傾斜で関節腔に沿って通過します。この場合、大腿骨顆の縁は互いに重なり合い、関節面は後下方で変位しています。これにより、大腿骨顆の輪郭を明確に識別し、関節のPFOの状態を評価することができます。

膝関節の側面像は、患者が横向きに臥位で関節を完全にリラックスさせた状態、または検査対象の関節に負荷をかけずに立位で撮影します。膝をわずかに屈曲（30°または15°）させることで、関節のPFOの状態を確認できます。屈曲は、膝蓋骨が顆間領域に入る瞬間を観察することを目的としています。

側面投影でレントゲン撮影を行うことで、30°の屈曲で消失するか、最小屈曲が30°のときに軸方向画像で検出されない可能性がある一時的な不安定性（膝蓋骨が顆間窩に入る際の遅延）を特定し、膝蓋骨の高さと関節面の状態を評価することができます。

膝関節面の側面像における各領域は、それぞれ特徴的な特徴を示しています。これらの違いは、各領域の機能的特徴と関連しています。大腿骨顆の形状は、対応する脛骨プラトーの前部と鏡像関係にあり、膝関節を極度に伸展させた際に接触します。

一時的な膝蓋骨の不安定性がある場合、または十字靭帯損傷が疑われる場合は、追加のストレステストが必要です。

PFO 関節を調べるには、側面画像が特に重要です。

膝蓋骨の地形を評価する際には、様々な測定係数が用いられますが、その中で最も一般的に用いられるのはCato指数です。この指数を測定するには、膝関節を30°屈曲させた状態で撮影した画像が必要です。

Cato指数は、膝蓋骨下縁から脛骨前上角までの距離（a）と膝蓋骨関節面の長さ（b）の比です。通常、この比は1.0±0.3です。

膝蓋骨（膝蓋高位）の位置が高すぎると、滑車孔への膝蓋骨の挿入が遅れ、膝蓋大腿骨不安定性を引き起こす可能性があります。膝蓋骨指数は、このような不安定性の診断に用いられます。

側面像では、膝蓋骨のプロファイルには2本の後方線があり、1本は膝蓋骨稜に、もう1本はより濃く、膝蓋骨稜の外縁に一致しています。この2本の線（aa）間の距離が膝蓋骨指数（通常5mm）です。この値が2mm未満の場合は不安定性を示しますが、一時的な場合もあり、15～30°を超える角度で屈曲すると不安定性は消失します。

滑車指数は、顆間窩の底から膝蓋骨の関節面、すなわちその頂点までの距離で測定されます。顆間面の上端から1cmの距離で測定されます。この距離は、膝蓋骨の屈曲開始時に膝蓋骨が挿入される領域に相当します。通常、滑車指数は1cmです。1cm未満の値は膝蓋骨形成不全を示しており、膝蓋骨関節面の発達不全を伴うことがよくあります。指数値が高い場合は、顆間窩の深さが深すぎる可能性を考慮する必要があり、膝蓋軟骨症の発症リスクが高まります。

膝関節病変の診断において、膝蓋大腿骨軸投影は重要な役割を果たします。

PFOの関節腔の放射線学的検査には、30°屈曲位でのレントゲン撮影が最も有益です。屈曲角が小さい場合、放射線ビームが通過する軟部組織の厚さが厚くなり、画質に悪影響を及ぼします。この軸方向投影は、滑車切痕の縁の可視化において、屈曲角の大きい他の投影とは異なります。顆間窩の内側縁は非常に短く、内側縁と外側縁は角張った外観をしており、滑車下部と中部よりもかなり鋭くなっています。関節のPFOの外側部分は、内側部分よりも大きな負荷を受けます。そのため、外側部分では軟骨下骨の密度が高く、骨梁は外側を向いています。

30°の軸方向画像は、膝蓋骨の不安定性（膝蓋骨の外側の一時的な亜脱臼は屈曲のごく初期にのみ発生する）および外側PFO関節の初期の変形性関節症を検出するのに最も便利です。

従来、膝関節炎のX線画像ステージの判定には、I. KellgrenとI. Lawrence（1957年）の分類が用いられ、1982年にM. Lequesneによって改良されました。この分類は、X線画像上の関節裂隙の狭小化の程度、軟骨下骨硬化、および辺縁骨増殖の大きさを評価し、4つのステージに分類します。

変形性関節症の段階（Kellgren I.とLawrence L、1957年による）

• 0 - 放射線学的所見なし
• I - 疑わしい
• II - 最小
• III - 平均
• IV - 表現された

変形性膝関節症を放射線学的段階に分類することは、ある程度の慣習的な方法であるにもかかわらず、この方法は現代の放射線医学において、いくつかの条件を前提として効果的に用いられています。特に、変形性膝関節症を早期に発見するためには、関節を前方、外側、軸方向の3方向から検査する必要があり、これにより関節の内側、外側、PFO、TFOを評価できます。

変形性関節症のレントゲン写真の変化をより正確に評価するために、A. Larsen (1987) は、変形性関節症の重症度を定量的に評価できるより複雑な手法を提案しました。

変形性関節症の基準（Larsen A., 1987）

• 0 - 放射線学的所見なし
• I - レントゲン写真上の関節裂隙の50%未満の狭小化
• II - レントゲン写真上の関節裂隙が50%以上狭小化している
• III - 弱い再変調
• IV - 平均再変調
• V - 発現した再調節

初期の放射線学的兆候（ケルグレンによる関節症のステージ I ～ II に相当）：

• 脛骨顆間隆起（十字靭帯の付着部）の縁を伸ばし、鋭くする。
• 関節スペースのわずかな狭小化（通常は関節の内側部分）
• 大腿骨と脛骨の顆の関節面の縁が鋭くなる症状で、関節の内側部分に多くみられます（関節のこの部分にかかる負荷が大きいため）。特に内反変形がある場合に多くみられます。あまり多くはありませんが、外側部分や関節面の両半分に同時にみられます。

膝関節の関節症の進行を示す放射線学的徴候（ケルグレン分類による関節症のステージ III-IV に相当）：

• 放射線画像上の関節スペースの狭小化の増加;
• 関節の最も負荷のかかる部分における軟骨下骨硬化症の発症。
• 関節面の外側、前側、後側の縁に複数の大きな骨棘が出現すること。
• 軟骨下嚢胞（まれにしか見つからない）
• 膝蓋下または膝窩ベーカー嚢胞の発症を伴う二次性滑膜炎。
• 大腿骨と脛骨の関節面の平坦化と凹凸、解剖学的および機能的な分化の喪失。
• 種子骨（ファベラ）の多面体の不規則な形状。
• 石灰化した軟骨を検出することが可能です。
• 骨顆の無菌性壊死が発生する可能性がある（まれ）。

多くの場合、膝関節の変形性関節症は関節症の形で現れます。

PFO（ほとんどの場合外部、外部と内部の場合もあるが、まれに内部のみ）。

膝関節の外反変形性膝関節症は、通常、その発達の初期段階で、顆間溝の上部軟骨部と膝蓋骨の下部軟骨部のレベルで現れます。これは、この投影図で視覚化される膝関節の部分に対応します。骨の軟骨下部分への最大の負荷は、膝の屈曲のごく初期、つまり膝蓋骨が顆間窩に入り始める瞬間に認められます。そのため、関節の PFO の変化は非常に一般的ですが、原則として、適時に診断されることは稀です。診断が遅れる主な理由は、実際には、X 線軸方向投影が十分に使用されていないことです。したがって、膝関節の直接 X 線撮影には、外側投影または軸方向投影で膝蓋骨をターゲットにした画像を補足する必要があります。

膝関節の変形性関節症の横方向および軸方向の放射線学的徴候には次のものがあります。

• 膝蓋骨と大腿骨の間の放射線学的スペースの狭小化。
• 膝蓋骨と大腿骨顆の後角の OF;
• 膝蓋骨の軟骨下骨硬化症;
• 硬化縁を伴う単一の軟骨下嚢胞。放射線学的には、変形性関節症は3つの段階に分けられることに注意する必要がある。

膝蓋骨外縁の軟骨下骨凝結と骨梁パターンの増加は、最も大きな外的負荷（「過圧症候群」）を受ける膝蓋骨外縁の骨梁パターンの増加であり、これはステージI関節症に相当します。ステージIIでは、膝蓋骨亜脱臼の兆候がない場合でも、関節腔の侵害（局所的狭小化）が認められます。膝関節のステージIII関節症は、X線画像上の関節腔のほぼ完全な消失、軟骨下皮質層の圧縮（その層に希薄化領域（皮質嚢胞）が形成される）、および軟骨周囲骨棘の嘴状形成の出現を特徴とします。膝蓋骨辺縁骨棘が検出された場合、関節軟骨の損傷を高い確度で推定できます。大腿骨と脛骨の外側顆と内側顆の輪郭に沿って骨棘が存在する場合、対応する側の半月板の損傷を示唆します。重度の関節症は、ほとんどの場合、膝蓋骨の軸が外側亜脱臼により変位したときに発生します。外側亜脱臼は、PFO 関節の関節関係の形成異常または破壊の結果として発生します。

30°の軸位画像を用いることで、ベルナジョー指数（前脛骨結節と顆間窩間の距離）を計算することも可能になります。ベルナジョー指数は通常10～15mmです。この距離の減少または増加は通常、大腿骨顆または膝蓋骨の形成不全を示し、PFO関節の不安定性として現れます。

膝を60°および90°に屈曲させた状態でPFOの関節腔をX線撮影することで、顆間腔の中部および下部、そして膝蓋骨上部を詳細に観察することができます。これらの領域における病理学的変化は、通常、顆間窩上部よりも遅れて観察されます。

ケルグレンとローレンスによる関節X線写真の標準的な評価は、主に日常の臨床診療に適しています。臨床研究や疫学研究では、変形性関節症の重症度のより詳細な分類がしばしば必要となります。この目的のために、膝関節の関節裂隙の高さは、0.5mm単位の目盛りが付いた薄いプラスチック定規またはノギスで測定されます。このような定量的な評価は、X線写真処理用の特別なコンピュータプログラムを使用することで、より正確になります。

JC Buckland-Wright ら (1995) は、膝関節のマクロ放射線写真において、TFO の内側および外側の外側、中間、内側の 3 分の 1 における放射線関節スペースの高さ (mm 単位) を測定することを提案しました。

変形性関節症患者の関節のX線写真を評価する場合、関節裂隙の高さの研究に限定することは不可能であることは明らかです。そのため、大規模な臨床研究や疫学研究で広く用いられている半定量的評価法がより望ましいと言えます。これらの方法はすべて共通の原則を有しています。それは、変形性関節症の最も重要なX線画像症状（関節裂隙の高さ、骨隆起、軟骨下硬化症、軟骨下嚢胞）を点数または度数（通常は0～3）で評価することです。

膝関節X線写真の半定量的評価を最初に提案した一人は、S.Аbаск (1968) です。この方法では、前述の変形性関節症の4つのX線画像基準が、PFOとTFOにおいて0から3のポイントで評価されます。このスケールの主な欠点は、膝関節のPFOの評価が不十分であることと、異なる専門医によるX線画像症状の解釈が曖昧になる可能性が高いことです。同様のシステムは、RD Altaianら (1987) によって開発されました。これら2つのシステムの主な欠点（膝関節のTFOのみの評価）を考慮し、TD Spectorら (1992) は、PFOの最適な検査を可能にする「サンライズ」投影法による膝関節X線写真の半定量的評価法を提案しました。S. Barnettらによる「変形性関節症の放射線アトラス」では、PFOの最適な検査を可能にする「サンライズ」投影法が提案されています。 （1994）では、「サンライズ」投影における関節の PFO の評価に、標準的な横方向投影での評価が追加されました。

我々は、変形性膝関節症の進行を半定量的に評価するための独自の方法を提案します。

1. 関節スペースの高さの減少：

• 0 - 欠席、
• 1 - マイナー、
• 2 - 中程度、
• 3 - 骨間スペースの完全な消失。

2. 骨棘：

• 0 - 欠席、
• 1～1～2個の小さな骨棘、
• 2 - 大きな骨棘が1つまたは小さな骨棘が3つ以上、
• 3〜2個の大きな骨棘以上

3. 軟骨下嚢胞：

• 0 - 欠席、
• 1～1～2個の小さな嚢胞、
• 2～1個の大きな嚢胞または3個の小さな嚢胞以上、3～2個の大きな嚢胞以上。

4. 軟骨下硬化症：

• 0 - 欠席、
• 1 - 軽度、局所（TFOまたはPFO関節の内側または外側部分）、
• 2 - 中程度、
• 3 - 著しく顕著、広範囲にわたる。

RD Altmanら（1995）は、膝関節の両側の半定量的評価を単一のシステムに統合し、「変形性膝関節症の個々の放射線症状のアトラス」（別名「ORSアトラス」）を発表しました。このシステムの利点は、変形性膝関節症の実際のX線写真が含まれていることです。しかし、「ORSアトラス」にはいくつかの欠点があります。その中でも特に注目すべき点は次のとおりです。

• 関節スペースの狭小化と骨棘の大きさの増加の段階は不等間隔である。
• 膝のレントゲン写真では、まれなタイプの骨棘が見られる。
• X線画像の品質は様々で比較が難しい。
• 1枚のX線画像に複数のX線症状（関節スペースの狭小化、骨棘形成など）が存在するため、アトラスでの作業が複雑になり、実際のX線画像の評価に偏りが生じる可能性があります。
• Atlas は容量が大きいため、使いにくくなっています。

Y Nagaosa ら (2000) は、従来の膝関節X線写真の半定量的評価システムの欠点を考慮し、膝関節構成要素の輪郭を、直接投影（TFO関節）と「サンライズ」投影（PFO関節）でグラフィック化したアトラスを開発しました。Y Nagaosa らのシステムの重要な利点は、膝関節のTFOとPFOの内側部分と外側部分を個別に考慮しているだけでなく、変形性関節症のX線画像上の症状を男性と女性で別々に提示していることです。

膝関節の変形性関節症と診断された患者 104 名を対象とした研究 (ACR 基準、1990 年) で、骨棘の成長の大きさと方向を調査し、その大きさと骨棘の成長に関連するその他の放射線データとの関係を評価しました。

両膝関節の標準X線写真を解析した（膝蓋骨切除術または関節形成術を受けた患者を除く）。X線学的には、変形性膝関節症は橈骨関節間隙の均一または不均一な狭小化および辺縁骨棘の存在と定義した（ACR基準、1990年）。膝関節のX線撮影は、下肢完全伸展時の前後方向および軸方向の標準投影法で実施した。

レントゲン写真の評価では、膝関節は従来の方法で現代の推奨事項に従って、外側および内側 TFO、外側および内側 PFO のセクションに分割されていました。各セクションの橈骨関節腔の狭小化、および 6 つの領域 (大腿骨の外側および内側関節面 (それぞれ LB および MB)、脛骨 (LBB および MBB)、膝蓋骨 (LN および MN)、および大腿骨の外側および内側顆の骨棘 (LM および MM)) のそれぞれにおける骨棘のサイズが、膝関節炎認定システムの分類のための論理的に導き出された線画アトラスに従って 0 から 3 のスケールで評価されました。骨棘の成長方向は、上方 (上昇成長)、上方外側、外側、下方外側、または下方 (下降成長) の 5 つのカテゴリに視覚的に分類されました。

TFOおよびPFOにおける皮質骨変形（局所的骨変形または「摩耗」）および軟骨石灰化は、2段階評価（0＝なし、1＝あり）を用いて評価しました。内反変形の指標である脛大腿角は、前後投影図で評価しました。膝の軸位画像における膝蓋骨亜脱臼は、内側で0～1、外側で0～3に評価しました。各検査部位における関節裂隙狭小化および外側膝蓋骨亜脱臼も、それぞれ0～3に評価しました。

92 人の患者において、右膝関節と左膝関節のレントゲンデータの間に密接な相関関係が認められました。

研究対象となったすべての領域で骨棘が発見され、その成長のさまざまな形と方向が観察されました。

右膝関節と左膝関節のいくつかのX線パラメータの相関係数（r）

分析された指標	相関係数（r）
	最小	最大
RSChの狭小化	0.64	0.78
骨棘の存在	0.50	0.72
局所的な骨の変形	0.40	0.63
軟骨石灰化症	0.79	0.88

骨棘の存在とその大きさと他のX線画像データとの関係

OFの局在	OFの総数	OFの成長方向（OFサイズの0～1度と2～3度の差）	OFの成長方向（RSHの局所的狭窄度の0～1度と2～3度の差）
ポンド	42	P=0.011	P=0.006
LBB	48	P>0.1	P<0.001
MB	53	P=0.003	P=0.001
MBB	49	P<0.05	P<0.05
LN	28	P=0.002	P>0.1
LM	30	P>0.1	P<0.001
ミネソタ州	28	P>0.1	P>0.1
MM	34	P=0.019	P>0.1

関節間隙の局所狭窄度に応じて骨棘の成長方向を解析した際にも、同様のパターンが観察されました。LB、MB、MBB、LMにおいて、局所間隙狭窄の程度は、大型骨棘の成長方向と関連していました。LBBにおける骨棘の成長方向は、骨棘の大きさではなく、外側および内側TFOの関節間隙の局所狭窄と関連していましたが、MNでは、骨棘の大きさや局所狭窄度とは相関していませんでした。

内側PFOを除くすべての領域において、骨棘の大きさと局所的な関節裂隙狭小化の程度との間に正の相関が認められた。内側PFOにおいては、膝蓋骨およびMMにおける骨棘の大きさは内側TFO裂隙の狭小化と正の相関を示した。外側TFOのLBおよびLBBにおける骨棘の大きさは、外側PFO裂隙の狭小化の程度と正の相関を示した。

いくつかの放射線画像と一般的な臨床データと骨棘の大きさとの関係を明らかにするために、後者は多変量解析を使用して分析されました。

解析対象部位のほとんどにおいて、局所的な空間狭小化は骨棘の存在と関連していた。LBBの骨棘は、内側TFOおよび外側PFOの空間狭小化と関連していた。LNおよびLMの骨棘は、局所的な狭小化よりも外側膝蓋骨亜脱臼との相関が高かった。グレード2～3の内側PFO骨棘は局所的な狭小化とは関連していなかったが、内反変形および内側TFO空間狭小化と関連していた。局所TFO変形の程度は、外側および内側TFOの両方におけるグレード2～3の骨棘の存在と関連していた。

骨棘の存在に関連する因子は、外側TFOにおける後者（上図）の大きさと、外側PFOにおける（2～3度の骨棘）の大きさによって異なります。軟骨石灰化症は、多くの領域における骨棘の成長によって引き起こされました。外側膝蓋骨亜脱臼の存在は、外側PFOにおける骨棘の成長と密接に相関しており、内反変形は内側TFOにおける2～3度の骨棘の存在と相関していました。骨棘の総数は、MBおよびMMにおける骨棘の数と相関していました。

地域	要素
	骨棘0～1度	骨棘2～3度
ポンド	PFOの局所変形	軟骨石灰化症
	軟骨石灰化症	TFOの局所変形
	外側TFOの関節スペースの狭小化
LBB	軟骨石灰化症	女性
	PFOの局所変形	軟骨石灰化症
	外側PFOの関節スペースの狭小化	TFOの局所変形
	内側TFOの関節スペースの狭小化
MB	膝蓋骨の外側亜脱臼	TFOの局所変形
	内側TFOの関節スペースの狭小化	骨棘の総数
	女性	女性
		内反変形
MBB	TFOの局所変形	軟骨石灰化症
	内側TFOの関節スペースの狭小化	年
		内反変形
LN	PFOの局所変形	PFOの局所変形
	膝蓋骨の外側亜脱臼	膝蓋骨の外側亜脱臼
	軟骨石灰化症	BMI
	BMI
LM	膝蓋骨の外側亜脱臼	膝蓋骨の外側亜脱臼
	PFOの局所性軟骨軟化症	外側FO関節スペースの狭小化
	軟骨石灰化症	内反変形
	膝蓋骨の内側亜脱臼
ミネソタ州	内側PFOの関節スペースの狭小化	内反変形
MM	内側TFOの関節スペースの狭小化	内側TFOの関節スペースの狭小化
		OFの総数
		BMI

同じセクションで互いに向かって成長する骨棘のサイズは、分析したすべてのセクションで相関しており、相関係数 r は、外側 TFO で 0.64、内側 TFO で 0.72、外側 PFO で 0.49、内側 PFO で 0.42 でした。

その結果、膝関節のLBBとMNを除くすべての部位において、骨棘の成長方向は、骨棘の大きさの増加と関節裂隙の狭小化の程度に応じて変化することが分かりました。発見された相関関係は、骨棘の形成に一般的な生体力学的因子と局所的な生体力学的因子の両方が影響を及ぼすという仮説を裏付けています。後者の影響は、以下のパラメータ間に見られる相関関係によって裏付けられています。

• 内側 PFO 内の骨棘の大きさと内側 TFO ギャップの狭小化。
• LBB 骨棘の大きさと内側 TFO と外側 PFO の隙間の狭小化。
• 外側 PFO 内の骨棘の大きさと膝蓋骨の外側亜脱臼。
• 内側TFOおよびPFOの骨棘の大きさと内反変形の有無。一方、軟骨石灰化症と骨棘の総数との関係を分析したところ、多方向の変化が認められた。

局所的な不安定性は、骨棘形成の重要な誘因となる生体力学的メカニズムであると考えられる。変形性関節症の実験モデルは、不安定な関節における骨棘形成は、関節の動きによって加速し、固定によって減速することを実証している。LA Pottengerら（1990）が指摘したように、変形性関節症患者における膝関節形成術中の骨棘の外科的除去は、関節の不安定性を悪化させることから、この病態における骨棘の安定化役割について言及することができる。骨棘の横方向の成長が、荷重を受ける関節面の面積の増加を促進するという我々の観察は、JM WilliamsとKD Brandt（1984）によって得られたデータによって裏付けられている。小型骨棘の場合、主な成長方向は外側方向です（LBBは例外で、内側TFOの隙間が狭まり、外側TFOの関与が最小限である場合、骨棘は主に上向きに成長します）。LA. Pottengerら（1990）は、垂直方向の骨棘であっても、新たに脛骨表面を形成し、過度の外反運動を制限することで関節を安定化できることを示しました。小型骨棘とは対照的に、大型骨棘は主に上向きまたは下向きに成長します。この現象は、隣接する関節周囲構造による「横方向」成長の解剖学的制限、または脱臼を防ぐための骨棘基部の拡張と機械的強化という代償的プロセスを反映している可能性があります。

このような代償的変化の中でも、いわゆる潮線について言及する必要がある。これは、硝子軟骨と軟骨下骨を繋ぐ石灰化帯である。通常、これらの帯は波状であるため、大きな負荷を効果的に吸収する。変形性関節症では、軟骨が破壊され、骨棘として新たな軟骨が形成されるため、この帯が再構築される。したがって、変形性関節症の症状の一つとして、複数の潮線が出現する。骨の関節面が露出しているため、代償機構として緻密な硬化（象牙化）が形成され、しばしば深い溝（陥凹）の形成を伴う。後者は特に膝関節（PFO）に多く見られ、関節を安定させ、「レール」として機能すると考えられている。我々が検査した患者のPFOの軸方向画像では、これらの溝が明瞭に観察された。

骨棘サイズと局所的な軟骨の菲薄化の間には、特に内側 TFO と外側 PFO において密接な相関が見られました。しかし、外側 TFO の骨棘サイズは、それ自体の関節スペースよりも、内側 TFO および外側 PFO の関節スペースの狭小化と相関しており、内側 PFO の骨棘サイズは局所スペースの狭小化ではなく、内側 TFO の狭小化と相関していました。明らかに、骨棘サイズは、生化学的または機械的成長因子によって媒介される、関節の隣接および局所的変化の両方によって影響を受ける可能性があります。後者は、内側 TFO および PFO の骨棘サイズと内反変形との関係を最もよく説明できます。GI van Osch ら (1996) は、軟骨損傷のプロセスと骨棘形成は直接関連しているのではなく、同じ要因によって引き起こされ、互いに独立して発達すると示唆しました。このような独立した発達は外側 PFO と内側 TFO で観察され、骨棘の大きさは関節スペースの局所的狭小化よりも外側膝蓋骨亜脱臼および内反変形と関連しています。

骨棘の総数と複数部位における分布との関係は、骨棘形成の体質的決定要因と「肥大性」骨反応という概念を支持する。骨棘の成長に関与するTGF-βや骨形成タンパク質-2などの成長因子に対する反応には個人差がある可能性がある。興味深い観察結果は、軟骨石灰化症と骨棘数の関連であり、臨床研究では、ピロリン酸カルシウム結晶（軟骨石灰化症の一般的な原因）と変形性関節症の「肥大性」結果との間に特定の関係があることが示唆されている。TGF-βは、骨棘の成長を刺激することに加えて、軟骨細胞による細胞外ピロリン酸の産生を増加させ、軟骨細胞を機械的に刺激すると、細胞外ピロリン酸の強力な供給源であるATPの産生が増加し、それによって後者の結晶形成の素因となる。

私たちが得たデータは、変形性関節症の発症には、局所的生体力学的要因、体質的要因など、病気の進行中に形成される骨棘の大きさと成長方向を決定する多くの要因が関与していることを示唆しています。