background image

Dr. Mohamed Ghalib

Internal Medicine

TUCOM

5

th

year

Osteoarthritis


background image

Osteoarthritis (OA) is by far the most common form of arthritis 

and is a major cause of pain and disability in older people.

It is characterised by focal loss of articular cartilage, subchondral 

osteosclerosis, osteophyte formation at the joint margin, and 

remodelling of joint contour with enlargement of affected joints.


background image

Epidemiology

The prevalence rises progressively with age and it 

has been estimated that 45% of all people develop 

knee OA and 25% hip OA at some point during life. 

Although some are asymptomatic, the lifetime risk 

of having a total hip or knee replacement for OA in 

someone aged 50 is about 11% for women and 8% 

for men in the UK. There are major ethnic 

differences in susceptibility: the prevalence of hip 

OA is lower in Africa, China, Japan and the Indian 

subcontinent than in European countries, and that of 
knee OA is higher.


background image

Pathophysiology

OA is a complex disorder with both genetic and environmental 

components. 

Genetic factors are recognised as playing a key role in the pathogenesis 

of OA. Family-based studies have estimated that the heritability of OA 

ranges from about 43% at the knee to between 60% and 65% at the hip 

and hand, respectively. In most cases, the inheritance is polygenic and 

mediated by several genetic variants of small effect.

OA can, however, be a component of multiple epiphyseal dysplasias, 

which are caused by mutations in the genes that encode components of 

cartilage matrix. 

Structural abnormalities, such as slipped femoral epiphysis and 

developmental dysplasia of the hip, are also associated with a high risk 
of OA, presumably due to abnormal load distribution across the joint.


background image

Biomechanical factors play an important role in OA related to certain 

occupations, such as farmers (hip OA), miners (knee OA) and elite or 

professional athletes (knee and ankle OA). It has been speculated that the 

higher prevalence of knee OA in the Indian subcontinent and East Asia 

might be accounted for by squatting.

There is also a high risk of OA in people who have had destabilising

injuries, such as cruciate ligament rupture, and those who have had 

meniscetomy.

For most individuals, however, participation in recreational sport does not 

appear to increase the risk significantly. 

There is a strong association between obesity and OA, particularly of the 

hip. This is thought to be due partly to biomechanical factors but it has also 

been speculated that cytokines released from adipose tissue may play a 

role.

Oestrogen appears to play a role; lower rates of OA have been observed 

in women who use hormone replacement therapy (HRT), and women 

who receive aromatase inhibitor therapy for breast cancer often 

experience a flare in symptoms of OA.


background image

background image

Degeneration of articular cartilage is the defining feature of OA. 

Under normal circumstances, chondrocytes are terminally 

differentiated cells but in OA they start dividing to produce nests 

of metabolically active cells.

Initially, matrix components are produced by these cells at an 

increased rate, but at the same time there is accelerated 

degradation of the major structural components of cartilage 

matrix, including aggrecan and type II collagen. Eventually, the 

concentration of aggrecan in cartilage matrix falls and makes the 

cartilage vulnerable to load-bearing injury. Fissuring of the 

cartilage surface (‘fibrillation’) then occurs, leading to the 

development of deep vertical clefts, localised chondrocyte death 

and decreased cartilage thickness. This is initially focal, mainly 

targeting the maximum load-bearing part of the joint, but 

eventually large parts of the cartilage surface are damaged.

Calcium pyrophosphate and basic calcium phosphate crystals 

often become deposited in the abnormal cartilage.


background image

OA is also accompanied by abnormalities in subchondral bone, 

which becomes sclerotic and the site of subchondral cysts. 

Fibrocartilage is produced at the joint margin, which undergoes 

endochondral ossification to form osteophytes. Bone remodelling

and cartilage thinning slowly alter the shape of the OA joint, 

increasing its surface area. It is almost as though there is a 

homeostatic mechanism operative in OA that causes enlargement 

of the failing joint to spread the mechanical load over a greater 

surface area. Patients with OA also have higher BMD values at 

sites distant from the joint and this is particularly associated with 

osteophyte formation. This is in keeping with observations made 

in epidemiological studies that show that patients with OA are 

partially protected from developing osteoporosis and vice versa. 

This is likely to be due to the fact that the genetic factors that 

predispose to osteoporosis might be protective for OA.


background image

The synovium in OA is often hyperplastic and may be the site of 

inflammatory change, but to a much lesser extent than in RA and 

other inflammatory arthropathies. Osteochondral bodies 

commonly occur within the synovium, reflecting chondroid 

metaplasia or secondary uptake and growth of damaged cartilage 

fragments. The outer capsule also thickens and contracts, usually 

retaining the stability of the remodelling joint. The muscles 

surrounding affected joints commonly show evidence of wasting 
and non-specific type II fibre atrophy.


background image

background image

Clinical features

OA has a characteristic distribution, mainly targeting the hips, knees, 

PIP and DIP joints of the hands, neck and lumbar spine.

The main presenting symptoms are pain and functional restriction. 

The causes of pain in OA are not completely understood but may 

relate to increased pressure in subchondral bone (mainly causing night 

pain), trabecular microfractures, capsular distension and low-grade 

synovitis. Pain may also result from bursitis and enthesopathy

secondary to altered joint mechanics. Typical OA pain has the 

characteristics listed in Box. For many people, functional restriction of 

the hands, knees or hips is an equal, if not greater, problem than pain.

The clinical findings vary according to severity but are principally those 

of joint damage.


background image

The correlation between the presence of structural change, as 

assessed by imaging, and symptoms such as pain and disability 

varies markedly according to site. It is stronger at the hip than at 

the knee, and poor at most small joints. This suggests that the risk 

factors for pain and disability may differ from those for structural 

change. At the knee, for example, reduced quadriceps muscle 

strength and adverse psychosocial factors (anxiety, depression) 

correlate more strongly with pain and disability than the degree 

of radiographic change.

Radiological evidence of OA is very common in middle-aged and 

older people, and the disease may coexist with other conditions, 

so it is important to remember that pain in a patient with OA 
may be due to another cause.


background image

background image

Generalised nodal OA

Some patients are asymptomatic whereas others develop pain, stiffness and 

swelling of one or more PIP and DIP joints of the hands from the age of 

about 40 years onwards. Gradually, these develop posterolateral swellings on 

each side of the extensor tendon, which slowly enlarge and harden to 

become Heberden’s (DIP) and Bouchard’s (PIP) nodes.

Typically, each joint goes through a phase of episodic symptoms (1–5 years) 

while the node evolves and OA develops. Once OA is fully established, 

symptoms may subside and hand function often remains good. Affected joints 

are enlarged as a result of osteophyte formation and often show 

characteristic lateral deviation, reflecting the asymmetric focal cartilage loss 

of OA. Involvement of the first CMC joint is also common, leading to pain 

on trying to open bottles and jars, and functional impairment. Clinically, it 

may be detected by the presence of crepitus on joint movement, and 

squaring of the thumb base.

Generalised nodal OA has a very strong genetic component: the daughter of an 

affected mother has a 1 in 3 chance of developing nodal OA herself. People 

with nodal OA are also at increased risk of OA at other sites, especially the 

knee.


background image

background image

background image

background image

Knee OA

At the knee, OA principally targets the patello-femoral and 

medial tibio-femoral compartments but eventually spreads to 

affect the whole of the joint. It may be isolated or occur as part 

of generalised nodal OA. 

Most patients have bilateral and symmetrical involvement.

In men, trauma is often a more important risk factor and may 

result in unilateral OA.

The pain is usually localised to the anterior or medial aspect of 

the knee and upper tibia. Patello-femoral pain is usually worse 

going up and down stairs or inclines. Posterior knee pain 

suggests the presence of a complicating popliteal cyst (Baker’s 

cyst). Prolonged walking, rising from a chair, getting in or out of 

a car, or bending to put on shoes and socks may be difficult.


background image

Local examination findings may include:

• a jerky, asymmetric (antalgic) gait with less time weightbearing on the 

painful side

• a varus or, less commonly, valgus and/or a fixed flexion deformity

• joint-line and/or periarticular tenderness (secondary anserine bursitis 

and medial ligament enthesopathy, causing tenderness of the upper 

medial tibia)

.

restricted flexion and extension with coarse crepitus

• weakness and wasting of the quadriceps muscle

• bony swelling around the joint line.

CPPD crystal deposition in association with OA is common at the knee. 

This may result in a more overt inflammatory component (stiffness, 

effusions) and super-added acute attacks of synovitis (‘pseudogout’), 

which may be associated with more rapid radiographic and clinical 

progression.


background image

background image

background image

Hip OA

Hip OA most commonly targets the superior aspect of the joint. It is 

often unilateral at presentation, frequently progresses with superolateral

migration of the femoral head, and has a poor prognosis. 

The less common central (medial) OA shows more central cartilage loss 

and is largely confined to women. It is often bilateral at presentation and 

can be associated with generalised nodal OA. It has a better prognosis 

than superior hip OA and progression to axial migration of the femoral 

head is uncommon.

The hip shows the best correlation between symptoms and radiographic 

change. Hip pain is usually maximal deep in the anterior groin, with 

variable radiation to the buttock, anterolateral thigh, knee or shin. Lateral 

hip pain, worse on lying on that side with tenderness over the greater 

trochanter, suggests secondary trochanteric bursitis. Common functional 

difficulties are the same as for knee OA; in addition, restricted hip 

abduction in women may cause pain during sexual intercourse.


background image

background image

Examination may reveal: 

an antalgic gait

weakness and wasting of quadriceps and gluteal muscles 

pain and restriction of internal rotation with the hip

flexed – the earliest and most sensitive sign of hip OA; other 

movements may subsequently be restricted and painful

anterior groin tenderness just lateral to the femoral pulse 

fixed flexion, external rotation deformity of the hip

ipsilateral leg shortening with severe joint attrition and superior 

femoral migration.

Obesity is associated with more rapid progression of hip OA.


background image

Spine OA

The cervical and lumbar spine are the sites most often targeted by OA, 

where it is referred to as cervical spondylosis and lumbar spondylosis, 

respectively. Spine OA may occur in isolation or as part of generalised 

OA. 

The typical presentation is with pain localised to the low back region 

or the neck, although radiation of pain to the arms, buttocks and legs 

may also occur due to nerve root compression. The pain is typically 

relieved by rest and worse on movement.

On physical examination, the range of movement may be limited and 

loss of lumbar lordosis is typical. The straight leg-raising test or 

femoral stretch test may be positive and neurological signs may be 

seen in the legs where there is complicating spinal stenosis or nerve 
root compression.


background image

background image

Early-onset OA

Unusually, typical symptoms and signs of OA may present before the 

age of 45. In most cases, a single joint is affected and there is a clear 

history of previous trauma. However, specific causes of OA need to be 

considered in people with early-onset disease affecting several joints, 

especially those not normally targeted by OA, in which case rare 

causes need to be considered (Box).

Kashin–Beck disease is a rare form of OA that occurs in children, 

typically between the ages of 7 and 13, in some regions of China. The 

cause is unknown but suggested predisposing factors are selenium 

deficiency and contamination of cereals with mycotoxin-producing 
fungi.


background image

background image

Investigations

A plain X-ray of the affected joint should be performed and often this will show one or 

more of the typical features of OA. In addition to providing diagnostic information, X-rays 

are of value in assessing the severity of structural change, which is helpful if joint 

replacement surgery is being considered. Non-weight-bearing postero-anterior views of 

the pelvis are adequate for assessing hip OA. Patients with suspected knee OA should have 

standing anteroposterior X-rays taken to assess tibio-femoral cartilage loss, and a flexed 

skyline view to assess patello-femoral involvement. Spine OA can often be diagnosed on a 

plain X-ray, which typically shows evidence of disc space narrowing and osteophytes. 

If nerve root compression or spinal stenosis is suspected, MRI should be performed.

Routine biochemistry, haematology and autoantibody tests are usually normal, though OA 

is associated with a moderate acute phase response. 

Synovial fluid aspirated from an affected joint is viscous with a low cell count.

Unexplained early-onset OA requires additional investigation, guided by the suspected 

underlying condition. X-rays may show typical features of dysplasia or avascular necrosis, 

widening of joint spaces in acromegaly, multiple cysts, chondrocalcinosis and MCP joint 
involvement in haemochromatosis, or disorganised architecture in neuropathic joints.


background image

Management

Education

It is important to explain the nature of the condition fully, outlining the 

role of relevant risk factors such as obesity, heredity and trauma. The 

patient should be informed that established structural changes are 

permanent and that, although a cure is not possible at present, pain 

and function can often be improved. 

The prognosis should also be discussed, mentioning that it is generally 

good for nodal hand OA and better for knee than hip OA.


background image

Lifestyle advice

Weight loss has a substantial beneficial effect on symptoms if 

the patient is obese and is probably one of the most effective 

treatments available for OA of the lower limbs. 

Strengthening and aerobic exercises also have beneficial 

effects in OA and should be advised, preferably with 

reinforcement by a physiotherapist. 

Quadriceps strengthening exercises are particularly beneficial 

in knee OA. 

Shock-absorbing footwear, pacing of activities, use of a walking 

stick for painful knee or hip OA, and provision of built-up 
shoes to equalise leg lengths can all improve symptoms.


background image

Non-pharmacological therapy

Acupuncture and transcutaneous electrical nerve stimulation 

(TENS) have been shown to be effective in knee OA. 

Local physical therapies, such as heat or cold, can sometimes give 

temporary relief.


background image

Pharmacological therapy

If symptoms do not respond to non-pharmacological measures, 

paracetamol should be tried.

Addition of a topical NSAID, and then capsaicin, for knee and hand 

OA can also be helpful. Oral NSAIDs should be considered in 

patients who remain symptomatic. These drugs are significantly more 

effective than paracetamol and can be successfully combined with 

paracetamol or compound analgesics if the pain is severe. Strong 

opiates may occasionally be required. Antineuropathic drugs, 

such as amitriptyline, gabapentin and pregabalin, are sometimes used 

in patients with symptoms that are difficult to control but the evidence 

base for their use is poor. Neutralising antibodies to nerve growth 

factor have been developed and are a highly effective treatment for 
pain in OA but they are not yet licensed for routine clinical use.


background image

Intra-articular injections

Intra-articular glucocorticoid injections are effective in the 

treatment of knee OA and are also used for symptomatic 

relief in the treatment of OA at the first CMC joint. The 

duration of effect is usually short but trials of serial 

glucocorticoid injections every 3 months in knee OA have 

shown efficacy for up to 1 year.

Intra-articular injections of hyaluronic acid are effective in 

knee OA but the treatment is expensive and the effect short-
lived.


background image

Neutraceuticals

Chondroitin sulphate and glucosamine sulphate have been used 

alone and in combination for the treatment of knee OA. There is 

evidence from randomised controlled trials that these agents can 

improve knee pain to a small extent (3–5%) compared with 
placebo.


background image

Surgery

Surgery should be considered for patients with OA whose symptoms and 

functional impairment impact significantly on their quality of life 

despite optimal medical therapy and lifestyle advice. Total joint 

replacement surgery is by far the most common surgical procedure for 

patients with OA. It can transform the quality of life for people with 

severe knee or hip OA and is indicated when there is significant 

structural damage on X-ray. Although surgery should not be 

undertaken at an early stage during the development of OA, it is 

important to consider it before functional limitation has become 

advanced since this may compromise outcome. 

Patient-specific factors, such as age, gender, smoking and presence of 

obesity, should not be barriers to referral for joint replacement.


background image

Only a small proportion of patients with OA progress to the 

extent that total joint replacement is required but OA is by far 

the most frequent indication for this. Over 95% of joint 

replacements continue to function well into the second decade 

after surgery and most provide life-long, pain-free function. Up 

to 20% of patients are not satisfied with the outcome, however, 

and a few experience little or no improvement in pain. Other 

surgical procedures are performed much less frequently. 

Osteotomy is occasionally carried out to prolong the life of 

malaligned joints and to relieve pain by reducing intraosseous 

pressure. Cartilage repair is sometimes performed to treat focal 
cartilage defects resulting from joint injury.


background image

THANKs




رفعت المحاضرة من قبل: Bakr Zaki
المشاهدات: لقد قام عضوان و 85 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل