膝关节前交叉韧带解剖单束重建的研究进展

2021-09-15   文章来源:中华骨与关节外科杂志​   作者:钟秋文,李伟 (北京大学深圳医院运动医学科) 点击量:319 我要说

近年来,随着对膝关节前交叉韧带解剖的深入研究,发现前交叉韧带并不是以往所认知的双束椭圆结构,而是单束带状的。该发现引起了关于双束重建是否符合前交叉韧带解剖的热论,也促使越来越多的研究者开始关注解剖单束前交叉韧带重建的技术改进。本文通过查阅近几年国内外与成人膝关节解剖单束前交叉韧带重建相关文献,对该技术的骨隧道定位和建立,移植物的选择和固定,术后并发症及术后康复和临床效果等进行总结分析,综述成人膝关节解剖单束前交叉韧带重建的研究进展。

成人前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)断裂是常见多发病,伤后如果不积极治疗,往往产生关节不稳,影响生活质量,发生骨关节炎的风险也将增加。关节镜下ACL重建是主要治疗方法。过去大量解剖研究认为ACL是由前内束和后外束构成,该发现让双束重建一度成为研究热点,但近年Ribbon理论的提出颠覆了以往对双束重建的认识。Śmigielski等对111个新鲜冰冻人膝关节进行观察,在仔细去除韧带表面滑膜后发现ACL从股骨止点到中段是单束扁平带状,中间无明显分隔。Hohmann则分析了以往与ACL解剖研究相关文献,得出双束结构的出现实际上是扁平带状的ACL旋转后的结果。

随着Ribbon理论不断发展,关于双束重建是否符合ACL解剖学的讨论如火如荼,加之双束重建相较于单束,技术难度高,手术时间长,手术费用大,肌腱用量也较多,而且有研究在一项中长期随访后发现双束重建在膝关节稳定性、临床疗效、移植失败率和骨关节炎变化方面并不优于单束,这促使越来越多的研究者开始关注解剖单束ACL重建(anatomical single-bundle ACL reconstruction,ASB-ACLR)的技术改进。近年ASB-ACLR在骨隧道定位和建立、移植物选择和固定上不断进步,但仍存在诸多争议,术后并发症争论多样纷杂,术后康复效果也众说纷纭。本文广泛查阅了国内外相关文献,就上述争议进行总结分析,综述成人ASB-ACLR的研究进展。

1 成人ASB-ACLR的骨隧道定位和建立

解剖单束重建的关键步骤在于正确的骨隧道入点定位,尤其是股骨道的定位,定位不佳极易造成重建失败。在隧道建立过程也存在诸多争议,如入路方式和隧道打通方向如何选择,隧道内口形状哪种合适,选择传统解剖单束重建还是近年热门的全内技术重建,亦或日益受到关注的等长重建,目前尚无定论。

1.1 骨隧道定位

关节镜下ACL重建,多种钻孔技术已被提出,常用胫骨隧道依赖钻孔技术(transtibial,TT)和经前内侧门独立钻孔技术(anteromedial portal,AMP)两种,前者需经胫骨道去建立股骨道,后者则通过增加关节间隙前内侧门,可独立钻取股骨道,增加了灵活性。传统的TT技术与AMP技术建立胫骨隧道的方法相同,定位器尖端放置在韧带残端中心,另一端置于胫骨结节内侧约3cm处。但多数研究认为使用TT法建立的胫骨隧道定位股骨隧道入点时,股骨隧道入点往往被置于距离解剖止点过高或过深的地方,导致重建的移植物过于垂直,不足以控制旋转稳定。对此Lee等提出改良TT技术,先通过关节间隙前内侧门在股骨韧带止点处凿出一个“三角漏斗状骨槽”,然后结合屈伸膝关节时骨槽的前后移动,将偏心定位的导针滑入预期的解剖中心,该技术还将胫骨隧道外口选在内侧副韧带外侧前缘与鹅足上缘交互点。术后用3D-CT及放射学评估,结果证明该改良TT技术可以很好地进行ACL解剖重建。Youm等通过临床随机对照试验对比改良TT技术和AMP技术,发现两者在股骨隧道解剖位置上相似,且前者的临床效果较后者良好。袁振等则开创新方法,通过“双面激光技术”在尸体标本上描绘出位于同一条直线的4个股骨道和胫骨道解剖内外口位置,然后使用带激光定位的新型前交叉韧带定位器辅助钻孔,术后测得所钻取的股骨道外口与原激光测量点的距离平均值仅为1mm。对此作者认为经胫骨钻孔法联合激光技术进行ACL单束解剖重建是可行的,并且带激光定位的新型前交叉韧带定位器可同时定位胫骨及股骨隧道内口,一次性建立骨隧道,避免了以往凭经验TT钻孔的缺陷,值得推广使用。上述方法均涉及ACL股骨解剖止点的定位,普遍认同将其选在ACL股骨残端中心,但有研究认为该法缺乏固定解剖标志,仅靠肉眼并不能完全做到准确中心点定位,对此有学者提出只要隧道在ACL股骨足印区内,细微的位置偏差不会影响术后稳定性和临床结果。若病程较长,残端已消失或不易分辨,可选择resident ridge以下髁间窝外侧分叉嵴为骨道中心进行定位。如果骨性标志仍不清,Van Eck等认为可选择髁间窝外侧壁下30%~35%进行定位。

近年来,随着ACL解剖的研究深入,Pearle等提出股骨足印区隧道最佳定位理论,可以用缩写I.D.E.A.L概括。具体指隧道须定位在ACL股骨侧等长点,即要求移植物在屈伸活动中满足等距性(Isometric);同时要落在ACL直接止点区域(Direct insertion),该区域是ACL与股骨紧密连接的部分,它沿着髁间嵴呈带状分布;该位置也须处在足印前和近区即偏离中心位(Eccentrically located),但要符合解剖学(Anatomical)不能超出足印区;最后满足重建的ACL在膝关节屈伸范围内始终保持低张力状态(Low tension)。满足了上述五点要求即为最佳定位。I.D.E.A.L定位理论是作者基于Ribbon理论并结合组织学、生物力学、临床数据等做出的判断,实际确定了ACL解剖等长重建时在股骨侧的等长点。很早之前Good等就提出了解剖等长重建概念,即膝关节屈伸过程移植物长度变化始终保持不超过3mm。等长重建可使移植物应力变化降至最低,而保证移植物长度变化最低的骨道内口中心即定义为等长点。Aljaberi等研究了不同等长点组合对移植物等距性的影响,发现对于一个固定的股骨隧道内口,胫骨隧道内口的前后移位变化对移植物等距性的影响无明显差异,而相对于固定的胫骨隧道,股骨隧道内口的前后移位变化对移植物等距性的影响则有显著差异。该研究强调了股骨隧道定位的重要性。随着ACL股骨止点Ribbon理论兴起,许多学者也开始研究ACL胫骨止点区解剖。Siebold等发现ACL在胫骨直接止点区域呈“C”形扁平状,观察胫骨止点到韧带中段的形态,均未能找到明显双束分隔。对此作者认为ACL重建时应该选用同天然ACL相似的扁平带状移植物,并且在隧道建立时应重建胫骨“C”形足迹,同时建议骨隧道宜选择在“C”形足迹的前内侧。

1.2 骨隧道建立

对于隧道打通方向有两种选择,除“经门式”即由内向外打通,尚有相反的“外入式”。Sim等研究发现前者的移植物角度更大,而后者的股骨隧道更短,但这些发现并没有导致两组移植物影像学信号强度和临床结果差异,对此他们认为两种打通方向均能获得良好移植物愈合和临床效果。而对于隧道内口形状如何选择,在ACL双束椭圆结构盛行期,有研究认为常规的圆形隧道无法模拟自然插入的形态,于是将隧道内口改为符合韧带走行的椭圆状,对比发现椭圆组的Tegner得分、轴移试验和SNQ值均优于圆形组。随着Ribbon理论提出和胫骨“C”形足迹的发现,越来越多学者开始考虑重建与天然ACL足迹相似的扁平骨道。Fink等认为矩形隧道可更准确重建天然ACL扁平足迹,并认为宽而平的股四头肌腱比腘绳肌腱更接近天然ACL的带状结构,但还需更多的临床试验来论证。现代医学一向追求少消耗大收益,该理念催生了单束全内重建术,其主要特点是隧道形状由传统全长贯通变成内宽外窄的 “骨窝”状,且因其术后膝关节功能和稳定性良好,与传统相比创伤小、节省肌腱、术后疼痛轻,得到越来越多医师推崇。但有报道全内技术较传统手术有更高的移植物失效率,这可能与其采用的皮质悬吊固定有关。股骨道的正确建立对于预后至关重要,用前述前内侧门入路进行股骨道建立时,须将膝关节过屈才能保证钻取足够的骨道长度,否则极易导致骨道后壁爆裂及软骨损伤。对于大腿体积较大的患者,将膝屈至深位显然是困难的,而对于体型小者又存在骨质不足的顾虑,对此Iriuchishima等通过计算患者术前身高体重、膝关节前后径、股骨髁间相关骨形态数据与术中股骨道长度的相关性,发现除膝关节前后径外,术前患者身高体重、Blumensaat线长度以及股骨髁间切迹侧壁的高度和面积均与股骨隧道长度显著相关。对于体型不同患者的膝关节,这项发现能够方便且有效地预测和降低股骨隧道长度不足的风险。

2 移植物选择与固定

重建ACL的移植物主要包括自体肌腱、同种异体肌腱和人工韧带。同种异体肌腱因质量难保证、排斥反应、获取困难、疾病传播等风险,在国内较少使用。早期人工韧带也存在诱发滑膜炎及后期松动的可能,逐渐被淘汰,但LARS(ligament advanced reinforcement system)人工韧带的问世,使其重新获得重视,LARS人工韧带不仅能避免供区并发症,而且陈世益等对比LARS人工韧带和四股自体腘绳肌腱重建ACL,发现两者远期临床结果无明显差异,但早期随访LARS人工韧带功能评分占明显优势。

自体肌腱是目前ACL重建主要材料,常用骨-髌腱-骨、腘绳肌腱和股四头肌腱,其中骨-髌腱-骨较坚韧,且两端可带骨块,而骨块与骨隧道产生的骨性愈合是目前最可靠的愈合形式,最初使用较广泛,但因供区位于小腿伸展的主受力点,存在髌腱断裂、髌骨骨折及疼痛等并发症。股四头肌腱,肥厚易于获取满意尺寸,且远端可获得髌骨块利于腱骨愈合,另因股四头肌腱天然扁平,符合新近提出的Ribbon理论,而逐渐受到重视。但腘绳肌腱目前仍是三者中最常用选择,由于其是纯软组织,对腱骨愈合有一定影响。自体肌腱离体后无血供,植入体内在血管化和增生重塑前,往往丧失生物力学强度。许多研究发现残端保留可以加速移植肌腱再血管化,且能促进本体感觉恢复,还能一定程度阻挡关节液流入间隙侵蚀骨质,尤其在人工韧带移植时非常强调保留残端。长期以来,许多学者也在不断尝试改造自体肌腱或向腱骨间隙内填充材料,使其能促进腱骨愈合,如开展骨膜包裹肌腱、肌腱加入软骨碎片以及间隙植骨或注入BMP-2等研究,取得一定成果,但多数为动物实验,还需进一步临床验证。

除上述移植物选择和改造对预后有影响外,移植物固定方式也起着重要作用。Persson等总结近4万例患者得出股骨侧最常见的固定方法是Endobutton皮质悬吊固定(36%)和Rigidfix横穿钉固定(31%),胫骨侧则为界面螺钉(48%)和Intrafix固定(34%)。有研究显示皮质悬吊固定是目前所有固定方式中初始强度最高的,但该法的皮质固定点远离解剖止点,术后肌腱及绳袢容易移动产生“蹦极效应”和“雨刷效应”,后两者是导致骨道扩大的重要机械因素。股骨隧道另一常用固定方法为Rigidfix横穿钉,其是一种经胫骨的股骨道固定法,也有报道经前内侧门进行固定。Lopes等发现将横穿钉与前内侧门一起使用时,股骨道扩大较皮质悬吊固定法明显,有研究也得出使用皮质悬吊固定的受试者在术后运动能力和满意度方面优于横穿钉。但有研究发现横穿钉在膝关节松弛度测试中优于皮质悬吊固定,且两者在其他主客观结局方面均无统计学差异。胫骨侧常用的界面螺钉可分为金属和生物可吸收材料两种,金属螺钉由于影响MRI检查且需二次取出,逐渐被淘汰。可吸收螺钉目前应用广泛,但有研究指出可吸收螺钉同样存在骨道扩大问题,且其降解代谢产物对腱骨愈合有一定影响。关于Intrafix固定,原理与界面螺钉相同,靠挤压力来固定移植物。有研究显示两者均可满足胫骨部位的日常生理需求,但Intrafix表现出更高的失败率。

3 术后并发症

ASB-ACLR术后并发症最常见骨隧道扩大,导致移植物松弛或滑脱。机械因素是重要诱因之一,主要包括因骨道内容物移动产生的“蹦极效应”和“雨刷效应”,这两种效应多见于全内技术的皮质悬吊固定,Eysturoy等比较了皮质悬吊固定、界面螺钉和横穿钉,发现皮质悬吊固定最易导致骨道扩大,具有显著的翻修风险,而横穿钉则表现最低。但是,Lubowitz在一篇论述中提及全内技术使用的“骨窝” 结构在减少隧道扩大方面有明显优势,因为该“骨窝”结构形成了仅有一个小孔口的盲端,这可有效防止关节液持续吸入间隙(传统全长隧道如一条连接关节内外的水管,关节液可顺着压差从腔内经腱骨间隙持续不断引流到皮下组织),Webster等认为隧道扩大是由关节液等生物因素造成的,术后关节液因含蛋白水解酶、细胞因子等抑制新骨生长的物质,可导致骨质溶解和骨道扩大。综上,对于全内技术是否真正导致骨道扩大,是近来争论焦点。除骨道扩大外,术中或术后早期功能锻炼时,因股骨隧道定位和建立不准确导致后壁爆裂,也是值得所有医师格外重视,一旦发生,必然需要二次翻修,但提供翻修的骨质平台已被破坏,因此多数只能无奈选择非解剖位重建隧道,或在近端骨皮质置入门钉借助绳索固定肌腱。

ASB-ACLR术后并发症还包括移植物断裂、关节僵硬、肌肉萎缩、关节内囊肿、关节腔感染、隐神经髌下支损伤等。移植物断裂产生多为康复锻炼强度过大所致,或与隧道内口形成较大角度反复切割有关。而关节僵硬、肌肉萎缩则可归因于功能锻炼不足,一方面由于客观的供区疼痛,另一方面则是患者主观不重视或康复宣教不到位,可通过止痛、积极随访等降低发生率。关节内囊肿、关节腔感染、隐神经髌下支损伤多为医源性,如术中操作隐形损伤了半月板等组织,关节液经损伤裂隙缓慢渗入周围组织,久之即可产生囊肿,或因术中及穿刺时无菌观念不强、术后护理不到位等导致关节腔感染,感染一旦发生不易控制并可导致软骨侵蚀和组织粘连,后果非常严重,应格外重视。隐神经髌下支损伤多表现为术区及周围麻感,为切口损伤所致,较难避免,主要解决方法是改进术式,减少切口数量和大小,如选择异体或人工肌腱做移植物的全内技术就可做到几乎没有切口。

4 术后康复和临床效果

手术只能恢复ACL解剖结构,术后关节功能恢复仍需依赖良好、科学的康复训练。现推崇个体化康复,根据术后不同时间和功能恢复状态等做出选择。常用项目有早期的加压冷疗系统止痛和减少渗出、闭链运动恢复本体感觉和增加稳定性、可调式膝关节活动支具递进训练、神经肌肉电刺激防萎缩、腔内注射透明质酸类药物消炎护软骨等,以及中后期的开链运动、等速运动、抗阻运动等方法针对性锻炼肌力。国际上尚无统一的ACL重建术后康复标准,且常规指南只给出康复训练时机的大致时间范围,缺乏具体启动康复时机的判断指标,对此李莉等提出运用“主动杠杆试验”进行康复时机判断。杠杆试验是诊断ACL断裂的敏感方法,通过改进后的主动杠杆试验,除可诊断ACL损伤外还可判定膝关节周围肌肉的功能状态,据此可个体化评估不同康复方案执行时机。精准手术操作联合科学康复是ASBACLR获得良好临床效果的保证,普遍研究认为单束重建除旋转稳定性较双束略差外,在其他多项主客观功能评分及术后不良事件中两者差异并不明显,且相较于双束重建需腱量大、骨质破坏严重、手术费用高、术后疼痛明显等缺点,单束重建有明显优势,对于不需进行高强度训练和比赛的广大群众或非专业运动员,ACL解剖单束重建会是更优的选择。

5 小结

随着前交叉韧带Ribbon理论逐渐成为趋势,将颠覆移植物选择和骨隧道建立的方式。随着LARS人工韧带的发展,供区相关并发症问题也将得到解决。全内技术的出现,虽进一步节省了肌腱并减少术中对患者的损伤,但它采用的皮质悬吊固定仍存在较高诱发骨道扩大的风险,目前还需积极改进。随着I.D.E.A.L股骨隧道最佳定位理论的提出和后续发展,ACL解剖单束等长重建将更趋于成熟并将成为主流。ASB-ACLR相较于传统单束和解剖双束,拥有用材和操作简省而临床效果显著等优势,受众范围广泛,值得不断改进和推广。本文从多个方面综述了成人ASB-ACLR的研究进展,但涉及面过广,很大程度限制了单一方向分析的深度和广度,后续还需更多研究从不同角度给予全面透彻的总结和剖析,为广大骨科医师提供临床知识和研究思路。

参考文献:略

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