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前交叉韧带损伤?膝关节前外侧结构加强或重建或有更好的效果

发布时间:2020-09-22 17:13

前交叉韧带重建术(anterior cruciate ligament reco­nstruction,ACLR)是目前前交叉韧带(anterior cruc­iate ligament,ACL)损伤的主要治疗方式,但单纯ACLR后的临床效果仍然差强人意,尤其在年轻患者中。ACL移植物术后1.8年失效率达18%[1],15年移植物留存率仅为83%[2]。在众多手术失败的原因中[3,4],通过轴移试验检查发现的术后残留膝关节前外侧旋转不稳,近年来越来越受到重视[5]。因此,随着对前外侧结构研究的深入,前外侧结构加强或重建在ACLR中的应用价值受到越来越多的关注。本文将总结膝关节前外侧结构的概念及解剖、功能,前外侧结构加强或重建的手术指征和方法、对ACLR的生物力学影响以及临床效果。1 膝关节前外侧结构的概念及解剖随着Claes等[6]首次对膝关节前外侧韧带的解剖描述以及后续的相关研究[7-11],研究者提出将膝关节前外侧各层结构按解剖层次分为三层:髂胫束浅层和髂髌束、髂胫束深层(包括Kaplan纤维系统)、前外侧韧带和前外侧关节囊,统称为前外侧复合结构或前外侧复合体[12]。即髂胫束、前外侧韧带和前外侧关节囊等组成的前外侧结构与ACL共同发挥维持膝关节稳定的作用。

1.1 髂胫束的解剖 髂胫束主要分为浅层、中层、深层以及骨筋膜层。浅层汇入外侧肌间隔,止于胫骨Gerdy结节,其远端止于髌骨和髌韧带的外侧缘,近端形成Kaplan纤维分支,止于股骨外上髁。中层与浅层延续,纤维由近外侧至远内侧走向。深层在股骨外上髁水平处与浅层汇合,止于胫骨Gerdy结节后侧。骨筋膜层为髂胫束的最内层,近端毗邻腓肠肌和跖肌筋膜,形成一些小的纤维束分支,止于股骨外上髁,远端与浅深层汇合,并与深层一同止于胫骨Gerdy结节后侧[12-14]。

1.2 前外侧韧带的解剖 前外侧韧带在膝关节前外侧斜行走向,出现率尚存争议[15,16],目前认为在股骨端附着于股骨外上髁近后侧[17-19],胫骨端呈扇形附着于Gerdy结节和腓骨头之间[18,20,21]。有研究显示,前外侧韧带在外侧半月板也存在附着区,于其体部和前角之间[19,22],包绕膝下外动静脉[20]。

1.3 前外侧关节囊的解剖 前外侧关节囊作为前外侧结构的组成部分,主要分为浅层和深层,分别汇聚于外侧副韧带及其内侧,包绕膝关节前外侧。2 膝关节前外侧结构的功能2.1 髂胫束与膝关节稳定性 髂胫束在维持膝关节旋转稳定性中的作用近来逐渐受到重视。Araki等[23]利用半髋下肢尸体标本,保留髂胫束完整,发现其余前外侧结构损伤对膝关节稳定性影响较小。Kittl等[7]进一步测试发现髂胫束是膝关节屈曲30˚~90˚时维持前外侧旋转稳定的主要结构。但相关研究中髂胫束均未做力学加载,即使完整保留,仅有肌腱本身的力学张力,无生物学功能,因此尚需对髂胫束进行功能加载再进一步研究。

2.2 前外侧韧带与膝关节稳定性 近年来,前外侧韧带与ACL的关系得到了深入研究。Parsons等[9]利用尸体标本分析不同角度下前外侧韧带和ACL的应力变化,发现ACL主要在膝关节屈曲<35˚发挥内旋限制作用,当屈曲≥35˚时则主要取决于前外侧韧带。近来的研究还显示,相对于ACL完整时,在ACL损伤的情况下,前外侧韧带对膝关节旋转稳定性发挥更重要作用[11,24-26]。

2.3 前外侧关节囊与膝关节稳定性 前外侧关节囊也具有维持膝关节旋转稳定性的作用[27]。Bell等[28]研究发现前外侧关节囊在膝关节屈曲>60˚时具有重要的次级旋转稳定作用。

2.4 前外侧结构与膝关节稳定性 关于膝关节前外侧复合结构的整体研究,Huser等[29]研究发现前外侧韧带和髂胫束均切断后,在高屈曲角度胫骨内旋增加。赵金忠团队对髂胫束进行力学加载(30 N),在功能性髂胫束作用下,发现其余前外侧结构损伤时,膝关节前后向和轴移稳定性均无显著改变。但在膝关节高屈曲角度时,膝关节内旋程度显著增大,提示除髂胫束以外的前外侧结构在高屈曲角度限制内旋中的作用[30]。3 前外侧结构加强或重建的手术指征和方法3.1 手术指征 对于前外侧结构加强或重建的手术指征尚无定论。目前主要对于有转身、转向运动要求或膝关节前外侧旋转明显不稳、排除合并膝关节后外侧结构损伤等多发韧带损伤而造成旋转不稳的ACL损伤患者,建议行ACLR的同时联合加强或重建膝关节前外侧结构[31]。

3.2 髂胫束加强 前外侧结构加强以髂胫束加强,即外侧关节外肌腱固定为主,保留部分髂胫束在胫骨端的止点,分别在股骨端和胫骨端反折固定,在膝关节旋转中心外侧形成软组织加强[32,33]。外侧关节外肌腱固定方式多样,以Lemaire和MacIntosh及其改良固定方式常见[4,34]。

3.3 前外侧韧带重建 研究者根据前外侧韧带的解剖附着区,尝试单独或作为关节腔内ACL的腔外延续进行联合重建[35-38]。Helito等[39]研究发现,前外侧韧带分为浅层和深层两束,在胫骨端附着区域宽大。Sonnery-Cottet等[40]据此提出前外侧韧带倒Y字形解剖双束重建,尽可能重建原始的前外侧韧带。

3.4 前外侧结构重建 前外侧复合结构由多层解剖结构组成,因此赵金忠团队认为应将前外侧结构视为一个整体,在膝关节外侧共同发挥限制内旋的作用。由此,赵金忠团队提出前外侧结构重建,而非单一重建前外侧复合结构中任意一个解剖结构。重建的前外侧结构为ACL的仿行结构,在关节腔外协同ACL控制膝关节旋转稳定性[41,42]。股骨端前外侧结构与ACL共隧道,且共隧道与膝关节矢状面垂直,使重建的前外侧结构和ACL股骨端止点从膝关节侧位观同轴,更有效地发挥协同作用[41,42]。由此,在ACL双束联合前外侧结构重建中,重建的前外侧结构股骨端位于外上髁顶点远后侧约5 mm,胫骨端止于外侧胫骨平台前缘、Gerdy结节内侧[42];对于ACL单束联合前外侧结构重建,重建的前外侧结构胫骨端与双束联合重建相同,股骨端位于外上髁顶点后侧约5 mm[41]。4 前外侧结构加强或重建辅助前交叉韧带重建的相关生物力学4.1 髂胫束加强和前外侧韧带重建的生物力学影响 研究表明,膝关节ACL合并前外侧结构损伤时,相比于单纯ACLR,联合髂胫束加强或前外侧韧带重建均可显著改善膝关节旋转稳定性[43-47]。但对于前外侧结构完整的单纯ACL损伤,联合髂胫束加强,可能会过度限制膝关节的旋转稳定性[48,49]。

近来,多项研究进一步比较了髂胫束加强和前外侧韧带重建对ACL重建膝关节的生物力学影响。Inderhaug等[10]对比改良Lemaire和MacIntosh关节外肌腱固定与前外侧韧带重建(Sonnery-Cottet等[40]的重建方法),发现关节外肌腱固定术恢复膝关节的旋转稳定性更接近正常状态,尤其当移植物张力控制在20 N时。该研究团队还发现,移植物穿过外侧副韧带深面,固定角度在膝关节屈曲0˚、30˚、60˚时,关节外肌腱固定均能恢复膝关节旋转稳定性,前外侧韧带移植物则在伸膝位固定时发挥作用[45]。Geeslin等[47]采用类似方法,发现在模拟轴移实验中,相比前外侧韧带重建术(Kennedy等[18]的重建方法),Lemaire关节外肌腱固定术对膝关节前后向以及内旋的限制作用更显著,但二者都存在过度限制膝关节内旋的趋势。

目前关于髂胫束加强和前外侧韧带重建对ACLR影响的在体生物力学研究较少。Monaco等[50]利用术中导航系统,比较ACL双束重建与ACL单束重建联合髂胫束加强(Arnold等[51]改良的MacIntosh关节外肌腱固定方法)在屈膝30˚时的前后向位移和内外旋角度,发现二者前后向位移比较差异无统计学意义,而后者限制胫骨内旋更有效。他们采用类似方法,进一步验证了联合髂胫束加强在控制胫骨内旋以及膝关节轴移现象中的作用[52]。Ueki等[53]通过术前和术中对15例患者进行轴移试验,检测相关韧带张力和胫骨加速度变化,发现联合前外侧韧带重建较单纯ACL单束重建更能有效改善膝关节旋转稳定性。

4.2 前外侧结构重建的生物力学影响 Katakura等[54]比较前外侧结构重建的不同股骨定位点的生物力学效果,试图探究最佳的前外侧结构重建的定位点。但他们在胫骨端的定位点选取了前外侧韧带的解剖止点,因此,实际上仍是对前外侧韧带重建的生物力学影响的研究。基于赵金忠团队对于前外侧结构重建的方法,初步生物力学试验发现ACL联合前外侧结构重建在限制内旋方面显著优于单纯ACLR,尤其在较高屈曲角度时,且有过度限制的可能[55]。5 前外侧结构加强或重建辅助前交叉韧带重建的临床效果5.1 髂胫束加强的临床效果 ACLR联合髂胫束加强术后(平均随访时间>2年)功能评分[国际膝关节文献委员会(International Knee Documentation Committee,IKDC)主观评分、Lysholm评分和Tegner评分]、IKDC客观评分以及膝关节前后向稳定性与单纯ACLR比较差异均无统计学意义[56-58]。

临床主要通过轴移试验评估膝关节旋转稳定性。多项研究证实膝关节ACL联合髂胫束加强较单纯ACLR更能有效改善膝关节术后残留旋转不稳[56,57,59]。Devitt等[58]通过对11项临床对比研究、847例患者根据受伤至手术时间进行亚组分析,发现对于受伤至手术时间不超过12个月的初次ACLR患者,联合髂胫束加强在消弭术后残留旋转不稳方面无明显获益,但其对受伤至手术时间超过12个月的患者有显著改善。由于ACL损伤后膝关节旋转不稳的程度随时间延长而增加[60,61],因此,急性ACL损伤患者需综合评估前外侧结构加强或重建指征。

一项荟萃分析表明,对ACLR,髂胫束加强可显著降低ACL移植物的失效率[59]。Porter等[62]对55例急性ACL损伤患者根据术后即刻轴移试验结果进行随机分组(单纯ACLR组和ACLR联合髂胫束加强组),随访2年,发现术后残留旋转不稳的患者,联合髂胫束加强可显著降低移植物再断裂的风险。近来,Getgood等[63]结合膝关节体格检查,提出"临床失效"的评估指标。他们对618例存在再损伤高风险的患者随访2年,设定临床失效为主要终点,定义为持续的轴移试验1度阳性(≥2次随访中),轴移试验2度或3度阳性(任何一次随访中)或者移植物撕裂(磁共振成像或术中探查确认),结果发现ACLR联合髂胫束加强组患者临床失效率显著低于单纯ACLR组(25%∶40%)。

5.2 前外侧韧带重建的临床效果 一项最近的荟萃分析表明,相比单纯ACLR,ACL联合前外侧韧带重建的患者术后(平均随访时间>1年)功能评分和膝关节前后向稳定性均显著改善[64]。Hamido等[65]随访了102例运动员,平均随访时间60(55~65)个月,进一步证实ACL联合前外侧韧带重建在前后向稳定性和IKDC客观评分方面均显著优于单纯ACLR。

多项临床对比研究证实了联合前外侧韧带重建在慢性ACL损伤、多发关节松弛以及ACL翻修患者中消弭残留旋转不稳和降低移植物失效率的作用[64,66-68]。与Getgood等[63]类似,Helito等[67]定义临床失效为Lachman试验和前抽屉试验2度及以上阳性(终末点非硬性),对90例多发韧带松弛(改良Beighton评分≥5分)患者进行回顾性研究,发现联合前外侧韧带重建组患者临床失效率显著降低(3.3%∶21.7%)。

5.3 髂胫束加强和前外侧韧带重建的临床效果比较 近来一项荟萃分析表明,对于ACL单束重建,联合前外侧韧带重建相较于髂胫束加强的膝关节具有更好的前后向稳定性,而二者旋转稳定性和膝关节功能评分比较差异均无统计学意义[69]。

膝关节髂胫束加强和前外侧韧带重建对降低ACLR失效率均有积极作用,但失效率的概念尚未统一,不同研究之间的比较尚欠缺,需更长时间的临床随访观察。Hurley等[70]纳入19项研究进行汇总分析,发现联合手术组对重返运动率(任何形式运动)无显著改善;而对于重返受伤前相同水平或更高水平运动的概率,联合髂胫束加强或前外侧韧带重建组均显著提高。

5.4 前外侧结构重建的临床效果 基于赵金忠团队对于前外侧结构重建的方法,根据ACLR术后残留旋转不稳或手术失效的高危因素,入组ACL损伤有手术指征的患者,进行前瞻性对比研究。初步研究发现,在术后2年随访中,对于单纯ACLR,联合前外侧结构重建在控制膝关节旋转稳定性、降低移植物与临床失效率以及提高重返相同或更高水平运动概率方面均有显著效果,而两种手术在功能评分和前后向稳定性方面比较差异均无统计学意义[71]。6 总结和展望ACLR是目前ACL损伤的主要手术方式,术后残留的前外侧旋转不稳使得前外侧结构加强或重建在ACLR中的应用价值越来越受到关注。前外侧结构加强或重建主要为髂胫束加强(即外侧关节外肌腱固定)、前外侧韧带重建和前外侧结构重建。对于膝关节ACL合并前外侧结构损伤,ACLR联合髂胫束加强或前外侧韧带重建可显著提高膝关节生物力学旋转稳定性,而单纯ACL损伤,联合加强可能会过度限制内旋。前外侧结构重建在生物力学初步试验中有较好的限制内旋的作用。临床中,ACLR联合前外侧结构加强或重建在膝关节术后旋转稳定性、失效率、重返运动率等方面均显著优于单纯ACLR。

随着前外侧结构概念的提出以及解剖和生物力学研究的深入,前外侧结构加强或重建应运而生。但关于何时应用前外侧结构加强或重建、选择何种手术方式及其在ACLR中的应用价值等仍需进一步研究,以确定其对于ACLR的在体、离体生物力学改变及长期的临床效果。

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