关节镜下膝关节前交叉韧带双束双隧道重建技术进展.doc

关节镜下膝关节前交叉韧带双束双隧道重建技术进展【关键词】 前交叉韧带 前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)是膝关节重要的静力稳定结构，一旦断裂会造成膝关节不稳和继发半月板、关节软骨损害，关节腔室的改变等内部紊乱的进行性加重，影响日常工作生活。仅在美国每年就有接近250 000个前交叉韧带断裂的病例发生1。在过去的30多年ACL重建技术已经有了明显提高，外科重建尤其是关节镜下ACL重建已经成为ACL断裂患者的主要治疗方法。美国骨科医学委员会(ABOS)2003年的统计显示ACL重建手术的例数在全美骨科手术中居第6位2。传统的重建方法主要是用单束重建ACL的前内侧束(AM)，有文献显示ACL单束重建的成功率在699538。然而，文献报道即使是膝关节已经明显稳定重建的患者也会发生关节不稳，或不安全感或关节退变现象911。Fithian12公布的长期随访研究显示：有接近50的ACL重建术后病人的关节活动能力回到术前水平，超过90的病人ACL重建术后7年X线片显示有退变发生的迹象。关于ACL重建依然存在的明显临床问题在最近10年就有超过3 000个文献报道13。这些数据表明ACL重建技术和治疗方法还有待提高，前交叉韧带的解剖特点决定了单束单骨道重建法虽然能够恢复膝关节的大部分稳定功能，但并不能达到解剖重建，在一定屈伸角度及旋转时仍有不稳定现象。单束单骨道ACL重建效果不佳的一个原因可能是简单重建AM并没有完整恢复ACL复杂的天然功能。效果不佳另一个原因可能是股骨、胫骨上隧道定位的困难。虽然早在1938年Palmer14就发表论文描述了ACL解剖上存在双束，但直到近年随着对ACL的深入和重新认识以及关节镜技术的发展，在单束重建的基础上才逐渐发展了双束重建技术。双束重建技术理论上能提高关节的稳定性，但现有的有限的临床文献并不能表明其能明显提高疗效。同时在移植物的选择及固定方法上也需要探讨。现对双束双隧道ACL重建技术综述如下。 1 解剖和生物力学特点 1.1 解剖特点 前交叉韧带是位于膝关节内，外周有滑膜包被的纤维结构，起于股骨外侧髁内侧面的半圆形凹陷处，前缘为直线形与股骨干纵轴相交成25角，后缘为弧线形并向后侧隆凸呈扇形斜向前下方行于髁间顶和横韧带之间，止于胫骨髁间隆起的前方，与外侧半月板的前中部相连，平均长度为35 mm38 mm，宽度为11 mm。由前内束(AM)，后外束(PL)组成，呈向外旋转排列，前内束较长起于弧线上，而后外束起于直线上，因此前内束的附着点要比后外束更偏后侧，前内束在膝关节屈曲时紧张16主要限制胫骨前移，后外束在伸直时紧张防止过伸，这一机制使得前交叉韧带在膝关节屈伸时各纤维束交替紧张，以保持其恒定的张力和功能性的等长17。但是Norwood等18和Hefzy等19根据ACL的解剖形态学特点和膝关节不同伸屈角度下的紧张状态，将ACL分成前内侧束、中间束和后外侧束三个功能纤维束，束间被疏松结缔组织和血管分离。前内侧束在膝关节屈曲位紧张，伸直位松弛；而后外侧束在伸直位紧张，屈曲位松弛；中间束则在屈膝30位时张力最高。前内侧束和中间束维持膝关节屈曲位的前后向稳定，限制胫骨的过度前移；后外侧束通过维持膝关节在屈曲位的旋转稳定性来促成前内侧束的功能，在伸直位限制关节的过伸，同时与中间束一道维持关节的前后向稳定。在整个膝关节屈伸运动中，各束相互协同互为补充，使膝关节在不同位置均可保持稳定20。正常ACL的三束在胫骨上的附着点呈顶点向后的三角形，前内侧束构成三角形的内侧角，位于胫骨前内侧髁间棘的内侧面；中间束位于髁间中线稍偏外，构成三角形的外侧角；后外侧束位于PCL的前方，髁间中线稍偏外，构成三角形的后顶点17。总体来讲ACL解剖上分为两束还是三束主要是膝关节在不同角度屈伸运动时观察到的不显著的差别，中间束在不同角度参与其他两束的运动，与其它两束并无明显的分界。目前临床运用最多的还是两束分法。 1.2 生物力学特点 由以上解剖特点可以推想：从生物力学角度看，在ACL附着区正中点重建的韧带，既不具有ACL总体的生物力学特性，又不具有前交叉韧带各束的生物力学功能，很难恢复到正常状态。而双束双隧道重建的ACL，采用在膝关节不同屈曲角度分别于不同位点固定其中一束的办法来解决这个问题，这种手术方式基本上模拟了ACL生理状态下的生物力学特性，由于移植物分别起作用，使重建后的ACL在膝关节伸屈活动中处于交替紧张和松弛的状态，避免了因移植物持续处于紧张状态，而造成的疲劳松弛，理论上比单束重建具有更为持久地稳定性。很多学者在单、双束重建ACL的非活体生物力学实验及临床治疗的对比研究证实了双束重建在恢复ACL全范围屈伸时的生物力学完整性方面比单束重建更接近正常膝关节。张文强、王成琪等21做了一项4种膝(ACL完整和应用跟腱分别采用双束股骨双隧道、单前内侧束和单后外侧束3种方法对新鲜尸体进行前交叉韧带重建的膝关节)。分别于膝关节屈曲0、15、30、60及90时对胫骨施行100 N的作用力，测量胫骨相对于股骨移动的距离，结果显示：单束AMB重建术后在膝关节小范围(0 30)活动时可以起到稳定膝关节的作用但是屈曲较大范围(6090)的膝关节活动，其稳定性不好。单束PLB重建术后在膝关节小范围(030)活动时，稳定性不好，但是屈曲范围较大时，与ACL完整的无显著统计学差异。双束双隧道重建ACL，从生物力学角度考虑，无论是在维持膝关节的稳定性上还是在术后远期效果上都明显优于单束股骨单隧道重建。Masayoshi Yagi等8将60名患者随机分成3组分别用腘绳肌行双束双隧道、单前内侧束和单后外侧束重建ACL并于术后1年以KT-1000关节动度计检查膝关节前后移动稳定性，用组合的三维电磁传感器测量轴移试验，进而了解膝关节的旋转稳定。结果显示：3种重建方法术后，膝关节前后移位无明显区别；而双束重建术后轴移试验控制要优于2种单束重建术后。Yasuyuki Ishibashi等22通过分别对32例患者手术前、单前内侧束和单后外侧束、双束双隧道重建ACL术后等4种情况下在膝关节屈曲15、30、45、60、75和90分别测量胫骨前后移动及旋转情况，经统计分析后，结果显示：双束重建ACL术后的胫骨前后向移位稳定性及胫骨旋转稳定性明显好于单前内侧束或单后外侧束重建术。双束双隧道重建有更优越的生物力学特性并能提高膝关节术后的稳定性。 2 移植物的选择 前交叉韧带重建的移植物大体可分为三类：自体移植物，同种异体移植物和人工合成韧带替代物。自体移植物主要有健侧或患侧的股四头肌腱-骨、自体髌韧带(B-PT-B)、自体腘绳肌肌腱(STG)、股薄肌腱(gracilis tendons)等。同种异体移植物有股四头肌腱-骨、腘绳肌肌腱、骨-髌腱-骨、跟腱-骨以及胫前或胫后肌腱23、24等。各类移植物也可以联合使用，临床应用中各有利弊。自体移植物的优点是最易被移植部位接受，愈合时间短，容易取得。缺点是要受到患者自体肌腱情况和数量的限制，还可能带来相应的取腱并发症。而同种异体移植物则可以避免由取腱带来的并发症，缩短手术时间，且移植物的大小便于选择。但它有感染疾病的风险，还可能存在免疫排斥及愈合延迟，供体来源受到限制且价格相对比较昂贵25，26。人工合成韧带虽不需再受材料限制，能在更多的张力下固定，可早期功能锻炼，简化手术及显著缩短手术时间，但它有磨损产生碎屑引起滑膜炎、关节顽固性积液；应力集中，容易疲劳；材料退变，功能衰减；不能提供活组织的本体感受器功能，从而难以正常自如的控制关节等问题。这些都限制了它的临床应用。目前人工韧带主要有左旋聚乳酸(PLLA)，高强度特种绦纶纤维(PTFE)，长丝碳纤维编织带等15，27。目前髌韧带、半腱肌腱和股薄肌腱是最常用的ACL重建材料。Aglietti P28，及Steiner ME29通过各自的研究比较后认为切取半腱肌腱和(或)股薄肌腱术后并发症及功能丢失较少。主要是切口小，而且在膝关节的非活动部位，不仅伤口愈合快，从美容的角度讲也容易被患者接受。该手术对伸膝装置无干扰，很少会造成膝前疼痛而影响屈膝或者跪地动作，且髌骨骨折，髌韧带挛缩的危险也小。Rosenberg TD30研究认为4股腘绳肌腱(STG)弹性模量与前十字韧带相似，强度远大于前十字韧带(为前十字韧带的250300)，因此在恢复膝关节稳定性、降低远期松动发生率方面具有理论优势。Chadwick P等31通过临床病例分析认为5股腘绳肌腱(STG)比4股腘绳肌腱(STG)具有更高的稳定性。关于不同部位及同一部位自体异体移植物ACL重建术后的疗效比较很多学者都作了大量工作，结果也不尽相同。但需要注意的一点是：无论使用何种移植物，手术时肌腱都要充分预牵张，降低蠕变，使肌腱的弹性模量接近前交叉韧带，从而有效降低膝关节远期松动。 3 双束双隧道解剖重建的技术 ACL双束双隧道重建技术，即采用在ACL双束上下止点附近各钻一骨道，分别引入2根移植物并固定以最大程度模仿了ACL解剖重建。 3.1 ACL上下止点的定位 ACL重建后移植物上的张力变化除受预张力的影响外，关键受股骨和胫骨隧道内口之间距离变化的影响，该距离变化过大，可能会导致重建韧带过度松弛或承受应力过度而断裂，由此提出了ACL等距重建的概念。目前比较一致的意见是ACL没有绝对的等距，但相对的生理等距即两附着点区间距长度变化<2 mm是客观存在的15。 3.1.1 股骨骨道位置的确定 股骨两个骨道的定位方法很多，均有各自的解剖基础和原理，但基本原则是相同的，即要求最好利用两束的原止点足迹来定位。现介绍如下：Yasuda K等32把股骨髁间窝外壁过顶点前缘的后方5 mm左膝关节在130点的位置，右膝关节在1030点的位置做为AM止点。刘宁等33认为前内侧束骨道入口位于股骨外髁的内侧面，接近髁间窝顶点，左膝关节在1点的位置，右膝关节在11点的位置，其中心点位于髁间窝外壁最后缘过顶点位置前侧58 mm，Aljaberi Mohamm ED等则认为在前侧56 mm处。后外侧束(PL)骨道入口定位是：屈膝90位时，ACL附着区长轴与经股骨-胫骨接触点的垂直线的交点32。之所以要求屈膝90位，是因为这样可以使位置靠后的股骨髁间窝外壁术中更向前23。刘宁等3认为后外侧束骨道位于前内侧束骨道的前下外方，两骨道的中心点相距约8 mm。 3.1.2 胫骨骨道位置的确定 正常ACL胫骨止点宽大，几乎是股骨止点的2倍，其中心距胫骨前缘23 mm，远侧部分向前展开35,36因此单束重建不能完全恢复ACL的解剖附着区。胫骨两个骨道的定位主要过程如下： 在胫骨结节平面于胫骨前内侧切开皮肤约4 cm，用克氏针引导系统(Kifschner wife suide system)以胫骨髁间隆起和后交叉韧带前方5 mm之间的最后方区域为胫骨后外侧束定位点32。刘宁等33则定位后外侧束(PL)骨道的关节内中心点于后交叉韧带(PCL)前方58 mm的凹陷处，关节外中心点定位于胫骨近端前内侧面、关节面下方1520 mm、胫骨结节内上方3040 mm处。前内侧束(AM)骨道的关节内中心点位于胫骨髁间中线与外侧半月板前角交汇处、后外侧束骨道前方58 mm处，关节外中心点位于胫骨结节的内侧33。黄迅悟等37以胫骨内侧髁顶点前2 mm、后十字韧带前7 mm为胫骨前内侧束定位点。Yasuda K等32把前内侧束骨道的关节内中心点定位于后外侧束骨道前方7 mm处。但无论采用上述哪种方法，都应该遵循几个基本原则，否则容易造成此处的骨壁骨折或塌陷：(1)两骨道之间的骨桥最好不要太薄；(2)骨道边缘距髁软骨边缘的最近距离不能太小。 3.2 骨隧道的制备 一般PL股骨隧道是最先制备的，屈膝90位，自前内侧用3.2 mm斯氏针过半月板上方，尖端位于关节内股骨外髁髁间窝外壁PL止点，打入导针后查位置满意再用空心钻沿导针钻入股骨隧道，在股骨定位器的引导下，先用与移植物等直径的钻头钻孔(深25 mm30 mm)，然后用直径4.5 mm钻头钻透外髁骨皮质，最后用测深器测量远端皮质的深度37，然后制备胫骨隧道。在操作时要注意由于本体感觉神经和营养血管位于韧带的胫骨附着点，术中要将附着点根部尽量保留38。钻入PL胫骨隧道时将股-胫骨瞄准器与胫骨平台夹角调整为55，尖端对准PL韧带关节内定位点，以3.2mm导针钻入关节内。而钻入AM胫骨隧道时将股-胫骨瞄准器与夹角调整为45，尖端对准AM韧带关节内定位点。AM胫骨隧道在关节外口的出点要比PL隧道的出点更靠前、中央和近端。当两隧道导针位置定好后再用空心钻沿导针作胫骨隧道钻孔23。最后制备AM股骨隧道，用单束重建类似的过胫骨技术，导针通过AM胫骨隧道，尖端对准AM束股骨端关节内定位点。打入导针后查位置满意再用空心钻沿导针下作股骨隧道钻孔(深3540 mm)，然后应用直径4.5 mm钻头钻透股骨外髁骨皮质23。赵晓勇，苏江宁等39认为制作AM股骨隧道时可以考虑其股骨关节内附着点即通过胫骨隧道植入股骨起点瞄准器，顶在股骨髁间窝后壁处(中心距股骨髁间窝后壁5 mm)，右膝在10301100位置，左膝在130200位置，钻入导针。 3.3 移植物的固定 无论使用何种固定技术均需确定各束固定时膝关节所维持的位置。多数研究者主张应在屈膝6090时固定前内束，而后外束则应在膝关节伸直或接近伸直位时固定如015固定。所有的移植物固定前还必须做2030次膝关节0 120的屈伸活动8，23，38，然后再根据情况采用相应固定装置。现存的股骨和胫骨固定装置有许多，但滑移和缺乏刚度及强度是很多固定装置的共同问题。因此ACL双束重建的固定装置仍处在不断的改良当中。现在临床使用的主要有：金属及可吸收自攻干涉螺钉(6.5 mm、7 mm、9 mm)、U形钉、拴桩固定(系在松质骨螺钉和衬垫上的缝线打结环)、Depuy空心股骨横向螺栓、Endobutton钮扣钢板、连环Endobutton、Mitek韧带锚、RCI软螺纹钛制干涉螺钉、Arthrex金属软组织螺钉、Bone Mulch screw、Cross Pin横穿螺栓、带爪垫圈和6 mm螺钉、2枚6 mm软组织垫圈、20 mm垫圈和4.5 mm双皮质螺钉、螺钉垫圈或联合使用软组织干涉螺钉和软组织垫圈或U形钉24,40,41。Steven B等38和Christian Lattermann等23以2个Endobutton分别固定AM束和PL束的股骨端，胫骨端则用生物可吸收自攻干涉螺钉联合使用U形钉分别固定。Yasuyuki Ishibashi等22和Masayoshi Yagi等8以Endobutton固定股骨端，胫骨端用2号爱惜邦缝线(No.2Ethibond；Ethicon，Somerville，NJ)系在6.5 mm螺钉垫圈上(Synthes，West Chester，PA)进行固定，应用后也观察到良好的临床疗效。Craig D等42则报道了一组双束股骨及胫骨端均用可吸收自攻干涉螺钉固定的案例。 通过近几年来ACL双束双隧道重建技术在临床上的应用，美国、法国、日本、意大利、中国及其他国家的一些学者通过一系列短期的临床研究证明双束重建疗效优于单束重建，总体比较满意。例如Muneta等通过对54例用自体腘绳肌双束重建患者术后2年的随访认为其关节稳定性比单束重建要好41。但文献显示经典的单束重建成功率在6995，研究如何提高单束重建技术的努力也仍在继续。随着研究显示出大多数单束重建失败是由手术技术引起的，人们在置疑骨科医师是否还要使用双束重建技术。所以今后对膝关节双束解剖重建在活体三维空间上是否能明显提高运动性和稳定性的研究仍需深入，尤其是通过长期临床随访观察并进行比较来验证疗效是否优于单束重建及是否能降低膝关节退行性骨关节炎等的风险。各位工作在这一领域的科研工作者尤其是科研院所的医师有责任继续双束双隧道ACL韧带重建技术的研究，通过更多的对照及前瞻性研究来证明该技术，以更好的造福于人类。【参考文献】 1 Boden B, Griffin L, Garret W. Etiology and prevention of noncontact ACL injuryJ.The Physician and Sports Medicine, 2000,28:1-14.2 American board of orthopaedic surgery. research committee report in diplomatic newsletterJ.Chapel Hill, NC: ABOS; 2004，8.3 Freedman KB, D Amato MJ, Nedeff DD, et al. Arthroscopic anterior cruciate ligament reconstruction: a metaanalysis comparing patellar tendon and hamstring tendon autograftsJ. Am J Sports Med, 2003,31:2-11.4 Jansson KA, Linko E, Sandelin J, et al.A prospective randomized study of patellar versus hamstring tendon autografts for anterior cruciate ligament reconstructionJ.Am J Sports Med, 2003,31:12-18.5 Marder RA, Raskind JR, Carroll M. Prospective evaluation of arthroscopically assisted anterior cruciate ligament reconstruction: patellar tendon versus semitendinosus and gracilis tendonsJ.Am J Sports Med, 1991,19:478-484.6 Yunes M, Richmond JC, Engels EA, et al. Patellar versus hamstring tendons in anterior cruciate ligament reconstruction: a metaanalysisJ.Arthroscopy, 2001,17:248-257.7 Beynnon BD, Johnson RJ, Fleming BC, et al. Anterior cruciate ligament replacement: comparison of bone-patellar tendon-bone grafts with two-strand hamstring grafts: a prospective, randomized studyJ.J Bone Joint Surg(Am),2002,84:1503-1513.8 Masayoshi Y, Ryosuke K, Kouki N, et al. Double-bundle ACL reconstruction can improve rotational stabilityJ.Clinical Orthopaedics and Related Research, Januiry， 2007，454,100-107.9 Adachi N, Ochi M, Uchio Y, et al. Reconstruction of the anteriors doubled semitendinosus and gracilis tendons for anterior cruciate ligament reconstractionJ.Am J SportsMed, 1999,22:211-217.10Bull AM, Earnshaw PH, Smith A, et al.Intraoperative measurement of knee kinematics in reconstruction of the anterior cruciate ligamentJ. J Bone Joint Surg(Br),2002,84:1075-1081.11Anastasios D，Ristanis St, Chouliaras Va, et al.Anterior cruciate ligament reconstruction with a quadrupled hamstring autograft does not restore tibial rotationJ.Techniques in Orthopaedics,2005,3:328-333.12Fithian DC, Paxton mW, Stone ML, et al. Prospective trial of a treatment algorithm for the management of the anterior cruciate ligament-injured kneeJ. Am J Sports Med, 2005,33:335-346.13Savio L-Y Woo, Changfu Wu, Ozgur Dede, et al. Biomechanics and anterior cruciate ligament reconstructionJ.J Orthop Surg and research, 2006,25，1:2.14Palmer I. On the injuries to the ligaments of the knee joint: a clinical studyJ. Acta Chit Stand, 1938, 91:282.15王澍寰主编.临床骨科学M.上海科学技术出版社，2005，1082-1086.16Amis AA, Dawkins GPC. Functional anatomy of the anterior cruciate ligament. Fiber bundle actions and related to ligament replacement and injuriesJ. J Bone Joint Surg（Br）,1991,73:260-267.17Girgis FG, Marshall JL, Monajem ASA. The cruciate ligaments of the knee joint. Anatomical, functional and experimental analysisJ. Clin Orthop, 1975,106:216-231.18Norwood LA, Cross MJ. Anterior cruciate ligament: functional anatomy of its bundles in rotatory instabilitiesJ.Am J Sports Med,1979,7:23-26.19Hefzy MS, Grood ES. Sensitivity of insertion locations on length patterns of anterior cruciate ligament fibersJ. J Biomech Eng, 1986,108:73-82.20Fu Fa, narner CD, Johnson DL, et al. Biomechanics of knee ligamentsJ.J Bone Joint Surg(Am), 1993,75:1716-1725.21张文强，王成琪，唐胜建，等.单束单隧道与双束双隧道重建膝前交叉韧带的生物力学对比研究J.中国矫形外科杂志，2006,10:757-759.22Ishibashi Y,Tsucla E, Tazawa K, et al. Intraoperative evaluation of the anatomical double-bundle anterior cruciate ligament reconstruction with the orthoPilot navigation systemJ. Orthopedics,2005,10:1277-1282.23Lattermann C, Boris A, Ferretti M, et al. Anatomic double-bundle anterior cruciate ligament reconstruct ionJ. Techniques in Orthopaedics,2005,4:414-420.24Craig H， Bennett, Riley C. Recent concepts in anterior cruciate ligament reconstructionJ.Current Opinion in Orthopaedics,2005,16:112-116.25McGuire DA,Wolchok JO, Jeffrey C, et al. Allografts for ligamentous reconstruction of the kneeJ.Techniques in Knee Surgery, 2003,3:166-183.26Ching JW, Yi ShCh, Lin HW, et al. Comparison of autogenous and allogenous posterior cruciate ligament reconstructionsof the kneeJ. Injury,2004,35:1279-1285.27杨志明主编.修复重建外科学M.人民卫生出版社，2001，721-724.28Alietti P, Buzzi K,Zacchorotti G, et al.Patellar tendon versus ligament reconstractionJ. Am J Sports Med, 1999,22:211-217.29Steiner ME, Hecker AT, Brown CH Jr, et al. Anterior cruciate ligament graft fixation:comparison of hamstring and patellar tendon graftJ.Am J Sports Med,1997,22:240-246.30Rosenberg TD, Deffner KT. ACL reconstruction:semitendinosus tendon is the graft of choiceJ.Orthopedics,1997,20:396-398.31Prodromos C, Joyce B. Five-strand hamstring anterior cruciate ligament reconstruction:presentation of a new technique with better stability at 7-to 9-year follow up than 4 strandJ.Techniques in Orthopaedics, 2005,3:192-193.32Yasuda K, Kondo E, Ichiyama H, et al. Anatomic reconstruction of the anteromedial and posterolateral bundles of the anterior cruciate ligament using hamstring tendon graftsJ.Arthroscopy, 2004,20:1015-1025