同種異體半月板移植尺寸匹配的解剖研究

羅浩 龔熹 陳連旭 江東 王海軍 張繼英 余家闊

北京大學(xué)第三醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所（北京100191）

半月板是膝關(guān)節(jié)的重要結(jié)構(gòu)，起著吸收震蕩，分散應(yīng)力，傳導(dǎo)載荷，幫助關(guān)節(jié)滑液均勻分布改善關(guān)節(jié)潤滑，改善股骨和脛骨之間的形態(tài)匹配，增加關(guān)節(jié)前后和旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性等重要作用[1]。半月板全切術(shù)后會(huì)加速膝關(guān)節(jié)退變[2]，對已經(jīng)完全切除半月板的患者，同種異體半月板移植是解決半月板全切后并發(fā)癥的重要手段[3-5]。國外已經(jīng)有很多同種異體半月板移植相關(guān)的基礎(chǔ)研究和臨床效果報(bào)道[6-9]。由于接受半月板移植手術(shù)的患者的半月板已經(jīng)損壞或已經(jīng)被切除，是否可以通過脛骨的尺寸計(jì)算得出原先半月板的尺寸，從而找到尺寸匹配正確的半月板移植物？目前相關(guān)研究還不多。本研究的目的是通過解剖測量半月板及脛骨的尺寸，研究半月板尺寸與脛骨尺寸之間的關(guān)系，以判斷通過測量脛骨尺寸而計(jì)算得出準(zhǔn)確半月板尺寸的可行性。

1 材料與方法

解剖16個(gè)男性新鮮冷凍的膝關(guān)節(jié)標(biāo)本，年齡25～45歲，其中左膝8例、右膝8例。所選取的膝關(guān)節(jié)均沒有軟骨損傷、半月板損傷、骨性關(guān)節(jié)炎的表現(xiàn)。解剖時(shí)暴露清楚每個(gè)膝關(guān)節(jié)的內(nèi)、外側(cè)半月板邊緣及脛骨平臺邊緣。分別測量內(nèi)、外側(cè)半月板的寬度和長度，以及內(nèi)、外側(cè)脛骨平臺的寬度和長度。內(nèi)側(cè)脛骨平臺的寬度為內(nèi)側(cè)髁間棘中軸距內(nèi)側(cè)脛骨平臺內(nèi)緣的長度，內(nèi)側(cè)脛骨平臺的長度為內(nèi)側(cè)脛骨平臺前方皮質(zhì)距后方皮質(zhì)的長度。外側(cè)脛骨平臺的寬度為外側(cè)髁間棘中軸距外側(cè)脛骨平臺外緣的長度，外側(cè)脛骨平臺的長度為外側(cè)脛骨平臺前方皮質(zhì)距后方皮質(zhì)的長度 （圖1、2、3）。測量由同一名操作者完成。

用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較半月板與脛骨平臺的測量結(jié)果。P<0.05定義為具有顯著性差異。并對半月板測量結(jié)果和脛骨平臺測量結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和線性回歸分析。在同一個(gè)膝關(guān)節(jié)，根據(jù)回歸公式，通過脛骨平臺的測量尺寸計(jì)算得出理論半月板的尺寸，再將理論半月板的尺寸與實(shí)際半月板的測量結(jié)果進(jìn)行比較，按Garrett提出的半月板移植時(shí)可以承受的尺寸匹配不應(yīng)該大于5%的尺寸匹配原則[10]，統(tǒng)計(jì)得出理論半月板尺寸與實(shí)際半月板尺寸誤差小于5%的比例。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 16.0（SPSS，Chicago，IL） 和 Excel 2007 （Microsoft Corp，Redmond，Washington）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

圖1 解剖膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)半月板

圖2 半月板測量示意圖（右膝）

圖3 脛骨平臺測量示意圖（右膝）

2 結(jié)果

測量顯示，內(nèi)側(cè)半月板的寬度為（29.2±2.1）mm，內(nèi)側(cè)脛骨平臺的寬度為（33.8±2.1）mm，P<0.001；內(nèi)側(cè)半月板的長度為（39.8±4.1）mm，內(nèi)側(cè)脛骨平臺的長度為（50.6±2.0）mm，P<0.001。外側(cè)半月板的寬度為（30.9±2.2）mm，外側(cè)脛骨平臺的寬度為（33.7±1.6）mm，P<0.001；外側(cè)半月板的長度為（33.3±2.5）mm，外側(cè)脛骨平臺的長度為 （46.8±2.5）mm，P<0.001（表1）。

內(nèi)側(cè)半月板寬度 （WMM）與內(nèi)側(cè)脛骨平臺寬度（WMT） 的回歸結(jié)果是:WMM=-0.05WMT+30.88，R=-0.052（圖4）。內(nèi)側(cè)半月板長度（LMM）與內(nèi)側(cè)脛骨平臺長度 （LMT） 的回歸結(jié)果是:LMM=0.01LMT+39.22，R=0.006（圖 5）。外側(cè)半月板寬度（WLM）與外側(cè)脛骨平臺寬度（WLT）的回歸結(jié)果是:WLM=0.79WLT+4.27，R=0.577（圖6）。外側(cè)半月板長度（LLM）與外側(cè)脛骨平臺長度（LLT）的回歸結(jié)果是:LLM=0.29LLT+19.94，R=0.288（圖 7）。

根據(jù)半月板尺寸與脛骨平臺尺寸之間的線性回歸公式，計(jì)算所得的理論半月板尺寸比同一膝關(guān)節(jié)半月板實(shí)際解剖測量尺寸誤差小于5%的符合率:內(nèi)側(cè)半月板寬度為8/16（50%），內(nèi)側(cè)半月板長度為5/16（31.25%），外側(cè)半月板寬度為 12/16（75%），外側(cè)半月板長度為9/16（56.25%）。

表1 半月板與脛骨平臺的解剖測量結(jié)果

圖4 內(nèi)側(cè)半月板寬度與內(nèi)側(cè)脛骨平臺寬度的線性回歸

圖5 內(nèi)側(cè)半月板長度與內(nèi)側(cè)脛骨平臺長度的線性回歸

圖6 外側(cè)半月板寬度與外側(cè)脛骨平臺寬度的線性回歸

圖7 外側(cè)半月板長度與外側(cè)脛骨平臺長度的線性回歸

3 討論

半月板移植手術(shù)中，作為供體的捐獻(xiàn)者和作為受體的患者之間的半月板移植物尺寸的匹配是影響半月板移植術(shù)后膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)及半月板移植成功率的關(guān)鍵因素。如果給具有較大尺寸半月板的受體移植了尺寸偏小的供體的半月板移植物，會(huì)使移植手術(shù)后股骨髁與移植的半月板不吻合，增加了因?yàn)榘朐掳鍘缀纬叽绮黄ヅ渌碌牟缓喜鬯碌哪p；另外，小的半月板植入大的膝關(guān)節(jié)，移植手術(shù)結(jié)束即刻，半月板從前角到后角的張力就大于正常半月板的張力，容易在半月板正常的矛盾運(yùn)動(dòng)中被撕裂，提高半月板移植手術(shù)的失敗率。反之，如果將尺寸偏大的半月板移植物移植給較小的膝關(guān)節(jié)，會(huì)使得移植后的半月板向外周移位（即移植物的外突），起不到傳遞負(fù)荷及半月板的其他生理作用，還會(huì)在膝關(guān)節(jié)屈伸時(shí)伴隨的半月板矛盾運(yùn)動(dòng)中，因?yàn)榘朐掳暹^度松弛和對膝關(guān)節(jié)間隙的過度填塞，更容易使移植后的半月板被撕裂，使所接觸的半月板區(qū)的股骨和脛骨的關(guān)節(jié)軟骨磨損[11]。許多研究報(bào)道了半月板尺寸匹配的重要性。在一個(gè)針對山羊的研究中，von Lewinski等[12]發(fā)現(xiàn)，移植一個(gè)尺寸不匹配的半月板和半月板止點(diǎn)的非解剖定位都會(huì)引起動(dòng)物術(shù)后膝關(guān)節(jié)退變的發(fā)生。Sekaran等[13]通過生物力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)半月板移植時(shí)，后角止點(diǎn)的骨道位置偏離正常解剖位置只有5mm，術(shù)后該側(cè)間室的最大接觸壓強(qiáng)即可明顯增加。Dienst等[14]通過生物力學(xué)研究，提出半月板移植手術(shù)時(shí)，半月板移植物尺寸的匹配誤差小于10%是可以接受的。而Garrett等[10]認(rèn)為，半月板移植物尺寸的匹配誤差小于3～5%則更為可靠。Alhalki等[15]發(fā)現(xiàn)同種異體半月板移植術(shù)后間室的壓力變化要明顯大于自體半月板移植術(shù)后。

目前，常用的半月板尺寸匹配方法包括Pollard[16]和 Haut[17]提出的測量 X 線片和 MRI影像的方法。Pollard等[16]所建立的方法是將半月板的尺寸與骨性解剖標(biāo)記之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)以便匹配半月板的大小。Yoon 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，雖然應(yīng)用傳統(tǒng)測量方法[16]測得的外側(cè)半月板寬度的準(zhǔn)確性為89%，但外側(cè)半月板長度測量的準(zhǔn)確性只有40%。

本研究通過對16例膝關(guān)節(jié)標(biāo)本的解剖測量，發(fā)現(xiàn)脛骨平臺的測量結(jié)果與半月板尺寸的測量結(jié)果之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。因此，在半月板移植手術(shù)前，不能通過測量患者脛骨平臺的尺寸代替所需要半月板移植物的尺寸。由于接受半月板移植手術(shù)的患者的半月板已經(jīng)損壞或已經(jīng)被切除，是否可以通過脛骨的尺寸計(jì)算得出原先半月板的尺寸，從而找到尺寸匹配正確的半月板移植物？鑒于此，本研究還通過分析脛骨平臺的尺寸和半月板尺寸之間關(guān)系得到二者之間的線性回歸關(guān)系。內(nèi)側(cè)半月板寬度（WMM）與內(nèi)側(cè)脛骨平臺寬度 （WMT）的回歸結(jié)果是:WMM=-0.05WMT+30.88，R=-0.052；內(nèi)側(cè)半月板長度（LMM）與內(nèi)側(cè)脛骨平臺長度（LMT）的回歸結(jié)果是:LMM=0.01LMT+39.22，R=0.006；外側(cè)半月板寬度（WLM）與外側(cè)脛骨平臺寬度 （WLT）的回歸結(jié)果是:WLM=0.79WLT+4.27，R=0.577；外側(cè)半月板長度（LLM）與外側(cè)脛骨平臺長度（LLT）的回歸結(jié)果是:LLM=0.29LLT+19.94，R=0.288。

Dienst等[14]通過生物力學(xué)研究，提出半月板移植手術(shù)時(shí)，半月板移植物尺寸的匹配誤差小于10%是可以接受的。而Garrett等[10]認(rèn)為，半月板移植物尺寸的匹配誤差小于3～5%則更為可靠。在本研究中，對于同一個(gè)膝關(guān)節(jié)，利用半月板的尺寸和相應(yīng)的脛骨平臺尺寸之間的線性回歸公式，通過脛骨平臺的測量尺寸計(jì)算得出理論半月板的尺寸，再將理論半月板的尺寸與實(shí)際半月板的測量結(jié)果進(jìn)行比較，得出理論半月板尺寸與實(shí)際半月板尺寸誤差小于5%的比例為:內(nèi)側(cè)半月板寬度為8/16（50%），內(nèi)側(cè)半月板長度為5/16（31.25%），外側(cè)半月板寬度為12/16（75%），外側(cè)半月板長度為 9/16（56.25%）。特別是內(nèi)側(cè)半月板長度的匹配誤差小于5%的比例僅31.25%。也就是說，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，雖然得到了半月板尺寸與脛骨平臺尺寸之間的回歸方程，但通過此方程計(jì)算出來的半月板尺寸結(jié)果準(zhǔn)確率比較低，這可能是由于個(gè)體差異所致，不同個(gè)體的半月板尺寸與脛骨平臺尺寸之間的比例關(guān)系并不是一致的。因此，采用本研究所得線性回歸公式來匹配供體半月板尺寸，要想實(shí)現(xiàn)5%以內(nèi)的理想匹配誤差很困難。

本研究還存在以下研究缺陷:只解剖測量了16例膝關(guān)節(jié)標(biāo)本，樣本數(shù)量偏少，有待更大樣本的解剖測量，以期得出準(zhǔn)確可靠的結(jié)果。

4 總結(jié)

在半月板移植手術(shù)前，不能通過測量患者脛骨平臺的尺寸代替所需要半月板移植物的尺寸。通過本研究16例膝關(guān)節(jié)半月板尺寸與脛骨尺寸之間的線性回歸公式不能獲得理想的半月板移植物尺寸。需要研發(fā)更準(zhǔn)確的半月板移植所用的半月板尺寸匹配方法和參照體系。

[1]江東，余家闊.組織移植和細(xì)胞移植在膝關(guān)節(jié)半月板損傷治療中的應(yīng)用及存在問題.中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2006，25（1）:75-79.

[2]Shaffer B，Hanypsiak B.Nonoperative and arthroscopic approaches to the postmeniscectomy arthritic knee.Arthroscopy，2003，19（10）:122-128.

[3]余家闊，于長隆，敖英芳，等.關(guān)節(jié)鏡輔助下的同種異體半月板移植（附4例術(shù)后20個(gè)月以上的隨訪報(bào)告）.中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2007，26（3）:261-265.

[4]余家闊，于長隆，敖英芳，等.膝關(guān)節(jié)半月板損傷的手術(shù)修復(fù)療效觀察.中華創(chuàng)傷骨科雜志，2006，8（6）:524-528.

[5]余家闊，于長隆，敖英芳，等.關(guān)節(jié)鏡下可吸收半月板箭修復(fù)膝關(guān)節(jié)半月板損傷106例療效觀察.中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2006，25（2）: 142-146.

[6]Rath E，Richmond JC，Yassir W，et al.Meniscal allograft transplantation:two to eight-year results.Am J Sports Med，2001，29（4）:410-414.

[7]van Arkel ER，de Boer HH.Survival analysis of human meniscal transplantations.Journal of Bone and Joint Surgery，2002，84（2）:227-231.

[8]Wirth CJ，Peters G，Milachowski KA，et al.Long-term results of meniscal allograft transplantation.Am J Sports Med 2002，30（2）: 174-181.

[9]Stollsteimer GT，Shelton WR，Dukes A，et al.Meniscal Allograft Translantation:Meniscal allograft transplantation:a 1-to 5-year follow-up of 22 patients.Arthroscopy，2000，16（4）: 343-347.

[10]Garrett JC，Steensen RN.Meniscal transplantation in the human knee: a preliminary report.Arthroscop,.1991，7（1）:57-62.

[11]Rodeo SA.Meniscal allografts–where do we stand?Am J Sports Med，2001，29（2）:246-261.

[12]von Lewinski G，Kohn D，Wirth CJ，et al.The influence of nonanatomical insertion and incongruence of meniscal transplants on the articular cartilage in an ovine model.Am J Sports Med，2008，36（5）:841-850.

[13]Sekaran SV，Hull ML，Howell SM.Nonanatomic location of the posterior horn of a medial meniscal autograft implanted in a cadaveric knee adversely affects the pressure distribution on the tibial plateau.Am J Sports Med，2002，30（1）:74-82.

[14]Dienst M，Greis PE，Ellis BJ，et al.Effect of lateral meniscal allograft sizing on contact mechanics of the lateral tibial plateau:an experimental study in human cadaveric knee joints.Am J Sports Med，2007，35（1）:34-42.

[15]Alhalki MM，Hull ML，Howell SM.Contact mechanics of the medial tibial plateau after implantation of a medial meniscal allograft:a human cadaveric study.Am J Sports Med，2000，28（3）:370-376.

[16]Pollard ME，Kang Q，Berg EE.Radiographic sizing for meniscal transplantation.Arthroscopy，1995，11（6）:684-687.

[17]Haut TL，Hull ML，Howell SM.Use of roentgenography and magnetic resonance imaging to predict meniscal geometry determined with a three-dimensional coordinate digitizing system.J Orthop Res，2000，18（2）:228-237.

[18]Yoon JR，Kim TS，Lim HC，et al.Is radiographic measurement of bony landmark reliable for lateral meniscal sizing?Am J Sports Med，2011，39（3）:582-589.