MPFL重建生物力學(xué)研究進(jìn)展

張津，安江東，姜金，安麗萍，周海宇，耿喜林，王拴科

（1蘭州大學(xué)第二醫(yī)院骨科，甘肅 蘭州；2甘肅省骨與關(guān)節(jié)疾病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州）

1 MPFL解剖、生物力學(xué)及作用

1.1 MPFL解剖

Warren[1]等研究人員在仔細(xì)解剖及分析154具新鮮尸體之后得出以下結(jié)論，人體中膝關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)深部組成從最淺層到最深層可以總共劃分成三大部分：首先是最淺層，也就是內(nèi)側(cè)深筋膜；較深層的結(jié)構(gòu)包括副韌帶淺層和其位于其前部的組織；最深層則包含了副韌帶深層以及膝關(guān)節(jié)囊；然而MPFL位置正好處于膝內(nèi)側(cè)支持部分的第2層，也就是股內(nèi)側(cè)肌深面。因?yàn)楣晒莾?nèi)組成較為復(fù)雜，該位置的纖維較薄，并且向著髕骨一側(cè)漸漸變寬變厚，所以至今為止學(xué)術(shù)界對(duì)MPFL股骨的起點(diǎn)位置仍然沒有一個(gè)精確的定論[2]。Strzelczyk等[3]認(rèn)為經(jīng)分析得出MPFL的長度均值是43.73毫米左右，此外髕骨止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的寬度范圍是20至30毫米（均值是25.25毫米），股骨止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的寬度范圍是10至20毫米（均值是14.87）。上述結(jié)果的出現(xiàn)：首先是由于選擇尸體的年齡、種族等有所差異；另外對(duì)MPFL起點(diǎn)的理解也有所不同；后者是導(dǎo)致MPFL長和寬有所差異的重要原因，因此明確MPFL股骨側(cè)的起始位置極為關(guān)鍵。綜上所述，明確MPFL遠(yuǎn)端的起始位置，能夠?yàn)獒t(yī)學(xué)工作者探究膝關(guān)節(jié)組成結(jié)構(gòu)，分析髕骨脫位術(shù)式等提供理論依據(jù)。

1.2 MPFL的生物力學(xué)和作用

經(jīng)研究證明，MPFL是防止髕骨外脫最重要的支持結(jié)構(gòu)。Desio等[5]認(rèn)為，在髕骨內(nèi)側(cè)的張力總和中，MPFL所貢獻(xiàn)的張力占比為53%至60%，這表明MPFL對(duì)于髕骨結(jié)構(gòu)的保持起到非常關(guān)鍵的作用。

1.3 髕股關(guān)節(jié)的活動(dòng)特征

陳世益等[7]在解剖10具新鮮尸體之后發(fā)現(xiàn)，髕股關(guān)節(jié)的活動(dòng)呈現(xiàn)出較為規(guī)律的三維特征，當(dāng)膝關(guān)節(jié)彎曲或者拉伸時(shí)，髕骨便會(huì)從股骨髁的上窩逐漸往下滑動(dòng)，在30°之內(nèi)其首先往內(nèi)滑動(dòng)，如果屈曲角度大于30°，此時(shí)髕骨逐漸滑進(jìn)間溝中，同時(shí)逐步向外滑動(dòng)，如果屈曲增大到90°，其便會(huì)往遠(yuǎn)側(cè)滑動(dòng)5至6厘米，這時(shí)的髕骨逐漸移動(dòng)到股骨端。

2 MPFL重建術(shù)

MPFL重建即對(duì)復(fù)發(fā)性髕骨脫位的重塑過程。Sandmeier等[6]在切斷膝內(nèi)側(cè)組織后，使用自體移植重建術(shù)，可以得到一個(gè)新的MPFL，這種做法可讓髕骨的活動(dòng)軌跡逐步正常。Nomura等[8]提出，使用人工韌帶重新建立MPFL并用于髕骨外脫的治療過程中，實(shí)驗(yàn)優(yōu)良率是96%。該實(shí)驗(yàn)證實(shí)，不管使用自體移植亦或是采用人工移植技術(shù)，均可以取得較好的療效。

2.1 重建MPFL所需材料

重建手術(shù)所需移植物體可劃分成三大類，第一類是自體移植物及相關(guān)材料，第二類是同種異體移植物及相關(guān)材料，第三類是人工韌帶材料。與采用自體肌腱移植相比較，同種異體肌腱及相關(guān)材料的肌腱個(gè)數(shù)不多，價(jià)格較高，容易導(dǎo)致排異和傳染病等，因此在臨床實(shí)踐中，通常選用同種的自體肌腱作為材料，例如髕韌帶以及闊筋膜等，臨床上經(jīng)常使用的是自體半腱肌腱。

2.2 MPFL重建術(shù)式

研究人員已經(jīng)發(fā)明了許多類型，例如解剖重建、雙束重建等。上述手術(shù)方式選用的移植物各不相同，然而在手術(shù)之后均獲得了較好的療效。但是，現(xiàn)如今學(xué)術(shù)界對(duì)此類手術(shù)方法仍然沒有一個(gè)統(tǒng)一的定論，不過大部分研究人員和醫(yī)生都較為認(rèn)可Fithian等[9]提出的雙束重建法，由于此類手術(shù)與在MPFL髕股重新構(gòu)建韌帶相似，實(shí)際上采用了解剖重建法，此法更加能夠確保原先具有的生物力學(xué)特性。

2.2.1 選取髕骨隧道

于髕骨內(nèi)緣的中間點(diǎn)和中間、上部三分之一位置做兩個(gè)水平骨隧道，其在冠狀面呈現(xiàn)出“U”的形狀，隧道處與髕骨上極相距很近， 避免重建韌帶的過程中會(huì)牽拉下極,而且隧道的起點(diǎn)位于緊靠關(guān)節(jié)面邊緣處。該術(shù)法是依據(jù)MPFL在髕骨止點(diǎn)處選定進(jìn)針點(diǎn)（MPFL的上緣也就是髕骨的內(nèi)上角，下緣即為髕骨的內(nèi)緣中點(diǎn)）。制作隧道時(shí)可運(yùn)用導(dǎo)向器將導(dǎo)針放入，然后沿著導(dǎo)針鉆孔，防止鉆頭誤入關(guān)節(jié)損傷髕骨和軟骨，隧道的出口設(shè)置在髕骨的外緣位置。

一些研究中選用“L”狀的隧道，選用此種形狀的隧道可能會(huì)出現(xiàn)骨橋斷裂的問題，因此在選用這類隧道時(shí)，應(yīng)確保隧道長＞2厘米，從而避免發(fā)生骨橋斷裂[10]。

2.2.2 選擇MPFL股骨止點(diǎn)建立股骨隧道

MPFL重建的成功與否取決于股骨止點(diǎn)選取是不是合適[11]。張輝等[12]在進(jìn)行MPFL手術(shù)時(shí)將隧道定位點(diǎn)確定為內(nèi)上髁與內(nèi)收肌結(jié)節(jié)間的脊。如果移植物選用的是半腱肌腱，那么隧道的直徑長不能大于7毫米，然而隧道的深度不能小于20毫米；換而言之，若采用其它移植物，應(yīng)該根據(jù)其直徑來明確隧道直徑。若病人的骨質(zhì)較為疏松，可使用半徑較細(xì)的鉆頭打孔。這一方法是首先確定股骨止點(diǎn)的具體范圍從而選定股骨止點(diǎn)，然而沒有詳細(xì)測(cè)定韌帶改變值以及等長值，選擇該止點(diǎn)，能否達(dá)到重新構(gòu)建前的力學(xué)強(qiáng)度，術(shù)后遠(yuǎn)期療效如何仍有待進(jìn)一步研究。

劉敏等[13]在詳細(xì)研究之后提出，通過髕骨結(jié)點(diǎn)和內(nèi)收肌結(jié)節(jié)這兩個(gè)位點(diǎn)，相連所得線段的長度變化量較其他位點(diǎn)最小，一般為(2.46±0.68)mm，根據(jù)該研究可得出，在進(jìn)行MPFL重建手術(shù)的過程中，應(yīng)該將內(nèi)收肌結(jié)節(jié)當(dāng)作中心構(gòu)建得到股骨隧道，然而因?yàn)閮?nèi)收肌結(jié)節(jié)周圍遍布血管與神經(jīng)組織，因此其提出在進(jìn)行手術(shù)時(shí)應(yīng)該盡可能將股骨止點(diǎn)的上部邊緣處作為中心建立隧道，也可稍往內(nèi)收肌結(jié)節(jié)的一側(cè)移動(dòng)。在整個(gè)手術(shù)過程中，應(yīng)該用游標(biāo)卡尺測(cè)定韌帶的改變值，其中可能會(huì)出現(xiàn)由于人為因素等而導(dǎo)致的誤差，因此使用更加精密的設(shè)備能夠減小誤差，從而更加有效的測(cè)得MPFL的“等長性”，選定最恰當(dāng)?shù)墓晒侵裹c(diǎn)位置。

若在診治過程中，股骨的內(nèi)上髁與內(nèi)收肌結(jié)節(jié)這兩部分結(jié)構(gòu)無法觸摸到，可稍微彎曲膝蓋，然后讓腘繩肌腱向后移動(dòng)，進(jìn)而與內(nèi)上髁分離，方便進(jìn)行觸摸診治。若患者過于肥胖，可切開一個(gè)小口，將指部伸入切口觸診，如果有必要，還可將切口擴(kuò)大，從而確定兩部分結(jié)構(gòu)的具體位置。

2.2.3 固定移植肌腱

從髕骨內(nèi)側(cè)骨隧道孔處逐漸穿到外邊緣為止，再從其它隧道外邊緣逐步牽到骨道，肌腱的游離移植為“U”形并把髕骨牽至內(nèi)側(cè)，把肌腱兩側(cè)的編織線通過擠壓螺釘牽至隧道中。有些學(xué)者認(rèn)為在屈膝60°時(shí)拉緊移植物，借助于關(guān)節(jié)鏡技術(shù)，調(diào)節(jié)肌腱張力，觀測(cè)當(dāng)膝關(guān)節(jié)處于各種屈度之下髕骨的活動(dòng)規(guī)律與關(guān)節(jié)的解剖關(guān)聯(lián)，保證重建韌帶的“等長性”[14-28]。使用大拇指外推髕骨，當(dāng)無法移動(dòng)髕骨并且其可以在剛開始彎曲膝蓋時(shí)順利到達(dá)股骨滑車，這時(shí)的張力即為最恰當(dāng)?shù)膹埩?，同時(shí)將其固定。

一些研究人員之前把肌腱縫在骨或者股內(nèi)側(cè)肌上，是擔(dān)心手術(shù)之后由于運(yùn)動(dòng)使得其松動(dòng)或者斷裂，手術(shù)之后的膝關(guān)節(jié)也無法完成制動(dòng)。閆昌葆等[16]使用 Ethibond 不可吸收縫線把移植肌腱縫在股骨止點(diǎn)位置，已確認(rèn)療效良好。

3 MPFL重建應(yīng)注意的問題

3.1 MPFL的“等長”研究現(xiàn)狀

“等長”重建是移植物材料兩個(gè)端點(diǎn)的間距，理想的“等長”重建可以在術(shù)后保證膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度恒定。本文提到的“等長性”指的是重建MPFL可以接近或達(dá)到正常髕股韌帶的功能，也就是使得髕骨在剛開始屈膝之時(shí)比較順利的移動(dòng)至股骨滑車，在保證移植物長度基本不變的情況下，移植物材料能不與股骨髁接觸。

3.2 MPFL重建手術(shù)中股骨止點(diǎn)的選取

選擇確定股骨止點(diǎn)位置是MPFL重建手術(shù)里至關(guān)重要的一步，換句話說，在手術(shù)中，MPFL重建術(shù)的成功與否取決于股骨的止點(diǎn)位置是不是合適。Panagiotopoulos等研究人員[3]在對(duì)八具尸體進(jìn)行詳細(xì)解剖之后發(fā)現(xiàn)，在健康人體中MPFL起始點(diǎn)處于內(nèi)上髁與內(nèi)收肌結(jié)節(jié)間。由于其股骨端的起始位置不確定，因此在手術(shù)過程中關(guān)于股骨止點(diǎn)的位置也存在各類意見。張輝等[12]在進(jìn)行MPFL手術(shù)時(shí)將隧道定位點(diǎn)確定為內(nèi)上髁和內(nèi)收肌結(jié)節(jié)兩者之間的脊；李付彬等[15]在手術(shù)過程中把內(nèi)上髁和內(nèi)收肌結(jié)節(jié)之間的中間位置選定為隧道的定位點(diǎn)。劉敏等[13]在詳細(xì)研究之后提出，在進(jìn)行MPFL重建手術(shù)的過程中，應(yīng)該將內(nèi)收肌結(jié)節(jié)當(dāng)作中心構(gòu)建得到股骨隧道，然而因?yàn)閮?nèi)收肌結(jié)節(jié)周圍遍布血管與神經(jīng)組織，因此其提出在進(jìn)行手術(shù)時(shí)應(yīng)該盡可能將股骨端止點(diǎn)的上部邊緣部分作為“中心”，以建立股骨隧道，但如果在術(shù)中通過該“中心”建立隧道不順暢，“中心”也可稍往內(nèi)收肌結(jié)節(jié)處偏移。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可得出：無論選何種方式，都不但可以確保髕骨在剛開始屈膝之時(shí)準(zhǔn)確移動(dòng)到股骨滑車，還能夠保證移植物不與股骨髁相互觸碰，然而遠(yuǎn)期的療效仍然有待后續(xù)研究。

3.3 MPFL重建手術(shù)之后髕股內(nèi)側(cè)與外側(cè)的壓力

在健康人體中，軟骨受到應(yīng)力的作用能夠生成蛋白多糖以及膠原等。Morscher等[17]指出，如果髕骨軟骨位置的應(yīng)力下降，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致軟骨營養(yǎng)不足。這說明軟骨缺少應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致蛋白多糖等的含量明顯下降。根據(jù)趙定磷等[18]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在兔的髕韌帶緊縮術(shù)后，其軟骨出現(xiàn)變性。從上述研究中能夠看出，壓力升高至一定限度，將會(huì)增大髕股間的磨損，使關(guān)節(jié)受損，最后使髕骨的活動(dòng)軌跡發(fā)生變化；壓力降低到一定限度，將會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)退變，最后也會(huì)使髕骨的活動(dòng)軌跡發(fā)生變化，因此重新構(gòu)建之后是不是能夠恢復(fù)至正常壓力至關(guān)重要。

3.4 MPFL重建手術(shù)中韌帶具有的初始張力

在重新構(gòu)建MPFL術(shù)中，一個(gè)重要的問題即韌帶具有的初始張力，當(dāng)張力增大到一定值，髕骨會(huì)向內(nèi)移動(dòng)，相反，則會(huì)向外移動(dòng)，致使髕骨再次脫位，更嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)面的退變，遠(yuǎn)期療效不佳。李付彬等[15]在屈膝45°時(shí)適度拉緊移植物，再進(jìn)行膝部彎曲與拉伸活運(yùn)動(dòng)，當(dāng)曲度處于0°至30°范圍內(nèi)時(shí)查看髕骨的穩(wěn)定程度，如果沒有發(fā)生髕骨外脫，則可以認(rèn)為這時(shí)的拉力最為適宜同時(shí)將其固定?，F(xiàn)如今臨床上最常使用的方法為，在膝部彎曲60°時(shí)適度拉緊移植物，使用大拇指外推髕骨，當(dāng)無法移動(dòng)髕骨并且其可以在剛開始彎曲膝蓋時(shí)順利到達(dá)股骨滑車，這時(shí)的張力即為最恰當(dāng)?shù)膹埩?，同時(shí)將其固定。使用此種方法對(duì)韌帶剛開始的張力進(jìn)行評(píng)估并不合適，因?yàn)闇?zhǔn)確掌握張力大小較為困難。

綜上所述：將MPFL重建術(shù)用于髕骨脫位治療已經(jīng)發(fā)展了二十余年，關(guān)于解剖、重建MPFL前后的生物力學(xué)性質(zhì)還有待今后的深入探索。