脛骨平臺(tái)后傾角與非接觸性前交叉韌帶損傷

吳迪 曲曉亮 王小譚 楊久山

前交叉韌帶(ACL)損傷是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最常見的疾病之一[1]，多因非接觸性損傷所致[2]，ACL損傷后常會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)及功能受限，若得不到及時(shí)且科學(xué)的診治，除了影響膝關(guān)節(jié)功能外，由于膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性下降，還會(huì)加劇骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展[3-4]。隨著對(duì)膝關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)研究的深入，脛骨平臺(tái)后傾角(PTS)作為膝關(guān)節(jié)重要解剖參數(shù)成為近年來(lái)研究的焦點(diǎn)。PTS與ACL損傷的關(guān)系和PTS對(duì)ACL重建術(shù)后移植物的影響，尚存在許多爭(zhēng)議。本文就PTS測(cè)量方法及PTS與非接觸性ACL損傷的相關(guān)性進(jìn)行綜述。

1 ACL損傷危險(xiǎn)因素

非接觸性ACL損傷的主要危險(xiǎn)因素為解剖因素[5]，包括PTS過(guò)大、Q角過(guò)大及多發(fā)韌帶松弛等。有研究報(bào)道，Beighton評(píng)分高低與ACL損傷顯著相關(guān)[6]；高體質(zhì)指數(shù)(BMI)者在進(jìn)行跳躍、扭轉(zhuǎn)等動(dòng)作時(shí)，ACL會(huì)承受較大的應(yīng)力，因此ACL更易損傷[7]；年齡較小和活動(dòng)水平較高是ACL損傷的危險(xiǎn)因素[8]。此外，其他危險(xiǎn)因素如家族史、下肢肌力降低和性別也被報(bào)道與ACL損傷相關(guān)[9-10]。

2 PTS測(cè)量

PTS是脛骨平臺(tái)平面與脛骨長(zhǎng)軸所形成的夾角，包括內(nèi)側(cè)PTS和外側(cè)PTS[11]。其測(cè)量方式包括基于膝關(guān)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)位X線片的測(cè)量、基于膝關(guān)節(jié)MRI影像的測(cè)量及基于膝關(guān)節(jié)CT影像的測(cè)量。基于X線片的測(cè)量較為方便，可用于篩查及整體評(píng)估。而基于CT和MRI影像的測(cè)量則可以對(duì)脛骨平臺(tái)復(fù)雜的幾何形態(tài)參數(shù)進(jìn)行較為全面的評(píng)估，從而了解內(nèi)外側(cè)脛骨平臺(tái)等情況。此外，在MRI影像上還能對(duì)半月板后傾角進(jìn)行測(cè)量。

2.1 基于X線片的測(cè)量

在X線片上測(cè)量需要有膝關(guān)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)位影像，因?yàn)槊劰切D(zhuǎn)會(huì)影響PTS的測(cè)量，通常認(rèn)為脛骨內(nèi)旋或外旋15°以內(nèi)測(cè)量結(jié)果無(wú)明顯差異[12]。目前尚無(wú)統(tǒng)一的PTS測(cè)量方法，主要是因?yàn)槭褂玫拿劰菂⒖驾S不同[13]。脛骨參考軸有前皮質(zhì)切線、后皮質(zhì)切線、脛骨近端解剖軸、脛骨中段解剖軸、脛骨機(jī)械軸及腓骨解剖軸等，這些脛骨參考軸并不平行，而脛骨平臺(tái)切線的測(cè)量方式固定，所以PTS根據(jù)使用的脛骨參考軸而有所不同，如參照前皮質(zhì)切線比參照后皮質(zhì)切線測(cè)得的PTS小3°～4°[14]。其中脛骨近端解剖軸不受患者BMI及性別等因素的影響[15]，被認(rèn)為是最準(zhǔn)確的脛骨參考軸。它的測(cè)量方法為在膝關(guān)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)位X線片上，分別連接脛骨平臺(tái)下5 cm及脛骨平臺(tái)下15 cm處脛骨前后皮質(zhì)，取2條連接線中心點(diǎn)，畫出經(jīng)過(guò)這2點(diǎn)的直線即為脛骨近端解剖軸，其與脛骨平臺(tái)前后緣最高點(diǎn)連線形成的夾角即為PTS。Bonin等研究認(rèn)為，正常PTS為7°～13°[16]。

2.2 基于MRI影像的測(cè)量

基于MRI影像的測(cè)量多采用Hudek 等[17]的測(cè)量方法，即在矢狀位進(jìn)行測(cè)量，分為3個(gè)步驟：①選取中央矢狀位圖像，必須包含后交叉韌帶附著處、髁間棘及前后側(cè)脛骨皮質(zhì)凹陷處；②確定脛骨縱軸，在脛骨頭部畫2個(gè)圓，第1個(gè)圓與脛骨近端、脛骨平臺(tái)前后皮質(zhì)相切，第2個(gè)圓則與脛骨平臺(tái)前后皮質(zhì)相切，且圓心在第1個(gè)圓的圓周上，在皮質(zhì)與骨髓管之間界限模糊不清的情況下，黑色皮質(zhì)與淺灰色骨隧管之間的過(guò)渡區(qū)域是測(cè)量適用的部分，連接2個(gè)圓的圓心即得到脛骨縱軸；③選擇髁間棘到內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)邊緣中心點(diǎn)的層面，畫出內(nèi)側(cè)平臺(tái)的切線，連接最前端及后端的皮質(zhì)邊緣，將脛骨縱軸復(fù)制至此層面， 90°減去脛骨縱軸與內(nèi)側(cè)平臺(tái)切線的夾角，即為內(nèi)側(cè)PTS。同理可得到外側(cè)PTS。

2.3 基于CT影像的測(cè)量

基于CT影像的測(cè)量同樣需要選擇合適的脛骨參考軸，與基于X線片的測(cè)量一樣，基于CT影像的測(cè)量也有前皮質(zhì)切線、后皮質(zhì)切線、脛骨近端解剖軸等參考軸，其中脛骨近端解剖軸較為常用。基于CT影像的測(cè)量方法是先在三維圖像上找到內(nèi)側(cè)(外側(cè))標(biāo)準(zhǔn)側(cè)位，作1條穿過(guò)膝關(guān)節(jié)遠(yuǎn)端5 cm和15 cm處前后皮質(zhì)連線中點(diǎn)的直線，其與內(nèi)側(cè)(外側(cè))脛骨平臺(tái)前后緣最高點(diǎn)連線形成的夾角即為內(nèi)側(cè)(外側(cè))PTS[18]。

3 PTS對(duì)膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響

當(dāng)向膝關(guān)節(jié)施加縱向壓力時(shí)，由于脛骨平臺(tái)后傾，會(huì)產(chǎn)生前向剪切力，從而導(dǎo)致脛骨相對(duì)于股骨向前平移[18]。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于ACL損傷和ACL完整的膝關(guān)節(jié)，過(guò)大的PTS均可導(dǎo)致脛骨前移距離顯著增加[19]，由于脛骨前移的主要限制結(jié)構(gòu)是ACL[20]，因此PTS過(guò)大會(huì)增加ACL承受的應(yīng)力。Bernhardson等[21]在ACL重建后的軸向負(fù)載膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，PTS與ACL移植物上的作用力之間存在顯著的線性相關(guān)性。McLean等[22]模擬跳躍過(guò)程，結(jié)果顯示ACL內(nèi)側(cè)束平均峰值應(yīng)力與脛骨前向加速度呈正比，因此過(guò)大的PTS可能在非接觸性ACL損傷中起關(guān)鍵作用。半月板后傾角普遍小于PTS，這樣半月板后角可限制股骨髁后移，這或許可以減小過(guò)大的PTS所造成的剪切力[23]。

外側(cè)PTS與ACL損傷的關(guān)系較內(nèi)側(cè)PTS更為密切，ACL起于股骨外髁的內(nèi)側(cè)壁，止于髁間棘前方內(nèi)側(cè)，在軸向載荷下，股骨外側(cè)髁沿外側(cè)脛骨平臺(tái)向后滑動(dòng)，導(dǎo)致股骨相對(duì)外旋，脛骨相對(duì)內(nèi)旋，在矢狀面剪切力的基礎(chǔ)上，ACL所受的扭轉(zhuǎn)力增加[24-25]，因此外側(cè)PTS過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致ACL損傷，且外側(cè)脛骨平臺(tái)較內(nèi)側(cè)平坦，可能會(huì)增強(qiáng)股骨外側(cè)髁向后滑動(dòng)的效果。此外，與內(nèi)側(cè)半月板相比，外側(cè)半月板活動(dòng)性更強(qiáng)，所以股骨外髁活動(dòng)性也會(huì)增加[26]。

4 PTS對(duì)ACL損傷的臨床意義

4.1 PTS對(duì)于ACL損傷的影響

Brandon等[27]回顧性分析了100例非接觸性ACL損傷患者和100例髕股關(guān)節(jié)疼痛患者的X線片，結(jié)果顯示非接觸式ACL損傷患者PTS明顯更大，且無(wú)性別差異。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)僅在女性受試者中存在這種相關(guān)性[28]。這一結(jié)果可能是女性非接觸式ACL損傷發(fā)生率較高的原因之一[29]。

Stijak等[30]比較33例單純ACL損傷患者與33例髕股關(guān)節(jié)疼痛患者的內(nèi)側(cè)和外側(cè)PTS，發(fā)現(xiàn)ACL損傷組外側(cè)PTS明顯較大，兩組內(nèi)側(cè)PTS無(wú)明顯差異，ACL損傷患者內(nèi)外側(cè)PTS差異較髕股關(guān)節(jié)疼痛患者更大。Hashemi等[31]研究顯示， ACL損傷組外側(cè)PTS較正常對(duì)照組大，且無(wú)性別差異，而在男性ACL損傷患者中，內(nèi)側(cè)PTS較外側(cè)PTS大；ACL損傷患者凹陷度大于ACL正常者。其他基于MRI影像的研究也證實(shí)外側(cè)PTS與ACL損傷之間的關(guān)系[32]。Hudek等[33]研究發(fā)現(xiàn)，非接觸性ACL損傷患者與ACL正常患者半月板后傾角無(wú)明顯差異。

賀忱等[34]采用在MRI影像上測(cè)量PTS的方法研究非接觸ACL損傷患者和無(wú)明顯膝關(guān)節(jié)損傷史者，發(fā)現(xiàn)ACL損傷患者外側(cè)PTS及半月板后傾角較大，說(shuō)明PTS過(guò)大是ACL損傷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

4.2 PTS對(duì)ACL重建術(shù)后移植物的影響

ACL重建術(shù)是非接觸性ACL損傷最常見的手術(shù)方式，但術(shù)后ACL翻修率為3%～10%[35]，而ACL翻修后移植物再次失效率為3%～21%[36]，除感染、移植物直徑過(guò)小、韌帶松弛等外，PTS過(guò)大也是不可忽視的因素。目前國(guó)內(nèi)常見的移植物為腘繩肌和腓骨長(zhǎng)肌腱，由于自體移植物在體內(nèi)存在蠕變松弛的階段，ACL移植物短期內(nèi)難以達(dá)到損傷前的強(qiáng)度。研究顯示，PTS過(guò)大容易對(duì)移植物造成損傷，經(jīng)歷多次移植物失效患者與未出現(xiàn)移植物失效患者PTS分別為12°及9°[37]。Salmon等[38]對(duì)179例ACL重建患者進(jìn)行為期20年的隨訪，有37例出現(xiàn)移植物斷裂，其中PTS≥12°的患者37.84%出現(xiàn)移植物斷裂，PTS>12°的青少年患者移植物存活率僅22%。外側(cè)PTS角與ACL移植物失敗的關(guān)系較內(nèi)側(cè)PTS顯著[39]。

許多學(xué)者對(duì)PTS過(guò)大患者是否必須進(jìn)行PTS糾正進(jìn)行研究。Imhoff等[40]對(duì)10例膝關(guān)節(jié)標(biāo)本進(jìn)行PTS糾正及ACL重建，術(shù)前PTS平均9.9°，將其糾正至接近0°后，施加200 N和400 N的軸向應(yīng)力，結(jié)果ACL移植物所承受應(yīng)力分別下降33%和58%，這從生物力學(xué)角度驗(yàn)證了手術(shù)糾正PTS對(duì)于ACL的保護(hù)作用。Dejour等[41]對(duì)9例PTS大于12°的患者行PTS糾正截骨術(shù)及ACL重建術(shù)，術(shù)后4年膝關(guān)節(jié)功能良好，無(wú)再次損傷。但目前尚無(wú)大樣本的對(duì)照研究，需要對(duì)PTS進(jìn)行干預(yù)的指征也并不明確。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)膝關(guān)節(jié)解剖學(xué)參數(shù)的理解有助于臨床上對(duì)ACL損傷進(jìn)行更好的預(yù)防與診治，PTS過(guò)大對(duì)ACL負(fù)面影響已得到證實(shí)，其對(duì)ACL重建術(shù)后移植物亦具有不良影響。未來(lái)的研究可能需要對(duì)PTS與半月板后傾角、外側(cè)PTS與內(nèi)側(cè)PTS進(jìn)行比較和細(xì)化。雖然目前截骨術(shù)糾正PTS取得了滿意的效果，但對(duì)PTS進(jìn)行干預(yù)的指征需進(jìn)一步明確。