前交叉韌帶的解剖結(jié)構(gòu)及其與重建技術(shù)的研究現(xiàn)狀

馬明亮，李健，徐闖，曹恒，王林偉，黃開越，張立超，劉明廷

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）作為維持膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的重要結(jié)構(gòu)，損傷后主要造成膝關(guān)節(jié)前后及旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)，現(xiàn)在ACL損傷越來越常見，是最常見的膝關(guān)節(jié)損傷之一［1］，根據(jù)美國流行病學(xué)調(diào)查，70%的ACL損傷是由運動損傷引起的［2］。ACL股骨止點位于股骨外側(cè)髁內(nèi)側(cè)面，脛骨止點位于脛骨髁間隆起的前方內(nèi)側(cè)，對于ACL的纖維結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在大家普遍接受的觀點是在1975年Girgis等［3］提出的觀點，即提出將ACL分為前內(nèi)側(cè)束（anteromedial bundle，AMB）和后外側(cè)束（posterolateral bundle，PLB）。近些年，有些研究又將ACL股骨止點與脛骨止點分為直接止點與間接止點［4-6］，將ACL描述為“Ribbon”結(jié)構(gòu)［7-10］。作為治療ACL損傷的主要治療手段，前交叉韌帶重建術(shù)（anterior cruciate ligament reconstruction，ACLR）術(shù)后能較好地恢復(fù)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，并有希望恢復(fù)到傷前的運動水平。近些年對ACL解剖的深入研究為ACLR的發(fā)展提供了堅實的理論基礎(chǔ)，我們研究了近些年ACL解剖研究進展及其對ACLR技術(shù)發(fā)展的影響，并進行歸納總結(jié)。

1 ACL解剖研究進展

1.1 股骨止點

對于ACL股骨止點的位置、形狀以及大小一直存在爭議，股骨止點表現(xiàn)為橢圓形［4，11］，或為圓形［12］，或為類似矩形［7，8，13］，Giron等［14］和Girgis等［3］描述股骨止點為圓形的一部分即：后部區(qū)域是凸面的，前部是直的。也有研究通過高分辨率MRI證實股骨止點近似半圓形，其前側(cè)較直，后部凸起［15］。由William Clancy Jr創(chuàng)造的所謂居民嵴是股骨外側(cè)髁內(nèi)側(cè)壁的厚嵴，從近端到遠端貫穿ACL止點，到達關(guān)節(jié)軟骨［16］。股骨止點分為直接止點與間接止點，直接止點較狹長，從股骨后皮質(zhì)開始，沿外側(cè)髁間嵴（即住院醫(yī)師嵴）延伸；間接止點位于住院醫(yī)師嵴后方呈扇形，向股骨髁軟骨后緣延伸［5，6］，而Sasaki等［4］認(rèn)為顯微鏡下，股骨止點位于住院醫(yī)師嵴正后方，可分為直接止點和間接止點，間接止點位于直接止點的后面。?migielski等［10，17］同樣認(rèn)為股骨止點前界為住院醫(yī)師嵴，后界為股骨外側(cè)髁后關(guān)節(jié)緣?？筛鶕?jù)股骨止點與住院醫(yī)師嵴的位置關(guān)系，來定位股骨隧道。Gali等［11］通過對截肢中獲得的16個膝關(guān)節(jié)進行解剖研究，發(fā)現(xiàn)ACL的股骨止點始終是偏心的，更靠近深髁軟骨，其中10個膝關(guān)節(jié)的ACL股骨止點為橢圓形，止點平均長度為16.4 mm，范圍為11.3~19.3 mm；平均厚度范圍為7.85~11.23 mm；股骨止點平均面積為99.7 mm2，范圍為80.9~117.2 mm2；韌帶最接近股骨止點處到淺、深、下關(guān)節(jié)軟骨的平均距離分別為9.77±1.21 mm、2.60±1.20 mm、1.86±1.15 mm。Sasaki等［4］通過對20具尸體膝關(guān)節(jié)進行解剖，發(fā)現(xiàn)其中16例膝關(guān)節(jié)ACL股骨止點位于住院醫(yī)師嵴后方，為橢圓形，并且ACL近端纖維于股骨外側(cè)髁內(nèi)側(cè)面呈扇形展開，股骨止點的長軸和短軸的長度分別為17.7±2.7 mm和4.6±0.7 mm，根據(jù)股骨止點與住院醫(yī)師嵴的關(guān)系及股骨止點大小，可指導(dǎo)臨床中股骨隧道的定位及建立。

1.2 中間纖維

早在1975年Girgis等人［14］即提出將ACL分為AMB和PLB兩束，F(xiàn)erretti等［18］通過解剖40例膝關(guān)節(jié)發(fā)現(xiàn)有明顯的滑膜間隔將AM束與PL束分開，并能夠在肉眼和組織學(xué)檢查中觀察到明顯的間隔。但?migielski等［8］對111具新鮮成人尸體進行解剖研究，發(fā)現(xiàn)在距離股骨直接止點2 mm處，ACL纖維在所有解剖的膝關(guān)節(jié)中形成扁平帶狀，即Ribbon?like結(jié)構(gòu)，并且AMB和PLB之間沒有明顯分離。帶狀纖維與股骨后皮質(zhì)完全連續(xù)，帶狀寬度在11.43~16.18 mm之間，ACL厚度為2.54~3.38 mm，該結(jié)果通過3D CT、MRI及組織學(xué)檢查得到證實。Noailles等［9］通過解剖42例膝關(guān)節(jié)最終發(fā)現(xiàn)ACL始終呈帶狀結(jié)構(gòu)，之所以人們認(rèn)為ACL是呈雙束或者多束是因為ACL扭曲造成的，在屈膝90°時，ACL纖維扭轉(zhuǎn)角度平均為83.6°±9.4°。并且，通過MRI并沒有證實AMB與PLB之間有嚴(yán)格的解剖分離［13］。Siebold等［7］通過解剖20例尸體膝關(guān)節(jié)發(fā)現(xiàn)，在所有樣本中，ACL的中間部分呈扁平狀，平均寬度為9.9 mm，厚度為3.9 mm，橫截面積為38.7 mm2。Sohn等［15］通過高分辨率MRI發(fā)現(xiàn)在ACL中質(zhì)遠端1/4處有一峽部，其橫截面為橢圓形，是ACL最狹窄部分。Kim等［10］通過解剖發(fā)現(xiàn)，肉眼觀下ACL為單束，呈扁平狀，平均長度為34 mm，平均寬度為9 mm。Ribbon結(jié)構(gòu)似乎更符合ACL的真實解剖結(jié)構(gòu)，因此在ACLR中可采用扁平狀移植物以達到解剖重建［7-10］。

1.3 脛骨止點

以前人們大多認(rèn)為脛骨止點為橢圓形［19］，現(xiàn)有人將脛骨止點描述為“C”形［8，17］，或者“菜豆形”［15］，或者“鴨足樣”［20］。Tashiro等［21］通過高分辨率MRI可發(fā)現(xiàn)50個膝關(guān)節(jié)中有42個明確識別出脛骨AMB和PLB，23個膝關(guān)節(jié)（54.8%）整個ACL脛骨插入部位的形態(tài)為橢圓形，19個膝關(guān)節(jié)（45.2%）為三角形。并且，29個膝關(guān)節(jié)（69.0%）的AMB附著為C形，13個膝關(guān)節(jié)（31.0%）為帶狀。在26例膝關(guān)節(jié)（61.9%）中發(fā)現(xiàn)ACL與外側(cè)半月板前角重疊，因此手術(shù)時應(yīng)考慮到AMB與PLB附著區(qū)，注意ACL與半月板重疊部分，避免損傷半月板。

但在?migielski等［8，17］的解剖研究中發(fā)現(xiàn)67%的膝關(guān)節(jié)表現(xiàn)出C型脛骨止點，24%表現(xiàn)出J型脛骨止點，還有9%表現(xiàn)出Cc型。同樣根據(jù)ACL分為兩束的說法，AMB位于脛骨止點的前內(nèi)側(cè)，其內(nèi)側(cè)緣是脛骨內(nèi)側(cè)髁關(guān)節(jié)面的前內(nèi)側(cè)緣；PLB被認(rèn)為位于髁間區(qū)的后外側(cè)，其外側(cè)緣是脛骨外側(cè)髁關(guān)節(jié)面的內(nèi)側(cè)緣［17］。在Siebold等［7］的研究中也發(fā)現(xiàn)ACL脛骨止點呈C型，“C”的平均寬度為12.6 mm，厚度為3.3 mm，面積為31.4 mm2。Oka等［20］通過組織學(xué)觀察未在PLB區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)韌帶組織，還發(fā)現(xiàn)外側(cè)半月板前角和后角的部分骨止點與脛骨ACL止點的外側(cè)部分緊密接觸，且內(nèi)側(cè)脛骨止點的前后長度平均為10.8±1.1 mm，外側(cè)為6.2±1.1 mm，脛骨內(nèi)側(cè)ACL止點的前后長度長于外側(cè)，表明存在后內(nèi)側(cè)（PM）纖維，沒有中央或后外側(cè)插入ACL纖維。Siebold等［7］發(fā)現(xiàn)僅存在AMB和PMB，并不存在PLB，脛骨止點“C”中心也沒有ACL纖維，“C”是外側(cè)半月板前根骨性附著的位置，因此對于ACL解剖重建，需要建立“C”形脛骨隧道，單束重建時只需重建AMB，雙束重建時重建AMB與PMB。

2 ACL損傷后的治療

ACL損傷絕大多數(shù)為完全損傷，而部分損傷僅占ACL完全損傷的10%~27%［22］。沒有文獻明確指出ACL損傷進行保守治療是否優(yōu)于手術(shù)治療，有報告平均83%的競技運動員經(jīng)過ACLR恢復(fù)到傷前水平［23］，80%的業(yè)余運動員經(jīng)過ACLR恢復(fù)到傷前水平［24］，但僅有19%的患者通過保守治療恢復(fù)到傷前運動水平［25］。Daan等［26］通過對50例前交叉韌帶損傷的高水平運動員進行分組并分別采用手術(shù)治療與非手術(shù)治療，經(jīng)過20年的隨訪發(fā)現(xiàn)手術(shù)治療與保守治療的患者膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)生率及功能結(jié)局無顯著差異，但手術(shù)組的膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性較保守組好，而Ardern等［27］通過采用KOOS評分和EuroQoL?5D量表作為標(biāo)準(zhǔn)對采取ACLR治療與保守治療的ACL損傷患者進行隨訪，發(fā)現(xiàn)ACLR組在膝關(guān)節(jié)癥狀和功能、生活質(zhì)量等方面明顯優(yōu)于保守組。

ACL重建經(jīng)歷從等長重建到解剖重建，從單束到雙束再到解剖單束技術(shù)［28］。等長重建即在膝關(guān)節(jié)伸屈時保持ACL長度與張力保持不變，因此可降低手術(shù)失敗率［29］，然而有研究表明，解剖重建相比等長重建，能更好的恢復(fù)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性［30，31］。近些年有人提出個體化重建的概念［32］。個體化重建即基于對ACL解剖的研究，根據(jù)患者ACL止點位置、大小、形狀及ACL長度、寬度進行個體化骨道建立及移植物選擇。

2.1 手術(shù)方式

雙束重建，即基于將ACL分為AMB與PLB的解剖結(jié)構(gòu)，應(yīng)用兩束移植物分別重建AMB與PLB，由于要重建兩束移植物，因此手術(shù)難度較大、手術(shù)時間較長。有研究認(rèn)為在青少年中，與單束ACL重建相比，雙束ACL重建在臨床穩(wěn)定性和再斷裂率方面具有一定優(yōu)勢，并且兩種術(shù)式之間的安全性（如骨骺發(fā)育異常問題）沒有顯著差異［33］。Siebold等［34］的研究表明，雙束重建術(shù)治療青少年ACL損傷患者無生長發(fā)育異常的高風(fēng)險，而單束重建會對青少年骨骺有不可逆破壞［33］。Chowdhury等［35］共選擇了42例需要重建手術(shù)的ACL損傷病例，將所有患者分為兩組，均采用自體腘繩肌作為移植物，一組采用單束重建，另一組采用雙束移植物進行ACL重建，在術(shù)后6月隨訪時發(fā)現(xiàn)，雖然與術(shù)前狀態(tài)相比，所有患者在膝關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)和前向穩(wěn)定性方面較術(shù)前有所改善，并且兩組并無顯著統(tǒng)計學(xué)差異，但是雙束組顯示出比單束組更好的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，雙束組Lachman試驗、前抽屜試驗和軸移試驗均較單束組陰性，雙束組的Lysholm和Tegner活性優(yōu)于單束組。在另一項研究中，通過對60例患者35.5個月隨訪，同樣發(fā)現(xiàn)雙束組在膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)和前向穩(wěn)定性方面優(yōu)于單束組，但無統(tǒng)計學(xué)差異［36］，因此對旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性要求較高的患者，推薦雙束重建。

單束重建，即利用單束移植物來重建ACL，主要是對AMB進行重建。隨著ACL Ribbon結(jié)構(gòu)的提出，以及認(rèn)為ACL并非真正的分為兩束，單束重建再次被提及。有研究表示［37］，經(jīng)過5年的長期隨訪，單束重建組與雙束重建組在膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性方面、側(cè)間差異和軸移試驗陰性率無統(tǒng)計學(xué)差異；功能結(jié)局方面，（IKDC）A級、IKDC評分、Lysholm評分和Tegner評分的比例沒有顯著差異；關(guān)于移植物失敗率和膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎變化，兩組之間無顯著差異。因此該研究表明經(jīng)過長期隨訪，在膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、臨床功能、移植物失敗率和中期至長期隨訪的膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎變化方面，在自體ACL重建中雙束重建技術(shù)并不優(yōu)于單束重建技術(shù)，但相比雙束重建，單束重建手術(shù)難度小，更易于操作，因此手術(shù)時間相對較短，降低了感染等手術(shù)風(fēng)險。

在ACLR中恢復(fù)前向和旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性非常重要，因為膝關(guān)節(jié)前向、旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性不良可能與半月板損傷、軟骨損傷以及移植物破裂和骨關(guān)節(jié)炎變化相關(guān)［38］，而單雙束重建在前向與旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性方面并無明顯差異［37］。實際上，在ACL止點部位準(zhǔn)確建立隧道是實現(xiàn)解剖重建的最重要因素，無論手術(shù)是使用單束還是雙束，對于手術(shù)成功率都沒有差異［11］。

2.2 移植物的選擇

目前可用于ACLR的移植物有自體移植物、異體移植以及人工韌帶，異體移植物存在獲取困難、免疫排斥、質(zhì)量難保障等缺點，也很少使用，因此目前應(yīng)用最多的還是自體移植物，近年來人工韌帶也得到了很快的發(fā)展。

自體移植最常用的包括腘繩肌腱、骨?臏腱?骨、腓骨長肌腱以及股四頭肌肌腱，其中腘繩肌與骨?臏腱?骨移植物最為常見［39］。由于骨與骨隧道直接整合，因此骨?骨結(jié)合更為牢固。Masuda等［40］采用骨?臏腱?骨作為移植物對40例膝關(guān)節(jié)行ACLR經(jīng)過隨訪發(fā)現(xiàn)，所有病例在術(shù)后5個月股骨與脛骨側(cè)骨?骨均整合完全，股骨側(cè)骨整合較脛骨側(cè)稍晚。另一種自體移植物腘繩肌有較好的生物學(xué)特性，且研究顯示將腘繩肌制備成扁平狀肌腱與其原始的圓形相比較，其結(jié)構(gòu)特性并未改變［41］，特別是近年來Ribbon理論的提出，將腘繩肌制備成扁平狀似乎更符合ACL的解剖，但腘繩肌作為移植物公認(rèn)的缺點是移植物與骨愈合較慢，骨隧道擴大風(fēng)險較高［42］。為提高腘繩肌移植物成活率，有人進行了動物實驗，結(jié)果顯示：ACLR中脛骨止點完整的半腱肌腱移植物將繞過移植物缺血性壞死階段，從而改善肌腱?骨愈合和生物力學(xué)強度［43］。Grassi等［44］則通過對ACLR術(shù)后病人進行磁共振隨訪發(fā)現(xiàn)，采用具有完整脛骨止點的腘繩肌作為移植物的患者，移植物?骨愈合快。有研究顯示，對ACLR術(shù)后患者進行平均3.6±0.4年的隨訪發(fā)現(xiàn)，使用股四頭肌肌腱作為移植物的功能結(jié)局（如：Lysholm評分、膝關(guān)節(jié)損傷和骨關(guān)節(jié)炎結(jié)局評分、Tegner評分等）及膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性（基于KT?1000測量）均優(yōu)于使用腘繩肌肌腱移植物，而兩組手術(shù)翻修率無統(tǒng)計學(xué)差異［45］，而Runer等［39］通過對80名患者分別采用自體腘繩肌腱與股四頭肌肌腱行ACLR手術(shù)，經(jīng)過2年隨訪，最終發(fā)現(xiàn)術(shù)后兩組患者在功能恢復(fù)及術(shù)后疼痛方面無明顯差異。

人工韌帶的主要成分是聚對酞酸乙二酯（polyethylene Terephthalate，PET），有研究對比使用LARS人工韌帶與自體腘繩肌腱作為移植物進行ACLR，經(jīng)過平均36.4個月隨訪發(fā)現(xiàn)，患者恢復(fù)日?；顒蛹靶g(shù)前運動水平的時間，人工韌帶組明顯短于自體肌腱組，兩組前抽屜試驗、后抽屜試驗、Lachman試驗比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義［46］。雖然人工韌帶較自體肌腱移植物更為方便，且效果較好，但由于PET的化學(xué)惰性和疏水性，提高其生物活性和促進移植物?骨整合仍是巨大的挑戰(zhàn)，目前也有很多研究正努力通過各種方式提高其生物活性與移植物?骨整合性［47，48］。

有研究將各種移植物進行相互比較：相比其他自體移植物，自體股四頭肌肌腱移植物的術(shù)后IKDC主觀評分更高，因此應(yīng)該作為首選移植物；與骨?臏腱?骨自體移植物相比，腘繩肌自體移植物的膝關(guān)節(jié)前后和旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較差，并且骨?骨愈合時間明顯短于骨?肌腱愈合時間，因此骨?臏腱?骨自體移植物優(yōu)于腘繩肌移植物；而與自體移植物相比，人工韌帶提供的膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性較低，因此人工韌帶不推薦用于初次ACLR，但如果其他選擇不可用，可用于翻修手術(shù)，或與其他移植物類型聯(lián)合使用［49］。

2.3 骨道的建立

正確定位并建立股骨隧道是ACLR成功的關(guān)鍵［10］，對于股骨骨道的建立，雖然住院醫(yī)師嵴貫穿ACL股骨止點，但由于其個體變異性大，不適合用于定位股骨隧道［50］，而Blumensaat線（Blumensaat線，是在膝關(guān)節(jié)側(cè)位X射線片上的一條呈高密度的骨皮質(zhì)線，該骨皮質(zhì)線形成于股骨髁間窩頂部［51］）與住院醫(yī)師嵴的位置及股骨髁間窩外側(cè)壁皮質(zhì)厚度表現(xiàn)出明顯的形態(tài)學(xué)相關(guān)性，Blumensaat線中的頂部位置是一個新的骨性標(biāo)志，能夠定位住院醫(yī)師的嵴，可在術(shù)前利用Blumensaat線進行預(yù)定位，從而利于股骨隧道的建立［52］，除此之外，也可以應(yīng)用股骨偏心距瞄準(zhǔn)器來定位股骨隧道，但研究顯示徒手鉆孔與瞄準(zhǔn)器鉆孔建立的股骨隧道位置并無明顯差異［28］。

傳統(tǒng)股骨與脛骨隧道的形狀是圓形的，但近些年關(guān)于股骨與脛骨止點的形狀有很多不同的發(fā)現(xiàn)，因此一些研究嘗試建立股骨矩形隧道，脛骨C形隧道。有動物實驗研究顯示，矩形骨隧道比圓形骨隧道在重建前期更容易促進肌腱?骨愈合［53］。Tachibana等［54］通過對61名患者進行解剖重建，均采用自體骨?臏腱?骨作為移植物，在ACL的股骨解剖止點處建立矩形骨道，并使用CT在3周時評價隧道孔徑與解剖附著區(qū)域的比例，術(shù)后2年評價臨床療效，最終95%的患者在IKDC評估及膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定方面（基于Lachman試驗和軸移試驗及KT?1000測量）獲得令人滿意的結(jié)局。Fink等［55］成功建立了矩形股骨隧道與C形脛骨隧道，并采用“扁平”肌腱作為移植物，符合ACL解剖的新發(fā)現(xiàn)，研究者認(rèn)為，這種“扁平”移植物能更好的提供生物力學(xué)優(yōu)勢，增加旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，還能促進骨?肌腱愈合，而C形脛骨隧道的建立還能避免外側(cè)半月板前角撕裂。

3 小 結(jié)

本文總結(jié)了近幾年關(guān)于ACL的解剖新進展，并總結(jié)了ACLR在術(shù)式、移植物選擇以及骨道建立方面的研究進展。ACL損傷是非常常見的運動損傷，因此關(guān)于ACL的解剖及其對ACLR的影響非常重要。但關(guān)于ACL的解剖還未達成一致，關(guān)于Ribbon重建及矩形股骨隧道、C形脛骨隧道是否優(yōu)于傳統(tǒng)ACLR術(shù)式，還需要大量臨床數(shù)據(jù)來支持。

圖A［8］ACL呈Ribbon結(jié)構(gòu)；圖B［8］住院醫(yī)師嵴；圖C［41］ACL纖維未分成前后束；圖D［17］脛骨止點呈“C”型；圖E［11］股骨止點呈橢圓形