前交叉韌帶非接觸性損傷與膝關(guān)節(jié)解剖學(xué) 因素的相關(guān)性

楊天 張羅飛 王晉東

前交叉韌帶（ACL）是膝關(guān)節(jié)的重要穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，主要作用為限制運(yùn)動過程中脛骨過度前移。ACL損傷多為非接觸性損傷，其損傷機(jī)制主要為在膝關(guān)節(jié)運(yùn)動過程中脛骨相對于股骨過度前移，使得ACL 上的應(yīng)力過大，導(dǎo)致ACL 損傷甚至斷裂。研究表明，除脛骨后斜坡（PTS）增加外，半月板斜坡（MS）增加也會使脛骨過度前移，增大ACL 非接觸性損傷風(fēng)險(xiǎn)[1]。由于半月板平面是真實(shí)的脛股關(guān)節(jié)接觸面，半月板在一定程度上減小了脛骨后傾對ACL 非接觸性損傷的影響，所以相較于PTS，MS 大小與ACL 非接觸性損傷間的關(guān)系可能更為密切[2]。

1 相關(guān)角度的影像學(xué)測量

1.1 PTS 測量

在MRI 矢狀位圖像上能夠分別顯示位于不同層面的內(nèi)側(cè)脛骨后斜坡（MPTS）與外側(cè)脛骨后斜坡（LPTS）。目前基于MRI 檢查的PTS 測量多采用Hudek 等[3]的測量方法。確定脛骨縱軸（下頁圖1a）：①選擇中央矢狀位圖像，此層面須包括后交叉韌帶（PCL）脛骨附著處和呈凹狀的脛骨皮質(zhì)前、后緣；②脛骨上端畫2 個(gè)圓，上圓同時(shí)與脛骨皮質(zhì)上緣、前后緣相切，下圓同時(shí)與脛骨皮質(zhì)前后緣相切，且上圓經(jīng)過下圓圓心；③同時(shí)穿過上、下2 圓圓心的直線即為脛骨近端解剖軸。PTS 測量（下頁圖1b）：①分別連接脛骨內(nèi)、外側(cè)平臺最前端及最后端皮質(zhì)邊緣切線；②脛骨縱軸垂線與脛骨內(nèi)、外側(cè)平臺切線的夾角分別為MPTS 與LPTS。

1.2 MS 測量

采用同樣的方法在MRI 矢狀位圖像上確定脛骨縱軸，然后按照Hudek 等[4]的方法，在同一矢狀面上做半月板前、后角最高點(diǎn)的連線，其與脛骨縱軸垂線所形成的夾角即為MS（下頁圖1c），根據(jù)它所在矢狀半月板層面的不同，將其分為外側(cè)半月板斜坡（LMS）與內(nèi)側(cè)半月板斜坡（MMS）。

1.3 半月板后角坡度測量

依照Hohmann 等[5]的方法，在矢狀面上做半月板后角上表面最前點(diǎn)與最后點(diǎn)的連線，這一連線與該矢狀面上脛骨平臺切線的夾角即為半月板后角坡度（SMPH）（下頁圖1d）。

圖1 相關(guān)角度的影像學(xué)測量 a.在帶有PCL 脛骨附著處及呈凹狀的脛骨前后緣皮質(zhì)的MRI 矢狀位圖像上，通過2 個(gè)相切圓圓心確定脛骨縱軸 b.在MRI 矢狀位圖像上，脛骨平臺切線與脛骨縱軸垂線形成的夾角為PTS c.在矢狀位圖像上，半月板前、后角最高點(diǎn)的連線與脛骨縱軸的垂線形成的夾角即為MS d.在矢狀位圖像上，半月板后角上表面最前點(diǎn)、最后點(diǎn)的連線與該平面脛骨平臺切線所形成的夾角為SMPH

2 PTS 對ACL 及其移植物生物力學(xué)與損傷的影響

2.1 PTS 對ACL 及其移植物生物力學(xué)的影響

由于PTS 的存在，脛骨平臺所承受的縱向壓力有一部分會轉(zhuǎn)變?yōu)槭姑劰乔耙频募羟辛?，隨著PTS 的增加，脛骨逐漸前移，尤其是在下肢著陸時(shí)，作用于脛股關(guān)節(jié)的外部負(fù)荷增加了PTS 對ACL 承受應(yīng)力的影響，PTS 較大的患者更可能在著陸時(shí)發(fā)生ACL 非接觸性損傷[6]。當(dāng)PTS 增加1°時(shí)，ACL應(yīng)力增加16 N，而當(dāng)PTS 增加5°時(shí)，ACL 應(yīng)力在原 基 礎(chǔ) 上 增 加26%[7]。Bernhardson 等[8]在PTS 對ACL 重建后移植物受力影響的研究中發(fā)現(xiàn)，PTS大小與ACL 移植物受力呈明顯的線性關(guān)系，較小的PTS 能更有效地避免移植物損傷，提示過大的PTS 不但與ACL 損傷相關(guān)，而且可能是ACL 重建失敗的因素。

2.2 PTS 與ACL 非接觸性損傷

過大的PTS 除了會增大ACL 受力，還與ACL退變相關(guān)。研究表明，ACL 粘黏樣變性與PTS 過大有關(guān)，這可能是ACL 非接觸性損傷的危險(xiǎn)因素[9]。在一項(xiàng)回顧性研究中對比了100 例髕股關(guān)節(jié)疼痛患者與100 例ACL 損傷患者的膝關(guān)節(jié)X 線片，發(fā)現(xiàn)ACL 損傷患者PTS 更大，且無性別差異[10]。

DePhillipo 等[11]通過對比ACL 非接觸性損傷運(yùn)動員與相同例數(shù)的ACL 完整正常成人的LPTS后發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，ACL 損傷組LPTS 明顯增大。這也許說明了與MPTS 相比，LPTS 與ACL 非接觸性損傷風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性更大。薈萃分析的結(jié)果進(jìn)一步證明了此觀點(diǎn)[12]。以上說明了LPTS 增大為ACL 非接觸性損傷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

2.3 PTS 對ACL 移植物損傷的影響

Shelbourne 等[13]對使用自體髕腱重建ACL 的患者進(jìn)行術(shù)后隨訪，發(fā)現(xiàn)PTS≤9°的患者出現(xiàn)移植物損傷的比例約為4.8%，而PTS≥10°的患者移植物損傷率為9.7%。研究表明，在膝關(guān)節(jié)負(fù)重位側(cè)位X 線片中，PTS＞17°或脛骨前移位＞6 mm 為ACL 重建失敗的危險(xiǎn)因素[14]。這說明過大的PTS對移植物存活是不利的。研究發(fā)現(xiàn)，與單次ACL移植失敗相比，多次ACL 移植失敗的患者具有較大的PTS[15]。Grassi 等[16]研究發(fā)現(xiàn)，LPTS 可單獨(dú)作為ACL 移植失敗的預(yù)測因子，且基于MRI 矢狀位圖像測量的LPTS＞7.4°時(shí)，移植失敗風(fēng)險(xiǎn)將顯著升高。

3 半月板對ACL 生物力學(xué)的影響

半月板對ACL 的保護(hù)作用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。①在半月板前、后角的共同作用下，脛股接觸面的后傾程度減小。一項(xiàng)基于MRI 圖像的研究提示，半月板平面的后傾程度較骨性脛骨平臺小，提示半月板存在能明顯降低脛股關(guān)節(jié)接觸面的后傾程度，減小ACL 所承受的應(yīng)力[2]。②呈楔形的半月板后角能有效限制脛骨過度前移。Hohmann等[5]提出半月板后角較前角厚，呈楔形插入脛股關(guān)節(jié)，既部分反轉(zhuǎn)PTS 的后傾，又類似輪胎旁的擋塊，能夠阻止脛骨的過度前移。Shoemaker 等[17]的尸體研究中對ACL 缺損膝關(guān)節(jié)桶柄狀撕裂的內(nèi)側(cè)半月板進(jìn)行漸進(jìn)性切除，發(fā)現(xiàn)在逐漸切除過程中定向載荷下脛骨逐漸向前半脫位。

外側(cè)與內(nèi)側(cè)半月板都是重要的膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，且均有著限制脛骨前移的作用。其中，內(nèi)側(cè)半月板在脛骨前后向移動，如在Luchman 試驗(yàn)中起著主要穩(wěn)定作用，而外側(cè)半月板主要限制膝關(guān)節(jié)軸移試驗(yàn)引起的脛骨前外側(cè)半脫位[18]。這說明兩者在不同運(yùn)動中對ACL 起著不同的保護(hù)作用。

4 半月板對ACL 及其移植物損傷的影響

4.1 MS 與ACL 非接觸性損傷

Elmansori 等[1]分別對比100例ACL非接觸性損傷患者與100 例髕股關(guān)節(jié)疼痛患者的MPTS、LPTS、LMS、MMS 后發(fā)現(xiàn)，ACL 非接觸性損傷患者無論骨性坡度還是MS 都有所增大。Freitas 等[19]通過MRI 檢查對ACL 非接觸性損傷的骨未成熟患者進(jìn)行MMS 和LMS 的測量，發(fā)現(xiàn)其MMS 和LMS均大于ACL 未損傷的骨發(fā)育未成熟患者，提示MS 增大也會導(dǎo)致ACL 非接觸性損傷。Hudek 等[4]分別比較了55 例單純ACL 非接觸性損傷患者和55 例正常成人MPTS、LPTS、LMS、MMS，提出過大的LMS 可能為ACL 非接觸性損傷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

4.2 半月板后角對ACL 的保護(hù)作用

Hohmann 等[5]通過測量發(fā)現(xiàn)ACL 非接觸性損傷患者的內(nèi)、外側(cè)半月板后角盡管在一定程度上反轉(zhuǎn)了骨性PTS，但ACL 損傷組不僅MPTS、LPTS 大于正常成人組，而且其內(nèi)外側(cè)SMPH 也較對照組小，所以對于此類患者，內(nèi)外側(cè)半月板后角并不能完全抵消掉PTS 對ACL 非接觸性損傷的影響。

研究顯示，外側(cè)半月板撕裂患者發(fā)生ACL 非接觸性損傷的可能性是內(nèi)側(cè)半月板撕裂患者的10.3 倍[20]。Sturnick等[21]研究發(fā)現(xiàn)，外側(cè)SMPH是預(yù)測男性ACL 非接觸性損傷的最佳指標(biāo)之一。Beaulieu 等[22]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)男性外側(cè)SMPH降低1°時(shí)，ACL 非接觸性損傷風(fēng)險(xiǎn)增加54.3%。有研究將20 例ACL 非接觸性損傷兒童患者與20 例正常兒童進(jìn)行比較，分別測量并計(jì)算兩組LPTS 與外側(cè)SMPH 的比值，發(fā)現(xiàn)ACL 損傷組該比值平均為0.46，遠(yuǎn)大于對照組的0.26，提示該比值可能是ACL 非接觸性損傷的有效預(yù)測因素[23]。

Musahl 等[18]對新鮮尸體膝關(guān)節(jié)的應(yīng)力研究發(fā)現(xiàn)，相較于外側(cè)半月板，內(nèi)側(cè)半月板對前向應(yīng)力產(chǎn)生的脛骨前移起主要限制作用。研究表明，隨著對內(nèi)側(cè)半月板的逐步切除，在膝關(guān)節(jié)不同的屈曲角度下，脛骨前移程度逐漸增大[24]。另一項(xiàng)尸體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在134 N 脛骨前向移動的應(yīng)力下，ACL非接觸性損傷合并內(nèi)側(cè)半月板后角損傷患者膝關(guān)節(jié)脛骨前移較單純ACL 非接觸性損傷患者平均增加2.6 mm，并提出內(nèi)側(cè)半月板后角是脛骨前移的次要約束結(jié)構(gòu)[25]。而Okazaki 等[26]在ACL 非接觸性損傷合并內(nèi)側(cè)半月板后角損傷患者內(nèi)側(cè)半月板后角修復(fù)手術(shù)前后的MRI 矢狀位圖像上測量ACL長度，發(fā)現(xiàn)修復(fù)損傷半月板后角可有效減小ACL病理性拉伸程度。Unal 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，以內(nèi)側(cè)半月板后角高度為獨(dú)立危險(xiǎn)因素預(yù)測ACL 非接觸性損傷的敏感性為87.3%，特異性為66.6%，當(dāng)內(nèi)側(cè)半月板后角高度低于6.45 mm 時(shí)，ACL 非接觸性損傷風(fēng)險(xiǎn)明顯上升。

4.3 內(nèi)外側(cè)半月板對ACL 移植物的影響

Nishida 等[28]對94 例ACL 非接觸性損傷患者進(jìn)行膝關(guān)節(jié)軸移試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)ACL 損傷合并外側(cè)半月板損傷患者脛骨加速度明顯大于ACL 損傷合并內(nèi)側(cè)半月板損傷和單純ACL 損傷患者。Tradati 等[29]對ACL 重建術(shù)后患者進(jìn)行脛骨前移位評估，發(fā)現(xiàn)ACL 重建術(shù)后脛骨前移程度與LMS 大小呈正相關(guān)，并認(rèn)為當(dāng)LMS≥4°時(shí)ACL 重建術(shù)后脛骨前移風(fēng)險(xiǎn)增加。研究表明，ACL 非接觸性損傷合并外側(cè)半月板撕裂患者較單純ACL 非接觸性損傷患者更易在膝關(guān)節(jié)軸移試驗(yàn)中發(fā)生脛骨前移，且過小的LMS 與軸移試驗(yàn)中脛骨較大的移位程度顯著關(guān)聯(lián)[30]。因此，無論是外側(cè)半月板損傷還是LMS 過大都可能導(dǎo)致ACL 重建術(shù)后脛骨前移，增加移植物負(fù)荷而使其損傷。

Samuelsen 等[31]對10 例尸體的膝關(guān)節(jié)進(jìn)行ACL 重建，并比較內(nèi)側(cè)半月板后角損傷前后移植物應(yīng)力的變化，發(fā)現(xiàn)在內(nèi)側(cè)半月板后角損傷后膝關(guān)節(jié)無論處于伸直位還是30°屈曲位，移植物應(yīng)力都較損傷前增大。Dejour 等[32]在對125 例ACL 重建術(shù)后患者脛骨前移程度進(jìn)行評估時(shí)發(fā)現(xiàn)，內(nèi)側(cè)半月板部分切除患者在承受軸向負(fù)荷時(shí)脛骨前移程度較大。Miao 等[33]研究認(rèn)為，修復(fù)損傷的內(nèi)側(cè)半月板對ACL 重建移植物的功能有著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的保護(hù)作用。這說明在形態(tài)學(xué)上，完整的內(nèi)側(cè)半月板對ACL 移植物存活有著積極作用。

5 進(jìn)行ACL 重建時(shí)需注意的問題

5.1 及時(shí)修復(fù)損傷半月板

盡管完整的內(nèi)外側(cè)半月板對ACL 移植物有著重要的保護(hù)作用，但目前對ACL 非接觸性損傷合并半月板撕裂患者是否可同時(shí)修復(fù)ACL 和半月板尚有爭議。Paradowski 等[34]的前瞻性研究中對單純ACL 撕裂患者進(jìn)行ACL 重建術(shù)，對ACL 非接觸性損傷合并半月板撕裂患者進(jìn)行ACL 重建聯(lián)合部分半月板切除術(shù)，結(jié)果兩組中期臨床結(jié)果相似。Lord 等[35]研究顯示，同期行內(nèi)、外側(cè)半月板修復(fù)術(shù)后2 年因半月板再次損傷行半月板修復(fù)術(shù)的概率分別為14.4%和10%，修復(fù)后內(nèi)、外側(cè)半月板在起到限制脛骨前移作用的同時(shí)承受了更大的由于脛骨前移所產(chǎn)生的剪切力，導(dǎo)致其再次受傷的風(fēng)險(xiǎn)增大。因此，修復(fù)后的半月板盡管在保護(hù)重建后的ACL 方面發(fā)揮了作用，但可能會增加其自身損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)，對ACL 重建患者進(jìn)行術(shù)后隨訪，半月板完整患者ACL 存活率為94.5%，伴有內(nèi)側(cè)或外側(cè)半月板缺失患者ACL 存活率為69%，伴有內(nèi)外側(cè)半月板損傷患者ACL 重建失敗率是半月板完整患者的4.9 倍[36]。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，對于ACL 非接觸性損傷合并外側(cè)半月板撕裂患者行單純ACL 重建術(shù)，多數(shù)外側(cè)半月板損傷可自行修復(fù)且不產(chǎn)生不良的臨床結(jié)果[37-38]。然而，Katakura 等[39]研究發(fā)現(xiàn)，外側(cè)半月板修復(fù)在較小程度上減少了ACL 重建術(shù)中的旋轉(zhuǎn)松弛。研究顯示，在發(fā)生ACL 與外側(cè)半月板同時(shí)損傷時(shí)，行ACL 與外側(cè)半月板同期修復(fù)可減少術(shù)后軸移試驗(yàn)過程中外側(cè)脛骨前移程度[40]。Shekhar等[41]研究發(fā)現(xiàn)，對ACL 非接觸性損傷合并外側(cè)半月板損傷患者行ACL 重建聯(lián)合外側(cè)半月板修復(fù)術(shù)較單純ACL 重建術(shù)可獲得更好的短期臨床效果。

目前關(guān)于ACL 非接觸性損傷合并內(nèi)側(cè)半月板撕裂是否需行內(nèi)側(cè)半月板修復(fù)尚存有爭議。Capin等[42]研究發(fā)現(xiàn)，與行ACL 重建聯(lián)合內(nèi)側(cè)半月板修復(fù)患者相比，行ACL 重建聯(lián)合內(nèi)側(cè)半月板切除患者在行走時(shí)出現(xiàn)內(nèi)側(cè)脛股間室接觸力升高和矢狀位膝關(guān)節(jié)偏移，這可能與較高的骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病率相關(guān)。一項(xiàng)尸體研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，ACL 重建聯(lián)合內(nèi)側(cè)半月板切除會導(dǎo)致內(nèi)側(cè)和外側(cè)間室平均壓力和峰值壓力增高，而進(jìn)行內(nèi)側(cè)半月板修復(fù)有助于恢復(fù)膝關(guān)節(jié)正常的生物力學(xué)和運(yùn)動學(xué)，降低骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病率[43]。Cristiani 等[44]研究發(fā)現(xiàn)，在ACL重建時(shí)切除損傷的內(nèi)側(cè)半月板會導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)明顯松弛，同期修復(fù)損傷內(nèi)側(cè)半月板則很少出現(xiàn)術(shù)后膝關(guān)節(jié)松弛，而對于損傷的外側(cè)半月板是否進(jìn)行同期修復(fù)不會對術(shù)后膝關(guān)節(jié)松弛產(chǎn)生影響。

因此，盡管修復(fù)半月板可能引發(fā)再次手術(shù)，但修復(fù)損傷半月板有助于恢復(fù)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，且能降低骨關(guān)節(jié)炎遠(yuǎn)期負(fù)面影響，總體來說是有益的。

5.2 及時(shí)重建損傷ACL

Ralles 等[45]研究表明，ACL 延遲重建可能與股骨滑車、股骨外側(cè)髁、脛骨內(nèi)側(cè)平臺及內(nèi)側(cè)半月板繼發(fā)性損傷相關(guān)。Mok 等[46]對653 例ACL 重建患者臨床資料進(jìn)行回顧性分析，發(fā)現(xiàn)ACL 重建患者內(nèi)側(cè)半月板撕裂發(fā)生率與ACL 重建延遲時(shí)間呈正相關(guān)，且當(dāng)ACL 延遲重建時(shí)間超過12 個(gè)月時(shí)，內(nèi)側(cè)半月板撕裂發(fā)生率陡然上升，而外側(cè)半月板撕裂發(fā)生率與手術(shù)時(shí)間延遲無關(guān)。Cristiani 等[47]的研究進(jìn)一步說明，當(dāng)ACL 重建延遲12 個(gè)月以上會增加關(guān)節(jié)軟骨及內(nèi)側(cè)半月板損傷的風(fēng)險(xiǎn)，延遲超過6 個(gè)月則可能導(dǎo)致重建前膝關(guān)節(jié)松弛，并建議ACL 重建應(yīng)在損傷后6 個(gè)月之內(nèi)完成。一項(xiàng)隨機(jī)對照試驗(yàn)表明，早期ACL 重建的治療策略可以減少急性ACL 非接觸性損傷后內(nèi)側(cè)半月板損傷發(fā)生率[48]。一項(xiàng)薈萃分析明確了早期ACL 重建可以減少ACL 損傷兒童和青少年患者發(fā)生繼發(fā)性內(nèi)側(cè)半月板和關(guān)節(jié)軟骨損傷的可能性[49]。因此，延遲ACL 重建可能導(dǎo)致內(nèi)側(cè)半月板損傷，使得重建移植物失去半月板的保護(hù)機(jī)制，從而引發(fā)一些并發(fā)癥。

6 結(jié)語

單純的骨性平面并非脛股關(guān)節(jié)真實(shí)的接觸面。ACL 上生物學(xué)應(yīng)力的大小不僅取決于PTS，還與半月板相關(guān)。在探究脛股關(guān)節(jié)接觸面與ACL 損傷的關(guān)系時(shí)，不僅要考慮PTS 對ACL 損傷的影響，還要分析半月板在其中起到的作用。較大的半月板后角對ACL 起著重要的保護(hù)作用。而與此同時(shí)，ACL 的損傷如不加以干預(yù)也會導(dǎo)致這種保護(hù)機(jī)制的逐步喪失。因此，在對上述因素進(jìn)行充分理解后，在日后的臨床工作中不僅可以通過對其的測量來評估個(gè)體ACL 或移植物損傷的風(fēng)險(xiǎn)，而且再行ACL 重建時(shí)可以通過人為調(diào)整這些參數(shù)來改善患者預(yù)后。