前交叉韌帶重建骨道定位觀念演變及技術(shù)發(fā)展

周天平 徐一宏 徐衛(wèi)東

前交叉韌帶(ACL)損傷是一種常見的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷。據(jù)文獻(xiàn)報道，美國ACL損傷發(fā)生率約為74.6/10萬，且近年來呈繼續(xù)增長趨勢[1]。國內(nèi)雖然缺乏相關(guān)流行病學(xué)研究，但學(xué)者們普遍認(rèn)為我國ACL損傷發(fā)生率也逐年增加。目前關(guān)節(jié)鏡下ACL重建術(shù)是治療ACL損傷的主要方法。ACL重建術(shù)的目的是恢復(fù)ACL正常生物力學(xué)功能，最終實(shí)現(xiàn)重返運(yùn)動。ACL重建術(shù)的效果受骨道定位、移植物種類、移植物固定方式等的影響，有研究顯示47.6%的ACL翻修患者存在股骨骨道定位不當(dāng)[2]。因此，合適的股骨和脛骨骨道定位對恢復(fù)ACL功能至關(guān)重要，并最終決定ACL重建術(shù)成敗。

隨著對ACL解剖結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)功能理解的不斷深入，骨道定位的觀念和技術(shù)也在不斷更新。目前對ACL重建骨道定位尚存有不同觀點(diǎn)，未達(dá)成共識。本文通過回顧相關(guān)文獻(xiàn)，對ACL重建骨道定位觀念演變及技術(shù)發(fā)展進(jìn)行綜述。

1 骨道定位觀念

1.1 等長重建觀念

膝關(guān)節(jié)運(yùn)動主要包括矢狀面上的屈伸運(yùn)動和水平面上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。而矢狀面上的屈伸運(yùn)動又是股骨遠(yuǎn)端滾動與滑動的復(fù)合運(yùn)動，其運(yùn)動軌跡呈曲線[3]。在此理論基礎(chǔ)上，有學(xué)者提出通過在等長定位點(diǎn)重建ACL來保持屈伸過程中ACL持續(xù)張力和膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性[4]。然而，目前關(guān)于等長定位點(diǎn)是否存在及其具體位置仍存在爭議。部分學(xué)者認(rèn)為，通過將移植物股骨端固定于股骨外側(cè)髁過頂點(diǎn)位置可保持膝關(guān)節(jié)屈伸過程中移植物長度和張力不變[5]。Zavras等[6]根據(jù)膝關(guān)節(jié)屈伸是以股骨后髁為曲面、140°范圍內(nèi)的滾動認(rèn)為，等長點(diǎn)位于后髁組成的140°弧形中心，即過后髁最突出點(diǎn)且平行于Blumensaat線前方60%位置。近年來隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CT三維重建也應(yīng)用于等長點(diǎn)定位研究。Forsythe等[7]通過對膝關(guān)節(jié)屈伸過程中動態(tài)三維模型分析發(fā)現(xiàn)，在股骨外側(cè)髁內(nèi)側(cè)壁上不存在絕對的等長點(diǎn)，但外側(cè)髁間嵴與分叉嵴交點(diǎn)在膝關(guān)節(jié)屈伸過程中長度變化最小(10%)。

早期的ACL重建追求等長重建，但基于尸體標(biāo)本的生物力學(xué)研究和臨床隨訪研究都發(fā)現(xiàn)等長重建并不能有效恢復(fù)膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性[8-9]。因此，21世紀(jì)以后學(xué)者們開始傾向于解剖重建，后續(xù)的臨床研究證實(shí)解剖重建比等長重建具有更好的膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。Forsythe等[7]的研究也證實(shí)了足印區(qū)解剖重建同樣具有良好的等長性。

1.2 解剖重建觀念

ACL起自股骨髁間窩外側(cè)壁后1/3、住院醫(yī)師嵴后下方，斜向前下走行，止于脛骨髁間嵴前方。ACL包括前內(nèi)側(cè)束(AMB)和后外側(cè)束(PLB)，其中AMB主要維持膝關(guān)節(jié)前后穩(wěn)定性，而PLB則主要控制膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性[10]?；诖耍袑W(xué)者提出將股骨端定位于原ACL解剖附著點(diǎn)，以恢復(fù)ACL的正常生理功能[11]。傳統(tǒng)的解剖重建為單束重建，股骨骨道位于AMB與PLB殘端的中點(diǎn)。有研究基于正常ACL的雙束特點(diǎn)進(jìn)一步提出解剖雙束重建的觀點(diǎn)，即股骨端2條骨道分別定位于AMB和PLB殘端中心[12]。目前關(guān)于解剖單束重建和解剖雙束重建的臨床效果仍有較大爭議，多數(shù)研究認(rèn)為解剖雙束與解剖單束重建ACL的效果并沒有明顯區(qū)別[13]。但是，由于解剖單束重建技術(shù)具有操作簡單的優(yōu)勢，因此其仍是目前臨床上的主流技術(shù)。

近年來，隨著對ACL股骨殘端組織學(xué)和生物力學(xué)的深入理解，解剖重建觀念也有了新的進(jìn)展。Iwahashi等[14]對ACL股骨殘端進(jìn)行病理切片和三維建模，發(fā)現(xiàn)ACL股骨殘端存在2種結(jié)構(gòu)不同的連接纖維，分別為直接纖維和間接纖維。直接纖維結(jié)構(gòu)位于住院醫(yī)師嵴后方(17.7±2.7) mm×(5.3±1.1) mm的橢圓形區(qū)域內(nèi)，通過3層結(jié)構(gòu)(韌帶組織、非鈣化軟骨和鈣化軟骨)與股骨緊密連接，而間接纖維僅通過膠原纖維錨定于股骨頭上[15]。Nawabi等[16]研究發(fā)現(xiàn)，ACL直接纖維承擔(dān)了80%～90%的前向和旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。因此，Jorge等[17]提出了功能解剖重建的觀點(diǎn)，即在直接纖維區(qū)域建立矩形或橢圓形骨道，以盡可能模擬原ACL解剖特點(diǎn)和生物力學(xué)功能。研究顯示，功能解剖重建觀念及技術(shù)可能帶來比傳統(tǒng)解剖重建更好的臨床效果和生物力學(xué)表現(xiàn)[18]，因此該觀點(diǎn)近年受到廣泛關(guān)注。

綜上所述，ACL骨道定位觀念的每次演變都是對以前觀念的繼承和發(fā)展。解剖重建具有良好的等長性，功能解剖重建是在解剖重建基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展[19]。每次觀念的轉(zhuǎn)變都反映了對ACL理解的深入，表現(xiàn)為重建術(shù)臨床效果的提高，這也符合運(yùn)動醫(yī)學(xué)“功能至上”的一貫宗旨。

2 骨道定位技術(shù)

2.1 過頂點(diǎn)位置技術(shù)

作為一種經(jīng)典的定位方法，過頂點(diǎn)位置技術(shù)盡管并非成人初次ACL重建的最佳選擇，但它仍具有重要的臨床價值。Roberti di Sarsina 等[5]在對20例8～13歲ACL斷裂患者進(jìn)行關(guān)節(jié)鏡下ACL重建時，通過2枚門型釘將移植物股骨端固定于股骨外側(cè)髁的過頂點(diǎn)位置，避免了對生長板的破壞；術(shù)后4年隨訪結(jié)果顯示，所有患者均獲得令人滿意的膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性。Nagai 等[20]在對21例患者進(jìn)行ACL重建翻修時，在股骨外側(cè)髁頂端打磨骨槽，并將移植物置入骨槽固定，解決了原骨道擴(kuò)大后不能原位重新有效固定的問題，獲得良好的臨床效果。因此，過頂點(diǎn)位置技術(shù)在ACL翻修術(shù)中的臨床價值有待于進(jìn)一步探索。

2.2 時鐘面定位法

自關(guān)節(jié)鏡下ACL重建技術(shù)出現(xiàn)以來，時鐘面方法就在定位和描述股骨骨道位置時廣泛應(yīng)用。關(guān)節(jié)鏡視野下，膝關(guān)節(jié)屈曲90°時，股骨髁間窩頂點(diǎn)對應(yīng)12點(diǎn)鐘方向，分別于左、右膝1～2、10～11點(diǎn)鐘方向打股骨隧道，可以簡便、有效地重建ACL[21]。也有研究發(fā)現(xiàn)，股骨骨道定位于較低位置，即左膝1點(diǎn)鐘方向和右膝10點(diǎn)鐘方向，具有較好的膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性[22]。

作為一種量化的定位方法，時鐘面定位法操作簡單、便于應(yīng)用，但也有很大的不足之處。一方面，該方法僅實(shí)現(xiàn)了股骨骨道方向在冠狀面上的定位，缺乏矢狀面方向上的立體定位；另一方面，由于不同操作者主觀經(jīng)驗(yàn)的不同，可能存在較大誤差，也不利于ACL重建術(shù)后定量評估[23]。

2.3 骨性標(biāo)志定位法

有學(xué)者提出，屈膝90°時，在髁間窩頂與外側(cè)壁后下緣連線上中、后1/3處存在一骨嵴(住院醫(yī)師嵴)，ACL股骨足印區(qū)位于其后方[24]。有研究報道，住院醫(yī)師嵴出現(xiàn)率接近100%，可作為ACL解剖重建的定位點(diǎn)[25]。同時，ACL股骨止點(diǎn)AMB與PLB之間存在一骨性隆起(分叉嵴)，可作為AMB與PLB股骨止點(diǎn)的區(qū)分標(biāo)志。在此基礎(chǔ)上，大部分患者都能實(shí)現(xiàn)精確的解剖重建[26]。

但是，骨性標(biāo)志定位法也有一定的局限性。首先，該方法不適用于慢性ACL損傷所致股骨髁間外側(cè)壁嚴(yán)重增生患者，此類患者由于增生嚴(yán)重，往往不能觀察到住院醫(yī)師嵴；其次，在尋找骨性標(biāo)志的過程中，往往剝離了ACL股骨殘端，不利于術(shù)后患者本體感覺功能恢復(fù)[27]；最后，部分年輕醫(yī)生在手術(shù)時由于關(guān)節(jié)鏡下視野受限，可能會把住院醫(yī)師嵴誤認(rèn)為股骨外側(cè)髁后緣，造成骨道定位失敗。

2.4 導(dǎo)向器輔助下殘端定位法

急性ACL損傷患者早期進(jìn)行ACL重建時股骨側(cè)往往有殘端存在。研究發(fā)現(xiàn)，保留殘端對ACL重建術(shù)后膝關(guān)節(jié)本體感覺功能恢復(fù)及重返運(yùn)動有重要意義[28]。導(dǎo)向器輔助下殘端定位法通過在股骨外側(cè)髁后緣放置偏心距導(dǎo)向器，將骨道中心點(diǎn)定位于殘端中心，在實(shí)現(xiàn)解剖重建的同時，保留了股骨側(cè)殘端。此方法由于操作簡單且定位較準(zhǔn)確，目前在臨床上廣泛應(yīng)用，但其主要適用于ACL殘端尚存在的患者。

近年來，隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了3D打印個性化定位導(dǎo)向器。該技術(shù)的應(yīng)用為術(shù)前構(gòu)建患側(cè)和健側(cè)膝關(guān)節(jié)三維模型，根據(jù)健側(cè)ACL形態(tài)定位患側(cè)骨道定位點(diǎn)和方向，據(jù)此設(shè)計個性化骨道定位器模型并進(jìn)行3D打印，最后使用個性化骨道定位器在關(guān)節(jié)鏡下重建ACL[29]。目前該技術(shù)的臨床效果正在進(jìn)行臨床研究中。

2.5 X線透視下Bernard 四格法

Bernard等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在股骨標(biāo)準(zhǔn)側(cè)位X線影像中，平行于Blumensaat 線方向，股骨止點(diǎn)中心到股骨外側(cè)髁后緣的距離為股骨外髁前后徑的24.8%，而垂直于Blumensaat 線方向，股骨止點(diǎn)中心與髁間窩頂?shù)木嚯x是髁間窩高度的28.5%；據(jù)此，在術(shù)中C形臂X射線機(jī)透視輔助下可實(shí)現(xiàn)ACL骨道精確定位。盡管此方法被認(rèn)為是ACL重建骨道定位的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但由于操作復(fù)雜，未能實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，目前多用于科學(xué)研究及術(shù)后骨道位置評估。

2.6 計算機(jī)輔助導(dǎo)航定位技術(shù)

經(jīng)過多年的發(fā)展，計算機(jī)輔助導(dǎo)航下ACL重建術(shù)已形成成熟的操作流程。具體操作為先根據(jù)CT或MRI影像學(xué)數(shù)據(jù)對膝關(guān)節(jié)進(jìn)行三維建模，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃，確定骨道在三維模型上的位置和方向，然后在C形臂X射線機(jī)，股骨、脛骨、前交叉韌帶定位器及關(guān)節(jié)鏡探針上安裝追蹤標(biāo)記物，最后經(jīng)過注冊和校準(zhǔn)，導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)物與三維模型的匹配，并根據(jù)術(shù)前規(guī)劃指導(dǎo)術(shù)中的骨道定位[31]。

3 結(jié)語

從時鐘面定位法到X線透視下Bernard 四格法，股骨骨道實(shí)現(xiàn)了從冠狀面到矢狀面的精確定位。從傳統(tǒng)的骨性標(biāo)志定位法和導(dǎo)向器輔助下殘端定位法到目前的個性化導(dǎo)向器輔助下骨道定位及計算機(jī)輔助導(dǎo)航定位技術(shù)，精確化、個性化、智能化是當(dāng)前的發(fā)展趨勢。隨著對ACL理解的深入和新技術(shù)的應(yīng)用，ACL骨道定位技術(shù)在不斷發(fā)生演變?；诮馄手亟ɡ砟畹墓切詷?biāo)志定位法和導(dǎo)向器輔助下殘端定位法是當(dāng)前的主要定位技術(shù)，功能解剖重建理念、3D打印個性化導(dǎo)向器輔助下骨道定位和計算機(jī)導(dǎo)航定位技術(shù)是未來的探索方向。