膝骨關節炎前交叉韌帶退變的研究進展

謝洪華

【摘 要】 膝骨關節炎患者產生的骨贅會增加前交叉韌帶機械性損傷并發癥的風險，且患者前交叉韌帶最早的變化是膠原纖維的分解和黏液樣變性。隨著前交叉韌帶周圍軟骨病變的發展，前交叉韌帶的黏液樣變性、軟骨樣化生和囊性變化的嚴重程度增加，晚期可能會伴隨有少量的鈣沉積。MRI診斷外傷所致完全撕裂的前交叉韌帶具有較高的敏感性和特異性，但想準確診斷膝骨關節炎前交叉韌帶損傷程度卻相當困難，只有在術前明確診斷前交叉韌帶的退變情況下才能得出最佳的治療方案。對于無法明確前交叉韌帶的退變情況，是否行保留前交叉韌帶的全膝關節置換術要因人而異。選擇最適合患者的方案，盡量恢復膝關節的自然運動，給患者最佳的術后效果;同時，也要積極探索，全面改進，努力提高患者的滿意度。

【關鍵詞】 膝骨關節炎;前交叉韌帶;全膝關節置換術;解剖;組織學;磁共振成像;研究進展;綜述

膝骨關節炎（knee osteoarthritis，KOA）的特點是關節軟骨的破壞、退變和骨贅的形成，導致關節間隙變窄。本病老年女性發病率較高。KOA可引起嚴重的關節疼痛，最終導致殘疾。膝關節前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）是穩定膝關節最重要的解剖結構，其損傷可致膝關節不穩定，是膝關節最常見的損傷之一[1-2]。老年KOA患者常伴有ACL損傷，ACL損傷與KOA的發生、發展有密切的關系[3]。KOA繼發的骨贅會造成髁間窩的縮小，隨著膝關節的屈伸，可以產生一種對ACL造成破壞性損傷的剪切力[4];因此，骨贅的存在會增加ACL機械性損傷并發癥的風險[5]。

隨著全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）數量的增加，患者對于術后康復擁有更高的期望和功能需求[6]。對于TKA，目前臨床上通常使用去除ACL的假體[7];然而，研究結果表明，有相當數量的患者對術后不滿意[8]，其原因可能是運動學的改變，包括異常的股骨前移位和TKA術后本體感覺減少[9]。ACL的本體感受特性在自然運動中發揮重要作用，在TKA中保留完整的ACL有助于改善功能結果[10]。因此，ACL保存完整，仍然具有協助膝關節正常運動的功能，對是否行保留ACL的TKA至關重要。在KOA患者中，ACL的情況各不相同。KALLIOPI等[11]進行相關的Meta分析發現，基于TKA中對ACL的評估，其中有78%存在ACL損傷，但只有55%的ACL完好無損。

雖然大量的研究證實，ACL損傷會導致KOA[12]，而KOA除了能造成ACL機械性損傷外，在KOA的自然病程中也會影響ACL，使ACL發生退變。目前，對于KOA中ACL退變的研究較少，本文就KOA中ACL退變的相關研究進行歸納總結，以便更全面地為KOA患者選擇正確的治療方案提供幫助。

1 解剖結構

ACL從股骨遠端延伸，并連接到脛骨的前內側部分。即起自于股骨外側髁內側面的半圓形凹陷處，上緣為股骨外側髁內側壁與髁間切跡頂部交界處，下緣和后緣距股骨外側髁關節緣3 mm。在脛骨上，脛骨內側和外側髁間結節之間的前結節嵴（脛骨ACL脊）代表ACL的后緣。ACL的內側邊界是脛骨內側髁關節面的外側邊界，即脛骨內側髁間脊;外側邊界是外側半月板，住院醫師嵴代表股骨ACL插入的前邊界，可作為ACL股骨止點的骨性標志物[13];而ACL脛骨止點骨性標志物為內側和外側髁間結節的前邊界，并與外側半月板的前角相連[13-14]。ACL的平均寬度為10～11 mm，范圍為7～17 mm，平均厚度為3.9 mm[15-16]。ACL的主要作用是限制脛骨前移、內旋、內外翻及過伸等，并輔助內外側副韌帶及關節囊。在膝關節腔中的ACL，若膝關節發生KOA等病變，關節腔內關節液會影響ACL，使ACL發生病理變性。并且KOA病變產生的骨贅影響膝關節的正常解剖結構，在膝關節運動時也會對ACL造成一定的機械性損傷，加速ACL的退變。認識膝關節的正常解剖結構可以更全面、更細致地了解KOA病變后的解剖結構，使ACL退變與KOA病變之間關系的研究更加深入。

2 組織學

在KOA的自然病程中，ACL會發生病變退化，認識正常ACL的組織學，可以分辨其在KOA影響下的病理變化。ARNOCZKY等[17]研究發現，ACL的血液供應主要來自膝中動脈，膝中動脈形成覆蓋整個韌帶的周圍血管網，周圍血管通過連接支穿入韌帶，形成與膠原束縱向平行排列的韌帶內血管。SCHUTTE等[18]則描述了ACL內的神經網絡，它占韌帶整個區域的1%。這個網絡由Ruffini末端器官、Pacinian小體和游離神經末梢組成。相關研究表明，膝關節中ACL和后交叉韌帶均為帶狀結構，由Ⅰ型膠原束組成，Ⅲ型膠原纖維將膠原束分開，其中含有少量糖胺聚糖，僅含有少量彈性蛋白、潤滑劑和Ⅱ型膠原[19]。RUMIAN等[20]認同上述觀點，同樣發現ACL是一種帶狀結構，由致密的結締組織組成;韌帶由成纖維細胞組成，主要由Ⅰ型和Ⅲ型膠原包圍。

盡管ACL損傷與骨關節炎（osteoarthritis，OA）之間存在關系，但在KOA患者中描述ACL組織學變化的證據有限。CUSHNER等[4]研究發現，KOA的ACL最常見的退變是疏松的纖維組織，其次是囊性、黏液樣和顆粒狀物質。HASEGAWA等[21]研究表明，ACL最早的變化是膠原纖維的分解和黏液樣變性，隨著ACL周圍軟骨病變的發展，ACL的黏液樣變性、軟骨樣化生和囊性變化的嚴重程度增加，晚期伴隨有少量的鈣沉積。宏觀和微觀ACL損傷都與膝關節軟骨退行性變相關，證實其參與了KOA的發病機制。此外，他們認為股骨內側髁的OA可能是導致ACL退變的原因之一。HASEGAWA等[22]后續研究發現，ACL退行性變化與ACL內的細胞募集或細胞增殖有關，這可能導致軟骨樣上皮化生和異常細胞外基質產生。

在組織學上，退行性韌帶顯示不同程度的軟骨樣化生、黏液樣變性、膠原纖維排列改變和囊性改變[4，21，23]。RUSCHKE等[24]獲得45個KOA患者和非KOA患者的ACL，通過分析骨形態發生蛋白-2信號通路在KOA患者ACL退變發生中的作用，發現OA組中DNA結合抑制劑1（ID1）和SMAD家族成員6（SMAD6）靶基因表達降低，導致ACL鈣沉積。而MONT等[25]認為，ACL黏液樣變性是最普遍的。其還觀察到，年齡的增長、較高的BMI和Ⅳ級骨關節炎與ACL組織病理學變化顯著相關;與年輕患者的ACL標本相比，老年患者的ACL標本有更多類型的組織學改變，ACL的黏液樣改變與年齡增長呈正相關。正如大量研究表明，KOA多發生在老年群體[1]，隨著年齡的增長，KOA患者的ACL多數伴隨有病理組織學改變。LEVY等[23]發現，ACL和后交叉韌帶的組織學改變與年齡相關，并發現在較高年齡組中存在更多的韌帶變性，80～89歲年齡組的變化最多。該研究還表明，即使在關節軟骨改變之前，韌帶的組織學也有退行性改變，如黏液樣退行性變、軟骨樣化生和纖維組織紊亂，在早期也可見。ACL和脛骨平臺內側軟骨的退行性改變隨著年齡的增長而增加，并且ACL周長的降低也和脛骨平臺內側軟骨嚴重退變有關[26]。由于KOA引起的炎癥過程，ACL發生了顯著的組織學改變，這些變化包括組織變性、纖維軟骨化生、鈣化和異常血管化。因此，行保留ACL的TKA可能不是嚴重KOA患者的最佳治療選擇[27]。

KOA的退行性變化可引起ACL的病理組織學改變。隨著年齡的增加，病變越來越嚴重。但目前還需要更多的相關研究確定兩者之間的關系，為臨床KOA患者提供準確的治療方案。

3 磁共振成像

KOA患者由于病變產生的骨贅使關節間隙變窄，在MRI上可以看出這種變化。HILL等[28]對360例KOA患者進行了MRI檢查，發現ACL完全性斷裂者占22.8%，與完整性ACL相比，ACL完全性斷裂者的膝關節X線片可以看出退變更加嚴重，內側關節間隙變得更窄。STEIN等[29]發現，骨贅的存在會使KOA患者的股骨切口狹窄;通過比較KOA患者的MRI發現，較小的股骨缺口寬度指數可以造成KOA患者的ACL發生撕裂。CHRISTEN等[7]把髁間切口按MRI軸向序列中切口形狀分為A型、U型和W型，他們發現中度和重度KOA患者存在髁間切口狹窄，A型髁間切口形狀較窄;同時，KOA患者的ACL損傷與髁間切口狹窄呈正相關，并且KOA合并ACL損傷患者髁間切口寬度較小，A型比例大于單純KOA患者，總之髁間切口狹窄是導致KOA合并ACL損傷退變的危險因素。KOA患者髁間切口狹窄會影響ACL的正常退變，最終可能會造成ACL的斷裂。臨床發現，MRI診斷ACL完全撕裂具有較高的敏感性和特異性，但是想要準確診斷KOA的ACL是否損傷卻相當困難[30]。梁有祿等[31]認為，輕微的ACL部分撕裂容易導致MRI假陰性出現，了解ACL撕裂的間接征象和伴隨征象才能有效提高MRI診斷ACL損傷的準確率。廖云等[32]研究也認為，在MRI的5個直接征象中以ACL不連續、走行異常以及水腫增粗及10個間接征象中以PCL指數、Notch征、半月板后角裸露征，及空髁間窩征等具有較高的特異性時才可以較為準確地判斷膝關節ACL損傷。薛靜等[33]研究也發現，有部分KOA患者無明確損傷史，卻在手術中發現ACL斷裂或消失。ALTINEL等[34]認為，標準的MRI難以對KOA患者的ACL狀態進行精確的診斷，若ACL因急性損傷而撕裂成不同的外觀時此診斷能力則會降低。MRI的高靈敏度歸于它能夠觀察退化韌帶的內部，而在手術中只能看到韌帶的表面。雖然MRI在檢測完整的ACL方面更可靠，但對于內部嚴重損壞的ACL（高假陽性率）的檢測卻不太有用。因此，即便無ACL損傷史，KOA也可能會造成ACL退變甚至斷裂。KOA患者的ACL是否正常，對行TKA尤為重要。保留正常ACL的TKA術后患者具有良好的康復效果，可以協助膝關節行更自然的運動[10];若退變嚴重，保留ACL可能會影響患者術后的正常功能鍛煉[28]。對于ACL的退變情況，以及如何準確鑒別KOA中退變的ACL在MRI上的成像特點仍需進一步研究，為臨床鑒別KOA患者的ACL情況提供更多的依據。

4 治 療

對于KOA的治療，目前采用基礎治療、藥物治療、修復性治療和重建治療4級階梯治療方法。基礎治療包括預防保健和治療康復兩個方面，比如患者教育、健康指導、中醫和物理治療等。藥物治療包括外用及口服藥物、關節腔內注射等多種方式，其中非甾體抗炎藥最常用。修復性治療包括關節鏡清理術、截骨術、關節軟骨修復術，及生物治療。重建治療即各種類型的置換術，甚至關節融合術[35]。對于晚期KOA患者來說，TKA是最終治療方案。而TKA目前存在是否保留ACL的爭議。ACL保留可以提供更多的生理穩定性、運動學和本體感覺[36-37]。有研究表明，保留ACL的TKA術后膝關節在前-后、內-外和外翻-內翻方向的穩定性與正常膝關節相似[38]。此外，對保留ACL的TKA進行短期和長期研究發現，與傳統TKA患者相比，保留ACL的TKA患者滿意度更高，其術后的康復效果更佳[39-40]。然而，若ACL發生退變時，保留ACL的TKA效果是否可行目前尚無定論。是否保留ACL關鍵在于明確其退變程度，只有在術前通過MRI診斷其損傷情況，再經過綜合評估才能得出最佳的治療方案。

5 小 結

如何更好地治療KOA為當前骨科醫生的一個熱門研究方向。從退變的ACL入手，發現KOA患者ACL退變與OA病變有密切的關系。通過MRI和組織學檢測可以在一定程度上了解兩者之間的關系。但目前關于KOA患者ACL的病理組織學變化以及其在MRI上顯示圖像特點的相關研究有限，無法進一步明確得知ACL的退變情況，對于行保留ACL的TKA存在爭議。因此，需要骨科醫生圍繞這方面開展研究，為臨床診斷治療KOA和ACL損傷提供依據，提高KOA診斷的準確性，以便及時采用合適方案。對于無法明確ACL退變情況，是否行保留ACL的TKA要因人而異。選擇最適合患者的方案，盡量恢復膝關節的自然運動，給患者最佳的術后效果，同時也要積極探索，全面改進，努力提高患者的滿意度。

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收稿日期：2022-04-05;修回日期：2022-05-09