膝關節前交叉韌帶重建研究進展

袁智宇，王國勝，續斌，張文豪，沈志敏

（新疆醫科大學第六附屬醫院，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

隨著人們對體育活動的參與度越來越高，ACL損傷的發病率越來越高，從1994年的每10萬人中有33例ACL損傷到2014年的每10萬人中有40-60例ACL損傷。前交叉韌帶具有防止脛骨相對于股骨前移和阻止脛骨內旋的特殊作用，前交叉韌帶損傷后會導致膝關節前后向及旋轉不穩定，如不處理并且反復發作，則會增加半月板損傷和變性的風險，并且在ACL損傷后膝關節骨關節炎的發病率增加至15%至20%，50%以上的ACL損傷患者出現癥狀性骨關節炎[1]，從而導致膝關節功能障礙。在過去有人提出ACL斷裂行保守治療，但是根據長期的隨訪非手術治療功能效果較差，繼發性ACL損傷和半月板損傷發生率逐漸上升，目前針對前交叉韌帶斷裂最佳的治療方案就是在膝關節鏡下行前交叉韌帶重建。本文通過綜合一些最新研究結論對于前交叉韌帶解剖結構，手術時機的選擇，骨性隧道定位，移植物選擇、固定方式，殘端處理以及術后功能康復等方面進行綜述，從而為臨床提供最佳的治療方案。

1 ACL解剖結構

ACL按照其在脛骨止點以及在膝關節伸屈活動時功能的不同可以分為前內束（anteromedial bundle,AMB）和后外束（posterolateral bundle,PLB）[2]兩束韌帶在膝關節屈膝不同角度下具有不同的功能，在膝關節接近伸直為及屈曲角度較小的情況下，后外束對于阻止脛骨前移起主要作用；在屈膝角度較大的情況下，前內束對于阻止脛骨前移起主要作用[3]。前交叉韌帶股骨止點前緣為住院醫師嵴，后緣為外側股骨髁下關節面，前交叉韌帶在股骨止點處目前大多數學者認為是呈現新月形，并且大多數纖維都集中在住院醫師嵴處。Iwahashi 等[4]在股骨止點處將 ACL 纖維束分為直接纖維束和間接纖維束，并認為直接纖維束為帶狀結構，其與骨組織通過纖維軟骨層相連；間接纖維束通過膠原纖維插入骨組織中，中間無過渡區域。外側直接纖維束位于股骨髁后內側關節軟骨面及住院醫師嵴之間，長（17.4±0.9）mm、寬（8.0±0.5）mm。在體部，Arnoczky[5]研究表明ACL是由多個膠原束組成，這些結構沒有組織學差異性，只是在膝關節活動時不同膠原束緊張程度不同從而表現出來多種束狀態。Mochizuki[6]研究表示ACL中間體部為扁平狀結構。在脛骨止點處，在既往的研究中認為在脛骨止點處為橢圓形，分為前內束的后外束，但根據大量最新研究報道，在脛骨止點處ACL為C型，可以分為AMB和PMB（posteromedial bundle，PMB），在PLB未觀察到韌帶組織。Siebold等[7]認為在脛骨止點處并不存在明顯雙束結構；Oka等[8]認為在脛骨止點處為鴨掌型，并且在PLB處未發現韌帶組織。

2 手術時機的選擇

目前對于前交叉韌帶重建的手術時機的選擇沒有明確的指南，對于ACL重建的手術時機應該綜合以下三方面因素：早期 ACL 重建相關的關節纖維化風險、晚期 ACL 重建可能導致半月板和軟骨損傷的發生率增加以及晚期手術因不活動導致的相關肌肉力量損失。同時對于早期和晚期的定義沒有一個明確的概念。Meighan等[9]將早期定義為 ACL損傷后 2 周內進行手術，晚期定義為8～12 周后行手術治療。有的學者[10]認為在損傷的早期由于關節內處于急性滑膜炎期，此時行手術治療容易導致關節粘連、并且增加關節纖維化的風險，從而不利于膝關節功能的恢復。雖然晚期行ACL重建對于膝關節功能恢復有利，但是長期的膝關節不穩會繼發半月板及關節軟骨的損害，從而會發生創傷性關節炎等并發癥從而影響術后的效果。Granan研究[11]表明隨著手術時間推遲，會導致膝關節不穩定性的加劇，從而發生半月板損傷、膝關節粘連的可能性會增加，因此在早期行ACL重建術可顯著降低并發癥發生風險。對于外科醫師來說，術后感染是最嚴重的并發癥，ACL重建術后感染發生率相比其他外科手術雖較低，但一旦發生將會造成嚴重后果，如膝關節僵硬、屈伸障礙等，嚴重的甚至可引起軟骨破壞等并發癥。Matava[12]等研究提示早期行ACL重建能夠降低術后感染的并發癥發生。

3 殘端的處理

對于前交叉韌帶殘端的處理目前還沒有一個明確的指南。傳統的前交叉韌帶重建術在行移植物內固定前需要將殘端完全清除，清除殘端可以保證良好的手術視野，便于移植物的定位和固定;同時，手術本身相對簡單，可避免髁間窩撞擊，保證股骨隧道位置及后壁厚度的精度，降低“獨眼癥”的發生率。然而，清除前交叉韌帶殘端不利于重建移植物血供，清除原韌帶的機械感受器對膝關節穩定性和神經肌肉反射有負面影響。王江濤[13]等比較了ACL保殘重建與非保殘重建、保留殘端重建與保留殘根重建的臨床療效，結果顯示，ACL保殘重建術與非保殘重建術相比，更有利于促進肌腱移植物的愈合和重塑，能夠加速關節功能恢復。Kim等[14]研究發現保殘前交叉韌帶重建術后，移植物的形態、滑膜反應以及臨床療效均高于殘端處理。由于殘端的存在增加了脛骨骨隧道滑膜的覆蓋，從而減少了關節液侵入骨隧道，促進移植物的腱骨愈合，同時也可降低骨隧道增寬的發生率。質疑保留殘端重建的專家認為，由于殘端的存在增加骨隧道定位的困難，從而容易造成骨隧道定位錯誤，繼而增加術后“獨眼癥”的發生[15]。

4 移植物的選擇

ACL重建可以選擇的移植物可以分為同種自體肌腱、同種異體肌腱和人工韌帶3大類。臨床上比較常用的為同種異體肌腱。同種自體肌腱包括骨－髕腱－骨，腘繩肌腱（半腱肌、股薄肌），腓骨長肌腱以及股四頭肌肌腱。同種異體肌腱因其在人體內易發生排斥反應，組織來源可靠性不確定、疾病傳播等風險，在近年來術后感染率不斷增加，故其使用率逐漸降低。骨－髕腱－骨曾經作為移植物選擇的“金標準”，在一項動物研究中，與其他移植物相比，骨－髕腱－骨在三周時最大破壞負荷最高[16]，這表明其具有更快的腱骨愈合，能夠允許更早的恢復活動，并且使固定更加牢固、韌帶抗牽拉能力強、術后松弛和斷裂率低等一系列優點，其也可以減少與懸吊固定相關的雨刷效應，但也因其具有伸膝力量受損，膝前痛、跪地痛，以及術后增加髕骨骨折、髕腱斷裂、髕骨關節炎風險等并發癥，近些年使用率逐漸降低[17]。腘繩肌肌腱是目前常用的移植物，腘繩肌肌腱，其具有取材方便，創傷小等優勢。腘繩肌腱移植物的最大失敗負荷為4500牛頓(N)，而骨－髕腱－骨移植的最大失敗負荷為2600牛頓(N）[17]，從力學角度來看，相比之下自體腘繩肌其力學性能要比骨－髕腱－骨要有一定優勢，但是腘繩肌腱制取過程中可能損傷隱神經，從而引起鵝足區疼痛，影響患者治療的耐受性、依從性[18]。有研究表明，對于膝關節多發韌帶損傷時，選擇腘繩肌腱則會加劇膝關節不穩定性[19]。有的學者認為腓骨長肌腱對于踝關節的穩定性、足部形態以及踝關節運動有重要意義，張新偉[20]等研究表明取部分自體腓骨長肌腱作為移植物并不影響患者的足踝功能，并且其強度、體積均能滿足手術需要，并不會增加患者術后的并發癥的發病率。人工韌帶同樣是一個備受關注的移植物，由于自體韌帶在進行取腱時，可造成神經血管損傷、手術時間延長和感染率增加，軟組織及肌肉的壞死等。人工韌帶對于身體的排斥性以及人工韌帶的制作材料以及費用仍然是我們所要關注的問題。所以綜上所述，對于移植物的選擇，選用自體腘繩肌肌腱有更大的優勢。

5 骨隧道的定位

在前交叉韌帶重建中，骨隧道的正確的定位對于術后移植物是否失敗有很大的聯系。由于脛骨的位置比較表淺，骨隧道相對好定位，故最適的移植物股骨止點固定是ACL重建時的重要因素。正確的骨隧道可以防止移植物發生“撞擊”，存在兩種不同類型的撞擊：“髁間窩撞擊”和“后交叉撞擊”。檢驗“髁間窩撞擊”的發生我們需要將膝關節處于被動最大伸直位置至關重要，“髁間窩撞擊”的出現會導致伸膝功能障礙和移植物松弛度增加。“后交叉撞擊”發生在膝關節屈曲，ACL移植物定位應該位于PCL的頂部，在重建中應該確保移植物的外側邊緣、PCL內側邊緣和股骨髁形成一個足夠大小的三角形空間，這樣在膝關節屈曲過程中不會發生“后交叉撞擊”現象[21]。傳統理論認為在正常膝關節活動過程中在股骨止點處有一個等長點，該處是ACL重建中股骨最佳的定位點。過頂位是指股骨髁間窩外側壁和髁間窩頂部后方相交處。學者們[22]普遍認為在過頂位能夠使膝關節在伸屈過程保持韌帶的等長、等張性。由于重建的ACL在股骨端的止點位置偏離原來的解剖止點，為了防止膝關節在伸屈過程中產生撞擊效應，故脛骨止點位置接近后外側束止點處，重建的ACL相對于脛骨垂直，過度垂直的韌帶對于膝關節前后及旋轉穩定性效果欠佳[23]。董宇等[24]研究發現，ACL等長重建后前方松弛度在正常范圍內，提示前后穩定性獲得了有效控制;但軸移試驗陰性率僅52.8%，研究表明重建ACL旋轉穩定性方面效果欠佳。學者們認識到膝關節在屈伸過程中韌帶張力并不是一直不變的，不應該一直追求等長重建。近幾年學者們開始普遍認同解剖重建。解剖重建是指遵循ACL原有的解剖結構和走向。解剖重建股骨定位點通常選取ACL前內束中心點，可以通過前內側輔助入路建立骨隧道。隨著人們對ACL解剖結構研究的深入，Smigielski等[25]在2015年提出了Ribbon結構理論，即ACL 呈單束扁平、如帶狀的結構 （Ribbon－like）。Pearle等[26]提出股骨最佳定位點可以用縮寫IDEAL來描述，即要求在膝關節伸屈活動過程中保持功能，從而符合其等距性（Isometric）;移植物要直接落在其直接止點區域（Direct）；為了滿足其等距性這就需要其股骨止點位于偏心位（eccentric），即位于足跡的最前部和最上方 (近端) 部分，在前內側和中間束的連接處，但是又要位于其止點的足印區，符合ACL的解剖學特征（anatomical）；重建后的移植物在膝關節伸屈過程中具有很大的張力，因而其股骨位點需要保持重建后的韌帶保持低張力狀態（low-tension）。符合這一原則則為最佳的定位位點。研究表明相比于傳統的等長重建，解剖重建能夠更好的恢復前后及旋轉穩定性，并且還可以減少發生骨性關節炎等并發癥的風險。由此可見，相對于傳統的等長重建，解剖重建能夠有效地恢復ACL的生物學功能，從而能使膝關節的穩定性以及功能能夠得到很大程度的恢復。

6 ACL固定方式

在前交叉韌帶重建中，ACL固定方式對于術后早期功能鍛煉起著至關重要的作用。ACL固定方式可以分為懸吊式固定、擠壓固定和橫穿釘固定3種固定方法。在股骨側目前最常用的固定方法是懸吊式固定，其中最常見的是懸吊鈦板，在脛骨端最常用的固定方法是擠壓界面螺釘固定。懸吊式固定方法是目前認為初始固定強度最強的固定方法[27]，常采用帶袢紐扣鋼板。但是由于其在股骨的固定點的解剖止點，術后移植物容易發生縱向“蹦極效應”和橫向“雨刷效應”[28]，導致移植物在骨隧道內來回活動從而使骨隧道擴大,從而導致腱骨愈合延遲。界面擠壓螺釘又可以分為金屬螺釘和生物可吸收材料螺釘，金屬螺釘其由不銹鋼或鈦質材料制造，其固定效果相對比較牢固，然而由于其具有較深的螺紋，在固定過程中會對肌腱有切割作用，而且如果置入位置不對有可能會造成骨隧道后壁的骨折。金屬內固定物在MRI和CT上可顯示很大的偽影，從而不利于術后影像學檢查。由于其固定比較牢固，在翻修時取出困難，有可能會造成骨缺損的發生[29]。Kousa[30]在研究中表明生物可吸收螺釘與金屬螺釘在均可獲得牢固的初始穩定性，但是在并發癥的發生率方面生物課吸收螺釘要比金屬螺釘要少。然而可吸收螺釘在體內具體多久能完全吸收還沒有明確的結論，可吸收螺釘設計的初衷就是隨著可吸收螺釘在體內降解的過程中能夠有骨長入，但是目前大量文獻并不支持這一理論，可吸收螺釘可能會引起滑膜炎、囊腫以及周圍骨的溶解反應。為了避免移植肌腱在骨隧道內的移位，學者們發明了橫穿釘[31-32]。由于其是通過貫穿的方法將編制的肌腱固定在骨隧道內壁上，從而能夠避免肌腱在骨隧道內滑動，使骨隧道擴大等并發癥的發生幾率降低在一定程度上有利于腱骨愈合。但是這需要操作者有足夠的臨床經驗和解剖知識，在固定過程中如果不注意解剖關系，很有可能會出現一些醫源性損傷，如神經血管的損傷。橫穿釘還有一個主要的并發癥是斷釘的風險。由此可見,各種的固定方法都存在各自的優缺點,目前臨床上并沒有推薦意見采用什么固定方法療效最好,具體使用過程中需要針對病人的具體情況作出個性化決定。

7 功能鍛煉及康復

HILDEBRANDT等[33]研究表示在術后至少需要9個月的功能康復才能恢復正常的運動。Susanne Beischer等[34]研究表示前交叉韌帶重建后9個月內就恢復正常的運動活動相對于術后9個月后恢復正常的運動活動前交叉韌帶再次損傷的幾率增加了7倍多，故有條理、循序漸進的術前和術后康復，結合明確的目標設定和詳細的患者信息，可以提高康復效果。在前交叉韌帶重建術術后的康復過程中，既要注意保護已重建的韌帶，防止韌帶的損傷，又要注意避免廢用綜合征的發生。有些患者在術后因為膝關節存在腫脹，局部疼痛以及下肢肌力不足等情況，從而使患者對于術后康復具有畏懼的心理，從而使康復過程緩慢，導致一個惡性循環，在術后膝關節普遍會存在功能障礙情況。Alshewaier等[35]提出術前康復鍛煉需要3周，包括股四頭肌和腘繩肌肌力鍛煉、本體感覺和平衡訓練、步態訓練、關節活動度訓練，其能夠增強術后膝關節功能及肌力康復效果。術后膝關節的功能鍛煉有助于重建后的韌帶塑型改建以及促進膝關節功能恢復。

目前對于術后康復沒有一個統一的方案，大致可以分為保守、激進以及個性化康復三種方案。Yasuda等[36]提出從術后第二周開始負重和關節活動，康復周期為1年的保守康復方案。其在康復過程中均可以保持膝關節的穩定性，但是易出現膝關節活動障礙等并發癥。Shell-bourne等[37]提出術后早期即可開始膝關節負重及活動度鍛煉，其康復周期為6-9個月的激進康復方案。其能夠使膝關節早期恢復活動度，并且能夠避免出現膝關節活動障礙等并發癥，但是其在術后容易出現移植物松弛，骨道擴大等并發癥。近年來有學者提出個性化康復方案，針對患者術后的各方面因素進行綜合性的評估從而制定個性化康復方案。重建后的ACL可能無法完全恢復膝關節的本體感受，在術后的康復中可以通過增強肌肉力量以及平衡性及靈活性訓練來恢復膝關節的本體感受。ACL重建后膝關節的腫痛可能會在康復期持續存在，可能會對術后康復的效果產生影響。針對膝關節腫痛我們可以采用選擇性抑制COX-2受體藥物、局部冷療、透明質酸類藥物以及局部物理及中醫治療。由于局部冷療可以使局部末梢神經減輕對疼痛的敏感度，同時局部血管收縮可以使局部血管滲出減少，從而減輕膝關節的腫痛。何玉紅等[38]等通過隨機對照研究表明局部冷療的方法很夠產生很好的止痛、止血效果。透明質酸是一種長鏈生物聚合物，在關節軟骨中，透明質酸充當蛋白聚糖的骨架，蛋白聚糖與膠原蛋白一起形成嵌入軟骨細胞的細胞外基質。軟骨和滑膜表面涂有透明質酸。透明質酸具有減震和粘彈性的特性。在關節間隙中緊密交織的透明質酸形成分子篩，阻止炎癥細胞和分子自由通過，同時允許分解代謝化合物從滑膜流向無血管的關節軟骨[39]。在ACL重建后膝關節腔內的透明質酸丟失，局部關節腔內注射透明質酸類藥物可以抑制炎性介質的產生，從而緩解膝關節的腫痛。Chau[40]等研究表明ACL重建術后關節腔內注射玻璃酸鈉類藥物在緩解膝關節腫痛癥狀有良好的效果。ACL重建后膝關節腔會殘留淤血，按照中醫理論局部經絡不通，如淤血長時間為消除會導致膝關節功能障礙，王開龍等[41]通過隨機對照表明ACL重建后功能康復過程中配合局部物理及中醫治療能夠很大程度緩解膝關節腫痛癥狀。

隨著運動醫學的發展和各國學者對于ACL損傷問題了解的深入，同時對ACL的功能、解剖、重建技術以及并發癥等各方面的認識進一步探索，ACL重建的治療效果有了進一步的提升，同時圍手術期對于功能鍛煉也有了進一步的要求。但是對于ACL重建的材料、術式、固定方式以及術后康復沒有一個明確的共識。本文通過查閱相關文獻，對于前交叉韌帶解剖結構，骨性隧道定位，移植物選擇、固定方式，殘端處理以及功能康復等方面做出統一描述，旨在為臨床提供最佳的治療方案。