双源CT三维重建前交叉韧带胫骨止点印迹的临床研究

张 强 张春礼 徐 虎 王迎春 孙芳菲 李晓建

(第四军医大学西京骨科医院运动损伤科，西安 710032)

正常的膝关节前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)胫骨端呈扇形扩大，直径约为韧带体部3.5倍，而ACL重建手术中，常规的移植物均为上下等宽，因此，不可能复制正常ACL胫骨止点形态，而且受移植物直径大小的影响，实际胫骨端隧道仅占正常止点的一部分。胫骨端止点定位存在各种变化的可能。早期医生偏向于选择偏前内侧定位，移植物在膝关节完全伸直时前方纤维撞击髁间窝顶，使关节伸直受限，移植物磨损，前向松弛度增加和前膝痛等［1］。后来倾向在正常ACL胫骨止点中心或偏后的位置定位，但过于偏后的止点会使移植物伸直时张力增加和撞击后交叉韧带［1］。ACL移植重建胫骨止点位置正确与否是预防移植物髁间窝撞击和后交叉韧带撞击的关键因素，因此，关于ACL止点位置的测量显得尤为重要。传统的测量方法主要有解剖学及影像学方法，主要在尸体上进行，由于尸体数量有限、年龄偏大等缺点(如Harner等［2］报道10 具尸体，平均年龄66 岁;Lorenz等［3］报道 12具尸体;Mochizuki等［4］报道 10具尸体;Siebold等［5］报道使用50具尸体，平均年龄82岁)，使其得出的数据代表性有限。本研究采用双源CT(dual-source computed tomography，DSCT)扫描三维重建方法，在正常人群中圈画ACL胫骨止点自然印迹，并测量其形态学参数，为个体化解剖重建提供临床依据。

1 临床资料与方法

1.1 一般资料

55名健康志愿者双侧膝关节，男32例，女23例。年龄20～50岁，男22～50岁，女20～45岁，平均28岁。伦理学要求:所有志愿者实验前均知情同意，并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 设备参数 西门子双源CT，双能扫描参数:A球管和B球管的管电流分别为56、234 mAs，电压分别是140、80 kV，准直 0.6 mm，螺距 0.7，有效层厚0.75 mm，旋转时间 0.5 s，扫描时间 18 ～20 s。

1.2.2 模型制作 双源CT扫描后原始数据传至64排工作站(GE，Volume Share2－AW4.4版本软件)采用容积再现技术，三维重建膝关节胫骨平台。

1.2.3 ACL胫骨止点自然印迹的确定与测量 ①印迹特点:ACL胫骨止点附着区位于髁间嵴前面，表面光滑、色白、质密、凸起、形状不规则、灰度一致但与周围不同，有明显边界的区域(图1)。②印迹的测量:首先用Photoshop7.0简体中文正式版软件圈画出ACL胫骨止点轮廓及中心点(图2)。然后，根据印迹轮廓画出并测量印迹长短轴，面积，印迹中心点在胫骨平台上相对位置等(图3)。相对位置我们按照Lorenz等［3］的报道采取统一测量标准，定义胫骨平台最外侧及最前侧为0%，最内侧及最后侧为100%。本实验所采用的扫描眼(field of view，FOV)为16.0 cm，使膝关节三维模型较实物放大1.67倍，在Photoshop7.0简体中文正式版软件上测得数据后除以1.67即转化为实物大小。

图1 胫骨平台水平面 图2 黑点圈画处为胫骨止点印迹 图3 胫骨平台水平面印迹相对位置 O点为ACL胫骨止点印迹中心点，AB为印迹长轴，CD为印迹短轴，EF为冠状面胫骨平台最大直径，GH为矢状面胫骨平台最大直径，OI、OJ分别垂直于GH和EF。胫骨平台水平面上由前向后及由外向内相对位置百分比为0%～100%

2 结果

男、女性胫骨止点印迹总体面积(189.83±32.64)mm2，印迹长轴(13.87 ±1.72)mm，印迹短轴(8.90 ±1.60)mm，矢状面相对位置(44.25 ±4.97)%，冠状面相对位置(49.68±2.53)%。男、女性胫骨止点印迹面积，长、短轴及印迹中心点矢、冠状面相对位置双膝之间比较无显著性差异(P＞0.05)。男性胫骨印迹面积(200.99 ±30.42)mm2显著大于女性(170.30 ±26.94)mm2(t=5.471，P=0.000)。男性印迹短轴(9.25 ±1.56)mm显著长于女性(8.30±1.46)mm(t=3.235，P=0.002)。男、女性胫骨印迹长轴及印迹中心点矢、冠状面相对位置比较差异无显著性(P＞0.05)。男、女性总体双膝之间胫骨止点印迹面积，印迹长、短轴及印迹中心点矢、冠状面相对位置比较无显著性差异(P＞0.05)。男性测量值及双膝之间对比结果见表1;女性测量值及双膝之间对比结果见表2;性别之间统计比较见表3;男女总体双膝之间比较见表4。

表1 男性左右两侧参数测量值的比较(±s，n=32)

表1 男性左右两侧参数测量值的比较(±s，n=32)

侧别 印迹面积(mm2) 印迹长轴(mm) 印迹短轴(mm) 矢状面位置(%) 冠状面位置(%)左侧 199.57 ±29.46(155.00 ～280.00)13.92 ±1.75(10.74 ～18.64)9.05 ±1.53(5.85 ～12.96)42.49 ±4.92(35.00 ～49.00)50.07 ±2.56(43.00 ～54.00)右侧 202.40 ±31.72(153.00 ～266.00)14.09 ±1.74(10.27 ～17.22)9.45 ±1.60(5.85 ～11.69)42.71 ±4.34(36.00 ～45.00)50.29 ±2.18(47.00 ～54.00)t值 －0.552 －0.583 －1.249 －0.401 －1.021 P值0.585 0.563 0.219 0.612 0.315

表2 女性左右两侧参数测量值的比较(±s，n=23)

表2 女性左右两侧参数测量值的比较(±s，n=23)

侧别 印迹面积(mm2) 印迹长轴(mm) 印迹短轴(mm) 矢状面位置(%) 冠状面位置(%)左侧 168.70 ±26.48(130.00 ～211.00)13.46 ±1.73(9.01 ～16.43)8.39 ±1.47(5.53 ～10.74)42.60 ±4.63(35.00 ～60.00)49.70 ±2.43(43.00 ～54.00)右侧 171.90 ±27.98(131.00 ～250.00)13.80 ±1.59(10.43 ～16.27)8.20 ±1.48(5.06 ～12.01)46.70 ±5.24(37.00 ～60.00)48.30 ±2.79(43.00 ～54.00)t值 －0.568 －1.223 0.831 1.260 1.130 P值0.578 0.239 0.415 0.222 0.320

表3 男、女性参数测量值的比较(±s)

表3 男、女性参数测量值的比较(±s)

性别 印迹面积(mm2) 印迹长轴(mm) 印迹短轴(mm) 矢状面位置(%) 冠状面位置(%)男性(n=64)200.99 ±30.42(153.00 ～280.00)14.00 ±1.76(10.27 ～18.64)9.25 ±1.56(5.85 ～12.96)48.35 ±6.13(35.00 ～49.00)49.70 ±2.37(45.00 ～54.00)女性(n=46)170.30 ±26.94(130.00 ～250.00)13.63 ±1.65(9.01 ～16.43)8.30 ±1.46(5.06 ～12.01)47.53 ±4.34(37.00 ～52.00)49.00 ±2.68(43.00 ～54.00)t值5.471 1.116 3.235 0.778 1.446 P值0.000 0.267 0.002 0.439 0.151

表4 男、女性总体左右两侧参数测量值的比较(±s，n=55)

表4 男、女性总体左右两侧参数测量值的比较(±s，n=55)

侧别 印迹面积(mm2) 印迹长轴(mm) 印迹短轴(mm) 矢状面位置(%) 冠状面位置(%)左侧 188.35 ±31.90(130.00 ～280.00)13.75 ±1.77(9.01 ～18.64)8.81 ±1.53(5.53 ～12.96)45.44 ±5.34(35.00 ～60.00)49.80 ±2.49(43.00 ～54.00)右侧 191.31 ±33.59(131.00 ～266.00)13.98 ±1.68(10.27 ～17.22)8.99 ±1.66(5.06 ～12.01)44.07 ±4.33(36.00 ～52.00)49.56 ±2.58(43.00 ～54.00)t值 －0.781 －1.102 －0.841 －1.150 0.681 P值0.442 0.275 0.407 0.202 0.502

3 讨论

ACL解剖重建就是ACL印迹形态学参数尽可能复原。本研究的目的是通过DSCT三维重建ACL胫骨止点自然印迹，圈画印迹轮廓及中心点，测量它的形态学参数，总结规律，为实现临床解剖重建提供参考。据我们所知，目前还没有任何技术方法能在临床上达到ACL真正的解剖重建，所以更加接近解剖是目前的目标。解剖学及传统的影像学定位测量方法大多是在尸体上进行的，考虑到尸体年龄较大、数量有限等原因，使其所得出的数据代表性及可信度有待商榷。而临床相关研究报告(如Kopf等［6］)所测得的一些关于ACL止点印迹的数据还不够全面，对手术指导意义不大，不能够很好地应用于临床。因此，目前急需一种新的测量方法来解决以上问题。

由于DSCT双能量成像能够应用到正常人群中，可以测量ACL损伤高发年龄段，可以做大样本研究，其三维成像的特点可以使我们在任何平面、任何角度观察我们所感兴趣的点和平面，使ACL止点的描述、平面的选择和关节镜下手术视野的平面保持一致，测量描述出来的数据可以应用到术中骨道定位中去，对临床手术具有很好的指导意义。本研究采用这项技术。

回顾文献，传统尸体上测量及影像学测量ACL胫骨端印迹的形态学特点已经被很多作者描述。尸体上，Colombet等［7］报道胫骨矢状面相对位置前内侧束(anteromedial bundle，AMB)为36%，后外侧束(posterolateral bundle，PLB)为 52%。Tsukada 等［8］报道胫骨矢状面相对位置AMB为38%，PLB为50%;胫骨冠状面相对位置AMB为53.5%，PLB为49%。影像学上，Lorenz等［3］报道胫骨矢状面相对位置AMB为41%，PLB为52%;冠状面相对位置AMB为52%，PLB为50%。本研究ACL胫骨矢状面相对位置为44%，ACL冠状面相对位置为50%。与以上作者报道相比，我们的研究结果在矢状面及冠状面上ACL中心点的相对位置恰位于文献报道的AMB与PLB之间。所以，大体上与其他作者研究结果相一致。同时，我们采用的百分比相对位置的方法撇除了个体胫骨平台大小不同因素的影响，使我们所得出的数据之间具有可比性。陈连旭等［9］报道26具膝关节尸体上ACL胫骨止点印迹长轴长为(17.12 ±2.30)mm，短轴长为(12.56 ±1.78)mm。本研究 ACL胫骨止点长轴长为(13.87±1.72)mm，短轴长为(8.90 ±1.60)mm，结果不一样，可能原因为采取的测量方法不同，相对误差不同。ACL胫骨印迹面积本研究男性为(200.99 ±30.42)mm2，女性(170.30 ±26.94)mm2，性别间比较有统计学显著性差异(t=5.471，P=0.000)。男性印迹短轴长为(9.25 ±1.56)mm，女性(8.30±1.46)mm，性别间比较有统计学显著性差异(t=3.235，P=0.002)，说明总体男性印迹面积及宽度较女性大。

到目前为止，术中骨道定位仍然没有一个可接受的统一量化标准。关节镜下由于存在角度及放大率变化，使骨道定位精确度较差，因此，要真正实现个体化解剖重建，需要开发出一种新的关节镜下适用的测量定位系统。我们所采用的在术前DSCT三维重建ACL止点自然印迹，测量出这些参数，在术中按照这些参数进行骨道精确定位，有望最终达到个体化解剖重建。本研究存在的缺陷是虽然我们用双源CT三维重建出来的ACL胫骨印迹轮廓清晰可见，但是因个体主观差异，在沿着印迹边缘圈画过程中难免有误差，并不是所有的ACL胫骨止点自然印迹AMB与PLB都能区分开，这也是为什么我们描述ACL参数时没有把AMB与PLB分开测量。在ACL胫骨印迹中心点的定位上，由于印迹为不规则图形，所以中心点只能根据主观判断。

综上所述，双源CT三维重建能够显示ACL胫骨止点自然印迹，ACL胫骨止点自然印迹的大小、位置存在个体化差异。ACL重建要想达到更加接近解剖，骨道定位必须施行因人而异的个体化重建技术。

1 Lawhorn KW，Howell SM.Correct placement of tibial and femoral tunnelsforanteriorcruciate ligamentreconstruction using the transtibial technique.Tech Knee Surg，2003，1:43 －52.

2 Harner CD，Marks PH，Fu FH，et al.Anterior cruciate ligament reconstruction: endoscopic versus twoincision technique.Arthroscopy，1994，10:502 －512.

3 Lorenz S，Elser F，Mitterer M，et al.Anterior cruciate ligament radiologic evaluation of the insertion sites of the 2 functional bundles of the ligament using 3-dimensional computed tomography.Am J Sports Med，2009，37:2368 －2376.

4 Mochizuki T，Muneta T，Nagase T，et al.Cadaveric knee observation study for describing anatomic femoral tunnel placement for two-bundle anterior cruciate ligament reconstruction.Arthroscopy，2006，22:356－361.

5 Siebold R，Ellert T，Metz S，et al.Femoral insertions of the anteromedial and posterolateral bundles of the anterior cruciate ligament:morphometryand arthroscopic orientation modelsfor double-bundle bone tunnel placement － a cadaver study.Arthroscopy，2008，24(5):585 －592.

6 Kopf S，Pombo MW，Szczodry M，et al.Size variability of the human anterior cruciate ligament insertion sites.Am J Sports Med，2011，39:108－113.

7 Colombet P，Robinson J，Christel P，et al.Morphology of anterior cruciate ligament attachments for anatomic reconstruction:a cadaveric dissection and radiographic study.Arthroscopy，2006，22(9):984 －992.

8 Tsukada H，Ishibashi Y，Tsuda E，et al.Anatomical analysis of the anterior cruciate ligament femoral and tibial footprints.J Orthop Sci，2008，13(2):122 －129.

9 陈连旭，余家阔，敖英芳，等.前交叉韧带止点形态学测量及重建骨道直径探讨.中国运动医学杂志，2011，30(5):432－437.