保留韧带残端在前交叉韧带重建术中的价值

丁 明 综述 张春礼* 审校

(第四军医大学西京骨科医院运动损伤科，西安 710032)



文献综述·

保留韧带残端在前交叉韧带重建术中的价值

丁 明 综述 张春礼* 审校

(第四军医大学西京骨科医院运动损伤科，西安 710032)

前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)损伤是一种常见的运动损伤[1]。ACL断裂造成的膝关节不稳不仅影响患者日常生活和运动，而且会造成关节内结构的进一步损伤。因此，为恢复膝关节结构及功能，对损伤的ACL进行重建已达成共识[2]。为了在ACL重建手术中清晰显露ACL股骨止点及胫骨的足迹，ACL重建术通常将ACL残端进行清扫[3]。最近有研究证实，此类韧带残端具有维持膝关节本体感觉、促进移植物血管再生、有助于预防膝关节前向再松弛的作用，故ACL断裂患者术中保留韧带残端逐渐被临床医生认可，并在术后康复中取得了较满意的结果。本文就此做一综述。

1 前交叉韧带残端的生理特点

1.1 维持膝关节本体感觉

Schultz等[4]于1984年首先发现并描述ACL中含有机械感受器。随后，学者分析机械感受器在ACL中广泛分布，起到了维护关节稳定性的作用。ACL重建术后机械感受器的再生也已经在人类、绵羊和狗中报道，以上表明，保留断裂后韧带残端可能使患膝在ACL重建术后获益[5]。机械感受器所感受的本体感觉包括身体和四肢的位置感，通过不同位置或运动由不同种类的机械感受器传输到中枢神经系统，刺激神经肌肉系统的内反馈机制，作用于关节或关节内结构的机械附着点[6]。Freeman等[7]将机械感受器分为4类：球形或卵形鲁菲尼小体；同心圆柱形帕齐尼小体；纺锤形高尔基小体；无髓鞘游离神经末梢。鲁菲尼小体和高尔基体在ACL中广泛存在。其中拉伸运动刺激兴奋鲁菲尼小体，压缩刺激兴奋帕齐尼小体，炎症疼痛与游离神经末梢有关。Lee等[5]运用免疫组织化学方法，在ACL残端上明确标记出机械感受器的广泛存在，证实保留ACL残端可以为膝关节本体感觉的恢复营造有利的环境。但是，膝关节是一个结构较为复杂的关节，ACL周围有关节囊、肌腱、滑膜、韧带、软骨等诸多毗邻结构，ACL通过何种机制与周围组织共同作用，维持膝关节的本体感觉，依旧是研究热点。

1.2 移植物血管的形成

解剖学因素、生物力学因素、生理学因素均被认为与ACL重建术预后有关。部分学者认为ACL残端依旧具备血液循环系统，从人体采集的ACL细胞离体后依旧具有体外移行能力、肌动蛋白亚型的收缩能力和细胞外基质的攀附能力，说明ACL残端依旧可以提供生物学支撑[8]。Wu等[9]对成熟新西兰雄兔进行建模，模拟保留残端的ACL重建术，使用激光多普勒血流仪对移植物进行血流检测，观察到残端保留组的雄兔模型ACL移植物血流明显多于清除组模型。随后他们对模型移植物进行取样，使用免疫组织化学方法检测，观察到残端保留组的移植物中CD34和Ⅲ型胶原蛋白高表达，这被认为与血管再生和肌腱移植物重塑有关。以上研究表明，ACL残端对移植物的血管再生与形态学重塑有积极作用。但尚无研究结果说明移植物的血管再生的机制，ACL韧带残端与骨隧道的相互作用可能是一个研究方向。

1.3 预防膝关节移植物的前向松弛

关节镜下所见断裂的ACL残端具有不同的形态。大多数情况下，其近端附着于后交叉韧带(posterior cruciate ligament，PCL)上，但在部分情况下，仍可见ACL残端与胫骨及股骨相连，虽然其形态异于正常的束型。某种程度上，这种类型的ACL残端结构仍具有维持膝关节前向稳定性的作用[10]。Crain等[11]认为ACL残端与周围重要膝关节结构诸如半月板、副韧带、关节软骨等共同作用，维持膝关节的前向稳定性。他们按关节镜观察到的ACL残端形态将其分为四类：①ACL残端与PCL粘连或吸附于后交叉韧带，占16%；②ACL残端与股骨髁间窝顶部形成瘢痕，占12%；③ACL残端指向股骨髁间窝外侧壁或股骨外髁内侧方向，占28%；④ACL被完全吸收，未见残端，占44%。通过对比ACL重建术中进行残余纤维清扫的术后患者与ACL残端保存术后患者，验证了第②类和第③类韧带残端的形态对保护膝关节移植物前向松弛有积极的作用[6,10,12]。

2 前交叉韧带残端纤维成像方法新进展

为了避免残余的ACL对股骨隧道和胫骨足迹点定位的干扰[13]，术者需要详细了解ACL残端纤维的状况，特别是和理想骨隧道的相对位置关系，以供做出手术决策。这就对影像学检查提出了更高的要求。常规MRI成像对于完全断裂的ACL检查具有较高的敏感度(92%～96%)与特异度(92%～98%)[14]，是ACL完全断裂的首选方法，但存在对断裂后韧带残端显像不清的情况[3]。

2.1 三维CT成像

三维CT成像(3D-CT)是利用螺旋CT或双能CT对膝关节诸结构进行三维重建的一种成像方法。首先对CT获取的断层数字图像进行预处理，然后将膝关节诸结构从断层图像中分割开，再在相邻两断层图像间进行内插，最后将重建后的三维图像数据在计算机屏幕上进行立体感显示，可对其进行各种几何变换的运算，实现多种投影显示方式及几何尺寸的测量等，完成任意方位断层的重构、任意方位立体视图、手术摸拟和医学教学等功能。Uozumi等[3]采集25例ACL断裂患者的CT影像进行三维重建，运用工作站做后处理，按形态不同区分为四组：①ACL残端附着于PCL上，占12%；②ACL残端位于PCL与股骨外髁内侧壁之间，占12%；③ACL残端贴附在股骨外髁上，占32%；④ACL完全吸收，未见韧带影像，占44%。这与Crain等[11]的研究是完全一致的。与关节镜下所见ACL韧带残端进行形态学对比，3D-CT影像具有80%的诊断准确率，说明3D-CT成像可以使术者从任意角度去观察ACL残端，这对于术前评估ACL残端的形态学、与周围诸结构的相对关系有一定的应用价值，并可以为术式选择提供决策。

2.2 各向同性三维快速自旋回波MRI成像

各向同性三维快速自旋回波MRI(isotropic three-dimensional fast spin echo MRI，3D-FSE-Cube MRI)是一种新的影像技术，利用传统2D-MRI在软组织成像上的优越性，基于采集的2D-MRI图像，进行三维化后处理，其精度可达亚毫米级，对软组织细微的解剖结构和细小的组织异常具有较高的分辨率，已在神经系统和肌肉骨骼系统的影像诊断上取得肯定的效果，在膝关节的运用上也具有一定的临床价值[14]。Swami等[15]运用3D-MRI对青少年ACL断裂的患者进行残端成像，并根据残端影像成功模拟出ACL在胫骨、股骨附丽区的形态，进而可用于对术式的指导。

以上两种方法均以其多参数设计为基础及特色，采用强大的后处理技术三维成像[16]，不仅可以提供较为直观的ACL韧带残端影像，并且可利用专业的计算机软件(如Mimics等)进行进一步三维形态学及力学模拟，术前对患者进行个体化术式的设计，在计算机上实施虚拟手术，术中对手术医师进行导航，具有较为广阔的应用前景。

2.3 膝关节屈曲位MRI与斜矢状位MRI成像

MRI已应用于全身各系统的成像诊断，对于软组织成像效果尤佳。为了观察ACL韧带残端情况，不少医师对常规MRI扫描技术做出改进，尝试通过不同的扫描角度及膝关节的屈曲程度，获得更为清晰的ACL残端成像。以膝关节屈曲位(flexion technique)和斜矢状位(sagittal-oblique technique)应用最为广泛。膝关节屈曲位MRI扫描技术，即在常规MRI检查时，患膝屈曲约17°，沿ACL纵轴行矢状位扫描；斜矢状位MRI扫描技术，即沿ACL纵轴行斜冠状面及斜矢状面常规MRI扫描。以上两种改良MRI扫描技术均能有效避开股骨髁间窝中PCL及膝关节周围软组织对ACL韧带残端的影像干扰，更加清晰地显露ACL残端，对其形态、位置、毗邻可做出精准的估计[17]。

3 前交叉韧带保留韧带残端技术应用对术后患者康复的影响

膝关节韧带重建术中，ACL重建术应用最广，治疗结果也更为注重其对ACL解剖位置的重现，以达到功能行为的重建[18]。但由于ACL韧带残端附着于其生理解剖位点，重建的移植物未必能很完美地达到解剖学重建。为此，评价ACL保留韧带残端重建术后膝关节功能就显得尤为重要。膝关节功能大致可分为生物力学功能和本体觉功能两类。

3.1 生物力学评价

ACL的生理生物力学评价主要分为稳定性(stability)、旋转活动(rotation)、关节运动范围(range of motion，ROM)及韧带强度(stiffness)4个方面。①ACL提供了防止胫骨前移的阻抗，尤其以膝关节屈曲30°时最大。基于此，膝关节的前后向稳定性通常通过前抽屉试验、Lachman试验、轴移试验结果评价。这3种物理诊断方法被认为具有较高的灵敏度与特异度[19]。并且，Lachman试验可以通过KT1000/KT2000进行量化。多名临床医师认为，行保留韧带残端术的ACL重建术与残端清理的ACL重建术相比，其稳定性无明显差异[20～23]。Adachi等[21]认为，ACL保留韧带残端重建术后患者的胫骨前向移动度明显小于韧带残端清除的ACL重建术后患者，也就是说，ACL保留韧带残端的膝关节在前后向运动上要优于ACL残端清除的膝关节。②ACL另一重要作用是阻抗胫骨的旋转。已有多名临床医师验证，ACL残端保留的单束重建术与ACL残端清除的单束重建术类似，可提供较好的抗胫骨旋转运动，虽然这种旋转阻抗作用不如ACL双束重建优异[23]。③比较术后膝关节屈伸运动的康复时程与范围，ACL残端清除的重建术与ACL残端保留的改良重建术并无明显差异，在最终的随访中，两类术式的患者均能达到完整的膝关节屈伸活动范围[23]。④部分患者在行ACL重建术后会有移植物再次断裂的可能性，这可能与重建的移植物强度有关。Sun等[24]对雌性新西兰白兔行ACL重建术，与术后第4、8、12周比较ACL残端保存组与残端清除组的生物学功能，保留韧带残端的移植物愈合强度要优于去除韧带残端的移植物强度，这可能与胶原蛋白高表达有关。

综上，保留残端的ACL重建术对于膝关节的生物力学优势以前后向稳定性及移植物强度为主，兼有维持膝关节旋转运动的作用。

3.2 本体觉功能评价

ACL重建成功与否，患者的主观感觉也是衡量的一个方面。患者的主观感受通常采用量表测量方法进行评估。常用的量表有国际膝关节文献编制委员会(IKDC)主观膝部功能评价表、膝关节损伤与骨关节炎评分(Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score,KOOS)、Tegner评分、膝关节骨性关节炎(Oseto Arthritis of Knee，OAK)评分、Lysholm评分和Gillquist评分等[19]。Adachi等[21]通过临床数据采集，认为Lysholm评分和Gillquist评分在保留残端与不保留残端的ACL重建术并无明显差距，但在随访中，残端保留的患者膝关节位置觉明显优于残端清除的患者。Kim等[23]通过3年随访，认为保留残端的患者OAK评分较残端清除的患者优异，但IKDC主观量表评分则无显著差异。综上，可认为ACL残端保留的患者与残端清除的患者对于膝关节稳定性的主观感觉无明显异常，但在膝关节本体感觉上，残端保留的患者要明显优于残端清除的患者。

4 小结

ACL是膝关节重要的静力稳定结构，在膝关节稳定方面发挥重要的作用。ACL移植重建手术是目前治疗ACL损伤的主要手段[25]。对于ACL重建术式的研究，越来越多的临床工作者更倾向于解剖学重建以达到完美的韧带解剖学及生物力学重建。ACL残端被认为具有维持膝关节本体感觉、促进移植物血管再生、有助于预防膝关节前向再松弛的作用。在对ACL断裂的患者实施重建术时保留韧带残端，与清除残端的重建术式相比较，患者的膝关节稳定性、术后康复时间并无明显差异，但膝关节重建的移植物愈合强度及患者对患膝的本体感受有明显提高。对ACL残端的形态学成像，临床工作者可以采用3D-CT、3D-FSE-Cube MRI及改良的传统MRI进行影像学观察，为实施ACL重建术提供决策。

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(修回日期：2014-08-04)

(责任编辑：王惠群)

*通讯作者，E-mail：zhangcl816@sohu.com

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10.3969/j.issn.1009-6604.2015.01.022

2014-05-22)