膝前交叉韧带非圆形骨道重建技术的研究进展

梁祖儒 张新涛

（1.汕头大学医学院，广东 汕头 515041；2.北京大学深圳医院运动医学与康复医学科，广东 深圳 518036）

前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）解剖重建最重要的是重建原始ACL解剖结构，尽可能恢复ACL的大小、走行及起止点位置，不正确的ACL重建手术可能会导致膝关节活动受限、异常旋转甚至手术失败[1]。近年来，一些学者通过形态学研究和临床实践发现ACL的止点形态并不是传统解剖重建的圆形，而是类似椭圆甚至矩形形态。因此，对ACL的形态学分析及非圆形（椭圆形或矩形）骨道解剖重建技术的临床及基础研究逐渐增多，本文对ACL的非圆形骨道重建技术的研究进展进行综述。

1 A C L非圆形止点的形态学分析

由于重建工具的局限性，ACL重建时骨道都被制作成圆形骨道，但是Middleton等[2]在2015年的研究中发现，目前的圆形骨道技术重建ACL仅能恢复止点面积的70%～79%。2007年Edwards等[3]通过55例人体膝关节标本研究认为ACL胫骨、股骨止点形态各异，均无明显规律，但是ACL是由前内束和后外束两束组成的。2015年Smigielski等[4]研究了111例新鲜冰冻膝关节标本发现ACL由一束构成，无前内束与后外束之分，其股骨止点2 mm处的形态为，宽16.0 mm(12.7～18.1 mm)、厚 3.5 mm(2.0～4.8 mm)、面积 56.6 mm2；实质部为宽 11.4 mm(9.8～13.8 mm)，厚3.4 mm(1.8～3.9 mm)、面积39.8 mm2，表明ACL为扁平带状结构。Siebold等[5]研究20例膝关节标本胫骨止点后发现ACL实质部及其C型胫骨止点呈扁平状，ACL实质部平均宽9.9 mm，厚3.9 mm，横截面积为38.7 mm2，胫骨止点平均宽（长）12.6 mm，厚3.3 mm，横截面积31.4 mm2。2016年，Oka等[6]对6例新鲜冰冻标本的组织学切片进行研究证实ACL为扁平带状结构，同时发现胫骨止点呈鸭足状，直接止点呈C形。张文涛等[7]研究发现ACL胫骨止点呈弧形，其前后径为（11.9±0.6）mm、左右径为（9.5±1.8）mm、横截面积（117.8±12.5）mm2。

Guenther等[8]对100例行ACL重建手术的患者进行了关节镜下胫骨止点测量和分型，结果显示胫骨止点前后径（16.1±2.6）mm、左右径（9.6±1.5）mm，胫骨止点可分为椭圆形（51%）、“C”形（16%）、三角形（33%）。Fujimaki等[9]通过8例新鲜冰冻膝关节标本的MRI检查及激光扫描结果比较发现ACL胫骨止点均呈扁平状，其面积比实质部面积大，且随着屈膝角度变化而变化。Tashiro等[10]对50例ACL重建患者健侧膝关节ACL的MRI研究发现胫骨止点为椭圆形（54.8%）、三角形（45.2%），并无“C”形。Thein等[11]通过27例ACL重建患者健侧膝关节三维MRI的影像学表现发现，ACL是扁平结构，其长短轴之比可达到2.07。综上所述，ACL无论是胫骨止点、实质部、股骨止点，都不是圆的，而是扁的。

2 A C L非圆形骨道重建技术的发展

图1 股骨、胫骨双矩形骨道重建ACL[13]

虽然ACL圆形骨道重建技术可恢复膝关节的功能[12]，但所建立的圆形骨道与ACL止点解剖形态仍有较大差异，故很多作者尝试非圆形骨道技术重建ACL以恢复其原始形态。Shino等[13-16]对于ACL矩形骨道重建技术做了大量临床研究，从2005年开始提出使用骨髌腱骨移植物（bone-patellar tendon-bone,BPTB）股骨、胫骨双矩形骨道重建ACL技术，到2015年该技术临床应用已基本完善（图1），总结如下内容：①股骨矩形骨道的建立，暴露股骨止点，在膝关节完全屈曲情况下用微骨折锥在止点长轴中心上间隔5 mm定位两个点，平行置入两根导针后用直径5 mm空心钻经导针钻至相应深度，最后用位置较低的导针置入5 mm×10 mm的矩形扩钻由内向外建立一个相应深度的矩形骨道。此步骤可能出现股骨骨道破裂，故对膝关节无法屈曲超过140°的患者，为了避免术中骨道破裂，采取股骨外侧小切口，用类似方法由外向内建立矩形骨道；②胫骨矩形骨道的建立，暴露胫骨止点，在中心点置入导针（关节内露出2～2.5 cm）后用钻头钻取骨钉，然后以中心点导针为参考，在止点长轴中心上间隔5 mm置入两根导针（3根导针从内侧半月板前角到外侧半月板后角分布，连线夹角在矢状面呈20°），移出中心点导针，用直径5 mm空心钻在两根导针处钻破骨皮质，最后用置入5 mm×10 mm的矩形扩钻由外向内建立矩形骨道。Shino等认为相对于传统圆形骨道技术，矩形骨道技术所建立的骨道横截面积更小，可减小重建韧带与髁间窝或后交叉韧带的撞击可能，更适用于初次骨道位置不正导致重建韧带失效的翻修手术。Noh等[17]使用自体4股腘绳肌腱股骨、胫骨双椭圆骨道技术重建ACL，在胫骨前内束止点置入一枚2.4 mm导针，用大号扩钻在远端建立长30 mm的骨道，用中号扩钻钻破关节面皮质，然后将导针移至后外束止点后用小号扩钻钻破关节面皮质建立胫骨椭圆骨道。在股骨前内束止点置入一枚2.4 mm导针后用中号扩钻建立长30 mm骨道，然后将导针移至后外束止点后用小号扩钻钻破皮质，再用与中号扩钻相似大小的杆经胫骨骨道敲入股骨骨道30 mm完成股骨骨道。Petersen等[18]用自体腘绳肌腱股骨、胫骨双椭圆骨道技术重建ACL（图2），在股骨止点中心置入导针，然后用直径4.5 mm钻头钻入30～45 mm，再根据骨道长度用直径6 mm钻头钻入25～30 mm，最后根据移植物大小选用适合的扩钻建立股骨骨道。Nakase等[19]使用自体腘绳肌腱股骨椭圆骨道技术重建ACL，在股骨止点中心置入一直径3.5 mm导针并钻破皮质，再用直径6.0 mm钻头钻入15 mm，最后根据移植物大小选用适合的圆矩形扩钻建立长度为15 mm的股骨骨道。Hayashi等[20]报道使用倒打锤逆行建立股骨、胫骨双矩形骨道重建ACL的技术：①股骨矩形骨道的建立，暴露股骨止点，在住院医师嵴后方止点中心处置入一直径为3.5 mm导针，再用直径6 mm的倒打钻钻取深度为25 mm的圆形骨道，换用直径为3.0 mm导针，连接上逆行扩钻后用倒打锤建立深度为18 mm的矩形骨道；②胫骨骨道的建立，暴露胫骨止点，在止点中心处置入一直径为3.5 mm导针，用钻头在胫骨远端钻取深度为10 mm，宽为10 mm的骨道，再用直径6 mm的钻头钻破关节面皮质，最后同样的导针连接上逆行扩钻后用倒打锤建立胫骨矩形骨道。以上研究者[15-19]均认为ACL椭圆形或矩形骨道重建技术比以往单双束的圆形骨道重建技术更能满足解剖重建的要求。

图2 股骨椭圆骨道技术重建ACL[18]

3 A C L非圆形骨道重建技术的生物力学分析

Herbort等[21]通过膝关节标本进行力学实验，比较股四头肌腱矩形骨道、骨髌腱骨矩形骨道和腘绳肌圆形骨道重建ACL后在屈膝0°、15°、30°、60°、90°应力状态下的Lachman试验和Pivot-shift试验，结果发现股四头肌腱矩形骨道组和骨髌腱骨矩形骨道组相对于腘绳肌圆形骨道，在屈膝0°、15°时的前向稳定性更好，因此作者认为股四头肌腱矩形骨道、BPTB矩形骨道重建ACL的前后稳定性更优，但由于使用重建材料的不同，并不能证明矩形骨道比圆形骨道更优。Suzuki等[22]通过比较BPTB股骨矩形骨道技术和圆形骨道技术重建ACL后屈膝15°时ACL的张力发现，矩形骨道技术重建的ACL张力（8.6±4.8）N明显小于圆形骨道技术重建的ACL张力（34.8±9.2）N，进一步对重建ACL有效性的研究发现，虽然两种技术重建后膝关节的前后向稳定性均得到控制，但是因圆形骨道技术重建后ACL的张力过大，膝关节在外旋外翻时出现胫骨平台向近端、向后、向外侧的移位，故作者认为矩形骨道技术重建ACL的膝关节更接近正常膝关节的生物力学行为特性。Mae等[23]使用膝关节松弛度测试仪测量正常膝关节及BPTB股骨矩形骨道技术重建ACL后膝关节在不同屈膝角度时134 N前后向载荷下的松弛度，通过比较发现BPTB股骨矩形骨道重建ACL的前后紧张度（laxity match pretension,LMP）与正常ACL的张力相近。Oshima等[24]使用压力传感器研究半腱肌腱移植物在模拟圆形骨道和圆矩形骨道中的压力差异发现，在圆形骨道中只有水平两侧有接触压力（287.0±136.7）gf，垂直侧无接触压力；而在圆矩形骨道中水平、垂直两侧均有接触压力[（260.9±186.4）gf、（352.9±49.5）gf]，根据研究结果认为半腱肌腱移植物的横截面是椭圆的，圆矩形骨道更适合半腱肌腱移植物。

4 A C L非圆形骨道重建技术的临床应用效果

Noh等[17]通过对比扩孔器顺行建立股骨、胫骨双椭圆骨道技术（34例）重建ACL与传统圆形骨道技术（40例）的前瞻性临床研究发现，随访2年两组的轴移试验、Lachman试验均为阴性，IKDC评分无统计学差异，但Lysholm评分椭圆形骨道组患者更优。Petersen等[18]使用椭圆形扩钻顺行建立股骨、胫骨椭圆形骨道重建ACL24例，术中、术后均未出现骨道破裂、血管神经损伤等明显并发症，术后三维CT证实相对于圆形骨道，椭圆形骨道更接近ACL止点的解剖形态。Hayashi等[20]在使用倒打锤逆行建立股骨胫骨双矩形骨道重建ACL的技术时认为手术过程中有可能会出现骨道破裂，但他们在术中尚未出现此类并发症。Nakase等[19]报道使用扩钻建立圆矩形股骨骨道时出现1例（1/50）骨道后壁部分破裂，但无血管、神经损伤等严重术中并发症。Shino等[16]在2004～2008年使用BPTB股骨、胫骨双矩形骨道技术翻修重建ACL31例，随访18例，平均随访38个月，其中1例在术后28个月再次断裂，剩余17例患者中，15例膝关节可完全屈曲，2例屈曲欠5°；11例患者IKDC评分为正常，6例接近正常；KT-1000值为（1.0±1.5）mm。Suzuki等[25]进一步研究证实，通过评估矩形骨道重建ACL术后4周、8周的CT表现，发现术后8周BPTB骨块与股骨骨道基本愈合。赵逢源等[26]通过使用椭圆形骨道扩张器在兔子膝关节行椭圆形骨道重建ACL证实了椭圆形骨道重建ACL的可行性，进一步通过术后的膝关节三维CT扫描发现ACL椭圆形骨道重建后移植物与骨道匹配度良好，无明显空隙。进一步的关于使用椭圆形骨道技术重建前交叉韧带的45例临床研究中，移植物均可通过椭圆形骨道，术中未出现骨隧道破裂、血管神经损伤等并发症，术后三维CT证实了椭圆形骨道重建后入口处形态更接近解剖形态，且骨道定位在解剖止点范围内[27]。最新的临床研究通过对比椭圆形骨道（20例）与圆形骨道（20例）重建ACL术后1年移植物的MRI信号强度，发现椭圆骨道技术比圆形骨道技术移植物信噪比低，证实椭圆形骨道技术重建的移植物成熟度优于圆形骨道技术重建的移植物[28]。

综上所述，非圆形骨道更能满足ACL为扁平带状结构解剖重建的要求。目前的基础和临床研究已证实非圆形骨道技术的可行性，但是目前仍缺乏大量的临床数据证明椭圆形或矩形骨道ACL重建技术优于传统圆形骨道重建技术，这有待于进一步的研究。