骨骺未闭合儿童与青少年前交叉韧带体部损伤的研究进展

李阳 季明亮 陆军

作者单位：210009 南京，东南大学医学院 ( 李阳 )；210009 南京，东南大学附属中大医院骨科 ( 季明亮、陆军 )

前交叉韧带 ( anterior cruciate ligament，ACL )，又称前十字韧带，位于膝关节内，起于股骨外侧髁内侧面，斜向下走行，止于胫骨髁间隆起前部和内外侧半月板前角，连接股骨和胫骨，其主要功能是抵抗胫骨的过度前移，并协同膝关节内其它结构，共同维持膝关节的稳定性。国外学者统计[1]，发现美国 ACL 断裂在骨骺未闭的 18 岁以下足球运动员膝关节损伤中占 31%。青少年 ACL 断裂是否要进行手术治疗？手术治疗是否会造成下肢生长抑制？一直存在较大争议。现就骨骺未闭合儿童的 ACL 损伤手术方法的选择及其对预后的影响综述如下。

一、儿童 ACL 损伤的发生率

针对儿童 ACL 损伤的发生率，国外已有许多相关方面的研究。国外专家 Shea 等[2]对保险公司的数据统计后指出 ACL 损伤发生率与年龄呈强相关性，10 岁儿童 ACL损伤的发生率是 1%，18 岁者的 ACL 损伤发生率则为13%。2 年后，Shea 等[1]再次进行一项长达 5 年的调查研究，结果发现 ACL 断裂在骨骺未闭的青少年足球运动员膝关节损伤中占 31%。导致骨骺未闭合患者 ACL 损伤的较多，Fabricant 等[3]认为越来越多的参与体育运动、较早划分出体育专业及影像学技术的发展使得青少年 ACL 的损伤现象越发常见。以上文献提示，ACL 损伤的发生率与儿童的年龄增长、时代的进步和体育运动的发展一致，呈增长趋势。

二、儿童 ACL 的发育解剖及损伤特点

儿童 ACL 损伤可分为 ACL 体部损伤和胫骨棘突撕脱性骨折。有学者发现青少年的胫骨近端骨骺尚未融合[4]，有较多的软骨，结构较为松软，ACL 的胶原纤维和胫骨髁间棘软骨膜直接相连。因而，当膝关节受伤时，作用于ACL 的暴力可能产生胫骨附着点撕脱性骨折，并伴有副韧带损伤或半月板损伤[5]。儿童胫骨棘突骨折发生后，最重要的是及时处理，否则容易导致膝关节不稳等后遗症，甚至遗留残疾。

20 世纪 80 年代以来，骨骼未成熟个体的 ACL 损伤受到越来越多学者的关注与研究。过去，McCarroll 等[6]学者发现未成熟个体胫骨嵴突的强度低于膝关节韧带，认为胫骨嵴突是“薄弱区域”。2016 年 Siebold 等[7]报道：胫骨嵴突骨折和 ACL 体部撕裂在青春期前的交叉韧带损伤中占较大的比例，是因为此年龄段的青少年骨骼未成熟，其骨骼的受力特点决定的。O'Malley 等[8]则认为儿童的胫骨斜率越大，越容易发生 ACL 损伤。也有的学者认为[9]，ACL 体部撕裂是处于青春后期的儿童 ACL 损伤的主要病因，而胫骨嵴突骨折最常导致青春前期儿童 ACL 损伤。Kellenberger 和 von Laer[10]回顾总结了 330 例膝关节损伤病例，结果显示 80% 的胫骨棘撕脱伤患者年龄＜12 岁，而非骨性 ACL 损伤中，至少 90% 的患者超过 12 岁。Seil等[11]及 McCarthy 等[12]学者证实，处于发育中的骨骼，其骨骺生长板尤为脆弱，一旦发生损伤，极易导致双下肢不等长和成角畸形。据 Caine 等[13]研究发现，股骨远端骺板是人体中最活跃的生长板，每年生长约 1 cm，占股骨纵向生长的 70% 和下肢生长的 37%。Kocher 等[14]指出胫骨近端骺板每年生长约 0.7 cm，相当于胫骨生长的 55% 和下肢生长的 25%。Falciglia 等[15]、Flynn 等[16]和 Hinton 等[17]学者调查记录均表明小儿膝关节比成人膝关节韧带松弛的多。Behr 等[18]和 Shea 等[19]描述骨骼不成熟个体的 ACL独特的解剖结构，指出股骨的生长来源完全依靠骨骺的发育。因此，移植隧道中钻孔位置一直是韧带重建手术中骨科医生关注的重点。此外他们认为，无论骨骼成熟度如何，所有年龄段儿童的股骨和胫骨钻孔的插入位置都证明与成人的位置一致。一些学者发现[19-21]，儿童未成熟的半月板和软骨组织由于血管密度高，厚度大，缺乏软骨下骨质，相比于成人而言更具修复潜力，因此未成熟的儿童及早行 ACL 重建术发生早期膝 OA 的风险较小。以上文献提示，对于儿童 ACL 损伤的治疗，外科医师在手术前必须针对每例患者的实际情况，选择合理的手术方式，制订恰当的手术策略。

三、治疗策略

对骨骺未闭合患儿与青少年治疗策略的选择，目前仍众说纷纭。早期学者认为，青少年行 ACL 重建术可能会导致其下肢生长抑制，主张保守治疗；然而随着研究的深入，有学者认为保守治疗更适合运动需求不高的成年患者[22]，采取保守治疗的患儿其半月板和软骨损伤的风险显著增高，而半月板和软骨损伤是膝骨关节炎发生发展的高危因素[23]。

1. 保守治疗：鉴于儿童未成熟骨骺较为薄弱，且考虑其对生长发育的重要性，外科医生应慎重选择患儿的治疗策略。对于此类损伤，Kannus 等[24]学者主张对年龄＜13 岁的儿童采取保守治疗，特别是 ACL 体部撕裂＞50%的患者。保守治疗主要包括制动、膝踝支具保护以及相关康复治疗。为评估保守治疗的有效性，Moksnes 等[25]认为保守治疗需要长时间限制活动。Funahashi 等[26]则认为儿童临床依从性差，术后约有 22.0%～71.4% 的患者出现大量关节积液、关节内结构的伴随损伤以及明显的膝关节不稳等并发症，后期必须接受手术治疗。而 Ramski 等[27]则强调，儿童 ACL 断裂应早期手术，推迟手术可能增加患儿内侧半月板损伤的风险。Aderson 等[28]学者发现行保守治疗的患儿，其半月板和软骨损伤的风险明显增高。目前已知半月板和软骨损伤是膝骨关节炎发生发展的高危因素。因此对于儿童患者来说，不推荐进行保守治疗。

2. 手术治疗：早期采用的直接修补法无法维持膝关节的持续稳定性[29]，迄今为止，关节镜下重建 ACL 仍是首选的手术方法。手术的重点时术中避免损伤患儿的骺板，围绕这一观点，学者们研究出多种手术方法，可概括为：( 1 ) 经骺板重建技术，包括完全经骺板 ( transphyseal，TP ) 重建、部分经骨骺 ( partial transphyseal，PTP ) 重建；( 2 ) 骨骺保留 ( physeal-sparing ) 重建；( 3 ) 全骨骺内 ( allepiphyseal，AEP ) 重建[30]( 图 1 )。

( 1 ) 完全经骺板重建：完全经骺板重建术类似于成人的 ACL 重建术，术中须穿透股骨和胫骨骺板，并在股骨远端和胫骨近端并进行移植物的内固定，操作简单，同时具备解剖重建和等长重建的优点 ( 图 2 )。但须注意，在骨骼未成熟个体中，术中创建的骺板隧道的直径不得＞8 mm，同时钻孔方向尽可能垂直，避免骺板横切伤。有动物模型实验表明[31]，当骺板损伤面积占总面积 7%～9% 时极易影响骺板的正常生长发育。为此，Hasith 等[32]回顾了 39 例患儿的手术记录并进行跟踪随访，发现使用7 mm 的钻头取孔造成的骨骺损伤区域约 1.45%，而使用8 mm 的钻头时损伤区域扩大至 1.84%，若使用 9 mm 的钻头，损伤区域则达至 2.30%。因此认为进行 ACL 重建时骨隧道所造成骺板损伤不会导致儿童肢体生长障碍。同时术中应尽可能居中、垂直放置胫骨隧道，以免损伤前方的软骨膜。有关患儿术后发生的生长障碍问题已争论数年，但大量短期及中期的随访研究均显示骨骼未成熟的患者术后功能恢复良好。早在 1994 年，Guzzanti 等[33]对兔的试验中发现，运用半腱肌腱经过直径 2 mm 骨隧道后，只有少数几例模型表现生长抑制。最近，Dei 等[34]对年龄处于12～16 岁的 19 例青少年运动员进行 5 年的 ACL 重建术后随访研究，发现其 Tegner 活动量表从 2.7 提高至 8.2 分，Lysholm 平均评分从 36.3 提高至 84.6 分。由此认为对于骨骼不成熟的患者，完全经骺 ACL 重建术是一种可行的选择，并且具有可观的运动回归率，高水平的运动恢复率，较低的生长障碍发生率等优点。同时，认为早期手术可以预防半月板病变和早期骨关节炎的发生。

图1 各种手术方式的示意图a：正面观经骺重建；b：正面观骨骺保留重建；c：正面观全骨骺内重建；d：侧面观骨骺保留重建；e：侧面观全骨骺内重建Fig.1 Schematic diagram of various surgical procedures a:Positive view, transphyseal; b:Positive view, physeal-spaning;c: Positive view, all-epiphyseal( AEP ); d: The side view, physeal-spaning; e: The side view, all-epiphyseal ( AEP )

图2 经骺重建手术示意图 a～b：完全经骺技术运用于 ACL 重建；c～d：部分经骺技术运用于 ACL 重建Fig.2 Schematic diagram of TP and PTP a - b: Transphyseal( TP ) technique applied to the reconstruction of the anterior cruciate ligament; c - d: Partial transphyseal ( PTP ) technique used for reconstruction of the anterior cruciate ligament

( 2 ) 部分经骺重建：部分经骺板重建是完全经骺重建与骺板避开重建技术的结合，即移植物一端穿过胫骨骺板隧道，另一端向上经股骨髁后壁并越过髁间凹的顶部并固定于股骨外髁干骺端，以此避开股骨骺板 ( 图 2 )。有动物模型显示[35]骺板中央钻孔并不会导致畸形，而骺板周围损伤易引起生长畸形。同时，Pierce 等[36]系统评价了最近发表的 27 篇文献，对保留股骨骨骺端的部分经骺重建和经骺板重建方式进行比较，结论表明两种技术在生长障碍、移植物存活方面有明显统计学差异。而 Kumar 等[37]进行一项平均随访 72.3 个月的前瞻性研究结果，显示32 例随访者的 Lysholm 评分，Tegner 活动量表评分均较术前有明显提高，且有统计学意义 (P＜0.001 )，除 1 例因移植物固定装置的失效而出现轻度外翻畸形外，其余 31 例功能恢复良好，认为部分经骺重建术式比传统经骺重建更安全。Willson 等[38]比较了 23 个中位年龄 13 岁的儿童手术前后的膝关节评分，随访时间达 19 个月，结果显示23 例术后评分普遍高于术前。不过他同时指出尽管部分经骺重建能避免损伤股骨骨骺，但仍然存在胫骨骨骺损伤的风险，因此强调术后随访和膝关节功能评估的重要性，随访须到患者骨骼完全成熟为止。

( 3 ) 骨骺保留重建技术：骨骺保留重建，即植入物不穿过膝部骺板，移植物通过胫骨骺端隧道或越过胫骨最前部，向上经股骨髁的后壁越过髁间凹的顶部 ( over-thetop )，其本质并非解剖重建与等长重建，早期手术失败率较高，同时也会增加半月板损伤的风险。有人对此术式进行了改良，Gausden 法是目前使用最多的骨骺保留手术方式，它是一种内外关节联合重建，因而重建后的韧带更稳定[39]。该术式通过切取髂胫束中 1 / 3，保留近端并附着于 Gerdy's 结节上，再将带蒂的髂胫束移植物自由端固定在 over-the-top 处，并埋入内侧半月板韧带下方，最终缝合至骨膜上。骨骺保留重建术可以完全规避骨骺，故术后骨骺损伤的风险极低，但术中移植物最大“安全”长度及胫骨骨骺最大保留斜长始终缺乏统一标准。Davis 等[40]为确定儿童移植物最大“安全”长度和胫骨骨骺最长斜长，对年长组 ( 男 13～14 岁，女 12～14 岁 ) 和年幼组 ( 男＜13 岁，女＜12 岁 ) 进行 10 年随访，通过三维系统观察器捕捉并测量膝关节 MRI 的胫骨骨骺最大斜长及移植物保留长度。结果显示年长组最佳的移植物长度是 21 mm，年幼组是 19 mm；胫骨骨骺最大保留斜长分别为 24 mm 和22 mm。此外他认为女性由于解剖学因素，胫骨骨骺相对较小，患儿的移植物长度及胫骨斜长都应偏小。为了比较经骺重建与骨骺保留重建术后生长障碍的发病率，Longo等[41]回顾了 2016 年前所有关于儿童 ACL 损伤的 354 篇文献，剔除陈旧、重复的文献后共有 53 篇符合纳入标准。结果显示发现 ACLR 术后生长障碍总体发病率仅为 2.6%，经骺重建与骨骺保留重建在此方面差异无统计学意义。两种术式的术后发病率均较低，但骨骺保留重建比经骺重建更不易出现半月板损伤等手术相关并发症。而在术后膝关节 IKDC 评分、Tegner 评分及 KT-1000 评分方面，两种重建方式亦差异无统计学意义。因此认为无论是选择经骺重建或者骨骺保留重建方式，在现有证据提供背景下都是可行的，同时未来的研究方向应该着重于选择随机对照实验( RCT ) 来进一步明确两者术式的最佳适应人群。

( 4 ) 骨骺内重建技术：全骨骺 ACL 重建技术则是在股骨远端和胫骨近端钻取骨隧道，移植物通过胫骨及股骨骨隧道来保证膝关节稳定性。Gausden 等[39]回顾并总结过去数 10 年全骨骺重建技术的手术方式：a. Anderson 法[39]通过经皮穿刺骨隧道外钻入并在股骨侧用悬吊的皮质固定保证绳肌腱自体移植物稳定，最后在胫骨侧用螺钉或线缝合；b. Ganley-Lawrence法[39]则是在 Aderson 的基础上利用四束的绳肌腱为自体移植物，再通过干涉螺钉将移植物固定在全骺隧道中；c. Cordasco-Green 法[39]对 Lawrence进行改进，通过全内侧全骺技术包括对胫骨近端和股骨远端骨骺窝进行内外钻孔，留下基于皮层的骨桥，用于固定四肢腿肌腱移植物并进行悬吊固定。Mccarthy 等[42]法优势在于骨隧道不会通过骺板，同时也不需要用缝合线将移植物固定到骺板上，但须避免在软骨骺骨中安置螺钉，因此目前尚无足够的生物力学证据证明此种方式可以提供足够的拉伸强度。为了对比全骨骺内重建术后移植物生物力学及长度的差异，Ebersole 等[43]在新鲜冷冻的尸体上对比了 3 种不同的股骨隧道钻孔技术，分别在膝关节前内侧、胫骨前、顶端打孔，并记录膝关节屈曲 0°，30°，60°，90°，120° 和 135° 时移植物长度和张力的变化，再和标准孔路相比较，发现经胫前与前内侧悬吊式固定和顶端固定，三者在整体膝关节活动范围内的长度和张力变化相似，骨骺内悬吊固定与膝关节屈曲时长度及张力的变化呈正相关。同时，这4种技术均显示膝关节从 0°～60° 屈曲变化过程中移植物的长度及张力随之下降。因此，他认为未来的研究方向应该着重于全骺重建骨隧道移植物长度的延长方面。全骨骺内重建具有完全规避骨骺损伤的风险等优点，这与骨骺保留重建优点类似，但手术难度高，对术者要求高，因此对全骨骺重建的技术改良仍是未来临床工作者研究和关注的重点。

四、术式的选择

ACL 重建治疗骨骺未闭合患儿 ACL 损伤，重点在于术中避免损伤具有生长发育潜能的骺板。而重建术式的选择主要受患儿年龄及骨龄要素的影响。Marshall 等[44]于 1969 年依据乳房 ( 或睾丸、阴茎 ) 和阴毛的发育将青春期儿童分为 5 期：( 1 ) Tanner 1 期：青春期前期 ( Preadolescent )；( 2 ) Tanner 2 期：阴囊和睾丸增大，阴囊皮肤纹理出现改变；( 3 ) Tanner 3 期：阴囊和睾丸进一步发育，阴茎开始发育；( 4 ) Tanner 4 期：阴囊和睾丸、阴茎长度及周径进一步增大，阴囊皮肤进一步变黑，有龟头发育；( 5 ) Tanner 5 期：生殖器大小及形状同成年人。

Kocher 等[45]在此基础上研究发现处于 1、2 期的患儿适合采用骨骺保留型关节内外重建，不建议行保守治疗。此后，Kaeding 等[46]通过 Meta 分析进一步提出 1 期患者最适合骨骺保留型重建，以防出现生长抑制或成角畸形等并发症；而 2、3 期患者可采取经骺型或骨骺保留型，其在降低术后并发症患病率上两种术式差异无统计学意义。因为 4、5 期患者的骨骺基本闭合，骨骼成长也基本成熟，所以更适合经骨骺重建术式，但同时仍注意尽量控制胫骨隧道位于骺板中心。具体抉择何种重建技术须依据患者的具体情况，不仅要考虑患儿的实际年龄，还须预测今后的骨骼发育、患者的体型以及其运动需求，故对手术方式的选择目前并未取得一致意见。

五、移植物的选择

未成年人 ACL 重建术常用的移植物类型包括自体半腱肌，股薄肌，绳肌腱，髂胫束，髌韧带等[47]。也有学者认为同种异体移植材料同样可以运用到儿童 ACL 重建术，不过安全和有效性有待进一步考证。Kaeding 等[48]分析了一项 10 年随访的前瞻性队列研究，在控制年龄、性别、手术方式等变量的前提下，发现除年龄是术后翻修的高危因素外，使用同种异体移植材料比自体移植物的术后失败率高 4 倍。Engelman 等[49]的回顾性分析研究结果同样显示，使用同种异体移植物术后移植物失败率高于自体移植物近 3 倍，而两者在 IKDC 及 Lysholm 评分方面差异无统计学意义，因此对于首次行 ACL 重建的患儿选用自体移植物更安全有效。

六、并发症

青少年儿童处于身体生长发育的关键时期，而骨骺损伤是青少年儿童 ACL 重建术最主要及最严重的并发症，这将直接导致青少年儿童生长抑制及下肢膝关节成角畸形。其它常见的并发症还有韧带再损伤，关节纤维化，同侧半月板损伤等。损伤发生因素多种多样[50-51]，可能与钻孔位置过于靠近骨骺导致术中钻孔温度过高损伤骨骺、移植物固定物过于接近甚至穿过骨骺及骨隧道内骨桥形成等有关。Jr 等[52]回顾了 2007～2013 年，所有采用全骨骺内重建的文献后发现，103 例平均年龄 12.1 岁的患者，在21 个月的随访时间内总体并发症发生率为 16.5%，只有1 例出现下肢不等长，另外他还指出韧带再破裂损伤与患者的年龄、性别、移植物类型、移植物厚度、体重指数等无明显统计学关联，认为全骨骺内 ACL 重建是安全的。同时 Wall 等[53]进行的一项 2 年的随访研究结果，同样显示全骨骺内重建术后发生骨骺损伤的概率极低且患者远期预后较好。Vavken 等[54]回顾相关文献后，结果显示479 例经骺重建的患者中 5 例出现骨骺损伤并发症，106例采取骨骺保护型术式的患者没有发生生长抑制。综上所述，相对于经骺重建术式，全骨骺重建与骨骺保护型重建术中更不易损伤骨骺，因而术后患儿更不易发生生长抑制及成角畸形等相关并发症。

总之，骨骺未成熟患者 ACL 损伤的发生率正逐年上升，欧洲运动创伤学会倡议加强监测少儿运动员膝关节，这对减少潜在膝关节运动损伤、降低患儿 ACL 发病率具有积极作用[55]。目前大多数学者推荐首选的治疗治疗方法为行关节镜下 ACL 自体肌腱重建。尽管目前患儿 ACL 重建术式很多，包括经骺重建、骨骺保留重建、全骨骺重建等，但由于未成年患者膝关节的生理与解剖的特殊性，因此未来研究方向应继续完善每个术式的最佳适应证。同时为了进一步证实各个术式的有效性及安全性，未来不仅要求大样本长期随访研究，还须综合影像学检查，对并发症争取早发现，早诊断，早治疗。