膝关节前交叉韧带全内重建技术的研究进展*

钟秋文 王贵清 江长青 张文涛 李伟**

（1.北京大学深圳医院运动医学科，广东深圳 518036；2.广州医科大学附属第六医院清远市人民医院骨科一区，广东清远 511500）

成人前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）断裂是常见多发病，伤后如果不积极治疗，往往产生明显关节不稳，影响生活质量，发生膝骨关节炎的风险也将增加[1]。现代外科学的发展方向是追求小创伤、大效益，过去常用皮肤切开由外向内钻通骨道来重建ACL，后来演变为经关节间隙微创口入路钻取股骨和胫骨隧道，如今发展到仅需一个关节镜入口即可完成ACL 重建的全内技术[2]。本文将总结和分析全内技术前交叉韧带重建（all-inside technology ante⁃rior cruciate ligament reconstruction,AIT-ACLR）的发展过程、移植物的研究进展及其临床优势、局限和改良，展望其发展前景。

1 AIT-ACLR技术发展历史

自1895 年Mayo 和Robson1[3]第一次尝试修复ACL 至1995 年，ACL 重建已取得巨大发展。传统ACL 重建术当时已普遍流行，目前仍广泛使用，该技术由关节间隙微创入路，弓形胫骨隧道定位器定位（一端置于韧带残端中心，另一端在胫骨结节内侧约3 cm 处），经皮导针外向内顺行钻通胫骨的全长隧道；对于股骨道钻取，则采用膝过屈位，关节间隙前内侧口入路，导针引导下内向外逆行钻取“半长”隧道（隧道未突破骨皮质，未钻通骨质由导针继续贯穿形成小通道，呈现内宽外窄的酒杯状结构）。移植物则由胫骨道入腔，并继续牵引填塞股骨道。最后股骨道的移植物采用内向外的逆行介入螺钉挤压＋远端皮质悬吊双重固定，而胫骨侧单纯采用外向内的顺行介入螺钉挤压固定。上述的股骨“半长”隧道，就是全内技术股骨侧的隧道建立方法，但当时如何钻取胫骨“半长”隧道并未得到解决，给出解决办法的是Morgan[4]。1995 年底，他在文献中首次描述了AIT-ACLR，其中的胫骨“半长”隧道就通过高的前内侧入路由内向外逆行成功钻取，移植物固定方式则与股骨侧“半长”隧道相同，均采用逆行螺钉挤压和皮质悬吊双重固定，但该技术的逆行钻孔和逆行螺钉固定均需在关节腔内进行，难度很大并未得到普及。

2006 年，Lubowitz[5]对AIT-ACLR 的发展做出巨大推进，他介绍了一种双反切器（Arthrex，Naples，FL），形状与传统的“弓形”胫骨隧道定位器相似，两者差别是双反切器的ACL胫骨足迹中心定位端多附带了一个可拆卸的螺母样钻头，而经皮导针的尖端根部亦带有与钻头相匹配的螺纹，前后两者看似螺母和螺丝的组合，当导针与钻头在关节腔内旋合后，带有钻头的导针旋前推进可钻取股骨“半长”隧道，若倒行则可钻取胫骨“半长”隧道。钻孔结束后直径较小的导针卸下钻头，继续沿着隧道盲端方向贯穿骨质，形成前述的酒杯状结构，也称骨窝（bone sock⁃ets）结构，然后由这两个骨道各引入牵引线至关节腔，再从关节镜口引出至腔外与编制好的移植肌腱两端连接，最终将移植肌腱从关节镜口拉入并填塞隧道。该技术还有一项重要改变是移植物的固定方式，原理与前述的钻孔过程非常类似，用带螺纹的导针顺行经胫骨道的腱骨间隙进入关节腔，于腔内将导针与空芯并两端带反向螺纹的介入螺钉旋合，然后前进或倒行地将介入螺钉拧入固定，远端则沿用皮质悬吊法。Lubowitz认为该技术使用的是“骨窝”，而不是股骨和胫骨的骨隧道，代表了一种“无隧道”技术，当选用同种异体移植物时，不用切开皮肤取腱，只需关节镜入口和经皮导针通道，这代表了“无切口”ACL重建。但该技术须经过胫骨道去钻取股骨道，往往导致重建的移植肌腱过于竖直，稳定性较差，且对器械设备要求较高，技术普及尚有限制（手术效果图见图1）。

图1 2006年Lubowitz[5]第一代AIT-ACLR骨道钻取效果图

受该技术启发，2011年Cerulli 等[6]提出了简化版的钻孔装置，该装置包含4 mm宽的钻柱、长度指示器以及钻柱远端可自由开闭的钻翼（宽度有5～9 mm 不等）。由于该技术不需在关节腔内组装钻头，而是人为控制钻柱远端打开或收起钻翼，降低了技术难度；其次该技术是人工钻孔，作者之前做过相似研究，认为人工钻孔相较于机械钻孔，产生的热能更少，从而减少对骨质的破坏，有利于腱骨愈合；另外，该技术“半长”隧道的建立，是钻柱经皮旋入关节腔后，打开钻翼由腔内向腔外逆行人工钻取，所以钻孔过程对术者体力有一定要求。该技术还有一点改进，即不使用介入螺钉而是单用皮质悬吊进行固定。与Ce⁃rulli 等提出简化版AIT-ACLR 几乎同一时间，Lubow⁃itz[7]也提出了第二代AIT-ACLR，主要改进之一是逆行钻可以独立分开地钻取股骨和胫骨“半长”隧道，这避免了第一代因移植肌腱过于竖直而稳定性较差的缺点。另一主要改进是移植物的制备方法，第二代AIT-ACLR利用了如今的GraftLink技术，即埋结缝合法，先将肌腱两游离端缝闭后再对折形成四股肌腱，然后在两端进行缝合，最后形成套索环，并在两侧套索环连接皮质悬吊固定装置。该技术也取消了逆行介入螺钉固定，单用皮质悬吊（手术效果图见图2）。至此，AIT-ACLR的手术难度获得了很大程度降低，也真正促使AIT-ACLR走入大众视野。

图2 2011年Lubowitz[7]第二代AIT-ACLR骨道钻取、移植物制备及移植物导入和固定效果图

2 AIT-ACLR研究现状

Cerulli 和Lubowitz 于2011 年提出他们的新技术后，越来越多学者开始对比该技术与传统ACL 重建的疗效差异，也有学者尝试采用横穿钉代替皮质悬吊固定或进行横穿钉、皮质悬吊固定和介入螺钉三者间的生物力学比较。另外，探究全内技术中移植物的选择、制备和固定方式对AIT-ACLR术后移植物生物力学或腱骨愈合的影响，也是近年研究较热的方向。

2.1 AIT-ACLR移植物选择

AIT-ACLR其中一个优势为节省肌腱，这对肌腱弱小的人群有利。鉴于该优势，有学者开始尝试单用半腱肌或骨薄肌进行ACL 重建，并分别将两者与正常膝做生物力学对比，发现三者间的生物力学无差异[8]。Monaco等[9]研究对比单用半腱肌而保留骨薄肌和半腱肌骨薄肌双用两者间的生物力学，结果发现前者在较低角速度下有更好的屈曲强度恢复，可能原因是保留的骨薄肌发挥了一定力学作用。

自体移植物除了腘绳肌腱外，常用的还有股四头肌腱和骨-髌腱-骨。股四头肌腱因其体积肥厚且连接髌骨易于采集足够的大小并取得骨块，对腱骨愈合有益，另因其天然的扁平状结构符合新近提出的Ribbon 理论（该理论认为ACL 的解剖结构是单一带状的并不是传统认知的双束结构[10,11]），而促使部分学者认为通过建立矩形的骨隧道，并利用扁平状的股四头肌腱来重建带状的ACL 是更好的选择[12]。骨-髌腱-骨移植物因两端都携带有骨块，有利于术后早期的腱骨愈合，也有较广泛的应用，但股四头肌腱和骨-髌腱-骨都位于下肢的伸肌群，若术后功能锻炼过度，易导致髌骨骨折和髌腱断裂，或因供区疼痛减少了功能锻炼，导致股四头肌萎缩和伸膝无力。自体腘绳肌腱因是纯软组织，不易与骨道壁长合，早期在肌腱再血管化和腱骨愈合前，不当的功能锻炼也容易导致移植失败。LARS 聚脂纤维人工韧带也是移植物的优选之一，重建过程中不需切开取腱，减少了供区并发症。此外，陈世益等[13]对比了LARS 人工韧带和四股自体腘绳肌腱重建ACL，发现两者的远期随访临床结果无明显差异，而在早期随访中，LARS 人工韧带的功能评分占有明显优势。但目前利用LARS 人工韧带进行AIT-ACLR 的报道比较少见。同种异体肌腱因存在疾病传播、质量难以保证及免疫排斥等风险，利用其进行AIT-ACLR在我国不多见，但在西方国家使用较广泛。上述各种移植物中，自体腘绳肌仍是目前最常用的。

2.2 AIT-ACLR移植物制备

选择移植物后，如何编织使其在腱骨愈合前能够拥有足够的生物力学强度，以及不同的缝线编制方式是否影响腱骨接触面积，从而影响腱骨愈合，近年来有不少学者进行了研究。Smith和Bley等[14]介绍了一种利用超高分子量聚乙烯/聚乙酯带作为内支撑的ACL 增强重建技术，该技术原理是通过在移植肌腱内部埋藏一条较坚韧的纤维带，带子两端也固定于骨皮质，重建后该纤维带是独立张紧的。作者认为通过添加内支撑带可增加ACL 移植物的生物力学，同时也保持了自然移植物的其他性能，尤其对于同种异体移植物，因其腱骨愈合相较自体移植物慢，这就意味着它有更长的生物强度减弱期，在该时期不当的功能锻炼容易导致断裂，若此时通过添加内支撑带，一定程度可转移或缓冲早期功能锻炼时移植物所遭受的牵拉损害。Saper[15]也介绍了将上述内支撑技术应用到青少年自体腘绳肌腱ACL重建的方法。最近有学者对比了有和无内支撑带移植物间的生物力学差异，结果发现采用内支撑带组可明显增加最大失败载荷[16]。总之，增加内支撑带目的是在移植物增值、成熟和腱骨愈合过程中对移植物受到的牵拉进行缓冲，从而起到保护作用。而有的学者则考虑采用“交叉内缝技术”直接增加移植物本身的强度来抵御术后早期的牵拉损害，并认为该方法同样有效地防止了移植物早衰和延长[17]。

添加移植物内支撑带或者移植物交叉内缝增强技术，都是借助外力来帮助移植物安全度过再造脆弱期，而有研究则尝试减少移植物两端表面的缝线来增加腱骨接触面积，从而加速腱骨愈合，缩短移植物再造时间，两者异曲同工。Barbosa 等[18]认为AITACLR成功与否取决于骨隧道内移植物的生物整合，而骨隧道内包裹肌腱的缝线太多会降低腱骨接触面积，从而影响生物整合过程，于是提出一种消除了移植物表面的缝线以增加肌腱与骨的接触面积的新技术，旨在实现更好的腱骨融合。

移植物制备的各种各样缝法中，除交叉内缝法和消除缝线法，还有“埋结（buried knot，BK）式”、“连续环（continuous loop,CL）式”以及“防裂（rip-stop,RS）式”。BK是Lubowitz第二代AIT-ACLR中主要改进内容之一，而RS 的主要技术特点是将缝线贯穿多股肌腱全层，然后环扎几圈打结，该法主要作用是通过贯穿线将多股肌腱穿合到一起，防止其在牵拉过程中散裂。Yoo 等[19]对比了BK 和RS 的生物力学，研究中RS又分为两组，一组采用两端各缝一次，另一组则每端小间隔缝两次，最终研究得出采用了4根线的RS组在伸长率和最大失败载荷上有明显的优势，2根缝线的RS组次之，BK组最差。Tiefenboeck 等[20]对比了BK 和CL 的生物力学，结果发现BK 有较高的失效负荷和较低的伸长率，即BK 的生物强度较CL 大，且不易被拉长。

另外，在移植物制备前，有一个重要问题需要考虑，即同一条移植肌腱应该折叠成多少股才能满足最低的要求呢？Fabbri 等[21]探讨了这个问题。他们将30 根直径相似的牛趾伸肌腱分三组，分别折叠成两股、三股和四股结构，三组最终长度相似，把制好的肌腱垂直固定于拉伸试验机的加载轴上，进行负载失效测试，结果得出三股和四股的最大载荷量明显高于两股，但三股和四股组间差异不明显。AITACLR 移植物长度一般选在6.5～7.5 cm 之间，当采集的肌腱长度小于26 cm时，制成三股后的终长度较符合上述范围，且强度与四股差别不大，而制成四股长度显然不足，制成两股强度又不够，于是他们主张采集的肌腱小于26 cm者，尽量制成三股结构。

2.3 AIT-ACLR移植物固定

较早期的AIT-ACLR 多采用逆行介入螺钉挤压固定，之后添加了皮质悬吊进行双重固定，再后来为简化操作流程，越来越多学者取消了介入螺钉，而单用皮质悬吊。除上述三种方式，Smith[22]在2007 年报告了另一种方法，即使用生物可吸收横穿针进行固定。关于上述各种固定方法的优缺点，不少学者进行了研究，Lubowitz[23]进行了一项前瞻性随机对照临床试验，目的是比较AIT-ACLR皮质悬吊固定和介入螺钉固定的临床效果，研究纳入56 例患者并随访2年，期间评估两组间KT-1000，VAS 评分，IKDC 以及影像学骨道扩大的情况，结果显示两者在膝关节前后稳定性和其他结果上无明显差异。同样是皮质悬吊和介入螺钉的比较，Smith[24]从不同角度进行了研究，他在犬膝上行AIT-ACLR 手术，依不同的固定法分为两组，12周后进行组织学评估，结果表明皮质悬吊固定在腱骨愈合潜力上优于介入螺钉。另有研究显示皮质悬吊固定是目前所有固定方式中初始强度最高的[25]。但是，由于皮质悬吊固定的皮质固定点远离解剖止点，术后肌腱及绳袢容易上下左右移动而产生“蹦极效应”和“雨刷效应”，后两者是导致骨道扩大的重要机械因素[26]，而骨道扩大又是引起移植物松弛甚至滑脱的重要因素。对于横穿钉和皮质悬吊固定，有研究显示横穿钉的股骨隧道拓宽更大，另有研究也得出患者对皮质悬吊固定的满意度和术后进行运动的能力优于横穿钉[27]，但Ibrahim[28]在研究中却认为横穿钉在膝关节松弛度测试中优于皮质悬吊固定，且两者在其他主观和客观结局方面均无统计学差异。综上各种固定方法中，皮质悬吊固定使用最广泛，但目前尚无标准、权威的固定方法选择。

3 AIT-ACLR的优势、局限

判断一项新技术的优劣，最常用的办法是将其与传统公认的现存技术做对比。传统的ACL重建多为单束重建，且股骨侧骨道建立和固定方式与全内技术无异，而胫骨侧采用钻取全长隧道并顺行介入螺钉挤压固定。Lubowitz[29]在提出他的第一代AITACLR技术后不久，就从多个角度讨论了该技术存在的一些争议，其中认为AIT-ACLR的临床效果可通过美容、疼痛、康复速度，以及最终的关节稳定性和患者满意度来衡量，另外其在文中提及了AIT-ACLR较传统技术改善美容是毋庸置疑的，而且认为该技术使用的半隧道结构在减少隧道扩大方面较传统ACL有明显优势，因为传统的全长隧道就如一个连接关节腔内外的水管，滑液可顺着压差从腔内经腱骨间隙不断引流到皮下组织，而Webster 等[30]认为隧道扩大是由关节滑液等生物学因素造成的，术后关节滑液所含的蛋白水解酶、细胞因子等有抑制新生骨生长的作用，可导致骨质溶解和骨道扩大[31]，但全内技术的半隧道形成了仅有一个小孔口的“盲端”，这将防止滑液持续吸入，从而减少滑液对骨道壁的腐蚀。

全内技术除上述的美容效果和减少骨道扩大而增加关节稳定性两个优点外，近年有不少学者就Lubowitz 提出的其他衡量AIT-ACLR 优劣的指标进行了临床试验对比研究，其中比较公认的另一个优势为术后疼痛减轻明显[32,33]，可能因为建立半隧道骨窝时并未损伤到骨膜，而且传统介入螺钉的挤压固定也比皮质悬吊容易引起疼痛。另有研究得出AIT-ACLR 在稳定性、轴移试验、拉赫曼试验、关节移动度、Tegner 评分、Lysholm 评分、国际膝关节文献委员会（International Knee Documentation Committee，IKDC）评分等指标与传统单束ACL 重建无明显差异[34,35]，而且有学者还提出AIT-ACLR 的半隧道建立因保留了一定的骨储备，有利于进行二次翻修手术[36]。综上可知，AIT-ACLR 作为一种新技术，临床效果与传统技术无异，而在术后疼痛和美容效果上优于传统，还有一点是全内技术对移植物的长度要求低于传统，对于那些自体肌腱采集不足的人群非常有利，是一项很有潜力的ACL 重建替代方案。但是Fu 等[37]的meta 分析得出结论：带皮质悬吊固定的AIT-ACLR 在膝关节稳定性方面并不优于带干扰螺钉固定的传统单束ACL 重建。另外Connaughton等[38]综述了全内技术和传统技术的临床结果的差异，最终得出AIT-ACLR 与传统技术在主客观结果上虽无明显差异，但较传统技术有更高的移植失败率。导致AIT-ACLR 稳定性差和失败率高的原因可能与皮质悬吊固定有关，因该固定方式的皮质固定点远离解剖止点，术后肌腱及绳袢容易移动而产生“蹦极效应”和“雨刷效应”，后两者导致骨道扩大，而骨道扩大进一步加重往往引起移植物松弛，导致稳定性降低，最终滑脱，需行二次翻修手术，但是，Monaco等[39]在两年的随访中得出采用胫骨干扰螺钉固定的传统单束ACL 重建相较采用皮质悬吊固定的AITACLR，胫骨隧道扩大更明显。Monaco 认为这项研究的临床意义在于反驳了生物力学研究中关于全内技术增加骨道增宽可能性的担忧。近来，关于全内技术的悬吊固定方法对骨道的影响效果仍存在不少分歧，这可能也是目前AIT-ACLR 推广过程中争论最大的地方。

4 小结

AIT-ACLR作为一项相对较新的技术，临床结果上与传统解剖ACL 重建并无明显差异，但在术后疼痛和美容效果上优于传统ACL 重建，在节省移植物上也有明显优势，这对自体肌腱采集不足的人群非常有利。但AIT-ACLR 是否引起骨道扩大是目前争论的焦点，从生物因素分析半隧道的建立减少了滑液对骨道的腐蚀扩大，但从机械因素分析皮质悬吊固定产生的“蹦极效应”和“雨刷效应”又将导致骨道的摩擦变宽，未来该争论还需更多研究进行补充论证。总之，AIT-ACLR是一项很有潜力的ACL重建替代方案，目前关于该技术的文献仍较少，还需更多学者投身研究，进一步扩大和丰富研究数据。