胫骨平台后倾角与非接触性前交叉韧带损伤

吴迪 曲晓亮 王小谭 杨久山

前交叉韧带(ACL)损伤是运动医学领域最常见的疾病之一[1]，多因非接触性损伤所致[2]，ACL损伤后常会导致膝关节不稳及功能受限，若得不到及时且科学的诊治，除了影响膝关节功能外，由于膝关节稳定性下降，还会加剧骨关节炎进展[3-4]。随着对膝关节解剖结构研究的深入，胫骨平台后倾角(PTS)作为膝关节重要解剖参数成为近年来研究的焦点。PTS与ACL损伤的关系和PTS对ACL重建术后移植物的影响，尚存在许多争议。本文就PTS测量方法及PTS与非接触性ACL损伤的相关性进行综述。

1 ACL损伤危险因素

非接触性ACL损伤的主要危险因素为解剖因素[5]，包括PTS过大、Q角过大及多发韧带松弛等。有研究报道，Beighton评分高低与ACL损伤显著相关[6]；高体质指数(BMI)者在进行跳跃、扭转等动作时，ACL会承受较大的应力，因此ACL更易损伤[7]；年龄较小和活动水平较高是ACL损伤的危险因素[8]。此外，其他危险因素如家族史、下肢肌力降低和性别也被报道与ACL损伤相关[9-10]。

2 PTS测量

PTS是胫骨平台平面与胫骨长轴所形成的夹角，包括内侧PTS和外侧PTS[11]。其测量方式包括基于膝关节标准侧位X线片的测量、基于膝关节MRI影像的测量及基于膝关节CT影像的测量。基于X线片的测量较为方便，可用于筛查及整体评估。而基于CT和MRI影像的测量则可以对胫骨平台复杂的几何形态参数进行较为全面的评估，从而了解内外侧胫骨平台等情况。此外，在MRI影像上还能对半月板后倾角进行测量。

2.1 基于X线片的测量

在X线片上测量需要有膝关节标准侧位影像，因为胫骨旋转会影响PTS的测量，通常认为胫骨内旋或外旋15°以内测量结果无明显差异[12]。目前尚无统一的PTS测量方法，主要是因为使用的胫骨参考轴不同[13]。胫骨参考轴有前皮质切线、后皮质切线、胫骨近端解剖轴、胫骨中段解剖轴、胫骨机械轴及腓骨解剖轴等，这些胫骨参考轴并不平行，而胫骨平台切线的测量方式固定，所以PTS根据使用的胫骨参考轴而有所不同，如参照前皮质切线比参照后皮质切线测得的PTS小3°～4°[14]。其中胫骨近端解剖轴不受患者BMI及性别等因素的影响[15]，被认为是最准确的胫骨参考轴。它的测量方法为在膝关节标准侧位X线片上，分别连接胫骨平台下5 cm及胫骨平台下15 cm处胫骨前后皮质，取2条连接线中心点，画出经过这2点的直线即为胫骨近端解剖轴，其与胫骨平台前后缘最高点连线形成的夹角即为PTS。Bonin等研究认为，正常PTS为7°～13°[16]。

2.2 基于MRI影像的测量

基于MRI影像的测量多采用Hudek 等[17]的测量方法，即在矢状位进行测量，分为3个步骤：①选取中央矢状位图像，必须包含后交叉韧带附着处、髁间棘及前后侧胫骨皮质凹陷处；②确定胫骨纵轴，在胫骨头部画2个圆，第1个圆与胫骨近端、胫骨平台前后皮质相切，第2个圆则与胫骨平台前后皮质相切，且圆心在第1个圆的圆周上，在皮质与骨髓管之间界限模糊不清的情况下，黑色皮质与浅灰色骨隧管之间的过渡区域是测量适用的部分，连接2个圆的圆心即得到胫骨纵轴；③选择髁间棘到内侧胫骨平台边缘中心点的层面，画出内侧平台的切线，连接最前端及后端的皮质边缘，将胫骨纵轴复制至此层面， 90°减去胫骨纵轴与内侧平台切线的夹角，即为内侧PTS。同理可得到外侧PTS。

2.3 基于CT影像的测量

基于CT影像的测量同样需要选择合适的胫骨参考轴，与基于X线片的测量一样，基于CT影像的测量也有前皮质切线、后皮质切线、胫骨近端解剖轴等参考轴，其中胫骨近端解剖轴较为常用。基于CT影像的测量方法是先在三维图像上找到内侧(外侧)标准侧位，作1条穿过膝关节远端5 cm和15 cm处前后皮质连线中点的直线，其与内侧(外侧)胫骨平台前后缘最高点连线形成的夹角即为内侧(外侧)PTS[18]。

3 PTS对膝关节生物力学的影响

当向膝关节施加纵向压力时，由于胫骨平台后倾，会产生前向剪切力，从而导致胫骨相对于股骨向前平移[18]。研究发现，对于ACL损伤和ACL完整的膝关节，过大的PTS均可导致胫骨前移距离显著增加[19]，由于胫骨前移的主要限制结构是ACL[20]，因此PTS过大会增加ACL承受的应力。Bernhardson等[21]在ACL重建后的轴向负载膝关节生物力学研究中发现，PTS与ACL移植物上的作用力之间存在显著的线性相关性。McLean等[22]模拟跳跃过程，结果显示ACL内侧束平均峰值应力与胫骨前向加速度呈正比，因此过大的PTS可能在非接触性ACL损伤中起关键作用。半月板后倾角普遍小于PTS，这样半月板后角可限制股骨髁后移，这或许可以减小过大的PTS所造成的剪切力[23]。

外侧PTS与ACL损伤的关系较内侧PTS更为密切，ACL起于股骨外髁的内侧壁，止于髁间棘前方内侧，在轴向载荷下，股骨外侧髁沿外侧胫骨平台向后滑动，导致股骨相对外旋，胫骨相对内旋，在矢状面剪切力的基础上，ACL所受的扭转力增加[24-25]，因此外侧PTS过大可能会导致ACL损伤，且外侧胫骨平台较内侧平坦，可能会增强股骨外侧髁向后滑动的效果。此外，与内侧半月板相比，外侧半月板活动性更强，所以股骨外髁活动性也会增加[26]。

4 PTS对ACL损伤的临床意义

4.1 PTS对于ACL损伤的影响

Brandon等[27]回顾性分析了100例非接触性ACL损伤患者和100例髌股关节疼痛患者的X线片，结果显示非接触式ACL损伤患者PTS明显更大，且无性别差异。然而，也有研究发现仅在女性受试者中存在这种相关性[28]。这一结果可能是女性非接触式ACL损伤发生率较高的原因之一[29]。

Stijak等[30]比较33例单纯ACL损伤患者与33例髌股关节疼痛患者的内侧和外侧PTS，发现ACL损伤组外侧PTS明显较大，两组内侧PTS无明显差异，ACL损伤患者内外侧PTS差异较髌股关节疼痛患者更大。Hashemi等[31]研究显示， ACL损伤组外侧PTS较正常对照组大，且无性别差异，而在男性ACL损伤患者中，内侧PTS较外侧PTS大；ACL损伤患者凹陷度大于ACL正常者。其他基于MRI影像的研究也证实外侧PTS与ACL损伤之间的关系[32]。Hudek等[33]研究发现，非接触性ACL损伤患者与ACL正常患者半月板后倾角无明显差异。

贺忱等[34]采用在MRI影像上测量PTS的方法研究非接触ACL损伤患者和无明显膝关节损伤史者，发现ACL损伤患者外侧PTS及半月板后倾角较大，说明PTS过大是ACL损伤的独立危险因素。

4.2 PTS对ACL重建术后移植物的影响

ACL重建术是非接触性ACL损伤最常见的手术方式，但术后ACL翻修率为3%～10%[35]，而ACL翻修后移植物再次失效率为3%～21%[36]，除感染、移植物直径过小、韧带松弛等外，PTS过大也是不可忽视的因素。目前国内常见的移植物为腘绳肌和腓骨长肌腱，由于自体移植物在体内存在蠕变松弛的阶段，ACL移植物短期内难以达到损伤前的强度。研究显示，PTS过大容易对移植物造成损伤，经历多次移植物失效患者与未出现移植物失效患者PTS分别为12°及9°[37]。Salmon等[38]对179例ACL重建患者进行为期20年的随访，有37例出现移植物断裂，其中PTS≥12°的患者37.84%出现移植物断裂，PTS>12°的青少年患者移植物存活率仅22%。外侧PTS角与ACL移植物失败的关系较内侧PTS显著[39]。

许多学者对PTS过大患者是否必须进行PTS纠正进行研究。Imhoff等[40]对10例膝关节标本进行PTS纠正及ACL重建，术前PTS平均9.9°，将其纠正至接近0°后，施加200 N和400 N的轴向应力，结果ACL移植物所承受应力分别下降33%和58%，这从生物力学角度验证了手术纠正PTS对于ACL的保护作用。Dejour等[41]对9例PTS大于12°的患者行PTS纠正截骨术及ACL重建术，术后4年膝关节功能良好，无再次损伤。但目前尚无大样本的对照研究，需要对PTS进行干预的指征也并不明确。

5 结语

对膝关节解剖学参数的理解有助于临床上对ACL损伤进行更好的预防与诊治，PTS过大对ACL负面影响已得到证实，其对ACL重建术后移植物亦具有不良影响。未来的研究可能需要对PTS与半月板后倾角、外侧PTS与内侧PTS进行比较和细化。虽然目前截骨术纠正PTS取得了满意的效果，但对PTS进行干预的指征需进一步明确。