急性ACL 撕裂不伴半月板损伤患者膝关节骨性解剖特征与胫骨前移间的相关性分析

吴成 申世源 金文孝 郭敏 蔡铭

膝关节前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）是限制胫骨相对股骨过度前移的重要稳定结构，ACL 撕裂后会导致明显的膝关节不稳，可能会出现胫骨前移现象，表现为膝关节伸直时股骨与胫骨在矢状位上的静态位置关系改变，胫骨近端相对股骨远端前移，严重影响膝关节功能，若不及时治疗，膝关节将反复扭伤，易损害关节软骨、半月板等结构，致使关节过早老化以及发生骨关节病[1-2]。有研究发现，ACL 撕裂后胫骨前移的程度可能会影响ACL 重建术后的临床疗效，而股骨远端和胫骨近端的骨性解剖形态与ACL撕裂风险升高有关，人体本身固有的解剖参数在其中起到不容忽视的作用，成为近年来国内外研究的重点[3-4]。因此，膝关节骨性解剖特征和ACL损伤可能是胫骨前移的形成机制之一，但该假设尚未得到证实，目前仍存在诸多争议。基于此，本研究旨在分析急性ACL撕裂不伴半月板损伤患者膝关节骨性解剖特征与胫骨前移间的相关性，以证实膝关节骨性解剖形态可能是ACL失效后胫骨前移的自然形成机制，现报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 回顾性分析2020 年1 月至2021 年12 月中国人民武装警察部队海警总队医院收治的急性ACL撕裂不伴半月板损伤患者86 例的临床资料。纳入标准：（1）伴有膝关节肿胀、疼痛及活动受限者；（2）经MRI 检查证实者；（3）既往有膝关节外伤史者。排除标准：（1）合并半月板损伤及侧副韧带损伤者；（2）接触性损伤者或合并膝关节骨折者；（3）患肢存在膝关节手术史者。根据ACL 损伤情况将患者分为完全撕裂组56 例和部分损伤组30 例。完全撕裂组男35 例，女21 例；年龄18～50（32.61±7.23）岁；损伤位置：左侧27 例，右侧29 例。部分损伤组男19 例，女11 例；年龄18～50（32.57±7.25）岁；损伤位置：左侧15 例，右侧15例。两组患者性别、年龄和损伤位置比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）。本研究经本院医学伦理委员会审查通过（批准文号：海伦[2023052]号），所有患者均知情同意。

1.2 方法 所有患者均接受MRI 检查，采用德国西门子公司的MAGNETOM Svanto 1.5 T 磁共振扫描系统，患者膝关节保持下肢旋转中立位，股四头肌放松，获取冠状面、矢状面及横断面序列图像，每个序列均包括T1WI 和T2WI。所有患者均由同一台仪器及同一专业人员检测。

1.2.1 胫骨前移测量方法 取矢状面T1WI，选取由髁间窝中点至最外侧中点（恰好暴露腓骨头为宜）的扫描层面为测量层面。沿胫骨外侧平台画一切线，以股骨外侧髁后方轮廓为参照画一正圆，沿该圆后方画一直线a 与该圆相切，同时垂直于胫骨外侧平台后方的延长线，再以胫骨外侧平台最后方皮质为参照画一直线b，与胫骨外侧平台延长线垂直，ab 两线间的垂直距离即为胫骨前移距离（图1）。

图1 胫骨前移测量方法

1.2.2 股骨外侧髁长度、股骨外侧髁高度测量方法 选取矢状面T1WI，以通过髁间窝中心的扫描平面为基准，在股骨干近端和远端各绘制一个圆同时与股骨干前方、后方皮质相切，两圆心连线即为股骨干轴线（图2A）。测量平面与胫骨前移相同，连接股骨外髁最前方和最后方皮质，连线与股骨干轴线的交点至股骨外髁最后方皮质的距离即为股骨外侧髁长度（图2B）。绘制股骨外侧髁后方弧形皮质的最佳内切圆，圆的直径即为股骨外侧髁高度（图2C）。

图2 股骨外侧髁长度、股骨外侧髁高度测量方法（A：股骨干轴线；B：股骨外侧髁长度；C：股骨外侧髁高度）

1.2.3 胫骨外侧平台长度、胫骨平台后倾角测量方法 选取矢状面T1WI，以通过髁间窝中心的扫描平面为基准，在胫骨近端绘制一个圆，与胫骨平台最低点及胫骨前方、后方皮质相切，再在远端绘制一个圆，与胫骨前方、后方皮质相切，两圆心连线即为胫骨轴线（图3A）。测量平面与胫骨前移相同，绘制胫骨轴线的两条平行线，分别与胫骨近端前方、后方皮质相切，两线间距离即为胫骨外侧平台长度（图3B）。绘制胫骨外侧平台的切线，与胫骨轴线垂线的夹角即为胫骨平台后倾角（图3C）。

图3 胫骨外侧平台长度、胫骨平台后倾角测量方法（A：胫骨轴线；B：胫骨外侧平台长度；C：胫骨平台后倾角）

1.2.4 骨性参数比值 外侧髁长高比计算方法：股骨外侧髁长度/股骨外侧髁高度；胫骨外侧平台伸膝比计算方法：股骨外侧髁长度/胫骨外侧平台长度；胫骨外侧平台屈膝比计算方法：股骨外侧髁高度/胫骨外侧平台长度。

1.2.5 ACL 损伤情况判定 选取冠状面T2WI，由前向后逐层筛选，以腓骨小头恰好显像的层面为中心，评估ACL 信号，完全撕裂表现为条带股骨侧、实质部或胫骨侧连续性中断，或呈弥漫性高信号（图4A）；部分损伤表现为低信号条带迂曲、菲薄，或呈弥漫性中等信号（图4B）。

图4 急性前交叉韧带损伤图像（A：完全撕裂；B：部分损伤）

1.3 统计学处理 采用SPSS 24.0 统计软件。计量资料以表示，组间比较采用两独立样本t检验。采用Pearson 相关分析膝关节骨性解剖特征与胫骨前移间的相关性。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 膝关节骨性解剖特征与胫骨前移间的相关性经测量及计算，86 例患者胫骨前移（7.74±3.56）mm，股骨外侧髁长度（36.81±2.45）mm，股骨外侧髁高度（36.96±3.44）mm，胫骨外侧平台长度（46.85±4.01）mm，胫骨平台后倾角（6.22±2.98）；外侧髁长高比（99.53±5.57）%，胫骨外侧平台伸膝比（79.23±5.94）%，胫骨外侧平台屈膝比（79.62±5.36）%。Pearson相关分析显示，胫骨前移与股骨外侧髁长度、胫骨外侧平台屈膝比均无相关性（均P＞0.05），与股骨外侧髁高度、胫骨外侧平台长度均呈负相关（均P＜0.01），与胫骨平台后倾角、外侧髁长高比、胫骨外侧平台伸膝比均呈正相关（均P＜0.01），见表1。

表1 膝关节骨性解剖特征与胫骨前移间的相关性

2.2 两组患者膝关节骨性解剖特征比较 两组患者各项膝关节骨性解剖特征比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表2。

表2 两组患者膝关节骨性解剖特征比较

2.3 两组患者膝关节骨性解剖特征与胫骨前移间的相关性 完全撕裂组胫骨前移（9.43±3.27）mm，高于部分损伤组的（4.58±1.19）mm，差异有统计学意义（t=4.480，P＜0.05）。Pearson 相关分析显示，完全撕裂组中，胫骨前移与股骨外侧髁长度、胫骨外侧平台屈膝比均无相关性（均P＞0.05），与股骨外侧髁高度、胫骨外侧平台长度均呈负相关（均P＜0.01），与胫骨平台后倾角、外侧髁长高比、胫骨外侧平台伸膝比均呈正相关（均P＜0.01）。部分损伤组中，胫骨前移与各项膝关节骨性解剖特征均无相关性（均P＞0.05），见表3。

表3 两组患者膝关节骨性解剖特征与胫骨前移间的相关性

3 讨论

ACL 撕裂后常导致患者膝关节出现前向及前外旋转不稳定，既往研究发现，ACL 损伤后，部分患者MRI矢状位扫描像上外侧胫骨平台相比股骨外侧髁会出现明显的前向位移，但关于胫骨前移的原因目前尚不完全清楚，除ACL 重建术失效外，膝关节骨性解剖特征的改变也可能是其原因之一，有些学者认为膝关节周围结构解剖参数是ACL 损伤的内部因素[5-6]。

本研究结果显示，胫骨前移与股骨外侧髁长度、胫骨外侧平台屈膝比均无相关性，与股骨外侧髁高度、胫骨外侧平台长度均呈负相关，与胫骨平台后倾角、外侧髁长高比、胫骨外侧平台伸膝比均呈正相关。Grassi 等[7]对51 例ACL 重建失效患者的MRI 评估后发现，股骨后髁长高比在多次失效患者中明显增大，说明其与股骨前移存在关联，能够印证本研究所得结论。分析其原因可能与膝关节屈伸时股骨后髁的运动轨迹有关，伸膝过程中，胫骨平台相对股骨髁的旋转半径由股骨后髁的长度逐渐改变为股骨后髁高度，当长度大于高度时膝关节前外侧结构张力发生变化，可能造成伸膝时胫骨外侧平台向前移位并内旋，增加外侧间室胫骨前移；屈伸膝时，胫骨平台在矢状面上相对股骨髁越短，运动轨迹反而越长，膝关节前外侧结构扫过的圆弧更大，张力变化幅度也更大，前外侧结构在伸膝时更为松弛，也会导致胫骨前移增加[8-9]。此外，长期以来，胫骨平台后倾角也被认为是ACL 撕裂的危险因素之一，假设将沿胫骨长轴施加一个向下的外力当作人体自身重力，股骨内侧髁会变成一个偏心轴的轴心点，使股骨外侧髁做一个类似于外旋的动作，当施加的外力恒定不变时，胫骨平台后倾角越大，则股骨内旋角越大，ACL 所受外力越大，其发生损伤的风险越高，使得胫骨相对于股骨的前移增加[10-11]。

MRI 是临床上用于评估ACL 损伤的常用方法。本研究结果显示，完全撕裂发生率为65.12%，与Nguyen等[12]研究结果相似。但对比不同损伤患者各项膝关节骨性解剖特征，差异无统计学意义；Pearson 相关分析显示，完全损伤组中，胫骨前移股骨外侧髁长度、胫骨外侧平台屈膝比无相关性，与股骨外侧髁高度、胫骨外侧平台长度呈负相关，与胫骨平台后倾角、外侧髁长高比、胫骨外侧平台伸膝比呈正相关；部分损伤组中，胫骨前移与各项膝关节骨性解剖特征均无相关性，说明胫骨前移在ACL 完全损伤时显著增大，且多项膝关节骨性解剖特征与胫骨前移在ACL 完全损伤时存在相关性。郑峒等[13]研究也表明，胫骨前移大小与ACL 损伤程度相关，但膝关节骨性参数仅在ACL 完全损伤时与胫骨前移相关，在部分损伤时与胫骨前移无关，这意味着股骨远端和胫骨近端解剖形态对胫骨前移的作用可能在ACL 完全失效时才显现[14]。

本研究通过测量各项膝关节骨性解剖特征参数，明确其与胫骨前移间的相关性，对于预防ACL 损伤起到一定的预防作用，但本研究由于纳入样本量较少，且测量方法可能受个人因素存在误差，会对研究结论造成不同程度的影响，今后还需进一步扩大样本量，同时探寻更多的膝关节骨性解剖特征参数[15]。

综上所述，股骨外侧髁高度过低、胫骨外侧平台长度过小以及股骨外侧髁长度与股骨外侧髁高度、胫骨外侧平台长度的比值过大与胫骨前移增加相关，上述情况在ACL 完全撕裂时表现得更为明显。