理想化股骨隧道位置对ACL重建术后肌腱-骨界面愈合的影响

王 哲,王大麟

(北华大学附属医院,吉林 吉林 132011)

前交叉韧带(ACL)损伤是骨科运动损伤的常见病之一,多数情况下这种损伤需ACL重建手术治疗。目前,随着对ACL股骨原始止点解剖及生物力学的深入研究,研究者们发现前交叉韧带的股骨原始止点区域中并非都具有生物力学意义,并将股骨原始止点区域再次划分为直接止点与间接止点区域,而其中具有重要生物力学意义的直接止点区域也并非位于解剖足印区中心。通过大量生物力学试验分析,有研究[1-3]认为,直接止点区域重建在恢复正常膝关节运动功能方面具有明显的优越性,特别是在恢复旋转稳定性方面,因此重建的方法也从单纯追求解剖区域全覆盖重建过渡到直接止点,即理想化位点重建。目前,前交叉韧带重建(ACLR)的成功率为73%～95%,且大部分仅能够恢复到损伤前活动水平的37%～75%[4]。这种预后有人将其归因于肌腱-骨界面愈合失败。有研究[5]显示,ACL重建术后失败率为1.5%～5.7%,肌腱-骨界面愈合失败主要表现为重建术后移植物松弛、力学性能不如原生ACL等。肌腱-骨界面愈合失败主要是由于手术失误、外伤性损伤、肌腱与骨隧道融合失败及移植肌腱自身重塑失败。为降低肌腱-骨界面愈合失败率,进一步提高ACLR预后,研究者们开始着重关注如何提高肌腱-骨界面愈合率。影响肌腱-骨界面愈合的因素较多,但目前暂无针对不同股骨隧道止点对术后肌腱-骨界面愈合影响的研究。有研究[6-8]显示,MRI纤维带间的信号强度可以间接评价肌腱-骨界面的愈合过程,低信号强度表明纤维带间细胞少、血管少,胶原纤维丰富。因此,本研究将应用不同MRI信号强度作为评估术后肌腱-骨界面愈合的参考点,比较不同股骨隧道止点对术后肌腱-骨界面愈合的影响,为进一步提高临床ACL重建手术成功率、缩短恢复时间提供临床参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2015年1月-2023年2月于北华大学附属医院行前交叉韧带单束解剖重建治疗的ACL断裂患者共61例,其中男38例,女23例,年龄21～56岁,平均(36.55±9.44)岁;伤后至手术时间间隔为3～120 d。

纳入标准:术前MRI检查并提示前交叉韧带呈长T1、长T2信号,韧带不连续或中断;辅助查体提示Lachman实验(++)以上,抽屉实验呈阳性;关节镜下探查发现ACL韧带连续性消失者。

排除标准:年龄<15岁者;骨发育畸形或不全者;双膝关节同时损伤或同一膝关节多发韧带损伤、膝关节不稳定或脱位者;严重的膝关节退变,Kellgren-Lawrence Ⅰ级以上,镜下关节软骨Outerbridge Ⅲ级以上,双下肢全长片提示明显膝关节内外翻畸形者;既往有同侧膝关节外伤史、膝关节肿瘤、结核、化脓性关节炎或者风湿、类风湿关节炎,同侧膝关节周围骨折手术史或ACL重建翻修病史者。

1.2 手术步骤

首先常规建立关节镜AL和AM通道,进行镜下检查,详细评估患者ACL损伤情况,再利用腰穿针与距离AM通道内侧1.5 cm、偏下0.5 cm处建立AMP操作通道,确保隧道钻最贴近内侧股骨髁而又不损伤内侧股骨髁关节软骨。自体肌腱移植物统一采用患侧半腱肌-股薄肌,依据肌腱直径选择半腱肌-股薄肌,并将两根自体肌腱一并对折形成4束长约13～14 mm的自体移植物,确保4束肌腱直径总和>8 mm。试验组31例患者中均采用IDEAL止点中心定位法定位,具体镜下定位:在膝关节屈曲90°时,远近位在后外侧髁间窝顶中心点远端3～4 mm,前后位在股骨后关节软骨前5～6 mm[9-10](见图1)。钻取股骨隧道后应用隧道尺测量股骨隧道长度,而胫骨侧隧道止点定位采用韧带残端或者内侧髁间脊与外侧半月板前角连接中点。将膝关节屈曲120°,选择MTA(轴位钻孔时钻头最接近内侧髁关节软骨而不损伤关节软骨)、AMP入路制备股骨隧道,股骨侧和胫骨侧分别应用Endobutton 15 mm和HA羟基磷灰石挤压螺钉固定。对照组30例患者利用关节镜下骨性结构,采用股骨足印区中心点MID定位法进行股骨隧道钻取,手术除定位法不同外,其余与试验组一致(见图2)。

a、b、c.关节镜下定位方法;d.术后IDEAL止点。图1 IDEAL镜下定位方法及术后影像学资料Fig.1 IDEAL endoscopic localization method and postoperative imaging data

a.IDEAL止点;b.传统MID止点。图2 IDEAL定位法与MID定位法影像学资料Fig.2 Imaging data of IDEAL localizationand MID localizationa.

1.3 磁共振扫描和图像分析

所有MRI扫描均在患者术后6和12个月时使用3.0 t MRI扫描仪(MAGNETOM V erio,a Tim system,Siemens,Germany)在放松伸展位上进行。

在膝关节表面柔线圈常规行斜矢状位、斜冠状位、横轴位扫描。斜矢状位是基本平行于股骨外侧髁内侧面扫描,斜矢状位T1WI TSE序列TR500 ms、TE16 ms,层厚3.0 mm,层间距1.2 mm;斜矢状位T2WITSE序列 TR 4 500 ms、TE100 ms,层厚3.0 mm,层间距1.2 mm;斜矢状位T2WI TSE-FS序列TR 5 000 ms、TE100 ms,层厚3.0 mm,层间距1.2 mm。斜冠状位是垂直于斜矢状位扫描,斜冠状位T2WI TSE 序列TR 4 500 ms、TE100 ms,层厚3.0 mm,层间距1.2 mm;横轴位T2WI FS TR5 000 ms、TE100 ms,层厚3.0 mm,层间距0.8 mm。由于移植物与骨隧道壁之间的尺寸较小,因此未进行信噪比测量。相反,移植物纤维带间的信号强度通过视觉评估进行判断,共为5个等级,并与膝关节周围解剖标志(髌骨肌腱、骨骼肌和关节液)进行比较。移植物纤维的MRI信号强度与髌腱相似,定义信号强度为Ⅰ级;MRI信号大于髌腱但小于肌肉为Ⅱ级;MRI信号与肌肉相似为Ⅲ级;MRI信号大于肌肉但小于关节液为Ⅳ级;MRI信号与关节液相似的为Ⅴ级。所有MR检查图像由两位有经验的高年资放射科医生采用双盲方法独立阅片、观察、记录,并分组及分类。每次测量重复3次,每次测量的间隔至少为1周,以消除记忆效应(见图3)。

胫骨侧MRI(Ⅱ级)信号;b.股骨侧MRI(Ⅱ级)信号。图3 IDEAL定位法术后6个月胫骨及股骨侧MRI信号等级Fig.3 MRI signal level of tibia and femur 6 months after IDEAL localization

1.4 统计学分析

2 结 果

2.1 两组患者一般资料及股骨隧道情况

对照组和试验组的基本资料如性别、年龄、身高、体质量比较差异无统计学意义(P>0.05)。测量结果显示,试验组股骨隧道长(37.85±4.07)mm,对照组股骨隧道长(35.28±3.83)mm,两组比较差异具有统计学意义(t=2.546,P=0.014)。见表1。

表1 两组患者股骨隧道比较Tab.1 Femoral tunnel of patients in two groups

2.2 两组患者治疗后MRI信号等级

本研究结果显示,治疗后6个月,对照组MRI信号等级为Ⅲ(Ⅲ,Ⅳ),试验组MRI信号等级为Ⅲ(Ⅱ,Ⅲ),试验组MRI信号等级显著低于对照组(U=6.280,P=0.028)。治疗后12个月,对照组MRI信号等级为Ⅱ(Ⅱ,Ⅳ),试验组MRI信号等级为Ⅱ(Ⅰ,Ⅱ),试验组MRI信号等级显著低于对照组(U=9.704,P=0.005),说明试验组在术后6、12个月肌腱-骨愈合较对照组好。见表2。

表2 两组患者治疗后MRI信号等级情况 Tab.2 MRI signal level of patients in the two groups after treatment

3 讨 论

有研究[11]显示,10%的前交叉韧带(ACL)损伤患者在ACLR后接受翻修手术,手术翻修的原因之一是隧道内肌腱-骨界面愈合不良[12],患者恢复运动后ACLR的翻修率达23%。因此,提高ACLR术后肌腱-骨界面愈合水平非常重要。前交叉韧带(ACL)重建术患者肌腱-骨界面愈合发生在骨隧道内的肌腱和骨移植物部位,包括移植物与周围骨结合和骨内移植物重塑[13],整个愈合过程非常复杂,受到诸多因素影响。一般来说,肌腱-骨界面愈合过程分为炎症、增殖、基质合成和基质重塑阶段[14]。有证据[15]表明,前交叉韧带重建过程中的手术创伤、固定不稳定、愈合缓慢使移植物在骨隧道内慢性运动,导致隧道加宽、骨吸收和移植物肌腱关节腔部分变性,这些都是导致移植物愈合不良的机制。相反,抑制移植物在骨隧道内的早期运动,可减少巨噬细胞积聚,减少过度炎症,无疑有利于肌腱-骨隧道愈合。因此,严格控制移植物在骨隧道内的等长性,间接控制移植物-骨隧道界面的机械环境,是促进肌腱-骨界面愈合的关键。

前交叉韧带重建术中移植物在骨隧道内的等长特征在很大程度上取决于股骨隧道内口的位置。BROPHY R H[16]等通过归纳总结ACL静态及动态解剖形态、股骨止点组织学形态,并根据解剖学、组织学、等距性、生物力学和临床数据,将治疗ACL的经验总结为战略性股骨隧道定位的5个要点,这些要点用首字母缩略词I(Isometry)、D(Direct)、E(Eccentrically)、A(Anatomical)、L(Low tension)表示,即将股骨隧道放置在一个位置,这个位置还原了原始ACL的等距性,同时在组织学上覆盖了直接纤维止点,即位于足印区的前(高)和近端(深)的偏中心区域,在整个屈伸范围内复制了原ACL的低张力-屈曲模式[17]。HEFZY M S[18]等研究发现,在足印区内距离足印区中心上后方区域,即直接止点(ADEAL位)定位将显示出最小的等距差异,在运动范围内只有1～4 mm的长度变化。相比之下,足印区中心位置隧道移植物会出现5～7 mm的长度变化,而位于PL束止点区会出现10 mm以上的长度变化。本研究中前交叉韧带(ACL)重建术患者在术后6个月、12个月MRI信号等级结果显示,采用ADEAL定位法股骨隧道内肌腱-骨界面愈合信号等级均优于传统足印区中心定位法,故采用ADEAL定位进行ACL重建,将增加术后肌腱-骨界面愈合率,加速康复。

本研究的ADEAL定位法股骨隧道长度要长于MID定位法,结合3D-CT图像解剖坐标轴测量方法得出:从后向前方向,股骨隧道口越“偏前”,得出的股骨隧道长度将越长。所谓“偏前”位置其实是本研究所叙述的最具等距性的IDEAL点。有研究[19]显示,股骨隧道过短将影响肌腱-骨界面愈合率,目前没有确切的韧带骨隧道内最小适宜长度阈值,但使移植物骨隧道内长度及与隧道接触面积最大化是被强烈推荐的。故IDEAL点因其能获得更长的股骨隧道,对术后肌腱-骨界面愈合在一定程度上具备一定优势。体外组织学检测是评价肌腱-骨界面愈合程度和移植物成熟程度的金标准[20],然而,在ACLR后,人体膝关节的前交叉韧带组织是不可能重复获得的。MRI作为一种无创方法,具有精度高、分辨率高、成像立体等优点,用来评价ACLR术后肌腱-骨界面愈合情况。本研究通过随访均有效获得了短、中期肌腱-骨界面愈合等级的MRI信号,为判断术后肌腱-骨界面愈合性提供了客观依据。本研究通过对比分析IDEAL点及MID点股骨隧道定位术后肌腱-骨界面愈合程度差异,分析促进前交叉韧带(ACL)术后肌腱-骨界面愈合的有效方法,以减少患者康复周期,有效降低术后移植物愈合失效率。本研究结果显示,理想化股骨隧道位置重建不仅可增加股骨隧道长度,提高肌腱-骨界面接触面积,同时依靠其等距性可促进肌腱-骨界面愈合,加速康复进程。

本研究仍然存在以下缺陷:1)本研究并非大宗病例,需要进一步数据收集研究,并进行有效事后或因果分析。2)在测量数据过程中虽然采用不同观察者随机双盲法,但仍未进行统一的可靠性检查(ICC)。3)随访时间较短,且对于大多数患者来说,重返运动的时间不到1 a,故过早运动所带来的影响未进行分析。4)仅评估了腘绳肌腱(半腱肌-股薄肌)自体移植,同种异体肌腱及带骨块-髌腱移植物的愈合有待进一步研究。5)本研究中胫骨和股骨隧道采用不同的固定物,可在胫骨和股侧使用相同固定物进行研究,以减少偏差。6)仍然存在其他影响股骨隧道长度及肌腱-骨界面愈合的自变量因素,应给予全面分析,并采用完善的自变量筛选策略,最大限度地减小误差,得出更具说服力的结论。

综上所述,理想化股骨隧道位置重建不仅可增加股骨隧道长度,进而提高肌腱-骨界面接触面积,同时可依靠其等距性促进肌腱-骨界面愈合,并加速康复进程,值得在临床中推广应用。