后交叉韧带止点形态学测量及其重建骨道直径探讨

2011-08-20 08:02陈连旭余家阔敖英芳王海军林霖
中国运动医学杂志 2011年10期
关键词:纵轴止点胫骨

陈连旭 余家阔 敖英芳 王海军 林霖

北京大学第三医院运动医学研究所(北京 100191)

后交叉韧带(PCL)断裂可以导致膝关节不稳,出现关节反复性肿胀、疼痛,长期不稳,甚至可以导致骨关节病[1,2]。临床上I~II度的PCL损伤,保守治疗效果良好;III度PCL损伤以及复合后外侧角的损伤需重建PCL,以免影响膝关节的稳定性[3,4]。PCL在功能上分为前外束(AL)和后内束(PM)两束,主要反映在股骨止点的位置[2,5]。解剖上无法严格区分AL和PM,但可根据不同屈膝角度时的紧张程度区分[6]。临床上若单纯重建AL,可恢复膝关节屈膝位时的后向稳定性,但不能恢复膝关节正常的运动学功能[7]。而采用双束重建技术,可最大程度地恢复PCL功能[8-10]。目前,单束和双束重建PCL的指征还不明确,骨道直径不统一,这与不同研究中骨道位置和大小不一有关。本研究在尸体标本上观察PCL股骨和胫骨止点的形态特点,从解剖学上探讨重建PCL时骨道直径的个体差异,为临床应用提供帮助。

1 材料和方法

1.1 标本准备

实验使用20具新鲜冷冻的膝关节尸体标本,其中右膝7具,左膝13具。年龄57岁到89岁,平均73岁。剔除关节周围和关节内所有的软组织,保留完整的PCL和前交叉韧带(ACL),暴露股骨远端和胫骨近端。髁间窝平均宽度为18.75 ± 2.54 mm,内侧髁平均宽度为27.01 ± 2.97 mm,内后髁高度为65.10 ± 3.36 mm,胫骨平台内外宽度和前后宽度分别为74.76 ± 6.21 mm和49.23 ± 3.64 mm,与文献报道一致[11-16]。因此,本组标本具有良好的代表性。

1.2 PCL止点边界和束间分界确认

因需要同时进行前交叉韧带研究,故未锯去股骨外髁而暴露股骨内髁的外侧面,而在完整股骨上测量PCL的止点大小。仔细去除PCL表面滑膜,仔细辨认PCL股骨和胫骨止点的边界,并分清AL和PM的分界,用1 mm克氏针沿边界和分界钻孔。后去掉PCL和止点所有软组织,信号笔标记边界和分界(图1)。若难以辨认AL和PM,则根据膝关节伸屈运动时不同的紧张程度(屈膝时AL紧张,伸膝时PM紧张)确定其纤维束,沿其纤维束走行,确定其分界线。

1.3 PCL股骨止点测量

由于PCL股骨和胫骨止点骨面复杂,不在一个平面之上,因此未直接在关节标本上测量,而是先用透明纸覆盖于止点之上,描绘出PCL、AL和PM止点的形态图,后在其形态图上进行测量。如图2所示,根据PCL止点方向确定其止点纵轴,用游标卡尺测定其长度,为PCL止点长度(PCLL),并测量该轴线与股骨纵轴的夹角(α角);经止点纵轴中点作纵轴垂直线,沿垂线测量止点的长度,为PCL止点宽度(PCLW);两条垂线交点O则为单束解剖重建PCL的骨道中心点。确定AL束止点纵轴,测量其长度,为AL束长度(ALL);经纵轴中点作纵轴垂线,沿垂线测量止点长度,为AL束宽度(ALW);交点A为双束解剖重建PCL时AL束的骨道中心点。同样方法确定并测定PM束止点长度(PML)和宽度(PMW),确定PM骨道中心点B。以中心点为圆心,宽度为直径,确定PCL、AL和PM骨道范围。同时观察板股韧带止点与PCL止点的关系。

1.4 PCL胫骨止点测量

根据PCL、AL和PM的胫骨止点形态,绘制其形态图。如图3所示,根据股骨止点的定位和测量方法,测量PCL、AL和PM胫骨止点长度和宽度,确定骨道中心点位置O、A和B。

2 结果

2.1 PCL止点的形态

图4为20个膝关节PCL股骨和胫骨止点的绘制图,1~7为右膝关节,8~20为左膝关节。上排为胫骨止点,下排为对应的股骨止点。PCL的胫骨止点形态大多为不规则的四边形,止点大部位于后交叉韧带窝底部,PM的部分纤维与后关节囊相连,位于窝底后缘以下。其轴线方向:前外-后内14例(70%),前-后2例(10%),前内-后外4例(20%);AM束和PL束的排列方向:前外-后内15例(75%),前-后2例(10%),前内-后外3例(15%)。PCL股骨止点形态多为不规则的半月形,凸面朝前,其轴线方向(屈膝90度)为前上-后下方向,该轴线与股骨干中心线的夹角为70±12°。AL和PM束的排列方向也为前上-后下方向。20例标本中,18例标本可以观察到板股韧带(90%),其中11例为W risburgh韧带(55%),4例为Humphery韧带(20%),3例两者皆有(15%)。W risburgh韧带的止点多位于PCL止点下1/3的后方,Hamphery韧带的止点多位于PCL止点中部1/3的前方(屈膝90度)。

2.2 PCL、AL和PM的长度和宽度

根据解剖重建观点,重建PCL止点应完全位于PCL原来的止点之内,骨道位于止点位置的中心。那么,骨道中心点就是止点纵轴中心点,骨道直径应为中心点宽度,大于该宽度,骨道就位于止点之外。测量结果(表1)显示,胫骨止点长度和宽度分别小于股骨止点长度和宽度,AL和PM胫骨和股骨止点长度和宽度差别不大。为了去掉差异较大的数值,更好适用于临床,我们选择第25百分位数的数值作为下限,第75百分位数的数值作为上限,测量值用均数(第25百分位数~第75百分位数)表示。PCL胫骨止点宽度为10.64(9.52~11.51)mm,股骨止点宽度为11.01(10.27~12.04)mm。AL胫骨止点宽度为7.54(6.50~8.58)mm,股骨止点宽度为9.56(8.91~10.52)mm;PM胫骨止点宽度为6.85(6.37~7.56)mm,股骨止点宽度为9.47(8.85~10.28)mm。

表1 PCL、AL和PM胫骨和股骨止点测量值(mm)

3 讨论

PCL损伤是较严重的膝关节运动损伤,可导致膝关节后向不稳定。PCL重建是其主要的治疗方法,传统的手术方式是PCL单束重建[17]。近几年来,随着对ACL解剖、生物力学等方面认识的逐渐深入,以及患者对于手术效果要求的不断提高,人们加强了对PCL双束重建的研究和应用,并提出了PCL三骨道和四骨道双束解剖重建的概念。解剖重建的核心是尽最大可能的实现原止点重建,恢复PCL的正常功能。为此,本研究对PCL止点形态、大小、走行等解剖特点进行了详细的研究,为临床手术技术的提高起了关键作用。

Edwards等[18]研究了39具膝关节PCL股骨和胫骨止点的形态,同本实验结果一样,止点形态无一相同。PCL胫骨止点形态类似不规则的四边形,PCL止点纵轴、AL和PM的排列方向都以前外-后内为主。PCL股骨止点形态类似于不规则的半月形,凸边朝前,PCL纵轴、AL和PM的排列方向以前上-后下为主(屈膝90º)。Harner等[19]研究发现,PCL股骨止点面积(153 ± 37 mm2)大于胫骨止点(128 ± 22 mm2),与我们的测量结果一致,PCL股骨止点长度和宽度均大于胫骨止点长度和宽度。Race等[6]研究发现,AL束占整个PCL体部横截面的85%,但胫骨和股骨止点大小和PM束相近。我们的测量结果也证实了这点,虽然AL止点长度和宽度均值都大于PM长度和宽度均值,但差别不大。

在PCL胫骨止点研究中,Moorman等[20]测量了14具膝关节标本,测量的PCL胫骨止点的前后向长度为15.6 ± 1.1 mm,范围从14 mm到18 mm。Makris等[21]测量的前后向长度为14 ± 2 mm,内外向宽度为14.4 ± 1 mm。在股骨止点研究中,Makris等[21]测量的前后向长度为31 ± 1 mm,上下向宽度为 11 ± 2 mm。Edwards等[18]测量的PCL股骨止点前后向长度为22 ± 3 mm,胫骨止点AL长度和宽度分别为8 ± 2 mm和9 ± 2 mm,PM长度和宽度分别为6±1 mm和10±2 mm。测量数值差异较大,主要与测量方法有关。

以往研究偏重于PCL止点形态和位置,以及止点中心点与骨性标志的位置测量[17-22],而有关骨道直径的研究尚未见报道。在临床应用中,单束重建、三骨道双束重建、四骨道双束重建以及胫骨Inlay股骨双骨道重建时,大多根据移植物大小和术者经验决定骨道直径,差异较大,无统一标准[23-26]。

根据本实验结果,在移植物充分的情况下,PCL单束重建时,胫骨骨道直径可为10.5(9.5 ~11.5)mm;股骨骨道为11(10 ~ 12)mm;如要求股骨骨道和胫骨一致,则以较小的胫骨骨道10.5(9.5~ 11.5)mm为准。胫骨单骨道、股骨双骨道重建时,胫骨骨道直径可为10.5(9.5 ~ 11.5)mm;股骨AL骨道直径可为9.5(8.5 ~ 10.5)mm;PM骨道直径可为9(8.5~10)mm。四骨道双束重建时,如要求胫骨骨道和股骨一致,那么AL骨道直径应为7.5(6.5 ~ 8.5)mm,PM骨道直径应为6.5(6.0 ~ 7.5)mm;如需股骨骨道大于胫骨骨道,AL股骨骨道直径可为9.5(8.5 ~10.5)mm;PM股骨骨道直径可为9.0(8.5 ~ 10.0)mm。显然,AL和PM胫骨骨道直径和股骨骨道直径相差甚多,胫骨AL和PM骨道直径只有7.5 mm和6.5 mm。如要保证两骨道间2 mm的骨壁,两骨道直径只有6.5 mm和5.5 mm,无法达到或接近正常PCL的大小(正常PCL体部的直径大约为13 mm[17])。如人为增大两骨道的直径,则会超出正常止点范围,损伤周围结构,或者造成两骨道相通,失去双骨道的意义。因此,建议优先选择胫骨单骨道和股骨双骨道的双束重建方法。当然,在移植物材料不充分的情况下,应尽最大可能充分利用移植物,由移植物大小决定骨道直径。

[1]Boynton MD,Tietjens BR. Long-term followup of the untreated isolated posterior cruciate ligament-deficient knee. Am J Sports Med,1996,24:306-310.

[2]Richter M,Kiefer H,Hehl G,et al. Primary repair for posterior cruciate ligament injuries. An eight-year followup of fifty-three patients. Am J Sports Med,1996,24:298-305.

[3]A llen CR,Kaplan LD,Harner CD,et al. Posterior cruciate ligament injuries. Curr Opin Rheumatol,2002,14:142-149.

[4]Bickerstaff DR. Posterior cruciate ligament injuries. Br J Hosp Med,1997,58:129-133.

[5]Girgis FG,Marshall JL,Monajem ARS. The cruciate ligaments of the knee joint anatomical,functional and experimental analysis. Clin Orthop,1975,106:216-231.

[6]Race A,Amis AA. The mechanical properties of the two bundles of the human posterior cruciate ligament. J Biomech,1994,27:13-24.

[7]Gill TJ,DeFrate LE,Wang C,et al. The biomechanical effect of posterior cruciate ligament reconstruction on knee joint function. Kinematic response to simulated muscle loads. Am J Sports Med,2003,31:530-536.

[8]Race A,Amis AA. PCL reconstruction. In vitro biomechanical comparison of“ isometric” versus single and double-bundled“ anatomic” grafts. J Bone Joint Surg Br,1998,80:173-179.

[9]Harner CD,Janaushek MA,Woo SL,et al. Biomechanical analysis of a double-bundle posterior cruciate ligament reconstruction. Am J Sports Med,2000,28:144-151.

[10]Mannor DA,Shearn JT,Grood ES,et al. Two-bundle posterior cruciate ligament reconstruction. An in vitro analysis of graft placement and tension. Am J Sports Med,2000,28:833-845.

[11]Muneta T,Takakuda K,Yamamoto H. Intercondylar notch w idth and its relation to the con fi guration and crosssectional area of the anterior cruciate ligament(A cadaveric knee study). Am J Sports Med,1997,25:69-72.

[12]Elias SG,Freeman MA,Gokcay EI. A correlative study of the geometry and anatomy of the distal femur. Clin Orthop Rel Res,1990,260:98-103.

[13]Good L,Odensten M,Gillquist J. Intercondylar notch measurements w ith special reference to anterior cruciate ligament surgery. Clin Orthop Rel Res,1991,263 :185-189.

[14]Yoshioka Y,Siu D,Cooke TD. The anatomy and functional axes of the femur. J Bone Joint Surg Am,1987,69:873-880.

[15]Staubli HU,Rauschning W. Tibial attachment area of the anterior cruciate ligament in the extended knee position. Anatomy and cryosections in vitro complemented by magnetic resonance arthrography in vivo. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,1994,2:138-146.

[16]Kurosawa H,Yamakoshi K,Yasuda K,et al. Simultaneous measurement of changes in length of the cruciate ligaments during knee motion. Clin Orthop Rel Res,1991,265:233-240.

[17]Bowman KF,Sekiya JK. Anatomy and biomechanics of the posterior cruciate ligament and other ligament of the knee. Oper Tech Sports Med,2009,17:126-134.

[18]Edwards A,BullAMJ,Amis AA. The attachment of the bundles of the posterior cruciate ligament:an anatomic study. Arthroscopy,2007,23:284-290.

[19]Harner CD,Baek GH,VogrimTM,et al. Quantitative analysis of human cruciate ligament insertions. Arthroscopy,1999,15:741-749.

[20]Moorman III CT,Zane MSM,Banai S,et al. Tibial insertion of the posterior cruciate ligament:a sagittal plane analysis using gross,histological and radiographic methods. Arthroscopy,2008,24:269-275.

[21]Makris CA,Georgoulis AD,Papageorgiou CD,et al.Posterior cruciate ligament architecture:evaluation under microsurgical dissection. Arthroscpopy,2000,16:627-632.

[22]Morgan CD,Kalman VR,Graw l DM,et al. The anatomic origin of the posterior cruciate ligament:where is it? Reference landmarks for PCL reconstruction. Arthroscopy,1997,13:325-331.

[23]Pinczew ski LA,Thuresson P,O tto D,et al. A rthroscopic posterior cruciate ligament reconstruction using four-strand hamstrings tendon graft and interference screws. Arthroscopy,1997,13:661-665.

[24]Clancy WG Jr,Bisson LJ. Double tunnel technique for reconstruction of the posterior cruciate ligament. Oper Tech Sports Med,1999,7:110-117.

[25]Lauffenburger M,Johnson DL. Posterior cruciate ligament reconstruction using autogenous central quadriceps tendon. Oper Tech Sports Med,1999,7:281-288.

[26]miller MD,Gordon WT. Posterior cruciate ligament tibial inlay technique-Principles and procedure. Oper Tech Sports Med,1999,7:127-133.

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