陈刚
(台州市立医院,浙江台州318000)
·综述·
膝关节后外侧角损伤的研究进展
陈刚
(台州市立医院,浙江台州318000)
膝关节后外侧角(PLC)是维持膝关节后外侧稳定的复合结构,其损伤通常合并膝关节其它结构的损伤。本文回顾了PLC的解剖、生物力学、受伤机制、合并损伤、损伤分级、临床特征、影像和治疗等方面的文献,并提出研究方向。
膝关节;后外侧角损伤;损伤机制;生物力学
膝关节后外侧角 (posterolateal complex,PLC)是维持膝关节后外侧稳定的重要结构,它主要是由外侧副韧带、腘肌腱复合体、腘腓韧带、弓状韧带和后外侧关节囊组成的复合体。单纯PLC损伤只占所有膝关节急性韧带损伤的1.6%,常伴其它膝部结构损伤[1-3]。根据PLC损伤程度和分级,采用不同的治疗方式[4]。如PLC不能及时治疗,将会导致严重的并发症,包括早期膝关节骨性关节炎、慢性疼痛、关节不稳、关节软骨退变等;治疗不当则会导致交叉韧带重建的失败[5]。
后外侧角中维持膝关节过伸、内翻和胫骨外旋的稳定性结构包括:髂胫束 (iliotibial band,ITB)、股二头肌腱(biceps femoris tendon,BFT)、外侧副韧带(lateral collateral ligament,LCL)、腘肌腱(popliteus tendon,PT)、腘腓韧带 (popliteo fibular ligament,PFL)、腓肠肌外侧头、外侧关节囊、弓状韧带、腘斜韧带和豆腓韧带。生物力学上分析证明PLC主要由LCL、PT和PFL组成[6]。LCL是关节外结构,起始于股骨外上髁,向下纵向走形,止于腓骨头的前下方,距离腓骨头茎突18.3mm[7],LCL平均长度为63mm,宽为1.2mm,厚度上存在较大差异,有报道为2.4mm,亦有报道为4.7mm[7-8]。PT起始于LCL股骨附着处前下方约18.5mm,穿过LCL与弓状韧带的深面,与腘肌肌腹相连接,其长约40.4mm,在腘腓韧带分叉处的宽、厚度分别为7.5mm和3.6mm,可分为前下、后下、后上3个不同方向的三束。PFL起自腘肌腱和腘肌的连接部,远端附着腓骨头[9],与外侧副韧带腓骨头附着处相距18.3mm,其出现率100%,与腘肌腱成60°角,长约11.06mm。PFL形态变异较多,可分为两型:I型指PFL为单一韧带;II型指PFL可分为前、后臂,呈“Y”形[8-10]。
目前认为PT、PFL、LCL是保持膝关节后外侧稳定、控制和平衡膝关节的主要结构,Ullrich等[10]通过对PLC进行的有关解剖和生物力学实验研究证实,单纯切断ITB、BFT、腓肠肌外侧头、外侧关节囊、弓状韧带、腘斜韧带和豆腓韧带均没有引起明显的膝关节后外侧不稳。多项研究揭示LCL除了是重要的抗膝内翻结构,也是重要的抗外旋结构,PT和PFL则是次要的抗膝内翻结构[11]。
研究发现LCL在伸膝位紧张、屈膝位松弛、屈膝位外旋时LCL的张力变化不大;PFL自伸膝位到屈膝90°位始终保持紧张,在胫骨被动外旋时紧张度增加。这些组织结构的松弛将会导致胫骨平台外旋内翻向后的半脱位,临床以及影像学上亦得到相应的证实[12]。Sanchez等[13]认为,PLC和后交叉韧带(PCL)提供一样的膝关节稳定性,生物力学以及临床研究在PLC失效的膝关节中PCL不能具有原先的功能,相反,临床研究证实单纯的PCL撕裂,其膝关节功能尚正常,完整的PLC能够限制膝关节
后移,所以修复重建PLC是必要的。
PLC损伤机制包括作用力使膝关节过伸[14-15]和膝关节屈曲位外旋[16]。膝关节过伸性损伤通常由后侧关节囊撕裂和胫骨前侧撞击的骨折引起,最终导致PLC损伤;这种损伤机制同时验证PLC是维持膝关节内翻外旋以及限制胫骨后移的主要解剖结构,而选择性切断这些结构会造成膝关节垂直和旋转不稳。膝关节屈曲位外旋会导致PT、PFL、LCL和前后交叉韧带撕裂。
目前,对于PLC损伤程度有Hughston等[17]分度和Fanelli等分型[18],以Fanelli分型为主。Hughston分度:在屈膝30°内翻应力下与对侧膝关节比较,膝关节外侧张开0~5 mm为I度,6~10 mm为II度,超过10 mm为III度。Fanelli分型:A型:屈膝30°时,外旋增加10°,无内翻不稳,表明PFL、PT损伤;B型:屈膝30°时,外旋增加,I~II度内翻不稳,但有硬性终止点,表明PFL、PT撕裂,LCL部分损伤;C型:屈膝30°时,外旋增加,III度内翻不稳,且无硬性终止点,表明PFL、PT、LCL撕裂,可能合并交叉韧带损伤。
Gardner等[2,3,19]报道PLC的损伤往往同时合并前后交叉韧带、胫骨平台骨折、内侧半月板以及血管神经损伤。如果是PLC过伸性损伤,一定要高度怀疑合并胫骨内侧平台骨折,其合并发生率大约是68%[2]。另外,如果考虑为膝部血管损伤,须触诊足背动脉以及内踝后方胫后动脉搏动,如果高度怀疑,须行血管B超或CTA检查腘动脉。可同时存在腓总神经损伤症状,其合并率文献报道不一样,Chen等[20]认为是 30%,Mook等[21]认为是16%~40%。胫骨内翻外旋或过伸性损伤同样是半月板损伤的机制。
PLC急性损伤为<3周,慢性损伤为>3周。急性单纯PLC损伤的患者通常会主诉其膝部后外侧疼痛肿胀,慢性表现为内侧或后外侧关节线处疼痛,行走时膝关节过伸、内翻以及打软腿、弹响现象[22]。如长久未得到很好的治疗,会导致内翻膝的应力,膝力线内移,从而加速内侧关节软骨磨损导致的疼痛[23]。如果合并腓总神经损伤以及腘窝部血管损伤,亦会出现足下垂、足趾背伸不能、足背部麻木感以及远端血供障碍。查体包括后外抽屉试验,拨号试验[24],外旋反屈试验[25],反向轴移试验[26],可以在应力试验下帮助PLC的诊断[27],目前尚缺乏以上试验特异度和敏感度的相关研究。Kim等[12]通过CT结合查体观察膝关节的外旋以及内翻,精确判断PLC损伤。
膝关节X线的多种表现如外侧关节间隙异常增宽、胫骨前内侧平台骨折[1]、腓骨头尖端撕脱性骨折、髂胫束撕脱骨折,甚至Segond骨折均提示可能存在急性PLC损伤。在PLC慢性损伤中,X线片会表现出内、外侧关节及髌股关节的退形性改变[23]。CT三维表现可以更清晰地显示胫腓骨近端的隐匿性骨折的存在。PLC的损伤主要采用MRI检查,能够显示PLC损伤是否合并前交叉韧带(ACL)、PCL、半月板损伤[28],对于骨性损伤方面可以显示胫骨前内侧撞击引起的骨折或骨挫伤。Barker等[3]研究认为B超下亦能够较好地显示PLC以及其他结构。综合各项检查特点:X线能够观察明显的骨折、骨折的程度以及关节间隙是否对称;CT对于骨性结构的观察占优势,能够观察到更加细微的骨折,譬如撕脱性骨折、关节面的塌陷劈裂;MRI对观察骨性结构的损伤不如CT,但除了能够观察隐匿性骨折、隐性骨折外,还能观察膝关节内的韧带、半月板损伤以及PCL的各主要解剖结构;B超能够显示PLC解剖结构,但需要一定的经验,基层医院尚未开展。
PLC损伤的治疗方式取决于受伤的时间和程度。根据急慢性PLC损伤,3周以内早期的修复或加强可以获得良好的疗效[14],超过3周的损伤,由于瘢痕愈合,单纯修复常常受到限制,故需要重建手术以便重建膝关节稳定性和力学对线,降低患者
膝关节不稳以及骨性关节炎的发生。
根据PLC损伤的程度,I度和II度中度损伤采用非手术治疗可获得良好的效果[18],而严重的II度和所有III度非手术治疗疗效差,可遗留松弛,导致行走不稳和骨性关节炎,因此推荐手术治疗[29]。
保守治疗主要是膝关节制动3周,3周后开始膝关节活动度锻炼,6周后进行负重训练[30]。手术治疗包括修复加强术、重建术(包括解剖重建和功能重建)。修复术主要用于3周内的损伤,提倡精确及可靠地修复PLC的结构。Tzurbakis等[31]报道采用修复术治疗均取得良好的疗效,但目前尚缺乏修复与重建的随机对照研究。如PLC损伤较重,单纯的修复难以恢复解剖结构,需要加强术,目前较少采取,一般采用重建手术。重建术可以选择胫骨或腓骨为基础的重建,包括解剖重建与功能重建。腓骨基础的重建主要是Larson重建,大体根据LCL和PFL解剖,主要纠正内翻不稳,其次要纠正外旋不稳。胫骨基础的重建是根据原先LCL、PT和PFL解剖起止点进行重建,维持PLC的动力以及静力结构,胫骨-股骨束重建腘肌,股骨-腓骨束重建PFL,腓骨-股骨束重建LCL。目前LaPrade技术能够重建内翻以及外旋的不稳,亦取得良好的结果[4]。PLC损伤的外科手术并发症包括腓总神经损伤、血肿、感染、关节僵硬、重建的失效、移植物的激惹。
膝关节研究已经认识到PLC主要解剖结构包括PFL、PT、LCL,尸体生物力学研究通过分别切断PFL、LCL、PFL+LCL来进行内翻和外旋的程度测量,判断PLC各组成部分的作用。PFL、PT为主要的抗外旋及次要的抗胫骨后移结构,LCL为主要的抗内翻结构。CT以及B超在应力位诊断PLC损伤上会有更多突出的作用,可提供多种方式综合判断膝关节周围多种韧带的损伤。PLC损伤后ACL及PCL应力负荷的影响尚缺乏一定的数据支撑,在膝关节多种韧带损伤的情况下,选择同时重建韧带对于临床尚有一定困惑。在综合考虑暴露面积、术中复位、钢板固定生物力学、膝关节周围I期血管神经的探查后,提出一个全新的经腓骨头截骨入路治疗胫骨后外侧平台骨折,是一个新的研究方向。
[1] Yoo JH,Kim EH,Yim SJ,et al.A case of compression fracture of medial tibial plateau and medial femoral condyle combined with posterior cruciate ligament and posterolateral corner injury.Knee,2009,16(1):83
[2] Gardner MJ,Yacoubian S,Geller D,et al.The incidence of soft tissue injury in operative tibial plateau fractures:a magnetic resonance imaging analysis of 103 patients.Orthop Trauma,2005,19(2):79
[3] Barker RP,Lee JC,Healy JC.Normal sonographic anatomy of the corner of the knee.Am J Roentgenol,2009,192(1):73
[4] LaPrade RF,Johansen S,Agel J,et al.Outcomes of an anatomic posterolateral knee reconstruction.Bone Joint Surg Am,2010,92:16
[5] Harner CD,Vogrin TM,Höher J,et al.Biomechanical analysis of a posterior cruciate ligament reconstruction:deficiency of the posterolateral structures as a cause of graft failure.Sports Med,2000,28(1):32
[6] Osti M,Tschann P,Künzel KH,et al.Posterolateral corner of the knee:microsurgical analysis of anatomy and morphometry. Orthopedics,2013,36(9):e1114
[7] HaslamaPG,BickerstaffbDR.Postero-lateralrotatoryinstability. Current Orthopaedics,2007,21:451
[8] Ishigooka H,Sugihara T.Anatomical study of the popliteofibular ligament and surrounding structures.Orthop Sci,2004,9:51
[9] Raheem O,Philpott J,Ryan W,et al.Anatomical variations in the anatomy of the posterolateral corner of the knee.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2007,15:895
[10]Ullrich K,Krudwig WK,Witzel U.Posterolateral aspect and stability of the knee joint:I anatomy and function of the popliteus muscle-tendon unit:an anatomical and biomechanical study Knee.Surg,sport traumatol arthrosc,2002,10:86
[11]LaPrade RF,Muench C,Wentorf F,et al.The effect of injury to the posterolateral structures of the knee on force in a posterior cruciate ligament graft:a biomechanical study. Sports Med,2002,30(2):233
[12]Kim YH,Purevsuren T,Kim K,etal.Contribution of posterolateral corner structures to knee joint translational and rotational stabilities:a computational study.Proc Inst Mech Eng H,2013,227(9):968
[13]Sanchez AR,Sugalski MT,LaPrade RF.Anatomy and biomechanics of the lateral side of the knee.Sports Med Arthrosc,2006,14(1):2
[14]Levy BA,Stuart MJ,Whelan DB.Posterolateral instability of
the knee:evaluation,treatment,results.Sports Med Arthrosc,2010,18(4):254
[15]Fornalski S,McGarry MH,Csintalan RP,et al.Biomechanical and anatomical assessment after knee hyperextension injury. Sports Med,2008,36(1):80
[16]Csintalan RP,Ehsan A,McGarry MH,et al.Biomechanical and anatomical effects of an external rotational torque applied to the knee:a cadaveric study.Sports Med,2006,34:1623
[17]Hughston JC,Andrews JR,Cross MJ,et al.Classification of knee ligament instabilities.Part II.The lateral compartment.J Bone Joint Surg Am,1976,58:173
[18]Fanelli GC,Feldmann D.Management of combined anteriorcruciate ligament/posteriorcruciate ligament/posterolateral complex injuries of the knee.Oper Tech Sports Med,1999,7:143
[19]Bennett DL,George MJ,El-Khoury GY,et al.Anterior rim tibial plateau fractures and posterolateral corner knee injury. Emerg Radiol,2003,10(2):76
[20]Chen FS,Rokito AS,Pitman MI.Acute and chronic posterolateral rotatory instability of the knee.J Am Acad Orthop Surg,2000,8(2):97
[21]Mook WR,Ligh CA,Moorman CT,et al.multiligament knee injury:current concepts and treatment algorithm.J Am Acad Orthop Surg,2013,21(6):343
[22]Larson RV,Tingstad E.Lateral and posterolateral instability of the knee in adults.In:DeLee JC,Drez DJ,et cu.DeLee& Drez’s Orthopaedic Sports Medicine:Principles and Practice. 2nd ed.Philadelphia,PA:Saunders,2003:1969
[23]Sharma L,Song J,Felson DT,et al.The role of knee alignment in d isease progression and functional decline in knee osteoarthritis.JAMA,2001,286:188
[24]Laprade RF,Wijdicks CA.The management of injuries to the medial side of the knee.Orthop Sports Phys Ther,2012,42(3):221
[25]Laprade RF,Ly TV,Griffith C.The external rotation recurvatum test revisited:reevaluation of the sagittal plane tibiofemoral relationship.Sports Med,2008,36:709
[26]Petrigliano FA,Lane CG,Suero EM,et al.Posterior cruciate ligament and posterolateral corner deficiency results in a reverse pivot shift.Clin Orthop Relat Res,2012,470(3):815
[27]James EW,Williams BT,Laprade RF.Stress Radiography for the Diagnosis of Knee Ligament Injuries:A Systematic Review.Clin Orthop Relat Res,2014,472(9):2644
[28]Farshad-Amacker NA,Potter HG.MRI of knee ligament injury and reconstruction.Magn Reson Imaging,2013,38(4):757
[29]Kannus P.Nonoperative treatment of grade II and III sprains of the lateral ligament compartment of the knee.Sports Med,1989,17(1):83
[30]Rue JP,Kilcoyne K,Dickens J,et al.Diagnosis and treatment of injuries to the posterolateral ligament complex.Knee Surg,2011,24(3):143
[31]Tzurbakis M,Diamantopoulos A,Xenakis T,et al.Surgical treatment of multiple knee ligament injuries in 44 patients:2-8 years fo llow-up results.Knee Surg Sportsg Traumatol Arthrosc,2006,14(8):739