股骨髁间窝宽度和前交叉韧带胫骨端左右径相关性及其与前交叉韧带损伤的关系

李晨曦 周敬滨 丁杰 贺忱 李方祥国家体育总局运动医学研究所（北京100061）

股骨髁间窝宽度和前交叉韧带胫骨端左右径相关性及其与前交叉韧带损伤的关系

李晨曦 周敬滨 丁杰 贺忱 李方祥
国家体育总局运动医学研究所（北京100061）

目的：探讨股骨髁间窝宽度与前交叉韧带（ACL）胫骨端左右径之间的相关性及其与ACL损伤的关系，为ACL重建术提供解剖依据。方法：选取在本院接受膝关节镜检的患者，ACL损伤组17人，ACL完整组20人，搜集其性别、年龄、是否为运动员、受伤至手术时间等信息。术中在关节镜下测量ACL胫骨端左右径和髁间窝上1/3、下1/3及基底部宽度。分别比较ACL损伤组和ACL完整组、男性和女性患者、ACL损伤组男性和ACL完整组男性、ACL完整组女性和ACL完整组男性患者之间测量指标有无统计学差异，并分别分析髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径之间有无相关性。结果：（1）各组别患者的髁间窝宽度、ACL胫骨端左右径绝对值比较均无统计学差异。（2）ACL损伤组患者髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径不具有相关性，而ACL完整组患者具有中等程度相关性；单独分析男性患者，发现ACL完整组男性患者患者髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径具有高度相关性，而ACL损伤组男性患者不具有相关性，提示髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径不匹配可能是非接触性ACL损伤发生的危险因素之一。（3）全体男性患者的髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径具有中等程度相关性，而全体女性患者则不具有相关性；去掉ACL损伤患者，发现ACL完整组男性患者髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径具有高度相关性，而ACL完整组女性患者则不具有相关性，提示髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径不匹配可能是女性非接触性ACL损伤发生率高于男性的原因之一。结论：ACL胫骨端左右径相对于髁间窝宽度太宽或太窄可能是ACL损伤的危险因素，也可能是女性ACL损伤发生率高于男性的原因之一。

前交叉韧带；髁间窝宽度；胫骨端左右径；损伤因素

流行病学调查显示，女性发生ACL损伤的几率显著高于男性[1－5]，有学者认为这可能与女性的髁间窝宽度[6，7]、ACL尺寸[7]等解剖参数及肌肉力量[8]、激素水平[9-12]和训练水平[13]等因素有关。其中髁间窝宽度和ACL尺寸究竟是否单独成为ACL损伤的危险因素尚存在一定争议[14，15]。髁间窝撞击学说认为膝关节过伸或内外旋时，前交叉韧带胫骨端与髁间窝顶部或髁间窝外侧壁发生撞击是引起前交叉韧带发生非接触性损伤的直接原因。那么股骨髁间窝宽度和ACL尺寸之间是否存在匹配关系，两者不匹配是否更易引起ACL发生非接触性损伤呢？目前只有少数学者关注股骨髁间窝宽度和ACL尺寸之间的匹配关系，且并未得出明确结论[16-19]。

本研究通过在关节镜下测量接受膝关节镜检查术患者的股骨髁间窝宽度和ACL胫骨端左右径，分别探讨ACL损伤组和ACL完整组、男性和女性患者、ACL损伤组男性和ACL完整组男性、ACL完整组女性和ACL完整组男性患者的髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径之间的相关性，明确髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径不匹配是否为非接触性ACL损伤的危险因素。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取国家体育总局运动医学研究所体育医院2013 年7月至2014年3月接受膝关节镜检的患者，所有患者均知情并同意。根据术中诊断将患者分为ACL损伤组和ACL完整组。ACL损伤组纳入标准：首次发生非接触性ACL损伤（排除由于外伤车祸等损伤的患者），且首次接受关节镜检查的患者；无膝关节退行性病变；受伤到手术的时间不超过6个月。ACL完整组纳入标准：无ACL损伤史，首次接受关节镜检查的患者；无膝关节退行性病变；无影响髁间窝宽度、ACL胫骨端左右径的其它损伤或疾病。两组纳入患者年龄均小于50岁。

最终ACL损伤组共纳入17名患者，其中男性13名，女性4名；运动员6名，非运动员11名。平均年龄28.29±6.94岁，受伤到手术的平均时间为2.24±1.98个月。ACL完整组共纳入20名患者，其中男性11人，女性9人；运动员4名，非运动员16名。包括半月板损伤13人、外侧盘状软骨损伤5人、髌骨软骨病1人、滑膜皱襞综合征1人。患者平均年龄为29.05±11.33岁。两组患者年龄、性别、运动员构成均无统计学差异。

1.2 研究方法

患者在腰硬联合麻醉下，于膝关节前内侧入路置镜探查，适当刨削增生滑膜，良好显露视野。检查膝关节内前后交叉韧带、内外侧半月板、髌上囊、内外侧隐窝有无明显异常，检查髁间窝是否有骨赘增生，排除发生膝关节退行性变的患者。使用探钩探查患者ACL以明确ACL是否发生损伤。在屈膝90°位通过前内侧入路进镜，常规外侧入路进关节镜尺行关节镜下测量。为排除由于测量和读数引起的误差，所有测量及读数均由作者本人进行，每个部位进行三次读数取平均值。具体测量方法如下：

ACL胫骨端左右径测量：ACL损伤组在重建手术时先清理视野内增生滑膜，仔细分离ACL胫骨止点处残端，确认ACL胫骨残端是否存在，排除ACL胫骨残端不存在的患者。在膝关节屈曲90°位，使用关节镜测量尺通过外侧入路，找到ACL胫骨残端，在残端呈柱形并最接近腱骨交界处的位置，沿左右径方向测量ACL胫骨端左右径，记录读数。具体方法如图1（a、b）所示。

髁间窝宽度测量：参考Vrooijink SH[6]、Van Eck[20]等在文献中所使用的方法，在膝关节屈曲90°位，使用关节镜测量尺通过外侧入路先测量髁间窝高度，然后按高度分别测量髁间窝顶部（上1/3处）、中部（中下1/3处）和基底部（髁间窝下缘）的宽度，记录读数。具体方法如图1（c、d、e、f）所示。

图1 关节镜尺测量ACL胫骨端左右径和髁间窝宽度

1.3 统计学分析

使用t检验比较ACL损伤组和ACL完整组患者、男性和女性、ACL损伤组男性和ACL完整组男性、ACL完整组男性和ACL完整组女性的髁间窝宽度、ACL胫骨端左右径绝对值是否具有统计学差异。使用pearson相关性检验分析各组患者髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径之间是否具有统计学相关性。所有数据分析均使用SPSS19.0软件进行。

2 结果

2.1 ACL ACL损伤组和ACLACL完整组患者比较

如表1所示，ACL损伤组和ACL完整组患者相比，髁间窝宽度、ACL胫骨端左右径均无统计学差异（P＞0.05）。pearson相关性检验分析显示，ACL损伤组患者髁间窝上1/3宽度、中下1/3宽度、髁间窝底部宽度和ACL胫骨端左右径间不具有显著相关性（r=0.263、0.178、0.202，P＞0.05）；而ACL完整组患者髁间窝上1/3宽度和髁间窝基底部宽度与ACL胫骨端左右径具有中等程度相关性（r=0.621、0.568，P＜0.01），髁间窝中下1/3宽度与ACL胫骨端左右径具有显著相关性（r=0.464，P＜0.05）。

表1 ACL损伤组和ACL完整组患者髁间窝宽度和ACL胫骨端左右径比较

2.2 男性和女性患者比较

将所有患者合并，按照男性和女性分组，比较全部男性和全部女性患者的髁间窝宽度及ACL胫骨端左右径。结果显示（见表2），全部男性患者和全部女性患者相比，髁间窝宽度、ACL胫骨端左右径均无统计学差异（P＞0.05）。pearson相关性检验分析显示，男性患者的ACL胫骨端左右径与髁间窝上三分之一宽度和髁间窝基底部宽度具有中等程度相关性，pearson相关系数分别为0.575和0.547（P＜0.01），ACL胫骨端左右径与髁间窝中下三分之一宽度具有中等强度相关性，pearson相关系数为0.450（P＜0.05）。女性患者的ACL胫骨端左右径与髁间窝三个部位宽度间的相关系数分别为0.060、0.085和0.315，均无显著相关性（P＞0.05）。

表2 男性和女性患者髁间窝宽度和ACL胫骨端左右径比较

2.3 AACCLL 损伤组男性和AACCLL完整组男性患者比较

如表3所示，ACL损伤组男性和ACL完整组男性的髁间窝上1/3宽度、髁间窝中下1/3宽度、髁间窝底部宽度均无显著性差异（P＞0.05）。pearson相关性检验分析显示，ACL完整组男性患者的ACL胫骨端左右径与髁间窝上三分之一宽度和髁间窝基底部宽度具有强相关性，pearson相关系数分别为0.801和0.769（P＜0.01），ACL胫骨端左右径与髁间窝中下三分之一宽度具有中等强度相关性，pearson相关系数为0.627（P＜0.05）。ACL损伤组男性患者的ACL胫骨端左右径与髁间窝三个部位宽度间的相关系数分别为0.320、0.246 和0.338，均无显著相关性（P＞0.05）。

表3 ACL损伤组男性和ACL完整组男性髁间窝宽度和ACL胫骨端左右径比较

2.4 AACCLL 完整组男性和AACCLL完整组女性患者比较

如表4所示，ACL完整组男性和ACL完整组女性的髁间窝上1/3宽度、髁间窝中下1/3宽度、髁间窝底部宽度均无显著性差异（P＞0.05）。pearson相关性检验分析显示，ACL完整组男性患者ACL胫骨端左右径与髁间窝宽度则具有强至中等程度的相关性（见2.3.2）。ACL完整组女性患者的ACL胫骨端左右径与髁间窝三个部位宽度间的相关系数分别为0.320、0.246和0.338，均无显著相关性（P＞0.05）。

表4 ACL完整组男性和ACL完整组女性髁间窝宽度比较

3 讨论

本研究通过在关节镜下测量受试者的髁间窝宽度和ACL胫骨端左右径，根据患者的性别和是否发生非接触性ACL损伤，分别比较了ACL损伤组和ACL完整组患者、全部男性患者和全部女性患者、ACL完整组女性和ACL完整组男性患者、ACL损伤组男性和ACL完整组男性患者的髁间窝宽度、ACL胫骨端左右径绝对值有无统计学差异，并分析了各组患者的髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径是否具有相关性。

在正常情况下，当膝关节完全伸直时，ACL前下部胫骨端刚好被髁间窝前上部出口所容纳，两者完全匹配。然而有学者认为，在膝关节伸直和内外旋过程中ACL接触到髁间窝的外侧壁或髁间窝顶，过大的力量导致撞击从而引起ACL损伤，因此形成了非接触性ACL损伤发生机制的学说之一：髁间窝撞击学说[21，22]。本研究结果显示，ACL胫骨端左右径相对于髁间窝宽度过宽或过窄均易发生非接触性ACL损伤，推测造成这一现象的原因是当髁间窝宽度相对于ACL胫骨端左右径过窄时，ACL容易与髁间窝发生撞击导致ACL断裂，而当ACL左右径相对于髁间窝太窄时，又容易因ACL强度不足而发生断裂。

以往的少量研究也对这一因素进行了分析，但由于测量方法和选取受试对象的不同，得到的结论也不尽相同。Davis等[23]使用核磁共振成像对124名膝关节痛但未发生ACL或PCL损伤或膝关节退行性变的患者进行评估，结果显示髁间窝宽度与ACL宽度之间具有显著的相关性。Dienst[24]通过对20例ACL完整的患者研究发现ACL在MRI上与PCL交叉处的截面积与髁间窝宽度和NWI有相关性。以上研究均选取了ACL完整的患者作为受试者，但并未按性别进行分组，本研究中ACL完整组患者髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径具有中等程度相关性，与以上两项研究的结果相一致。Sti⁃jak[25]等测量了50具ACL完整的膝关节标本，发现男性ACL宽度与髁间窝宽度具有显著相关性，而女性则没有，作者认为髁间窝宽度与ACL宽度不匹配可能为女性易发生ACL损伤的原因之一。该结果与本研究中ACL完整组男性和女性患者的分析结果相一致。Wolt⁃ ers[19]等使用关节镜尺测量了82位接受ACL重建术的患者的髁间窝宽度和ACL止点左右径，结果显示髁间窝宽度与ACL止点尺寸具有弱相关性，相关系数从0.222到0.379（P＜0.05），作者认为这一弱相关性并不能用以解释髁间窝狭窄的患者容易发生ACL损伤，狭窄的髁间窝患者的ACL易发生损伤的结论并不成立。本研究中ACL损伤组的全部19名患者髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径并无统计学相关性，而Wolters的研究中纳入82名ACL损伤的患者，虽有统计学相关性，但作者认为弱相关性并不具有临床意义，可见虽Wolt⁃ers的研究纳入人数较多，但并未显示出ACL损伤患者髁间窝宽度与ACL止点尺寸之间的相关性。

目前髁间窝宽度、髁间窝宽度指数及ACL尺寸的测量方法主要包括对尸体标本、X光片、CT、MRI进行测量和关节镜下测量。其中尸体标本测量又有使用游标卡尺直接测量和使用作图软件测量两种方法。本研究中所使用的关节镜下测量方法与Vrooijink SH[6]、Van Eck[20]、Kopf[18]、Wolters[19]等所使用的测量方法相同，通过精确度为1 mm的关节镜尺作为镜下参照物以保证测量准确性。关节镜下测量髁间窝宽度和ACL左右径不仅运用于解剖学研究中，而且在ACL重建术中也得到大量的运用。Hussein[26]、Muller[27]等通过在ACL重建术中测量髁间窝宽度和ACL止点左右径来考虑选择单束重建ACL还是双束重建ACL术式。Vrooijink[28]等比较了MRI测量和关节镜下测量髁间窝形态的结果，认为两种测量方法无显著差异。关节镜下测量利于得到患者的病史及资料，且与ACL解剖重建中所使用的测量方法相同，但测量准确度由于受到关节镜视野的影响而容易出现误差，在本研究中，使用前内侧入路进镜观察，外侧入路测量，能够获取较好的视野，使读数更加准确。

以往研究多测量肌腱沟水平或基底部的髁间窝宽度，但由于髁间窝的尺寸和形态因人而异，几乎没有两个完全相同的髁间窝，因此以某一部位的宽度代表整个髁间窝的宽度并不全面。在膝关节进行屈伸和旋转动作时，髁间窝外侧壁的各个部位和顶部都有可能与ACL发生撞击。本研究采用Vrooijink[6]等在文献中所使用的测量方法，分别测量了上三分之一部、中下1/3部和基底部的髁间窝宽度，获得了更加详细的髁间窝宽度数据。

本研究是在屈膝90°时，在关节镜直视下通过外侧入路进关节镜尺测量ACL胫骨端最前缘的左右方向左右径，约相当于ACL前内侧束的宽度。以往研究多数测量的是ACL胫骨止点的左右径，由于ACL移行到止点部位时，会呈扇形展开附着，止点面积大于ACL韧带的横截面积，有利于增大腱骨接触面，但对于非接触性撞击而言，测量韧带左右径更加具有实际意义。本研究所测得的ACL损伤组ACL胫骨端左右径为13.53± 2.45 mm，ACL完整组胫骨端左右径为12.55±2.52 mm。Kopf[18]等使用关节镜尺测量了137例接受ACL重建术的患者ACL股骨止点和胫骨止点的左右径，并分别测量了前内侧束和后外侧束的左右径，得到患者ACL前内侧束胫骨止点的宽度从6 mm到11 mm不等，平均9.2±1.1 mm。ACL损伤组与Kopf等测得的数值相比偏大，可能与Kopf等在测量前使用电凝器对ACL残端进行了电凝有关。

以往多数研究都将髁间窝宽度与ACL尺寸作为独立影响因素进行研究，而髁间窝狭窄和ACL尺寸较小究竟是否单独成为ACL非接触性损伤的危险因素，至今仍存在争议[14，15]。本研究结果显示，男性和女性、ACL损伤组和ACL完整组以及ACL完整组男性和ACL完整组女性相比，髁间窝宽度和ACL胫骨端左右径均没有统计学差异，不支持髁间窝宽度和ACL左右径是ACL损伤的独立危险因素。Lombardo等[29]通过对305名男性运动员进行了长达11年的随访后发现发生ACL损伤的运动员髁间窝并不比未发生ACL损伤的运动员狭窄，也认为髁间窝狭窄并不是ACL的损伤因素，与本研究结果一致。本研究使用相关性分析发现，ACL完整的男性其髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径具有高度至中度的相关性，而ACL损伤的男性以及ACL完整的女性则不具有相关性，因此我们认为髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径不匹配是ACL损伤发生以及女性ACL损伤发生率高于男性的更重要的危险因素。这一损伤因素的发现对于ACL损伤的预防和减少ACL重建术后再次损伤的发生具有重要意义。对ACL完整男性患者髁间窝宽度与ACL胫骨端左右径线性关系的进一步研究将为ACL重建术中单双束重建方式的选择、髁间窝成型及移植物左右径的选择提供重要的参考依据。

因本研究对接受膝关节镜检查的患者进行术中测量，为排除合并损伤、年龄因素等干扰，对纳入的病例具有严格的筛选标准，所获得的符合纳入标准的样本量有限，进一步增加样本量将为本研究提供更加有力的证据。

4 结论

ACL胫骨端左右径与髁间窝宽度不匹配可能是ACL损伤发生的危险因素，也是引起女性非接触性ACL损伤发生率高于男性的原因之一。

[1] Gwinn DE，Wilckens JH，McDevitt ER，et al.The relative inci⁃dence of anterior cruciate ligament injury in men and women at the United States Naval Academy[J].Am J Sports Med，2000，28（1）：98-102.

[2] 王建，敖英芳.前交叉韧带损伤的临床流行病学研究[J].中国运动医学杂志，2001，20（4）：380-382.

[3] Toth AP，Cordasco FA.Anterior cruciate ligament injuries in the female athlete[J].J Gend Specif Med，2001，4（4）：25-34.

[4] Arendt E，Dick R.Knee injury patterns among men and wom⁃en in collegiate basketball and soccer[J].Am J Sports Med，1995，23（6）：694-701.

[5] Lindenfeld TN，Schmitt DJ，Hendy MP，et al.Incidence of in⁃jury in indoor soccer[J].Am J Sports Med，1994，22（3）：364-371.

[6] Vrooijink SH，Wolters F，Van Eck CF，et al.Measurements of knee morphometrics using MRI and arthroscopy：a compara⁃tive study between ACL-injured and non-injured subjects[J]. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2011；19（suppl 1）：S12 -S16.

[7] William PH，Charlton MD，Thomas AS，et al.Differences in Femoral Notch Anatomy between Men and Women：A Magnet⁃ic Resonance Imaging Study[J].Am J Sports Med，2002，30 （3）：329-333.

[8] Devan MR，Pescatello LS，Faghrit P.A prospective study of overuse knee injuries among female athletes with muscle im⁃balances and structural abnormalities[J].J Athletic Train，2004，39（3）：263-267.

[9] Andrish J.Anterior cruciate ligament injuries in the skeletally immature patient[J].Am J Orthop，2001，30（2）：103-110.

[10] Wojtys EM，Huston LJ，Lindenfeld TN，et al.Association be⁃tween the menstrual cycle and anterior cruciate ligament inju⁃ries in female athletes[J].Am J Sports Med，1998，26（5）：614-619.

[11] Liu SH，Shaikh RA，Panossian V，et al.Estrogen affects the cellular metabolism of the anterior cruciate ligament[J].Am J Sports Med，1997，25（5）：704-709.

[12] Slauterbeck J，Clevenger C，Lundberg W，et al.Estrogen levels alter the failure load of the rabbitant erior cruciate ligament[J]. J Orthop Res，1999，17（3）：405-408.

[13] Wojtys EM，HustonLJ，Taylor PD，et al.Neuromuscular adapta⁃tions in isokinetic，isotonic，and agility training programs[J]. Am J Sports Med，1996，24（2）：187-192.

[14] Chaudhari AM，Zelman EA，Flanigan DC，et al.Anterior cruci⁃ate ligament-injured subjects have smaller anterior cruciateligaments than matched controls：a magnetic resonance imaging study[J].Am J Sports Med，2009，37（7）：1282-1287.

[15] Smith HC，Vacek P，Johnson RJ，et al.Risk Factors for Anteri⁃or Cruciate Ligament Injury：A Review of the Literature-Part 1：Neuromuscular and Anatomic Risk[J].Sports Health，2012，4（1）：69-78.

[16] Davis TJ，Shelbourne KD，Klootwyk TE.Correlation of the in⁃tercondylar notch width of the femur to the width of the anteri⁃or and posterior cruciate ligaments[J].Knee Surg Sports Trau⁃matol Arthrosc，1999，7（4）：209-214.

[17] Dienst M，Schneider G，Altmeyer K，et al.Correlation of inter⁃condylar notch cross sections to the ACL size：a high resolu⁃tion MR tomographic in vivo analysis[J].Arch Orthop Trauma Surg，2007，127（4）：253-260.

[18] Kopf S，Pombo MW，Szczodry M，et al.Size variability of the human anterior cruciate ligament insertion sites[J].Am J Sports Med，2011，39（1）：108-113.

[19] Wolters F，Vrooijink SA，Eck C，et al.Does notch size predict ACL insertion site size?[J]Knee Surg Sports Traumatol Ar⁃throsc，2011，19（1）：17-21.

[20] Van Eck CF，Martins CA，Vyas SM，et al.Femoral intercondy⁃lar notch shape and dimensions in ACL-injured patients[J]. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2010，18（9）：1257-1262.

[21] Uhorchak JM，Scoville CR，Williams GN，et al.Risk factors associated with noncontact injury of the anterior cruciate liga⁃ment：a prospective four-year evaluation of 859 West Point ca⁃dets[J].Am J Sports Med，2003，31（6）：831-842.

[22] Norwood LA，Cross MJ.The intercondylar shelf and the anteri⁃or cruciate ligament[J].Am J Sports Med，1977，5（4）：171-176.

[23] Davis TJ，Shelbourne KD，Klootwyk TE.Correlation of the in⁃tercondylar notch width of the femur to the width of the anteri⁃or and posterior cruciate ligaments[J].Knee Surg Sports Trau⁃matol Arthrosc，1999，7（4）：209-214.

[24] Dienst M，Schneider G，Altmeyer K，et al.Correlation of inter⁃condylar notch cross sections to the ACL size：a high resolu⁃tion MR tomographic in vivo analysis[J].Arch Orthop Trauma Surg，2007，127（4）：253-260.

[25] Stijak L，Radonjić V，Nikolić V，et al.Correlation between the morphometric parameters of the anterior cruciate ligament and the intercondylar width：gender and age differences[J]. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2009，17（7）：812-817.

[26] Hussein M，Van Eck CF，Cretnik A，et al.Prospective random⁃ized clinical evaluation of conventional single-bundle，ana⁃tomic single-bundle，and anatomic double-bundle anterior cruciate ligament reconstruction：281 cases with 3-to 5-year follow-up[J].Am J Sports Med，2012，40（3）：512-520.

[27] Muller B，Hofbauer M，Wongcharoenwatana J，et al.Indica⁃tions and contraindications for double-bundle ACL recon⁃struction[J].Int Orthop，2013，37（2）：239-246.

[28] Vrooijink SH，Wolters F，Van Eck CF，et al.Measurements of knee morphometrics using MRI and arthroscopy：a compara⁃tive study between ACL-injured and non-injured subjects[J]. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2011，19（1）：12-16.

[29] Lombardo S，Sethi PM，Starkey C.Intercondylar notch steno⁃sis is not a risk factor for anterior cruciate ligament tears in professional male basketball players：an 11-year prospective study[J].Am J Sports Med，2005，33（1）：29-34.

2015.3.31

李方祥，lifangxiangtyyy@163.com