双膝关节前交叉韧带断裂继发膝关节软骨损伤的临床研究

钟名金 敖英芳

1深圳大学第一附属医院（深圳市第二人民医院）运动医学科（深圳 518000）2北京大学第三医院运动医学研究所（北京 100191）

膝关节前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）断裂是临床上十分常见的运动损伤[1，2]。ACL断裂后最主要的危害是膝关节失去前向稳定而继发关节软骨损伤，造成膝关节骨性关节（osteoarthritis，OA）的发生[3，4]。我研究所前期的临床研究发现，膝关节ACL断裂1年后关节软骨损伤的发生率高达75%以上[5]，一侧膝关节ACL断裂会增加对侧膝关节受伤的风险，甚至导致对侧膝关节ACL断裂，造成双膝前交叉韧带断裂（bilateral ACL rupture，B-ACL）[6，7]。一侧膝关节ACL断裂后造成对侧膝关节的生物力学机制改变，导致对侧膝关节会承受更多的应力，这种应力的增加可能会对对侧膝关节产生不良影响，甚至造成关节软骨损伤[8，9]。现结合我研究所收治的24例双膝ACL先后断裂并进行关节镜下同期ACL重建的患者资料，总结分析双膝ACL断裂继发关节软骨损伤的特点。

1 临床资料

1.1 研究对象

2010年1月至2014年12月北京大学第三医院运动医学研究所共收治了24例双膝ACL先后断裂的患者。男性20例，女性4例，年龄20.0～46.0岁，平均29.4±1.5岁。运动员2例，非运动员22例。根据受伤的时间分为双膝关节ACL断裂先伤侧膝关节（primary injury of bilateral ACL rupture，PB-ACL）和双膝关节ACL断裂后伤侧膝关节（secondary injury of bilateral ACL rupture，SB-ACL）。PB-ACL组从受伤到手术的时间为3.0月～20年，平均6.2±2.4年，SBACL组从受伤到手术的时间为0.5月～10年，平均2.8±0.8年。所有患者均在关节镜下明确诊断并进行了双膝ACL同期重建。

根据匹配原则，在同时期选取单侧膝关节ACL断裂（unilateral ACL rupture，U-ACL）并行关节镜ACL重建的63例患者作为对照组。匹配标准：年龄、性别、受伤侧别、体质指数（body mass index，BMI）和膝关节功能评分。膝关节功能评分包括：Lysholm评分、Tegner评分和IKDC2000评分。术前通过X线评估膝关节力线。B-ACL组和U-ACL组病例资料经比较差异无统计学意义（表 1）。B-ACL组膝关节与U-ACL组膝关节在关节力线角度上差异也无统计学意义（表2）。

关节镜下关节软骨损伤程度分为0～4度：0度，正常；1度，表层纤维化或薄片状剥脱；2度，龟裂、纤维化的软骨损伤＜软骨厚度的一半；3度，软骨损伤＞软骨厚度的一半但未达到软骨下骨；4度，软骨全层损伤合并软骨下骨暴露[10]。关节软骨损伤的部位按髌股关节和胫股关节的不同关节面分成髌骨软骨、股骨滑车、内髁软骨、外髁软骨、胫骨内侧平台软骨和胫骨外侧平台软骨6个部位。只要有软骨损伤则记录为损伤，同一膝关节多部位软骨损伤按损伤最重的部位记录。

表1 患者临床资料比较

表2 膝关节力线测量（单位：度）

1.2 统计学分析

临床数据采用SPSS11.5统计软件进行分析。计数资料比较采用Fisher’exact test检验（Fisher test）。计量资料比较采用student-t检验（t-test）。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 关节软骨损伤情况

PB-ACL关节软骨损伤的发生率为83.3%，损伤程度为1.8±0.2度。SB-ACL关节软骨损伤的发生率为66.7%，损伤程度为1.6±0.3度。U-ACL关节软骨损伤的发生率为69.8%，损伤程度为1.5±0.2度。在软骨损伤的发生率和损伤程度上，PB-ACL、SB-ACL和U-ACL之间差异无统计学意义（P＞0.05）（表3）。

表3 关节软骨损伤情况比较

2.2 不同部位的关节软骨损伤情况

ACL断裂后造成关节内不同部位的关节软骨损伤发生率也不同，其中髌骨软骨损伤发生率最高，PBACL为62.5%，SB-ACL为54.2%，U-ACL为59.8%。在股骨内髁损伤发生率上，PB-ACL和SB-ACL分别与U-ACL存在显著性差异（PB-ACL vs U-ACL：37.5%vs 9.5% ，P=0.031；SB-ACL vs U-ACL：25.9%vs 9.5%，P=0.039）。在股骨内髁损伤程度上，PB-ACL和SB-ACL分别与U-ACL存在显著性差异（PB-ACL vs U-ACL：0.9 ± 0.3度 vs 0.2 ± 0.1度，P=0.006；SBACL vs U-ACL：0.8 ± 0.3度 vs 0.2 ± 0.1度，P=0.008）。在内侧平台软骨损伤发生率上，PB-ACL和SB-ACL分别与U-ACL存在显著性差异（PB-ACL vs U-ACL：33.3%vs 11.1%，P=0.041；SB-ACL vs UACL：33.3%vs 11.1%，P=0.041）。在内侧平台软骨损伤程度上，PB-ACL和SB-ACL分别与U-ACL存在显著性差异（PB-ACL vs U-ACL：0.6±0.2度 vs 0.2± 0.1度，P=0.012；SB-ACL vs U-ACL：0.8 ± 0.2 度vs 0.2±0.1度，P=0.008）。在髌骨软骨、滑车软骨、外髁软骨和外侧平台软骨损伤率和损伤程度上，PBACL、SB-ACL和U-ACL之间均无显著性差异（表4）。

表4 不同部位的关节软骨损伤情况比较

3 讨论

膝关节ACL断裂后是否会影响对侧膝关节早已受到关注[11，12]。Shino等[13]通过比较ACL断裂患者的对侧膝关节与正常膝关节的前向稳定性发现，ACL断裂后有一部分患者的对侧膝关节与正常膝关节的稳定性存在明显差异。动物实验研究也表明，切断狗的一侧膝关节ACL后会造成对侧肢体的运动学机制改变，使其他肢体承受的体重增加到87%，而正常情况为66%[14，15]。黄红拾等[16]通过步态压力分析发现，一侧膝关节ACL断裂后对侧下肢的足底压力发生明显变化，从而说明一侧膝关节ACL断裂后将导致对侧肢体的足-膝偶联机制发生改变。马勇等[6]通过总结32例双膝关节ACL先后断裂患者损伤因素发现，一侧膝关节ACL断裂后，患者在运动和日常活动中代偿使用对侧膝关节，使对侧膝关节承受更多的运动和负担，在某些特殊动作中伤膝不能很好地配合，明显增加对侧膝关节损伤的风险。

ACL断裂后造成关节软骨损伤的原因除了暴力直接损伤和创伤造成炎性因子释放影响软骨代谢外，更主要的因素是ACL断裂后，胫骨出现反常的前向移动，使关节接触面和压力发生改变，关节软骨在异常的应力下出现软骨损伤，并随损伤时间的延长而加重。徐雁等[17]统计了419例不同病程的ACL断裂患者关节软骨的损伤情况发现，在急性期（（1天至6周）软骨损伤率为20.7%，亚慢性期（6周至1年）为57.2%，慢性期（1年以上）为68.6%。ACL断裂继发关节软骨损伤的发生率随时间的推移而增加，关节软骨损伤主要发生在膝关节伤后1年内，病程超过1年以上后关节软骨损伤率变化不显著。本研究中，U-ACL从受伤到手术的平均时间为1.8年，关节软骨损伤率为69.8%。PB-ACL从受伤到手术的平均时间为6.2年，关节软骨损伤率为83.3%；SB-ACL从受伤到手术的平均时间为2.8年，关节软骨损伤率为66.7%。虽然PB-ACL的关节软骨损伤率最高，但与SB-ACL和UB-ACL间的差异无统计学意义，这是由于纳入本组研究的患者膝关节从受伤到手术的时间平均都在1年以上，关节软骨损伤率的变化并不明显，与我所前期的研究结果相符[17]。

ACL断裂继发膝关节不同部位的软骨损伤情况也不尽相同[17]。徐雁等[17]研究发现，ACL断裂急性损伤造成关节软骨损伤主要在股骨外髁，随着时间的增加，股骨内髁关节软骨损伤的发生率显著增加，而股骨外髁软骨损伤的发生率基本处于稳定状态。焦晨等[18]统计后交叉韧带（posterior cruciate ligament，PCL）断裂继发关节软骨损伤最常见的部位为髌股关节，其次为股骨髁负重区，而ACL断裂更易造成股骨内髁和股骨外髁软骨损伤。而在本研究中我们发现，髌骨软骨损伤的发生率最高：PB-ACL为62.5%，SB-ACL为54.2%，UACL为59.8%。B-ACL的两侧膝关节在髌骨软骨、滑车软骨、内髁软骨、外髁软骨、内侧平台软骨和外侧平台软骨损伤率和程度上均无显著性差异。在股骨内髁损伤发生率上，PB-ACL和SB-ACL分别与U-ACL存在显著性差异（PB-ACL vs U-ACL：37.5%vs 9.5%，P=0.031；SB-ACLvsU-ACL：25.9% vs9.5% ，P=0.039）。在股骨内髁损伤程度上，PB-ACL和SB-ACL分别与U-ACL存在显著性差异（PB-ACL vs U-ACL：0.9 ± 0.3 vs 0.2 ± 0.1，P=0.006；SB-ACL vs U-ACL：0.8±0.3 vs 0.2±0.1，P=0.008）。内侧胫骨平台软骨损伤发生率和损伤程度上，PB-ACL和SB-ACL分别与U-ACL也存在显著性差异。这说明，B-ACL和UACL在年龄、性别、BMI、术前病程、膝关节力线和膝关节功能等方面无明显差异的情况下，B-ACL由于双膝ACL断裂造成双膝关节不稳，双侧膝关节相互影响，继发膝关节内侧间室（股骨内髁和内侧胫骨平台）的软骨损伤率明显增加，损伤程度明显加重。

内侧间室软骨容易损伤，这与股骨内髁的解剖和功能因素有关。由于内髁较外髁大，内侧半月板相对于外侧半月板薄，在单足站立时内侧处于超负荷状态，软骨承受的压力很大，容易造成软骨损伤。研究显示，日常行走时，约60%的负重要经过内侧间室[19]，内侧间室发生骨性关节炎风险是外侧间室的5～10倍[20]。我们发现B-ACL的双膝关节股骨内髁软骨和内侧胫骨平台软骨损伤发生率和损伤程度均比U-ACL的膝关节股骨内髁软骨和内侧胫骨平台软骨要高、要重。这可能是由于一侧膝ACL断裂后日常活动或运动将增加对侧膝关节的代偿使用，身体重心偏移[21]，对侧膝关节的负担更多的应力，这种异常的应力可能作用于膝关节内侧间室，在持续的异常应力作用下造成股骨内髁软骨和内侧胫骨平台软骨损伤。

本研究是一个回顾性临床研究，双膝关节ACL断裂的发生率较低，病例数量不多，使研究的样本量受到限制。另外，由于对关节软骨损伤的评估缺乏一种更加早期和准确的检测方法，关节镜下大体观察是一种相对直观的表现，其本身也存在一定的误差率，对轻微或早期的关节软骨损伤可能造成漏诊。双膝ACL断裂后造成内侧间室关节软骨损伤加重的生物力学机制也有待进一步研究。今后我们将在上述方面进一步进行资料积累和研究，以期获得更加完善的结果。

4 小结

双膝ACL断裂膝关节在内侧间室（股骨内髁和内侧胫骨平台）软骨损伤发生率和损伤程度上均高于单膝ACL断裂，在膝关节其他部位软骨损伤发生率和损伤程度上二者未见显著差异。