膝关节功能障碍的结构与功能重建新技术和规范化治疗体系的建立

赵金忠 罗从风 皇甫小桥 蒋 佳 燕晓宇 谢国明 董士奎 赵 松 徐才祺

1 立项背景

膝关节功能障碍是指由膝关节结构损伤或发育异常等造成膝关节站立、行走和运动功能异常。膝关节功能障碍患者因丧失正常的运动能力和劳动能力，影响了其日常生活，也给家庭和社会带来沉重的经济负担。膝关节功能障碍的治疗一直是临床研究的热点和难点，保守治疗无法恢复缺失的结构，功能恢复缺乏结构支持；常规手术的创伤大，康复过程受影响，后期恢复慢，效果不理想。近年来，随着关节镜技术的应用，膝关节功能障碍的治疗取得明显进展，但仍存在诸多问题。因此，针对膝关节韧带和骨结构异常导致的功能障碍，开展系统、深入的基础和临床研究，优化现有的治疗技术和方案，开发治疗新技术和新方法，恢复关节功能，提高治疗效果，将具有重要的临床意义。

2 总体思路

针对目前膝关节功能障碍治疗中存在的关键问题和难点，本课题组拟从韧带组织和骨结构重建两个方面，系统性、针对性地开展以下系列的基础和临床研究。

2.1 韧带重建基础研究 研究肌腱移植物在移植后的自体韧带化和重建后腱骨愈合的过程和特点，探索促进移植物韧带化和促进腱骨愈合过程的可行方法，以提高移植物的自体韧带化和腱骨愈合的效果，提高重建稳定性和重建效果，减少重建失败、不稳定再发生等问题。研究膝关节韧带重建的前期预处理关键技术，寻找除了腘绳肌以外的肌腱移植新来源，同时开发新的肌腱切取和准备技术，增加肌腱的有效利用，改善移植效果。

2.2 韧带重建临床研究 对于韧带等软组织重建，以前交叉韧带(ACL)损伤、后交叉韧带(PCL)损伤、膝周围副韧带损伤、髌骨脱位、膝关节粘连等为重点，针对不同病种和病变成分，以关节镜技术为主要手段，提出治疗理念和见解，系统性开发不同系列的微创治疗新技术和新方法，以提高重建后韧带的强度，改善自体韧带化效果，获得满意且持久的关节稳定性，最终获得满意的功能恢复。

2.3 骨重建基础的临床研究 对骨结构的重建，以胫骨平台骨折、股骨Hoffa骨折和交叉韧带止点撕脱骨折为重点，提出治疗观念，解决关键性技术问题；对于不同骨性结构损伤，根据其不同的损伤特点和机制，制订个体化治疗方案，提高手术复位和固定的效果，促进功能的恢复。

通过本项目研究，提出重建膝关节韧带和骨结构及其功能的新观点和新理念，创立其结构与功能重建的新技术和新方法，提出治疗这些疾病的合理化方案和新策略，建立规范化的治疗体系；根据不同病变成分采用个体化的按需治疗，在减少创伤的同时获得最佳功能恢复，提高现有方法的治疗效果，进一步改善患者的生活和运动质量。

3 主要创新点和技术内容

主要针对膝关节功能障碍治疗的难点，从韧带和骨结构重建方面探索治疗新技术和新策略，以获得满意的功能效果。

3.1 自体移植物的开发利用 建立移植物切取与准备的相关关键技术：①首创腓骨长肌腱前侧半切取技术；②确定了自体移植肌腱与骨隧道大小匹配比例及其在隧道内的合适长度；③建立预测自体移植肌腱长度和直径的方法，设计出一套韧带制备工具，达到肌腱精确利用。

3.2 促进移植物骨愈合 探索促进移植物韧带化和腱-骨界面愈合的新方法：①首次报道肌腱移植后的韧带化过程和特点；②建立改良脱细胞法处理同种异体移植物技术；③采用磷酸三钙处理骨隧道以促进腱-骨界面的愈合。

3.3 创新优化韧带重建技术 率先提出韧带超强重建和保残重建等新观点，建立一系列韧带重建新技术，优化治疗方法与策略：①首次提出交叉韧带的超强重建，并解决移植肌腱的股数问题；②建立四隧道双束8股自体肌腱移植解剖或非解剖重建ACL和PCL技术；③证明保留残端技术对韧带移植物血管生成、神经修复和再韧带化的影响机制；④建立一系列保留残端的韧带超强重建方法，包括三明治式PCL保残双束重建术、单束7股PCL保残重建术等；⑤首创单一自体股二头肌长头肌腱重建膝后外侧复合体损伤；⑥建立关节镜下ACL和PCL同时双束重建术治疗膝多向不稳定。优化的治疗方法可显著提高临床疗效。

3.4 创新关节松解技术 首创膝关节僵硬的微创松解新技术，临床疗效显著提高。

3.5 创新优化髌骨脱位治愈技术 建立髌骨脱位系列新技术改良三联手术、缝线加强术和腓骨长肌腱前半部移植的内侧髋股韧带重建术等，临床疗效显著提高。

3.6 创新优化膝关节骨折治疗技术 提出膝关节内骨折手术新技术，建立优化治疗方案：①建立ACL和PCL止点骨折关节镜下复位固定技术；②首次提出胫骨平台骨折三柱理念，建立一系列手术复位和固定治疗技术；③建立经延展前外侧入路关节内截骨术治疗胫骨平台骨折畸形愈合；④明确Hoffa骨折形态特征和固定方式的有效性。优化的治疗方案可显著提高疗效。

4 应用推广情况

本项目共发表SCI收录论文52篇，总影响因子169.96，累计他引1 155次，其中包括骨科、运动医学领域Ⅰ区顶级杂志Arthroscopy、AmericanJournalofSportsMedicine、JournalofBoneandJointSurgery等；中文核心期刊论文125篇；出版专著6部；获国家专利6项；研究结果被写入《Campbell’s Operative Orthopaedics》《AO principle of fracture management》2部具有极高影响力的国际指南；“膝关节重建精品学习班”10余年共培训全国学员累计近2 000人次；系列技术已在包括多个国家临床重点专科的全国20余家医院推广应用；项目负责人及其团队牵头有关膝关节三维运动测定分析系统的临床研究，并通过相关验证，产品已获注册证，在膝关节相关功能检测评估临床应用方面具有很好的应用推广前景。

5 完成团队简介

上海交通大学附属第六人民医院运动医学科的相关工作起步于1990年，是国内最早引进并开展运动医学与关节镜微创技术的科室之一。2003年赵金忠主任创建了上海交通大学附属第六人民医院运动医学特色专业学科，床位数47张；2014年科室被评为第1批卫生和计划生育委员会运动医学国家临床重点专科。2015年建立了运动医学专科新病区，总院专科病床数68张，规模国内领先；于同年建立运动医学生物力学实验室；2018年建立上海交通大学附属第六人民医院东院(临港)病区，病床数30张；2019年筹建上海交通大学运动医学研究所。目前运动医学科专科病区规模和科室的科研成果均处于国内领先水平，年手术量从10余年前的约300例/年增至目前的4 000余例/年，并建有运动医学专科康复室和系列专业科研设备平台。每年接受近200名来自全国各地和国外的进修医师。科室负责人赵金忠教授和团队成员多人多次获国家科技部重点项目、国家自然科学基金和各类省市级科研项目资助，并多次获上海市医学会、上海市科学技术委员会相关奖项，科室累计发表SCI收录论文近百篇。

运动医学科立足于技术创新，学科主任赵金忠教授带领团队成员(图1)依托上海交通大学附属第六人民医院骨科这一平台，形成了以各种复杂运动损伤的治疗、严重关节创伤的微创治疗等为主的优势特色专业。开展工作涉及肩关节、膝关节、肘关节、髋关节、踝关节等各大关节。在肩关节领域，以复杂肩关节脱位的“满汉全席”治疗技术、不可修复肩袖损伤的肩袖重建技术和严重骨质疏松条件下肩袖损伤的Fix-to-Suture Base修复技术为特色；在膝关节领域，以ACL的8股双束重建、PCL的三明治式重建、膝关节复杂韧带损伤的手术治疗和髌股关节紊乱的综合手术治疗为优势；同时对于肩关节、肘关节、膝关节和髋关节挛缩，已形成了一系列具有特色的微创和关节镜下松解技术。

图1 上海交通大学附属第六人民医院运动医学科团队

赵金忠教授现任上海交通大学附属第六人民院运动医学科主任，骨科行政副主任，上海交通大学附属第六人民医院运动医学生物力学实验室负责人，国家重点研发计划项目首席科学家，上海交通大学运动转化医学中心主要研究员，上海交通大学系统生物学院特聘研究员，东华大学纺织学院等高校的研究生校外导师。擅长各种复杂的肩、膝关节运动损伤的治疗。针对肩、膝关节运动损伤创新了近十种新型手术方式，疗效显著，获同行盛赞，尤其是膝关节微创松解技术已被《坎贝尔骨科手术大全(最新版)》收录，PCL的三明治式重建技术被国际评为PCL重建历史上的里程碑。主持科技部重点研发计划、国家自然科学基金(面上)、上海市卫生系统重要疾病联合攻关项目、上海市科学技术委员会等省部级科研课题等，共发表学术论文近200篇，其中以第1作者或通信作者发表SCI收录论文50篇，包括在运动医学国际顶尖杂志AmericanJournalofSportsMedicine、Arthroscopy发表多篇学术论文。主编和主译《膝关节重建外科学》第1版、《肩关节镜手术技术》和《膝关节重建外科学》第2版，其中《膝关节重建外科学》第1版入选2008年新闻出版总署第二届“三个一百”原创图书出版工程。学术成果获上海医学科技一等奖、上海市临床医疗成果奖三等奖、上海市科技进步三等奖，入选上海市“医苑新星”培养计划。