传统单束前交叉韧带重建手术中钻制胫骨骨道对外侧半月板前角附着部损伤的解剖学研究

邵嘉艺 张家豪 刘平 敖英芳

北京大学第三医院运动医学研究所，北京市运动医学关节伤病重点实验室（北京100191）

解剖重建（anatomic reconstruction）前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL）已代替非解剖重建成为ACL 重建的主流手术方式[1,2]。van ECK 等[3]对解剖重建的定义是“依据原始ACL的止点、形态大小和纤维走行进行重建”，而其理论基础则是原始ACL 的解剖。传统的观点认为，ACL 胫骨止点位于胫骨平台的内外侧髁间嵴之间，包含双束或多束[4]，形状近似椭圆形或三角形[5]。然而，近些年的解剖学研究结果表明，ACL胫骨止点形状近似一“C”形，前后径狭长，横径较窄，无明显分束[6,7]。除外侧边界无明显骨性解剖标志外，ACL 胫骨止点的前方、后方和内侧均具有骨性边界。ACL胫骨止点的内侧和前方附着于内侧髁间嵴与胫骨前嵴围绕而成的L 形骨性边界内[5]，后方为ACL 胫骨嵴。而ACL 胫骨止点的外侧虽无明显骨性标志，但却与周围软组织关系十分密切，特别是与外侧半月板前角（anterior horn of lateral meniscus, AHLM）。研究表明，ACL在靠近胫骨止点处与AHLM有重叠区域，在冠状位上，该重叠区域的长度为ACL 胫骨止点总长度的41.0%；矢状位上，ACL 与外侧半月板前角的重叠长度为ACL 胫骨止点总长度的53.9%[8]。而ACL 胫骨止点的中心处距离AHLM的中心处距离仅为5 mm[9]。

传统解剖单束重建ACL通过ACL胫骨止点的残端结合周围的解剖标志，应用圆形骨钻在胫骨端钻取骨道，在骨道内植入移植物以达到重建的目的。然而，由于ACL 胫骨止点较为狭长，应用传统圆形骨道钻取胫骨骨道时不仅不能完全恢复ACL原始胫骨止点的形态及面积，更可能使部分胫骨骨道不在ACL 原始胫骨止点内，从而造成周围结构损伤。目前国际上已有文献报道，在钻取胫骨骨道时可能会对AHLM 附着部造成损伤[10-13]。然而，上述文章尚存在以下不足之处。第一，上述研究的实验条件与实际临床的手术条件不符。目前实际临床中的ACL重建手术完全在关节镜下进行，而上述研究则是在去除皮肤、肌肉和股骨等结构后的膝关节标本上直视下进行骨道钻取。第二，实际临床中胫骨骨道的钻取是将定位器定位于关节腔内ACL 胫骨止点处，由外向内进行胫骨骨道的钻制。而LaPrade 团队的研究则是通过由内向外（inside-out）的手术技术钻制胫骨骨道[11]。该方法与实际临床中胫骨骨道的钻制方式完全不符。第三，新近的解剖研究表明，AHLM 附着部位于ACL 纤维的深方，同时ACL 与AHLM间存在着滑膜软组织的连接。这些软组织在大体解剖中难以被清除，从而可能对AHLM 附着部的测量产生影响。第四，上述研究所选取的骨道直径不适用于国人。上述研究选用了10～11 mm的骨道钻钻取胫骨骨道，而本研究所在实际临床中进行ACL重建时，应用自体4 股腘绳肌后肌腱的直径通常为7～9 mm[14,15]。本研究模拟实际临床中以腘绳肌腱为韧带移植物解剖单束ACL 重建手术，通过关节镜下进行ACL 胫骨骨道的钻制，并探究解剖单束ACL 重建手术是否会对外侧半月板前角附着部造成损伤以及损伤的程度。

1 材料与方法

1.1 标本准备

新鲜冰冻人体膝关节标本10 例。排除标准为明显的膝关节退行性变或明显韧带、半月板、关节囊损伤。本研究开始前经北京大学第三医院伦理委员会审查批准，严格遵循人体标本研究的伦理标准。

所有标本均存放于－20℃冰箱内，术前24 小时室温化冻。手术前将标本的股骨端紧紧固定于实验手术台上。

1.2 手术步骤

常规膝关节前内和前外侧入路探查关节腔，探查髌骨软骨、滑车软骨、内外髁软骨、胫骨平台软骨是否有明显损伤，探查ACL纤维、半月板结构是否完整。使用尖刀于关节镜直视下沿ACL中段切断ACL纤维。本实验的关键在于充分暴露ACL纤维与外侧半月板前角的解剖关系，因此，切断纤维后需仔细刨削ACL纤维至近胫骨止点处。ACL 胫骨止点与AHLM 的关系如图1。AHLM 的附着部位于ACL 纤维深方的内侧髁间嵴上[16]。充分刨削ACL 纤维后，便可完全暴露出AHLM的附着部。应用关节镜下比例尺及图像处理软件Im⁃ageJ 测量原始AHLM 附着部的长度及宽度（图2）。AHLM附着部的长度为附着部的左右缘的距离，AHLM附着部的宽度为其附着部前后缘的距离。

图1 ACL胫骨止点与外侧半月板前角的位置关系。红线部分围成的区域为ACL胫骨止点，蓝线部分为AHLM的边界。

图2 应用镜下比例尺测量AHLM附着部的原始长度及宽度

胫骨骨道以ACL 残端中心点进行定位，同时结合周围骨性标志，如ACL 胫骨前嵴、内侧髁间嵴，及周围软组织标志，如AHLM、后交叉韧带。将标本屈膝120°，定位器角度55°，沿定位器穿入克氏针。将8 mm直径的骨道钻沿克氏针钻透骨道。手术后再次应用关节镜下比例尺结合图像处理软件ImageJ 对术后AHLM附着部的损伤长度及宽度进行测量。

1.3 大体观察

手术结束后，采取标准膝关节髌旁内侧入路，去除皮肤、肌肉及关节囊，充分暴露胫骨平台、ACL 胫骨骨道及AHLM。并在直视下再次确认AHLM 附着部的损伤情况。

2 结果

原始AHLM 止点的平均长度为8.71 ± 1.39 mm，平均宽度为11.75 ± 0.85 mm。在使用8 mm 骨道钻钻制胫骨骨道后，所有标本（10/10）均出现了AHLM 附着部的损伤（图3）。平均损伤长度为4.47 ± 1.08 mm，平均损伤宽度为6.29 ± 1.17 mm，分别占其原始长度的51.6%、宽度的53.5%。见表1。

表1 AHLM附着部损伤情况及损伤比例

图3 钻取胫骨骨道时造成的AHLM损伤，蓝线表示AHLM的边界部分，红线表示AHLM损伤的宽度

3 讨论

ACL损伤是膝关节最常见的运动损伤之一。据国外学者统计，ACL 损伤占据了膝关节韧带损伤的59%[17]。由于ACL 对于维持膝关节的稳定性具有重要意义，因此，当ACL出现损伤时可使膝关节稳定性明显下降。如若不及时处理，则可导致膝关节半月板、关节软骨等周围结构出现继发损伤，远期可致膝关节骨关节炎的发生。

目前，针对ACL 损伤的有效治疗方式是行ACL 解剖重建手术。ACL 解剖重建术对于恢复原始ACL 结构、重建ACL 功能至关重要。解剖重建手术的核心是依据原始ACL的解剖，恢复原始ACL的解剖，包括恢复原始ACL 的止点和纤维走行。就具体的重建方法而言，目前主流的手术又可分为单束解剖重建和双束解剖重建两种方式。由于单束解剖重建术与双束解剖重建均可恢复ACL 的生物力学功能[18]，且临床长期随访无明显差异[19,20]，而单束重建较双束重建更为省时、便于操作，因此在临床上单束解剖重建较双束重建应用更为广泛。

传统的单束ACL解剖重建术是以ACL胫骨和股骨止点的解剖中心点为定位，以圆形骨钻钻取与移植物大小相匹配的骨道，穿入移植物并固定。然而，近些年的研究结果显示ACL 胫骨止点并非圆形或椭圆形，而是一狭长的“C“形。Oka 等测量其长度为10.8 mm，宽度为6.2 mm[21]，而张家豪等[22]测量了国人ACL 胫骨止点的长度及宽度，结果显示ACL 胫骨止点长度为13.8 mm，体部宽度仅为5.3 mm。因此，圆形胫骨骨道不仅不能完全覆盖其原始止点，达到“解剖重建”的目的，反而可能使部分胫骨骨道偏离原始ACL 止点位置，造成周围结构的医源性损伤。结合我们长期的临床观察与新近的解剖学研究，笔者团队认为在传统ACL 单束解剖重建术中钻制胫骨骨道可能会对AHLM附着部造成损伤。鉴于此，本研究模拟了临床实际手术操作，选取了基于国人四股腘绳肌腱移植物大小的骨道进行ACL胫骨骨道钻取。结果显示，所有标本（n=10）都出现了医源性AHLM 附着部的损伤。本研究结果表明在行ACL单束解剖重建术时，钻制8 mm的圆形胫骨骨道会不可避免地造成医源性AHLM附着部的损伤。

目前有少量的国外研究对本研究的问题进行了探究。Watson等[10]探究了10 mm的胫骨骨道对AHLM的损伤，结果显示在定位器的角度为40°和60°时，均有66%（4/6）的标本出现了医源性AHLM 损伤，其损伤面积分别占据AHLM 原始面积的28.8%和25.9%。LaPrade 等[11]的研究则显示11 mm 的胫骨骨道会使所有标本均出现医源性AHLM损伤，其AHLM平均附着面积减少了38%。Oishi等[13]的结果显示单束重建ACL时钻取10 mm的胫骨骨道会造成21.7%的膝关节标本出现医源性损伤。

本研究通过关节镜下钻取ACL 胫骨骨道，完全模拟了实际临床中ACL 胫骨骨道的钻制过程。同时，之前的研究表明[21,23]，ACL纤维与AHLM之间存在着少量的滑膜、脂肪等软组织，这也造成了对ACL胫骨止点及AHLM附着部识别不够准确的情况。本研究通过关节镜下的放大系统可以更好地对ACL及AHLM纤维进行识别，并依靠刨削系统充分刨削ACL 纤维及二者间的软组织，从而使AHLM附着部暴露得更为充分，也使测量数据更为准确。就损伤发生率而言，本研究结果与LaPrade 等的结果相符，而与Watson 等和Oishi 等的结果有所差异。分析其差异原因可能在于：一、定位方式的不同。上述文献多采用直视下定位，能选取更理想、避免损伤AHLM的定位点；二、中国人的骨骼较西方人小，即使选用较小直径的骨道依然难避免AHLM损伤；三、近些年来的研究更新了对ACL 胫骨止点及AHLM解剖关系的认识。本研究分析认为，ACL 胫骨止点的大小、其与AHLM 附着部的解剖关系是AHLM 不可避免被损伤的主要原因。Kusano 等[7]通过对人膝关节标本的CT 研究发现ACL 胫骨止点和AHLM 附着部均位于内侧髁间嵴上。在内侧髁间嵴的中部，中央髁间嵴（central intercondylar ridge, CIR）将ACL 胫骨止点及AHLM 分为两部分，其中ACL 胫骨止点宽度仅为5.7 mm，AHLM与ACL胫骨止点紧邻，长度为5.8 mm。Os⁃hima 等[16]研究了正常人群的3T 核磁共振后结果，发现ACL 胫骨止点宽度平均为6.9 mm，与AHLM 相邻，二者中心点的平均距离为8.1 mm。正是由于ACL 胫骨止点与AHLM 附着部关系密切，加之ACL 胫骨止点前后径长但横径较窄的特点，使得AHLM 附着部的医源性损伤不可避免。

AHLM 附着部的损伤可造成其功能减退。半月板前后角的功能在于吸收震动、发挥锚定功能及将轴向应力转化为环形应力[24,25]。对前后角的损伤可使半月板丧失正常的生物力学功能、诱发膝关节内软骨退变[26]。有研究表明，止点损伤后的半月板其生物力学特性与半月板全切术后近似[27]。上述后果均可加速膝关节退变，造成骨关节炎的发生[26]。LaPrade[11]等应用11 mm骨钻钻取胫骨骨道后，测量了术后AHLM止点的最大拉断力，结果显示最大拉断力较对照组明显下降（506 N vs. 610 N），表明其附着功能减退。本研究结果显示应用8 mm 圆形骨钻钻取胫骨骨道时可造成明显的AHLM 附着部损伤，其损伤的长度及宽度分别达到了AHLM 附着部原始长宽的51.6%、53.5%，并造成了与之相连的半月板纤维失去附着点。该损伤的临床意义目前尚未有研究报道，是下一步研究的方向。

临床上手术重建ACL的目的是恢复ACL的原始解剖和生物力学功能。同时，手术应尽可能避免损伤周围的相关结构，如软骨、内外侧半月板和后交叉韧带等。鉴于圆骨道单束重建ACL可明显造成AHLM附着部损伤，有学者探究了双束重建ACL 对AHLM 附着部的损伤情况。目前，有关研究很少，仅见2篇文献比较了单双束重建对AHLM附着部的影响。Oishi等[13]应用6 mm的胫骨骨钻在直视下分别钻取前内束和后外束，结果显示双束组医源性损伤发生率（4.3%）较单束组（21.7%）低，但二者无显著性差异；而Karakasli 等[12]应用7 mm 和6 mm 骨钻在直视下分别钻取前内束和后外束骨道，结果显示单束组（损伤率50%）较双束组（损伤率16.7%）AHLM 附着部的医源性损伤发生率高，但二者同样无显著性差异。双束解剖重建ACL是否能保护AHLM 附着部有待未来的进一步探究。另一方面，本研究所新近的解剖学和有限元分析结果[22]显示ACL胫骨止点在模拟前抽屉实验和轴移实验时的应力分布近似“C”形，与其解剖止点近似。因此，理论上理想的ACL重建应尽可能覆盖ACL原始止点。结合原始ACL胫骨止点“C”形的解剖和生物力学特点，我们认为将胫骨骨道关节腔侧的出口由传统的圆形改造为“C”形可以更好地恢复ACL 胫骨止点的生物力学功能、保护AHLM 附着部，是一种较为理想的改进方法。未来的研究需进一步探究生物力学止点重建ACL 手术对AHLM附着部的保护作用。

4 总结

膝关节标本研究表明传统单束解剖重建ACL时会不可避免地造成AHLM 附着部的损伤，其损伤长度及宽度分别占据了原始AHLM 附着部的51.6%、53.5%。AHLM附着部损伤会对外侧半月板的稳定性与生物力学造成影响。为避免手术对AHLM 附着部的损伤，我们提出将胫骨骨道关节腔侧出口的形状设计成沿附着部走行的“C”形，不但可以更好地达到ACL生物力学止点解剖重建，还可以更好地保护AHLM附着部。