MPFL重建生物力学研究进展

张津，安江东，姜金，安丽萍，周海宇，耿喜林，王拴科

（1兰州大学第二医院骨科，甘肃 兰州；2甘肃省骨与关节疾病研究重点实验室，甘肃 兰州）

1 MPFL解剖、生物力学及作用

1.1 MPFL解剖

Warren[1]等研究人员在仔细解剖及分析154具新鲜尸体之后得出以下结论，人体中膝关节的内侧深部组成从最浅层到最深层可以总共划分成三大部分：首先是最浅层，也就是内侧深筋膜；较深层的结构包括副韧带浅层和其位于其前部的组织；最深层则包含了副韧带深层以及膝关节囊；然而MPFL位置正好处于膝内侧支持部分的第2层，也就是股内侧肌深面。因为股骨内组成较为复杂，该位置的纤维较薄，并且向着髌骨一侧渐渐变宽变厚，所以至今为止学术界对MPFL股骨的起点位置仍然没有一个精确的定论[2]。Strzelczyk等[3]认为经分析得出MPFL的长度均值是43.73毫米左右，此外髌骨止点所对应的宽度范围是20至30毫米（均值是25.25毫米），股骨止点对应的宽度范围是10至20毫米（均值是14.87）。上述结果的出现：首先是由于选择尸体的年龄、种族等有所差异；另外对MPFL起点的理解也有所不同；后者是导致MPFL长和宽有所差异的重要原因，因此明确MPFL股骨侧的起始位置极为关键。综上所述，明确MPFL远端的起始位置，能够为医学工作者探究膝关节组成结构，分析髌骨脱位术式等提供理论依据。

1.2 MPFL的生物力学和作用

经研究证明，MPFL是防止髌骨外脱最重要的支持结构。Desio等[5]认为，在髌骨内侧的张力总和中，MPFL所贡献的张力占比为53%至60%，这表明MPFL对于髌骨结构的保持起到非常关键的作用。

1.3 髌股关节的活动特征

陈世益等[7]在解剖10具新鲜尸体之后发现，髌股关节的活动呈现出较为规律的三维特征，当膝关节弯曲或者拉伸时，髌骨便会从股骨髁的上窝逐渐往下滑动，在30°之内其首先往内滑动，如果屈曲角度大于30°，此时髌骨逐渐滑进间沟中，同时逐步向外滑动，如果屈曲增大到90°，其便会往远侧滑动5至6厘米，这时的髌骨逐渐移动到股骨端。

2 MPFL重建术

MPFL重建即对复发性髌骨脱位的重塑过程。Sandmeier等[6]在切断膝内侧组织后，使用自体移植重建术，可以得到一个新的MPFL，这种做法可让髌骨的活动轨迹逐步正常。Nomura等[8]提出，使用人工韧带重新建立MPFL并用于髌骨外脱的治疗过程中，实验优良率是96%。该实验证实，不管使用自体移植亦或是采用人工移植技术，均可以取得较好的疗效。

2.1 重建MPFL所需材料

重建手术所需移植物体可划分成三大类，第一类是自体移植物及相关材料，第二类是同种异体移植物及相关材料，第三类是人工韧带材料。与采用自体肌腱移植相比较，同种异体肌腱及相关材料的肌腱个数不多，价格较高，容易导致排异和传染病等，因此在临床实践中，通常选用同种的自体肌腱作为材料，例如髌韧带以及阔筋膜等，临床上经常使用的是自体半腱肌腱。

2.2 MPFL重建术式

研究人员已经发明了许多类型，例如解剖重建、双束重建等。上述手术方式选用的移植物各不相同，然而在手术之后均获得了较好的疗效。但是，现如今学术界对此类手术方法仍然没有一个统一的定论，不过大部分研究人员和医生都较为认可Fithian等[9]提出的双束重建法，由于此类手术与在MPFL髌股重新构建韧带相似，实际上采用了解剖重建法，此法更加能够确保原先具有的生物力学特性。

2.2.1 选取髌骨隧道

于髌骨内缘的中间点和中间、上部三分之一位置做两个水平骨隧道，其在冠状面呈现出“U”的形状，隧道处与髌骨上极相距很近， 避免重建韧带的过程中会牵拉下极,而且隧道的起点位于紧靠关节面边缘处。该术法是依据MPFL在髌骨止点处选定进针点（MPFL的上缘也就是髌骨的内上角，下缘即为髌骨的内缘中点）。制作隧道时可运用导向器将导针放入，然后沿着导针钻孔，防止钻头误入关节损伤髌骨和软骨，隧道的出口设置在髌骨的外缘位置。

一些研究中选用“L”状的隧道，选用此种形状的隧道可能会出现骨桥断裂的问题，因此在选用这类隧道时，应确保隧道长＞2厘米，从而避免发生骨桥断裂[10]。

2.2.2 选择MPFL股骨止点建立股骨隧道

MPFL重建的成功与否取决于股骨止点选取是不是合适[11]。张辉等[12]在进行MPFL手术时将隧道定位点确定为内上髁与内收肌结节间的脊。如果移植物选用的是半腱肌腱，那么隧道的直径长不能大于7毫米，然而隧道的深度不能小于20毫米；换而言之，若采用其它移植物，应该根据其直径来明确隧道直径。若病人的骨质较为疏松，可使用半径较细的钻头打孔。这一方法是首先确定股骨止点的具体范围从而选定股骨止点，然而没有详细测定韧带改变值以及等长值，选择该止点，能否达到重新构建前的力学强度，术后远期疗效如何仍有待进一步研究。

刘敏等[13]在详细研究之后提出，通过髌骨结点和内收肌结节这两个位点，相连所得线段的长度变化量较其他位点最小，一般为(2.46±0.68)mm，根据该研究可得出，在进行MPFL重建手术的过程中，应该将内收肌结节当作中心构建得到股骨隧道，然而因为内收肌结节周围遍布血管与神经组织，因此其提出在进行手术时应该尽可能将股骨止点的上部边缘处作为中心建立隧道，也可稍往内收肌结节的一侧移动。在整个手术过程中，应该用游标卡尺测定韧带的改变值，其中可能会出现由于人为因素等而导致的误差，因此使用更加精密的设备能够减小误差，从而更加有效的测得MPFL的“等长性”，选定最恰当的股骨止点位置。

若在诊治过程中，股骨的内上髁与内收肌结节这两部分结构无法触摸到，可稍微弯曲膝盖，然后让腘绳肌腱向后移动，进而与内上髁分离，方便进行触摸诊治。若患者过于肥胖，可切开一个小口，将指部伸入切口触诊，如果有必要，还可将切口扩大，从而确定两部分结构的具体位置。

2.2.3 固定移植肌腱

从髌骨内侧骨隧道孔处逐渐穿到外边缘为止，再从其它隧道外边缘逐步牵到骨道，肌腱的游离移植为“U”形并把髌骨牵至内侧，把肌腱两侧的编织线通过挤压螺钉牵至隧道中。有些学者认为在屈膝60°时拉紧移植物，借助于关节镜技术，调节肌腱张力，观测当膝关节处于各种屈度之下髌骨的活动规律与关节的解剖关联，保证重建韧带的“等长性”[14-28]。使用大拇指外推髌骨，当无法移动髌骨并且其可以在刚开始弯曲膝盖时顺利到达股骨滑车，这时的张力即为最恰当的张力，同时将其固定。

一些研究人员之前把肌腱缝在骨或者股内侧肌上，是担心手术之后由于运动使得其松动或者断裂，手术之后的膝关节也无法完成制动。闫昌葆等[16]使用 Ethibond 不可吸收缝线把移植肌腱缝在股骨止点位置，已确认疗效良好。

3 MPFL重建应注意的问题

3.1 MPFL的“等长”研究现状

“等长”重建是移植物材料两个端点的间距，理想的“等长”重建可以在术后保证膝关节活动度恒定。本文提到的“等长性”指的是重建MPFL可以接近或达到正常髌股韧带的功能，也就是使得髌骨在刚开始屈膝之时比较顺利的移动至股骨滑车，在保证移植物长度基本不变的情况下，移植物材料能不与股骨髁接触。

3.2 MPFL重建手术中股骨止点的选取

选择确定股骨止点位置是MPFL重建手术里至关重要的一步，换句话说，在手术中，MPFL重建术的成功与否取决于股骨的止点位置是不是合适。Panagiotopoulos等研究人员[3]在对八具尸体进行详细解剖之后发现，在健康人体中MPFL起始点处于内上髁与内收肌结节间。由于其股骨端的起始位置不确定，因此在手术过程中关于股骨止点的位置也存在各类意见。张辉等[12]在进行MPFL手术时将隧道定位点确定为内上髁和内收肌结节两者之间的脊；李付彬等[15]在手术过程中把内上髁和内收肌结节之间的中间位置选定为隧道的定位点。刘敏等[13]在详细研究之后提出，在进行MPFL重建手术的过程中，应该将内收肌结节当作中心构建得到股骨隧道，然而因为内收肌结节周围遍布血管与神经组织，因此其提出在进行手术时应该尽可能将股骨端止点的上部边缘部分作为“中心”，以建立股骨隧道，但如果在术中通过该“中心”建立隧道不顺畅，“中心”也可稍往内收肌结节处偏移。根据以上实验结论，可得出：无论选何种方式，都不但可以确保髌骨在刚开始屈膝之时准确移动到股骨滑车，还能够保证移植物不与股骨髁相互触碰，然而远期的疗效仍然有待后续研究。

3.3 MPFL重建手术之后髌股内侧与外侧的压力

在健康人体中，软骨受到应力的作用能够生成蛋白多糖以及胶原等。Morscher等[17]指出，如果髌骨软骨位置的应力下降，此时会导致软骨营养不足。这说明软骨缺少应力会导致蛋白多糖等的含量明显下降。根据赵定磷等[18]的实验结果，在兔的髌韧带紧缩术后，其软骨出现变性。从上述研究中能够看出，压力升高至一定限度，将会增大髌股间的磨损，使关节受损，最后使髌骨的活动轨迹发生变化；压力降低到一定限度，将会导致关节退变，最后也会使髌骨的活动轨迹发生变化，因此重新构建之后是不是能够恢复至正常压力至关重要。

3.4 MPFL重建手术中韧带具有的初始张力

在重新构建MPFL术中，一个重要的问题即韧带具有的初始张力，当张力增大到一定值，髌骨会向内移动，相反，则会向外移动，致使髌骨再次脱位，更严重的还会导致髌股关节面的退变，远期疗效不佳。李付彬等[15]在屈膝45°时适度拉紧移植物，再进行膝部弯曲与拉伸活运动，当曲度处于0°至30°范围内时查看髌骨的稳定程度，如果没有发生髌骨外脱，则可以认为这时的拉力最为适宜同时将其固定。现如今临床上最常使用的方法为，在膝部弯曲60°时适度拉紧移植物，使用大拇指外推髌骨，当无法移动髌骨并且其可以在刚开始弯曲膝盖时顺利到达股骨滑车，这时的张力即为最恰当的张力，同时将其固定。使用此种方法对韧带刚开始的张力进行评估并不合适，因为准确掌握张力大小较为困难。

综上所述：将MPFL重建术用于髌骨脱位治疗已经发展了二十余年，关于解剖、重建MPFL前后的生物力学性质还有待今后的深入探索。