容积CT三维重建评估膝关节前交叉韧带重建术骨隧道的价值

李法升, 林炎聪, 陈平康, 周志刚, 吴云军, 邱麟*

(1.暨南大学 附属第一医院 医学影像中心， 广东 广州 510632；2.暨南大学 附属第五医院∥河源市深河人民医院 影像中心， 广东 河源 517475；3.暨南大学 附属第一医院 骨科， 广东 广州 510632)

膝关节前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)损伤是运动医学常见的疾病，占运动损伤的40%左右[1]。前交叉韧带损伤后如治疗不及时，会进一步发生邻近韧带松弛、半月板损伤及关节面软骨磨损等严重的并发症。随着关节镜技术的进步，关节镜下的前交叉韧带重建术已经被广泛应用[2]，并成为ACL断裂的主要治疗方法。尽管在过去的几十年手术技术不断改进，仍有多达25%的患者在ACL重建后无法恢复到令人满意的结果[3]。术后骨隧道的位置、形态及角度是影响手术治疗效果的重要因素，因此评估这些指标有利于指导术中定位及术后的康复治疗。目前对于前交叉韧带重建术后的评价主要是通过临床指标评分评估，在影像学上主要应用X线和CT检查评估骨隧道的情况，或应用MR评估重建韧带的信号特点，目前尚欠缺统一的评估标准。本研究采用容积CT扫描三维重建结合临床评分的方法对重建的前交叉韧带进行研究，评估手术疗效以及预后情况。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究通过暨南大学附属第一医院伦理委员会审批，伦理批号(KYk-2022-015)。选择2017年1月到2019年6月期间因前交叉韧带损伤在暨南大学附属第一医院行前交叉韧带重建术的患者91例，其中男74例，女17例，年龄为15～69岁，平均年龄(31.84±11.09)岁。所有患者在关节镜检查下确认为单纯前交叉韧带断裂并采用关节单切口、胫骨和股骨单骨隧道(单束)进行重建，所有患者在术后1个月内行CT检查，3个月进行术后临床评估。

1.2 手术方式

取仰卧位，全身麻醉，所有患者均采用Endobutton固定术。用Paramax导向器械定位股骨及胫骨隧道，确保膝关节在完全伸直位时髁间窝顶及侧壁不与移植物相撞击，行髁间窝成形扩大术，隧道口用钛合金钢板固定肌腱。股骨隧道位于髁间窝后外侧缘，左膝位于 2点钟和 3点钟位置，右膝位于 9点钟和 10点钟位置，两个胫骨隧道位于原有前交叉韧带的止点。

1.3 仪器与方法

采用Cannon Aquilion One 320排CT机，扫描参数：管电压120 kV，管电流112～187 mA，矩阵512×512，视野(Field of view，FOV) 240 mm，球管转速0.35 s/r，层厚0.5 mm，层间距0 mm，容积扫描，一次扫描覆盖范围160 mm。采用Cannon第3代AIDR 3D迭代算法，有效辐射剂量0.5 mSv。计算机自动按软组织算法和骨算法完成扫描，并将容积数据自动传入飞利浦PACS系统(PACS 12.2，Philips, The Netherlands)，选择骨算法数据进行任意层面多层面重组(multiplanar reconstruction，MPR)和3D重建显示骨隧道。由2位具有5年(林炎聪)和15年(邱麟)肌骨系统疾病诊断经验的放射科医师分别进行以下指标的测量：(1)测量骨隧道参数。根据Bernard等[4]和Lorenz[5]介绍的方法，在CT三维重建图骨隧道显示最佳位置上，清晰地显示髁间窝顶部，测量OP线：胫骨隧道的中心点(O)到胫骨前部骨皮质边缘(P)的距离。测量AB线：胫骨平台髁间隆起处测量胫骨平台前缘(A)到后缘(B)的距离，计算OP占AB的百分率(Pt)，Pt=(OP/AB)×100%。测量 EF线：股骨隧道内口中点(E)到股骨外侧髁前缘(F)。测量髁间窝顶线(CD)：股骨外侧髁后缘(C)到前缘(D)之间的距离，计算EF占CD的百分率(Pf)，Pf=(EF/CD)×100%。(2)根据Wang[6]和Segawa[7]的方法进行骨隧道角度的判定(图2)。测量胫骨骨隧道的角度，在三维重建前后位上显示隧道长轴，测量隧道长轴与胫骨骨干的夹角(α)、在三维重建左侧(左膝)位重建或右侧位重建(右膝)显示骨隧道，测量骨隧道长轴和关节线之间的夹角(β)。在后前位重建显示股骨骨隧道，测量股骨骨隧道长轴与关节线之间的夹角(γ)，在三维重建左侧(左膝)位或右侧位(右膝)显示骨隧道，测量骨隧道和股骨长轴之间的夹角(θ)。

所有符合条件的 ACL 重建患者在术后 3 个月，分别由两名具有5年前交叉韧带重建手术经验的骨科医师(周志刚，吴云军)进行膝关节功能评分和稳定性的检查，当意见有分歧时与上级医师探讨后达成一致。采用国际膝关节文献委员会(The international knee documentation committee knee evaluation form，IKDC)评分，以90分为界，将患者分为两组。

1.4 统计分析

2 结果

91例患者的CT图像能清楚显示胫骨隧道和股骨隧道，术后3个月内随访所有患者无手术失败和再次手术情况。按照IKDC评分，90分以下的患者19例，高于90分的患者72例。对2名放射科医师测量结果进行一致性检验，显示一致性良好(表1)。表2显示不同观察指标与膝关节IKDC功能评分的关系。IKDC评分<90分和>90分组间Pt基本一致，差异无统计学意义(t=-1.197，P=0.234)；IKDC评分>90分组的Pf明显大于IKDC<90分组，差异具有统计学意义(t=-2.219，P=0.029)，ROC曲线下面积为65.168%(图2)。胫骨隧道α角(t=0.038，P=0.970)和β角(t=0.908，P=0.366)在两组间差异无统计学意义；IKDC评分>90分组股骨骨隧道γ角(t=3.228，P=0.002)和θ角(t=5.378，P<0.001)明显小于IKDC<90分组，ROC曲线下面积分别为 73.136%和80.848%(图2)。

表1 两名测量者各观察指标的一致性检验

表2 不同观察指标与膝关节IKDC功能评分的关系

表3 不同观察指标在最大Youden指数下ROC曲线的诊断效能

患者，男，25岁，左膝关节前交叉韧带重建术后，三维重建均能清晰显示胫骨及股骨的骨隧道位置和角度。

A:蓝虚线为γ角，红虚线为θ角；B:黄虚线为Pf

3 讨论

膝关节前交叉韧带损伤是膝关节韧带损伤中中最常见的类型，损伤后需要做前交叉韧带重建治疗，目前通过关节镜进行韧带重建是最佳治疗手段[8]。骨隧道的位置是影响前交叉韧带重建治疗效果的重要因素之一，不佳的股骨隧道或胫骨隧道会造成膝关节生物力学的异常[9]从而影响膝关节前后稳定性、旋转稳定性及过伸运动，导致膝关节软骨的磨损、退行性改变或半月板的继发损伤。前交叉韧带等长重建，最主要的目的是恢复ACL的自然形态，尽可能恢复解剖附着点，让重建后的移植物能够在膝关节伸直和曲屈过程中保持等长，从而替代损伤的ACL。大多数ACL重建术后膝关节的功能逐渐恢复，但部分患者仍有疼痛、肿胀、关节不稳及伸屈受限等症状，影响生活质量[10]。本研究采用的三维容积CT检查在任意层面重建的基础上，结合三维重建法观察重建韧带的胫骨及股骨起止点、骨隧道角度，旨在为手术骨隧道的建立路径评估提供客观的依据。

胫骨隧道的准确定位可以有效地避免膝关节前疼痛、伸直受限、失稳及移植物撞击等并发症。胫骨骨隧道的内口位置不准是关节镜下前交叉韧带重建技术不良中较为常见的情况之一[11-12]，隧道内口的位置不良可出现不同的临床表现。胫骨骨隧道的内口过于偏前可导致移植物与髁间窝顶部撞击[13]、移植物松弛或断裂；若胫骨隧道位置偏前，不仅在膝关节曲屈时移植物受到过大张力，而且在膝关节伸直时可能造成股骨髁对其嵌压、损伤；如果胫骨内口位置过于偏后，重建韧带即便保持完整，膝关节也可以表现为松弛和不稳定[14]；若胫骨隧道位置偏后，则移植物会出现过分垂直现象而降低对胫骨前方移动的限制能力。本研究结果表明胫骨隧道内口的位置对于术后疗效的影响并不明显，这与Behrend等[15]的研究结果一致，可能与前交叉韧带附着点的生理状况有关。钻取的胫骨隧道进入点通常位于关节线下4 cm与胫骨结节内侧2 cm的交点处，隧道的最佳定位位置在髁间隆起的足印区，该解剖结构可通过多处骨性标志进行定位[16]，通常胫骨隧道的定位较为理想，因胫骨隧道误差小。本研究的结果也说明胫骨隧道的定位技术比较成熟，与Mauch等[17]的结果相似。研究发现股骨隧道的位置是决定移植物长度的主要因素，也是手术成败的关键所在。在不同疗效的患者上，股骨隧道的位置明显不同，表明股骨干隧道的位置对术后关节的功能影响较大，不合适的股骨隧道定位对韧带的等长性产生不同的影响。如果股骨隧道内口偏离等距点，则在膝关节伸屈活动中，移植物会受到很大的应力导致拉伸和松弛[18]，假如股骨隧道位置过于靠下、靠前或者两者同时存在时，移植物会出现过分垂直，导致距离减小，当屈膝运动时，移植物受到的张力明显增大，可能会导致移植物纤维断裂而影响愈合。本研究结果显示IKDC高分组的股骨骨隧道位置较低分组的股骨侧位置偏后，说明低分组的患者股骨隧道偏前会致效果欠佳，位于Blumensaat 线的60%之前的股骨隧道均是不理想的定位。本研究的结果与Behrend 等[15]的结果相似，有学者通过研究尸体标本，认为股骨附着点的等距重建范围位于正常前交叉韧带股骨侧的后方[19]，可能是尸体标本骨隧道的研究与活体手术之间还是存在差异所致。

关节镜下重建术治疗ACL损伤的疗效与准确的胫骨隧道和股骨隧道定位密切相关，特别是股骨隧道的定位[20]。沈光思等[21]的研究认为股骨隧道在冠状面和其长轴的最佳角度为30°。Segawaetal[7]认为股骨隧道与股骨长轴所成角度对隧道内径的扩大、股骨隧道前壁的接触应力有明显的影响，和股骨长轴成 25°时能最大程度地减小隧道壁接触应力,从而可以减轻股骨隧道内径的扩大。股骨隧道矢状位上隧道角度过大，隧道出口位置接近关节囊, 对髌股关节及其周围软组织将构成损害。本研究结果显示股骨隧道角度不同，膝关节稳定性也不同；小角度有利于增强关节稳定性。股骨侧移植物与骨隧道所成角度较大，骨隧道边缘应力较大，造成骨隧道磨损[8]。角度小，则隧道长度增加，可降低后方骨皮质破裂的风险[22-23]，然而一些研究认为增加矢状位倾斜角度对隧道长度的影响不大，隧道长度可能会受到患者身高，体质量，腿部尺寸，手术定位和较大的股骨外侧髁尺寸的影响[24-25]。

本研究的优势为采用了320排CT容积扫描方法进行图像采集，取得容积数据，图像清晰，重建方便、快捷并且实用性高，可以快速对术后骨隧道进行评估，对骨隧道内口及隧道的位置、角度判断准确，为后续的康复治疗提供指导性建议，因此具有重要的临床价值。本研究尚存在以下不足：第一，低分组的入组病例较少，随访时间较短，隧道和移植物的生长的情况也有一定关系；第二，虽然手术方式一致，但操作者和助手不是同一组手术医生，可能存在经验和技巧上的差异；第三，为单中心研究，所有的纳入患者均为同一家医院病例，仅能代表此院对ACL的诊疗现状；第四，本文仅评估骨隧道的位置和角度，没有纳入移植物体成熟度分析。今后可增加样本含量并适当延长随访时间，纳入移植体成熟度分析，进一步开展多中心研究增加研究的深度与广度。

作者贡献声明

邱麟：提出研究思路和框架，修改论文；李法升，林炎聪：实验设计、数据整理数据和撰写论文；陈平康：指导统计分析数据；周志刚，吴云军：评估患者情况，收集临床数据。

利益冲突声明

本研究未受到企业，公司等第三方资助，不存在潜在利益冲突。