中国组织工程研究第 17 卷第 8 期 2013 02 19 出版 Chinese Journal of Tissue Engineering Research February 19, 2013 Vol.17, No.8 doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.08.019 [http://www.crter.org] 于淼, 刘忆冰. 人工韧带修复膝关节交叉韧带损伤 [J]. 中国组织工程研究,2013,17(8):1441-1448. 人工韧带修复膝关节交叉韧带损伤 于淼, 刘忆冰 吉林体育学院, 吉林省长春市 130033 文章亮点 : 1 在膝关节运动损伤中膝关节前 后交叉韧带的损伤较为常见, 常可导致膝关节功能受限, 膝关节不稳, 严重者可致退行性膝关节疾病 2 人工韧带修复膝关节交叉韧带损伤近期效果较好, 但其适应证和远期效果仍需进一步观察 3 文章分析了膝关节交叉韧带的功能解剖 生物力学特性及血供状况, 以及人工韧带修复膝关节交叉韧带损伤的临床特点 关键词 : 生物材料 ; 生物材料综述 ; 膝关节 ; 交叉韧带 ; 前交叉韧带 ; 后交叉韧带 ; 人工韧带 ; 韧带重建 ; 血供 ; 韧带损伤 ; 生物相容性 ; 人工合成材料 ; 磁共振成像 摘要 背景 : 以往治疗膝关节交叉韧带损伤的主要手段是移植重建, 最常用的移植材料为自体的骨髌腱骨 半腱肌腱和股薄肌腱 但由于此类移植物存在取材区并发症及韧带化过程中的各种问题, 近年来人工韧带的研究受到重视 目的 : 认识膝关节交叉韧带的结构及血供特点, 以及膝关节交叉韧带损伤后人工韧带重建治疗机制与临床应用特点 方法 :1 分析膝关节前 后交叉韧带的组织结构, 功能学特点以及血供差异 2 分析膝关节前 后交叉韧带损伤的类型及生物力学机制 3 分析修复膝关节交叉韧带损伤的材料学分类及特点 4 分析人工韧带修复后影响关节稳定性的因素 结果与结论 : 修复膝关节前 后交叉韧带损伤时, 应首先考虑到前 后交叉韧带的功能及血供情况, 选择合适的重建物, 使重建时过程简化, 操作简单, 重建材料的组织相容性较好, 达到修复后的解剖与功能的双重建 于淼, 女,1981 年生, 吉林省松原市人, 蒙古族, 2006 年东北师范大学毕业, 硕士, 讲师, 主要从事运动人体科学研究 541798016@qq.com 通讯作者 : 刘忆冰, 博士, 教授, 硕士生导师, 吉林体育学院, 吉林省长春市 130033 549338018@qq.com 中图分类号 :R318 文献标识码 :B 文章编号 :2095-4344 (2013)08-01441-08 收稿日期 :2012-06-18 修回日期 :2012-08-27 (20120601005/YL C) Artificial ligament repairs the injured cruciate ligament of the knee joint Yu Miao, Liu Yi-bing Jilin Institute of Physical Education, Changchun 130033, Jilin Province, China Abstract BACKGROUND: The previous main methods for the treatment of cruciate ligament injury of the keen joint are transplantation and reconstruction, and the most commonly used graft materials are autologous patellar tendon bone, semitendinosus and gracilis tendon. But grafts can lead to complications in the drawn district and a variety of issues during ligament process. In recent years, the research of artificial ligament has become a hot spot. OBJECTIVE: To understand the structure and blood supply of cruciate ligament of the keen joint, and to investigate the mechanism and clinical characteristics of artificial ligament reconstruction for cruciate ligament injury of the keen joint. METHODS: The tissue structure and functional features of anterior and posterior cruciate ligaments of the knee ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 1441
Yu Miao, Master, Lecturer, Jilin Institute of Physical Education, Changchun 130033, Jilin Province, China 541798016@qq.com Corresponding author: Liu Yi-bing, Doctor, Professor, Master s supervisor, Jilin Institute of Physical Education, Changchun 130033, Jilin Province, China 549338018@qq.com Received: 2012-06-18 Accepted: 2012-08-27 joint as well as the difference of blood supply were analyzed. The type and biomechanical mechanisms of anterior and posterior cruciate ligament injury of the knee joint were analyzed. Classification and characteristics of the materials for repairing cruciate ligament injury of the knee joint were analyzed, as well as the factors affecting the joint stability after artificial ligament repairing. RESULTS AND CONCLUSION: Before the repairing of anterior and posterior cruciate ligament injury of the knee joint, the function and blood supply of the anterior and posterior cruciate ligaments should be considered, in order to select the suitable reconstruction material, thus making the reconstruction process simply and easy to operate. The suitable reconstruction materials have good histocompatibility which is beneficial for anatomical and functional reconstruction after repairing. Key Words: biomaterials; biomaterial review; knee joint; cruciate ligament; anterior cruciate ligament; posterior cruciate ligament; artificial ligaments; ligament reconstruction; blood supply; ligament injury; biocompatibility; synthetic materials; magnetic resonance imaging Yu M, Liu YB. Artificial ligament repairs the injured cruciate ligament of the knee joint. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2013;17(8): 1441-1448. 0 引言 膝关节交叉韧带位于膝关节中间, 分前交叉韧带和后交叉韧带, 是稳定膝关节的主要结构, 对其关节的稳定起着重要作用 前交叉韧带起于胫骨髁间隆突的前部, 斜向后 外 上方止于股骨外侧髁的内 后方, 当膝关节完全屈曲和内旋胫骨时此韧带牵拉最紧防止胫骨向前移动 后交叉韧带起于胫骨髁间隆突的后部, 斜向前 内 上方止于股骨内侧髁的外 前方, 膝关节屈曲时可防止胫骨向后移动 各种原因所致的膝关节创伤均可导致膝关节交叉韧带损伤, 如治疗不当往往造成膝关节不稳及创伤性关节炎, 膝关节交叉韧带损伤占膝关节损伤的 1/3, 其余为骨折脱位 [1] 研究发现交叉韧带断裂导致膝关节多向不稳并影响到对侧膝关节, 由于两侧膝关节稳定性的平衡与协调关系紊乱, 对侧膝关节易发生损伤 [2] 直接暴力常造成前 后交叉韧带同时损伤, 导致膝关节功能障碍 [3-4] 手术重建前交叉韧带可提供膝关节的稳定, 对延迟骨关节炎的发生具有重要意义 由于重建韧带经塑形改建后其生物力学强度要失去原强度的 50%, 因此, 人们一直在不断寻求更为理想的韧带替代移植物 目前有自体移植物 异体移植物和人工韧带 3 大类 自体移植物重建交叉韧带在临床上应用较为广泛, 但存在自体移植物供区病损 自体移植物来源缺乏等问题 异体移植物潜在问题是有可能导致未知疾病的传染, 还有异体移植物的力学力量较弱, 异体移植物重建的骨隧道会扩大, 以及免疫排斥等 人工韧带重建交叉韧带的实验结果和短期临床效果令人满意, 远期疗效有待于进一步观察, 仍有许多问题有待于研究解决, 其韧带与骨面的磨损和应力疲劳是人工韧带重建失败的主要机制 临床上人工韧带的应用经过一段低迷阶段后, 又有高韧性生物聚酯纤维制作的 LARS 人工韧带引入临床应用, 显示近期效果较好 [5] 随着生物材料技术的发展和对交叉韧带研究的不断深入, 将来会有更理想的人工韧带被研发 应用于临床 1 膝关节交叉韧带的解剖及功能学特点 1.1 前交叉韧带起于胫骨髁间隆突前方凹陷处及外侧半月板前角, 向后 上 外成约 60 斜行止于股骨外髁内侧面之后部 前交叉韧带实质部可分为前内束和后外束, 前交 叉韧带前内束在膝关节屈曲时紧张, 主要作用为限制胫骨的前移, 而前交叉韧带后外束 1442 P.O. Box 1200, Shenyang 110004
在伸直时紧张防治过度伸展, 这一机制使得其关节前交叉韧带在膝关节屈曲伸展时候各纤维束交替紧张, 这样可以保持其恒定的张力及功能性的等长 膝关节处于伸直位或屈曲 90 位时, 前交叉韧带前内束和后外束的长度 厚度和宽度 [6], 见表 1 表 1 膝关节伸直位和屈曲 90 位时前交叉韧带的长 宽 厚 (x _ ±s, mm) 位置 长度 宽度 厚度 前内束 后外束 屈膝 90 36.6±2.2 17.3±1.5 8.6±1.4 7.6±0.6 屈膝 0 36.4±2.0 17.8±1.4 9.9±1.5 6.1±0.6 膝关节前交叉韧带功能包括 [9] :1 限制胫骨前移, 当切断膝关节前交叉韧带后, 无论在伸膝位或屈膝位前抽屈试验均为阳性 2 限制过伸, 在膝关节前交叉韧带切断后, 膝关节可过伸 25 3 限制内 外旋活动, 除内侧关节囊及侧副韧带的作用外, 第二位是膝关节交叉韧带的限制作用 4 限制内 外翻活动, 在限制膝内 外翻活动中主要是膝内侧副韧带 外副韧带, 其次是膝关节前交叉韧带 后交叉韧带的作用较小 移, 在屈膝位时这一功能发挥得尤为突出, 但在实验性单纯切断膝关节后交叉韧带的现象, 还有明显分歧 2 限制过伸, 在限制膝过伸时作用最大的是后关节囊, 其次才是膝关节后交叉韧带, 最后是膝关节前交叉韧带 3 限制旋转, 在切断膝关节后交叉韧带的试验中, 屈曲位外旋活动平均增加 8, 内旋活动增加 3, 而伸直位旋转活动无改变 4 限制侧方活动, 在伸直位限制膝关节侧方活动中, 膝关节后交叉韧带比膝关节前交叉韧带发挥着更重要的作用 1.3 膝关节韧带的组织结构膝关节是人体最大 最复杂的关节, 由股骨下端 胫骨上端和髌骨构成 髌骨位于髌韧带内 股骨与胫骨之间有纤维软骨半月板, 膝关节的韧带为各关节中最复杂的, 根据功能可分为伸膝韧带 侧副韧带 交叉韧带和弓状韧带 其中, 膝关节交叉韧带位于关节囊内, 但在滑膜囊之外, 位于膝关节前面的滑膜囊后壁之外 [8] 前 后交叉韧带的解剖结构如图 1 1.2 后交叉韧带呈扇形, 起于股骨内侧髁的外侧面, 向下后外方走行, 止于胫骨髁间棘后部 后交叉韧带分为前外束和后内束, 屈曲时, 前外侧束紧张, 后内侧束松弛, 伸直时, 前外侧束松弛, 后内侧束紧张 后交叉韧带是膝关节最强大的韧带, 是主要的稳定装置之一 它的主要功能是防止胫骨过度后移, 对限制膝关节外旋和内外翻也起一定作用 膝关节处于伸直位或屈曲 90 位时, 后交叉韧带前外束和后内束的长度 厚度和宽度 [7], 见表 2 表 2 人膝关节伸直位和屈曲 90 位时后交叉韧带的长 宽 厚 (x _ ±s, mm) 位置 长度 宽度 厚度 前外束 后内束 屈膝 90 41.8±1.8 29.2±1.3 10.6±1.1 5.5±0.7 屈膝 0 40.2±1.7 30.8±1.6 10.4±1.0 5.4±0.3 膝关节后交叉韧带功能包括 :1 限制胫骨上段后 图 1 膝关节韧带解剖结构 膝关节交叉韧带为膝关节重要的稳定结构, 呈铰链式连于股骨髁间窝及胫骨的髁间隆起之间, 可防止胫骨沿股骨向前后移位 膝交叉韧带又可分为前后两条交叉韧带, 当膝关节活动时, 两条韧带各有一部分纤维处于紧张状态 因此, 除前交叉韧带能防止胫骨向前移位, 后交叉韧带能防止腿骨向后移位外, 还可限制膝关节的过伸 过屈及旋转活动, 交叉韧带损伤常与胫侧副韧带或半月板损伤同时发生 1.4 膝关节交叉韧带血供形态学特点膝关节交叉韧带与其他类型的组织相比, 其内的血管很稀疏, 但正常的生理活动中, 韧带内的血管对韧带有重要的营养 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 1443
作用 膝中动脉从髁间窝后口进入膝关节, 发交叉韧带支 自前 后交叉韧带近端向前穿至膝关节腔, 在滑膜下沿交叉韧带表面由近端向远端分布 为了解膝关节交叉韧带血管分布和血供模式, 许多学者通过动物实验对膝关节交叉韧带血供系统的具体形态等进行了观察 1981 年在 骨与关节杂志 上发表了 1 篇名为等 猕猴前 后交叉韧带的重建 的文章, 他将 29 只成年猕猴分为重建前交叉韧带 19 只, 重建后交叉韧带 10 只, 结果发现滑膜血管网分出小支穿入韧带, 与韧带沿长轴分出的血管网吻合, 中部也有缺少血管区, 韧带内血管与骨内血管很少有交通 [17] Arnoczky 等于 1979 年在 骨与关节杂志 上 发表题名为 犬交叉韧带损伤微血管反应的实验研 究 的文章, 他在 8 只犬模型上以墨汁灌注后, 观察 发现犬的交叉韧带血供特点是韧带内的血管网分布 不均, 血管口径特点是处于外周则大, 而中心部则管 径细 ; 韧带血管与骨内血管没有明显的联系 ; 韧带中 部存在缺少血管区 ; 韧带的血供来自于滑膜血管网 [18] 王守安等于 2009 年在 中国临床解剖学杂志 发 表 1 篇题为 膝交叉韧带的血供及其临床意义 的文 章, 通过股动脉红色乳胶灌注并解剖观察 墨汁灌注 组织透明 组织切片等方法, 研究交叉韧带的动脉来 源 分布特点, 并测量韧带内微血管密度 发现交叉 韧带血供存有中心区为明显的乏血管区 中间段边缘 区也相对乏血管 韧带两端血供最丰富, 且近侧段好 于远侧段等特点 [19] Dunlap 等于 1989 年在 美国运动医学杂志 上发表的文章中采用定量灌注技术, 发现前交叉韧带 滑膜的血流量为韧带实质的 2 倍, 应力作用可使血流 值降至基础值的 1/5, 与髌下脂肪垫隔离后, 韧带内 血流量下降了一半, 韧带的骨附着处对韧带没有供血 [20] 作用 程映华等将狗作动物模型, 将两侧髌韧带内 侧 1/3 游离, 左侧直接包埋于髌下脂肪垫, 右侧髌下 脂肪垫切除后将韧带游离置于关节腔 术后 2,4,6,8 周灌注 取材, 观察髌下脂肪垫对游离髌韧带血供重 建的影响 结果发现在重建膝关节交叉韧带时, 应尽 量保留并利用髌下脂肪垫等软组织, 包裹替代物, 以 促进其血循环重建, 减少坏死, 保持韧带活力, 使替 [21] 代物发挥稳定膝关节的功能 Robinson 等于 1992 年在兔模型的生理性试验中找到了前交叉韧带实质 附着处并不给韧带供血的证据 他在兔模型上对前交 叉韧带进行了剥除滑膜处理,2 周后韧带发生了萎缩, 说明交叉韧带的血供至少部分来源于滑膜, 韧带的附 着区不能对韧带提供维持正常生理活动所需要的血 供, 并认为滑液虽然有一定的营养作用, 但仅依靠滑 [22] 膜不能维持韧带的正常生理需要的 Clancy 等于 [23] Wickstrom 等于 1975 年在 放射学 杂志发表 文章报道发现了膝关节交叉韧带的股骨附着区血供 比胫骨附着区血供丰富, 发现了韧带旁血管网, 它与 韧带内沿纵向分布的血管相吻合 [24] 何正等于 2011 年对 12 侧交叉韧带健康成人尸 体膝关节进行肉眼和手术显微镜下解剖 组织学断层 切片观察, 结果发现交叉韧带全段均可见血管纵行交 错分布, 血管口径呈节段性变化, 血管口径 (0.03±0.01)-(0.09±0.02) mm 交叉韧带间束中存在 大量的血管及脂肪组织, 其表面血管口径最大为 (0.18±0.04) mm, 因此认为交叉韧带本身拥有足够充 分的血供来源, 存在自我修复的可能 [25] 王守安等通过对成人和胎儿下肢标本经股动 脉红色乳胶灌注并解剖观察, 以及胎儿墨汁灌注组织 透明和组织切片等方法, 观察髌韧带的动脉来源 分 布特点, 并测量胎儿韧带内微血管密度 发现髌韧带 的动脉来自膝下外动脉 胫前返动脉 膝降动脉和膝 下内侧动脉的分支 ; 胎儿髌韧带不同区域微血管密度 不同, 以韧带中心部位密度最低 因此, 髌韧带中心 部为相对乏血管区, 对以髌韧带为替代物行交叉韧带 [26] 重建有重要的临床意义 Arnoczky 等通过研究发现 交叉韧带外被滑膜皱襞, 前交叉韧带的滑膜起自髁间 窝后, 向前延伸至该韧带的胫骨附着处并与位于髌下 脂肪垫的关节囊滑膜组织相延续, 该滑膜完全包被韧 带且血管丰富, 主要来自于膝中动脉的韧带支及膝下 动脉的一些小的分支 2 膝关节交叉韧带损伤类型 单纯膝关节前交叉韧带损伤 : 例如单纯前交叉韧 带胫骨止点撕脱骨折就是常见的单纯膝关节前交叉 韧带损伤之一, 常由于急速减速致膝关节猛烈过伸所 致 [10] 也有一部分发生在强迫的屈膝力下伴胫骨髁间 棘的撕脱骨折中 1444 P.O. Box 1200, Shenyang 110004
膝关节前交叉韧带合并内侧结构的损伤 : 多发生在强 迫的屈曲外旋中, 膝关节后内侧结构是控制膝关节外 翻和胫骨外旋的重要结构, 一旦遭到强大暴力作用 后, 内侧副韧带 后斜韧带 关节囊等破裂, 将影响 膝后内侧角的稳定性 膝关节前交叉韧带合并外侧结构的损伤 : 由强迫的屈 曲内旋力造成, 膝关节前交叉韧带合并外侧结构的损 [11-12] 伤比较少见,Ross 等总结 10 余年膝关节韧带损 伤患者, 只有 13 例诊断膝关节前交叉韧带合并外侧结 构的损伤, 尚无其他文献报道 (biocompatibility) 为检索词, 选取文献 32 篇 [17-48] 纳入标准 :1 交叉韧带损伤 交叉韧带部分断裂 交叉韧带完全断裂 累及其它结构的联合损伤 2 符合临床及放射学诊断标准, 并且为膝关节交叉韧带损伤 3 对同一领域的文献选择近期发表或权威杂志的文献 4 选取针对性强, 相关度高的文献 排除标准 :1 不符合膝关节交叉韧带临床及放射学诊断标准 2 合并有其他免疫疾病 3 排除较陈旧的理论观点 4 重复研究的文章 膝关节前交叉韧带合并内外侧结构的损伤 : 由不同形式的内外翻及旋转力造成 膝关节前交叉韧带合并后交叉韧带的损伤 : 多发生于胫骨向后移位和膝关节过伸中 单纯性膝关节前交叉韧带损伤少见, 绝大多数为复合性韧带损伤 单纯膝关节后交叉韧带损伤 : 单纯性后交叉韧带损伤常因屈膝时胫骨近端受到直接向后的暴力所致, 约 70% 的单纯性后交叉韧带损伤发生于胫骨端, 表现为后交叉韧带胫骨止点的撕脱骨折 包括后交叉韧带胫骨和股骨附着点处的撕脱损伤, 有完全断裂和部分破裂, 实质部撕裂可以是急性的, 也可是慢性的 膝关节后交叉韧带合并后外侧结构损伤 : 膝关节后外侧结构具有限制胫骨的外旋重要功能, 它与后交叉韧带联合作用保证膝关节后外侧方向的稳定性 [13-14] 复合伤 : 这种损伤包括创伤性脱位 前交叉韧带和后交叉韧带损伤及侧副韧带或旋转不稳定性损伤 3 人工韧带修复膝关节交叉韧带损伤资料来源 : 检索人工韧带修复膝关节交叉韧带损伤相关研究文献 [15-16], 检索时间范围 1999 至 2011 年, 以 膝关节 (knee); 交叉韧带 (cruciate ligament); 前交叉韧带 (anterior cruciate ligament) ; 后交叉韧带 (posterior cruciate ligament) ; 人工韧带 (artificial ligament); 韧带损伤 (ligament injury) ; 人工合成材料 (synthetic materials) ; 生物相容性 分析指标 :1 膝关节交叉韧带损伤的实验研究和临床应用 2 人工合成材料重建膝关节交叉韧带 3 人工韧带修复膝关节交叉韧带 3.1 修复膝关节交叉韧带损伤的移植材料分析修复膝关节交叉韧带的移植材料大体可分为 3 类 : 自体移植材料 同种异体移植材料和人工韧带 常用修复膝关节交叉韧带的自体移植材料为健侧或患侧的股四头肌腱 - 骨髌腱 半腱肌和股薄肌肌腱 自体腘绳肌肌腱 髂胫束以及胫前或胫后肌腱等, 缺点是要受到患者自体肌腱情况和数量的限制, 还可能带来相应的取腱并发症 而同种异体移植材料虽然可以避免由自体取腱带来的并发症, 但它有感染疾病的风险, 还可能存在免疫排斥及愈合延迟, 供体来源受限等限制 人工韧带不需再受材料限制, 能在更多的张力下固定, 可早期功能锻炼, 简化手术及显著缩短手术时间, 被认为是最有发展前景的重建膝关节交叉韧带修复材料 目前人工韧带主要有左旋聚乳酸, 高强度特种绦纶纤维, 长丝碳纤维编织带等 [27-28] 按其作用不同可分为 3 类为永久型人工韧带 支架型人工韧带及框架型人工韧带 永久型人工材料 : 主要包括 Core-Tex 韧带 LARS 韧带和 Polyflex 韧带等, 它们具有高拉力强度, 但不能与受者发生生物性愈合, 故成为 永久型韧带 [29] 支架韧带 : 支架韧带是现在常用的韧带增强装置, 所用材料又分吸收和不吸收 2 种, 如聚乙烯 碳纤维 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 1445
涤纶 聚酯等, 结构特征与前交叉韧带相似, 对重建 和修复的韧带起暂时的保护和加强作用, 可吸收类支 架韧带对术后避免磨屑所致渗出和滑膜炎症有积极 作用, 且能加强移植物的重塑和在生物力学上的更早 的成熟 [30] 框架韧带 : 框架韧带为开放的编织结构, 其框架 结构既能提供韧带的保护又能刺激和允许局部胶原 组织长入 代表为 Leeds-Keio 韧带 聚羟基乙酸 - 涤 纶韧带, 此种韧带能诱导自身组织生长, 最后形成类 似韧带的替代作用 [31] [32] Brunet 等于 2005 年回顾性分析应用人工韧带 重建包括 14 例 (1 例女性和 13 例男性 ), 平均年龄 27 岁, 因运动创伤导致膝关节后交叉韧带急性损伤的患者, 平均随访 36 个月 (10-88 个月 ), 所有患者膝关节不稳 定症状消失, 均于术后 2 个月左右恢复正常体育活动, [33] 均无急慢性滑膜炎表现 Trieb 等于 2004 年在人工 韧带重建后 6 个月进行活检, 活检显示人工韧带完全 长入细胞和纤维组织, 认为人工韧带具有良好的组织 相容性 [34] 敖英芳在 2001 年发表题名为关节镜下重建膝 交叉韧带的临床现状的文章, 应用 Leeds-Keio 人工韧 带重建前交叉韧带的临床治疗效果满意, 术后可采用 快速康复程序, 康复快, 运动员患者术后早期即可恢 复训练与比赛 但值得注意的是 Leeds-Keio 人工韧带 同其它人工材料一样, 其生物相容性是需要关注的重 点 [35] Murray 等应用 Leeds-Keio 人工韧带重建 18 例 交叉韧带损伤患者, 平均年龄 13.3 年, 随访发现其中 5 例经关节镜证实 Leeds-Keio 人工韧带断裂, 结果较 差, 提示应注意人工韧带假体的生物疲劳与体内使用 寿命问题 [36] 郭林等在 2011 年为探讨 LARS 韧带重建前交 叉韧带的手术方法和近期疗效, 回顾分析了采用 LARS 人工韧带重建并获完整随访的 80 例膝关节前交 叉韧带损伤患者临床资料, 结果发现 LARS 人工韧带 黏弹性较差, 术中需要在偏伸直位固定避免屈曲受限, 屈曲位允许移植物有轻微松弛, 掌握其特殊手术技巧 后重建膝关节前交叉韧带能获得较好的近期疗效 [37] Lavoie 等为比较使用人工韧带重建膝关节前 交叉韧带损伤后的稳定性及患者的满意度, 根据人工 韧带重建膝关节前交叉韧带损伤后造成膝关节骨性 关节炎成果分数为患者的满意度的评价标准, 对 47 例患者进行 8-45 个月的随访, 无一例膝关节骨性关节 炎的发生, 因此认为人工韧带是安全有效的产品 [38] 吴宇黎等为探讨 LARS 人工韧带在前交叉韧带 损伤移植重建中的作用, 对 2004 至 2006 年间收治的 因前交叉韧带损伤行 LARS 人工韧带重建的 18 例患者 为对象进行回顾性研究, 认为用 LARS 人工韧带重建 前交叉韧带早期恢复效果满意, 特别适合于运动员的 前交叉韧带损伤 [39] Nau 等在 2002 年进行了一项应用 LARS 人工 韧带与骨 - 髌腱 - 骨重建膝关节前交叉韧带的前瞻性 对照随机临床试验研究, 对 1996 至 1998 年间分别应 用 LARS 人工韧带与骨 - 髌腱 - 骨重建膝关节前交叉韧 带的两组病例进行对比研究发现, 随访 24 个月 LARS 韧带没有急性滑膜炎的发生, 两组均无关节感染及滑 膜炎的发生, 稳定性方面与骨 - 髌腱 - 骨组无差异 范 [40] 钦波等在 2008 年发表的关节镜下先进人工韧带加 强系统和四股自体半腱肌腱重建前交叉韧带的疗效 比较, 对 42 例膝关节前交叉韧带断裂患者分别采用 LARS 人工韧带和 4 股自体半腱肌腱于关节镜下重建, 探讨 LARS 人工韧带重建膝关节前交叉韧带的临床效 果 结果发现 LARS 人工韧带重建前交叉韧带可取得 与 4 股自体半腱肌腱相同的近期疗效, 且明显缩短康 复时间, 随访 24 个月未发现移植术后有滑膜炎等不良 反应发生, 但最大的缺陷在于其使用寿命的不确定 性, 有待长期随访 3.2 人工韧带修复膝关节交叉韧带的固定及影响因素 人工韧带重建后牢固与否的关键在于韧带两端骨隧 道中韧带与骨界面的结合的紧密固定程度 因此, 人 工韧带两端与骨界面结合的问题是人工韧带广泛应 用的关键点, 然后再根据情况采用相应固定方式 目 前应用的的股骨和胫骨固定方式有许多, 但滑移和缺 乏刚度及强度是很多固定装置的共同问题 膝关节交 叉韧带双束重建的固定装置仍处在不断的改良当中 现在临床使用的固定方式主要有骑缝钉 带垫圈螺 [41] 钉 螺钉柱 金属钮扣等几种 Ishibashi 等和 Yagi [42] 等以纽扣钢板固定股骨端, 胫骨端用 2 号爱惜邦缝 1446 P.O. Box 1200, Shenyang 110004
线系在 6.5 mm 螺钉垫圈上进行固定, 应用后也观察 [43] 到良好的临床疗效 Morgan 等在 2002 年则报道了 一组双束股骨及胫骨端均用可吸收自攻干涉螺钉固 定的案例, 认为这种类型固定方式是增加固定强度, [44] 重建后全膝关节运动更稳定 Gorschewsky 等在 2007 年将 193 例前交叉韧带断裂患者进行重建,100 例采用进行横行钉和 93 例采用可吸收螺钉, 比较股骨 侧可吸收螺钉和横行钉的临床疗效, 平均随访 29 个 月, 结果显示横行钉组优于螺钉组 [45] Lee 等对 40 只猪分别使用钛和生物可吸收干 涉螺钉比较研究, 分析初步固定强度的压接固定技术 在重建前交叉韧带中的作用, 此动物实验表明, 嵌压 固定术的失效负荷与界面挤压螺钉相比无显著性差 [46] 异 刘玉杰等为探讨腘绳肌腱结嵌压固定法重建交 叉韧带的可行性, 通过动物实验表明腘绳肌腱结嵌压 固定重建交叉韧带生物力学抗拉强度能满足生理需 求, 方法可行, 可克服位移因素, 降低韧带松弛率, 提高疗效 3.3 影响人工韧带修复膝关节交叉韧带后关节稳定性的 因素分析膝关节交叉韧带损伤重建后直向稳定性和 旋转稳定性的研究已成为运动医学和骨外科研究的 热点问题, 相关影响因素如膝关节交叉韧带重建等长 点的测定 单束或双束重建等 膝关节交叉韧带等长 重建是指重建材料两端固定的距离在术后膝关节活 动中能保持恒定, 在术后受不同张力牵拉时而松弛或 两端固定失败, 并且避免长时间的关节制动对膝关节 造成的黏连以及重建材料在关节活动室受到不同张 力而引起的膝关节僵硬等并发症的发生 [47-48] 由于良 好的等长效果能降低移植韧带在屈伸膝关节活动时 遭受异常应力, 避免术后关节活动受限, 减少术后骨 隧道扩大效应 因此, 膝关节前交叉韧带重建应当保 证能在尽可能大的关节活动度内保持良好张力, 这样 才能有效发挥其生理作用, 这就要求实验在进行此类 重建时应将重建材料固定于韧带的等长点或近似等 长点 4 结论 膝关节交叉韧带损伤重建的移植物从自体移植 材料 异体移植材料发展到人工合成, 而交叉韧带移 植物的固定方式也经历了从单纯切开到关节镜下移 植 从单束重建到双束重建, 因此, 膝关节交叉韧带损伤重建治疗理念和技术都取得了巨大的进步 在将来的一段时间内, 单束重建和双束解剖重建都将被使用, 但双束解剖重建应用可能被限制再有较高膝关节旋转应力需要的患者 所以, 对于前交叉韧带单束重建与双束解剖重建还需做进一步的研究 目前应用较多的 LARS 韧带优点是采用独特的材料和编织方法, 组织相容性好, 不易引起滑膜炎和韧带的拉长, 最大的缺陷在于其使用寿命的不确定性, 有待长期随访 必须对正常膝关节交叉韧带的解剖结构 生物力学机制进行更加全面 深入的分析研究, 通过更多的对照及前瞻性研究来从根本上解决这些问题 作者贡献 : 本文为综述性文章, 未涉及实验设计 实验实施及评估, 选题及资料收集为刘忆冰 于淼, 于淼成文, 刘忆冰作为课题负责人及通讯作者对文章负责 利益冲突 : 课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组织直接或间接的经济或利益的赞助 伦理要求 : 实验获得所在单位的伦理委员会批注, 符合伦理学标准 作者声明 : 文章为原创作品, 数据准确, 内容不涉及泄密, 无一稿两投, 无抄袭, 无内容剽窃, 无作者署名争议, 无与他人课题以及专利技术的争执, 内容真实, 文责自负 5 参考文献 [1] 吴恩惠. 中华影像医学 ( 骨骼系统卷 )[M]. 北京 : 人民卫生出版社,2002:241-243. [2] 马勇, 敖英芳. 双膝前交叉韧带损伤特点及治疗 [J]. 中国运动医学杂志,2007,26(2):168-171. [3] Fanelli GC, Beck JD, Edson CJ. Combined PCL-ACL lateral and medial side injuries: treatment and results. Sports Med Arthrosc. 2011;19(2):120-130. [4] 陈志伟, 刘春磊, 杨乐忠, 等. 分期治疗外伤性膝关节脱位合并多韧带损伤的疗效观察 [J]. 中国修复重建外科杂志,2011,25(2):225-228. [5] 韩增斌.LARS 人工韧带与骨界面结合的研究 [D]. 山东 : 泰山医学院,2009:1-46. [6] 刘秀梅, 陶澄, 肖东民. 人膝关节前 后交叉韧带解剖研究及临床意义 [J]. 医学临床研究,2006,23(7):1085-1087. [7] 陶澄, 何爱咏, 王万春. 膝关节后交叉韧带解剖研究及临床意义 [J]. 中国临床解剖学杂志,2007,25(2):176-178. [8] 就医网. 膝关节内窥镜检查术 [DB/OL].2007-10-25. http://server.91.cn/tuku/tsss/308175.htm ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 1447
[9] 李皓, 王大平, 陆伟, 等. 关节镜下前交叉韧带重建 300 例临床研究 [J]. 中华临床医师杂志,2012,6(8):2020-2023. [10] Panni AS, Milano G, Tartarone M, et al. Arthroscopic treatment of malunited and nonunited avulsion fractures of the anterior tibial spine.arthroscopy.1998;14(3):233-240. [11] Ross G, DeConciliis GP, Choi K, et al. Evaluation and treatment of acute posterolateral corner/anterior cruciate ligament injuries of the knee. J Bone Joint Surg Am. 2004;86(2):2-7. [12] Stäubli HU, Birrer S. The popliteus tendon and its fascicles at the popliteal hiatus: gross anatomy and functional arthroscopic evaluation with and without anterior cruciate ligament deficiency. Arthroscopy. 1990;6(3):209-220. [13] 尚静, 杨玖玲, 周嘉钰. 前交叉韧带损伤 MR 的影像特征分析 [J]. 中国现代医生,2012,50(14):89-90. [14] 刘湘阳, 黄茂萍. 后交叉韧带运动损伤的治疗 [J]. 现代中西医结合杂志,2009,18(31):3855-3856. [15] 中国知网. 中国学术期刊总库 [DB/OL].2012-08-10. https://www.cnki.net [16] SCI 数据库.Web of Sciencevia ISI Web of Knowledge[DB/OL]. 2012-08-10.http://ip-science.thomsonreuters.com/mjl [17] Arnoczky SP, Rubin RM, Marshall JL. Microvasculature of the cruciate ligaments and its response to injury. An experimental study in dogs. J Bone Joint Surg Am.1979;61(8):1221-1229. [18] 王守安, 张胜昌, 钟震亚, 等. 膝交叉韧带的血供及其临床意义 [J]. 中国临床解剖学杂志,2009,27(5):516-519. [19] Dunlap J, McCarthy JA, Joyce ME, et al. Quantification of the perfusion of the anterior cruciate ligament and the effects of stress and injury to supporting structures. Am J Sports Med. 1989;17(6):808-810. [20] 程映华, 顾永强, 严勋. 重建前交叉韧带血供的实验研究和临床应用 [J]. 中华实验外科杂志, 2003,20(1):71-72. [21] Robinson D, Halperin N, Nevo Z. Devascularization of the anterior cruciate ligament by synovial stripping in rabbits. An experimental model. Acta Orthop Scand. 1992;63(5):502-506. [22] Clancy WG Jr, Narechania RG, Rosenberg TD, et al. Anterior and posterior cruciate ligament reconstruction in rhesus monkeys. J Bone Joint Surg Am. 1981;63(8):1270-1284. [23] Wickstrom KT, Spitzer RM, Olsson HE. Roentgen anatomy of the posterior horn of the lateral meniscus. Radiology. 1975;116(3):617-619. [24] 何正, 张祚勇, 赵晓东, 等. 人膝关节交叉韧带血供的显微解剖学研究 [J]. 第三军医大学学报,2011,33(14):1514-1517. [25] 王守安, 庄志强, 张胜昌, 等. 髌韧带血供及其在重建膝交叉韧带中的意义 [J]. 解剖与临床,2009,14(3):165-167. [26] Arnoczky SP. Blood supply to the anterior cruciate ligament and supporting structures. Orthop Clin North Am. 1985;16(1): 15-28. [27] 王澍寰. 临床骨科学 [M]. 上海 : 上海科学技术出版社,2005:1082-1086. [28] 杨志明. 修复重建外科学 [M]. 北京 : 人民卫生出版社,2001:721-724. [29] 孙康, 王立德, 张羽飞, 等. 人工合成材料重建膝关节交叉韧带的进展 [J]. 骨与关节损伤杂志,2000,15(3):236-238. [30] 王永建. 人工韧带在前交叉韧带重建中的作用 [J]. 中国运动医学杂志,2002,21(3):301-303. [31] 何国础, 钱不凡, 杨庆铭, 等. 人发角蛋白人工腱在膝关节前交叉韧带损伤中的应用 [J]. 骨与关节损伤杂志,2003,18(6):402-403. [32] Brunet P, Charrois O, Degeorges R, et al. Reconstruction of acute posterior cruciate ligament tears using a synthetic ligament. Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot. 2005;91(1): 34-43. 1448 [33] Trieb K, Blahovec H, Brand G, et al. In vivo and in vitro cellular ingrowth into a new generation of artificial ligaments. Eur Surg Res. 2004;36(3):148-151. [34] 敖英芳. 关节镜下重建膝交叉韧带的临床现状 [J]. 中华骨科杂志,2001,21(10):588. [35] Murray AW, Macnicol MF. 10-16 year results of Leeds-Keio anterior cruciate ligament reconstruction. Keen.2004;11(1): 9-14. [36] 郭林, 陈昊, 何锐, 等.LARS 韧带重建前交叉韧带的近期疗效 [J]. 中国修复重建外科杂志,2011,25(8):921-924. [37] Lavoie P, Fletcher J, Duval N. Patient satisfaction needs as related to knee stability and objective findings after ACL reconstruction using the LARS artificial ligament. Knee. 2000;7(3):157-163. [38] 吴宇黎, 吴海山, 李晓华, 等.LARS 人工韧带在前交叉韧带重建中的作用 [J]. 实用骨科杂志,2007,13(1):4-6. [39] Nau T, Lavoie P, Duval N. A new generation of artificial ligaments in reconstruction of the anterior cruciate ligament. Two-year follow-up of a randomised trial. J Bone Joint Surg Br. 2002;84(3):356-360. [40] 范钦波, 范继峰. 关节镜下先进人工韧带加强系统和四股自体半腱肌腱重建前交叉韧带的疗效比较 [J]. 中国修复重建外科杂志, 2008,22(6):4-6. [41] Ishibashi Y, Tsuda E, Tazawa K, et al. Intraoperative evaluation of the anatomical double-bundle anterior cruciate ligament reconstruction with the OrthoPilot navigation system. Orthopedics. 2005;28(10):1277-1282. [42] Yagi M, Kuroda R, Nagamune K, et al. Double-bundle ACL reconstruction can improve rotational stability. Clin Orthop Relat Res. 2007;454:100-107. [43] Morgan CD, Stein DA, Leitman EH, et al. Anatomic tibial graft fixation using a retrograde bio-interference screw for endoscopic anterior cruciate ligament reconstruction. Arthroscopy. 2002;18(7):38. [44] Gorschewsky O, Stapf R, Geiser L, et al. Clinical comparison of fixation methods for patellar bone quadriceps tendon autografts in anterior cruciate ligament reconstruction: absorbable cross-pins versus absorbable screws. Am J Sports Med. 2007;35(12):2118-2125. [45] Lee MC, Jo H, Bae TS, et al. Analysis of initial fixation strength of press-fit fixation technique in anterior cruciate ligament reconstruction. A comparative study with titanium and bioabsorbable interference screw using porcine lower limb. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2003;11(2):91-98. [46] 刘玉杰, 李众利, 王志刚, 等. 腘绳肌腱结嵌压固定法重建交叉韧带的临床应用与生物力学研究 [J]. 中华外科杂志,2005,43(4): 239-242. [47] Petermann J, Gotzen L, Trus P. Reconstructive interventions of the posterior cruciate ligament--experimental studies of isometric aspects. Part II: Studies of the posterior cruciate ligament replacement model. Unfallchirurg. 1992;95(7):354-357. [48] Fleming B, Beynnon BD, Johnson RJ, et al. Isometric versus tension measurements. A comparison for the reconstruction of the anterior cruciate ligament. Am J Sports Med. 1993;21(1):82-88. P.O. Box 1200, Shenyang 110004