单束与双束重建前交叉韧带对髌股关节生物力学特性研究

摘要

目的：前交叉韧带(Anterior cruciate ligament，ACL)是膝关节重要的稳定结构，损伤后可以导致明显的膝关节前向及旋转不稳，继而出现关节软骨的退变，严重影响膝关节功能。因此早期的对损伤韧带进行重建可以避免关节软骨损伤。前交叉韧带单束重建(Single-Bundle Reconstruction)目前是应用最为广泛的重建方式。但最近的一项Meta分析研究结果显示，采用骨-腱-骨和胭绳肌腱单束重建前交叉韧带后仅有分别41％和33％的患者，膝关节功能评分达到正常。而且采用自体骨-腱-骨及胭绳肌腱重建前交叉韧带后，膝前痛的发生率分别为43％和33％。前交叉韧带损伤后所引起髌股关节异常的生物力学特性是导致髌股关节退变的原因之一。近年来，很多学者对前交叉韧带损伤及单束重建后髌股关节压力及接触面积改变进行研究，认为前交叉韧带损伤后会引起髌骨的外侧倾斜及移位，但对于单束重建后的变化，各家报道不一。对于前交叉韧带双束解剖重建后髌股生物力学研究的报道亦很少。本实验通过生物力学实验探讨双束解剖重建及单束重建后的髌股关节生物力学特性变化，从而为临床提供理论依据及指导意见。
　　本实验通过研究前交叉韧带损伤、前交叉韧带单束重建及双束解剖重建髌股关节接触面积、接触压力的变化，比较单束与双束解剖重建前交义韧带对髌股关节生物力学特性的影响，进而探讨前交叉韧带重建后对保护髌股关节软骨较好的重建方法，为临床提供理论依据。
　　方法：随机选取8例正常成人防腐尸体标本作为前交叉韧带完整组，利用生物力学试验机以125N，速度为5mm/min的轴向力牵拉股四头肌腱，采用Prescale感压纸测试膝关节屈膝30°、60°及90°时髌股内外侧关节面接触压力及接触面积，髌股关节接触面积的计算采用Auto CAD软件多线段圈定不规则图形进行面积测量，髌股关节接触压力则由富士公司提供的压力读取器进行读取。完整组测算完毕后，将8具标本的前交叉韧带于中下1/3处横断作为ACL全切组，测算不同角度的接触面积及压力变化。然后随机选取4例标本造模作为单束重建组，其余4例采用双束解剖重建。单束重建的胫骨及股骨隧道均采用9mm的骨隧道，双束解剖重建采用5～7mm的前内侧及后外侧骨髓道进行重建，根据标本韧带止点大小而有所调整。两种重建方法均采用异体腘绳肌腱，编织预张后植入标本。固定方法均选用Endo-Button进行悬吊固定。
　　结果：屈膝30°时，ACL切断组(148.9±9.29mm2)及ACL单束重建组(156.9±13.3mm2)的全部髌股关节接触面积要明显小于ACL完整组(195.7±14.71mm2)，P<0.05。而双束解剖重建组(193.1±12.04mm2)与完整组相比没有明显差别，P>0.05。屈膝90°时，ACL切断组(205.9±5.65mm2)及ACL单束重建组(207.1±8.12mm2)的外侧髌股关节接触面积明显大于ACL完整组(162.8±8.87mm2)，P<0.05。而双束解剖重建组在屈膝90°时外侧髌股关节接触面积(144.2±6.80mm2)及内侧(287.0±8.09mm2)均明显小于完整组，P<0.05。
　　屈膝60°时，ACL切断组外侧关节面平均压力(1.01±0.28MPa)明显高于完整组(0.86±0.28MPa)，P<0.05。屈曲90°时，ACL单束重建内侧和外侧髌股关节面压力(内侧1.18±0.24MPa，外侧0.91±0.23 MPa)均低于完整组(内侧1.72±0.55 MPa，外侧1.36±0.45 MPa)。而双束解剖重建后内外侧髌股关节面压力与完整组相当，P>0.05，没有统计学差异。
　　结论：一、前交叉韧带断裂后髌股关节接触面积明显减小，尤其是内侧髌股关节，而外侧接触面积在60°及90°大角度屈膝范围时明显增加。同时前交叉韧带断裂内侧髌骨关节面压力较正常减小，而外侧关节面压力增加明显，尤其是在屈膝60°时。二、与单束重建相比，双束解剖重建前交叉韧带后的髌股关节接触面积及压力更接近于正常，但屈曲90°时髌股关节接触面积依然小于正常。
　　临床意义：通过本实验我们了解到，髌股关节面内外侧接触面积及接触压力的改变是ACL重建术后膝前痛发生的原因之一。与单束重建相比，双束解剖重建后髌股关节的生物力学特性更加接近正常，这也提示双束解剖重建在恢复髌股关节生物力学特性方面可能优于单束重建。