前交叉韧带生物力学止点重建的解剖学与有限元分析

摘要

目的:解剖研究大体观察膝关节前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)胫骨止点的形态,并利用有限元分析软件分析ACL的力学止点分布,为临床ACL重建提供新理念。方法:选取10例新鲜成人膝关节标本,男6例,女4例,采取标准髌旁内侧入路打开关节腔,暴露并解剖剔除ACL,观察并记录ACL胫骨止点形态,测量胫骨止点前后径和左右径。利用三维重建软件MIMICS及有限元分析软件ANSYS建立膝关节模型,模拟临床体格检查Lachman试验和pivot-shift试验,观察ACL在胫骨和股骨端止点的受力分布情况。结果: ACL胫骨致密止点大体观呈扁长的弧形,其前后径为(13.8±2.0) mm,体部左右径为(5.3±0.6) mm,前缘左右径为(11.5±1.2) mm。有限元分析显示,股骨端应力较高区域为住院医师嵴(residents’ ridge)附近一类椭圆形区域,胫骨端应力较高部分延内侧髁间嵴(medial intercondylar ridge)狭长分布,与解剖观察相符,从理论上验证了ACL止点的生物力学分布特点。结论:解剖研究及有限元分析均证实ACL胫骨止点为一扁长的弧形,理想的ACL重建技术应依据其生物力学特点进行重建,基于解剖学研究和生物力学分析本课题组提出前交叉韧带生物力学止点重建理念,并建立手术模型。