第十节 保残重建前交叉韧带

早在1836年,Weber已经描述了前交叉韧带(ACL)为两束结构。1938年Palmer明确提出ACL分为前内侧束(AMB)和后外侧束(PLB)的概念。后来,解剖学家在对ACL进行了深入的解剖学研究,将其分为前内侧束和后外侧束(图6-67),还有人将其分为三束即前内束、中间束和后外束3束(图6-68)。但是,多数人支持两束的解剖学结果。1965年Liljedal首次报道了ACL部分束断裂的病例,后来人们对ACL部分断裂引起了极大的重视。

图6-67 ACL分成两束:前内侧束(AM)和后外侧束(PL)

图6-68 ACL分成三束:前内束(AM)、中间束(IM)和后外束(PL)

Gabriel进行的生物力学研究结果与Petersen的临床观察表明,ACL后外侧束(PLB)具有防止膝关节旋转不稳的作用,ACL后外侧束断裂的患者轴移试验阳性。前内侧束(AMB)在屈曲时对抗胫骨前移,后外侧束主要在伸直位时发挥作用。Gabriel测量了膝关节外翻和旋转负荷下,前内侧束和后外侧束的应力分布,后外侧束在膝关节屈曲15°到完全伸直为0°的情况下,应力负荷最大,屈曲30º时最小;前内侧束在膝关节屈曲15°到接近30°时应力负荷最大。也有研究表明,ACL前内侧束和后外侧术均在膝关节完全伸直为0°时长度最长。Furman研究表明,将ACL的AMB切断(保留PLB)后,Lachman试验阴性,而前抽屉试验是阳性。反之,将PLB切断(保留AMB),Lachman试验是阳性的,但前抽屉实验(ADT)是阴性的。ACL部分断裂轴移试验(Pivot Shift)阳性体征与否,具有一定的参考价值。

一、ACL部分束损伤的诊断

临床检查发现单束损伤临床诊断比较困难。由于有些患者没有明显的膝关节不稳的表现,查体患者不能完全放松大腿前后肌群,有时单纯进行抽屉实验不能对ACL部分断裂做出明确的判定,很多患者得不到有效地治疗,多数患者在进行关节镜检查时才发现ACL单束损伤。

双膝KT-2000测量差值不大时,也难以明确诊断。MRI诊断ACL完全断裂比较清楚(图6-69),但是MRI对ACL部分断裂的诊断有时难以诊断。ACL部分断裂的MRI影像学可以表现为完全断裂,也可以表现为正常,因此MRI仅供参考,应该结合临床查体来判断。我们查体发现ACL后外侧束断裂时Lachman试验阳性比较常见,而前内侧束断裂时Lachman试验往往不太明显,检查时将患侧与健侧膝关节进行比较,就可以明显的查出ACL松弛的诊断。

图6-69 MRI显示ACL完全断裂

ACL部分损伤可按解剖分为前内侧束和后外侧束断裂;按ACL损伤的纤维的百分比分为30%断裂或50%断裂;根据ACL部分断裂后对膝关节稳定性的影响分为稳定性和不稳定性。

二、保留残束残端重建ACL

对于ACL单束断裂没有明确不稳,查体也没有明显的阳性体征的患者,KT-2000测试胫骨前移小于4mm者,可采用保守治疗,不一定非要进行ACL重建。Noyes认为ACL断裂超过一半,有50%的患者最终会发展成为完全性断裂。ACL的AMB或PLB束断裂小于整个ACL纤维直径的50%不需要重建,断裂超过50%需要进行重建。

有人认为有膝关节不稳定症状、查体又有明确的阳性体征者,就应该进行重建。Bak等人对56例单纯ACL多数断裂进行保守治疗的患者,经过平均5.3年的随访后表明,有30%的患者能返回到伤前的运动水平,多数人经过保守治疗后,运动水平明显下降,有23%的患者发生了完全断裂。因此,对有膝关节不稳的患者,多数主张积极进行重建手术。

尽管单束损伤有时初期对功能的影响可能不大,但是从解剖学或生物力学的角度研究,单束损伤后仍然对膝关节的运动功能有一定的影响。ACL的前内侧束和后外侧束各自扮演着各自不同的生理功能,特别是后外侧束重建可有效地控制膝关节的旋转不稳。前内侧束重建可明显改善膝关节的前后不稳。

以往对ACL残束多数将其清除干净后进行重建,很少有人进行保留残束的ACL重建术。虽然保留ACL残束残端重建比彻底清除后重建稍微困难些,但是,保留残束重建对重建后ACL韧带再血管化、本体觉恢复和腱骨愈合具有重要的影响。

ACL重建后,植入的移植物缺乏血供,移植后在体内一般经历缺血坏死、再血管化、增生和重塑的过程。在缺血坏死期内移植物的生物力学强度降低,直接影响关节的稳定性。ACL重建后,移植物周围的软组织,如髌下脂肪垫、残端纤维以及移植物周围滑膜可对其提供血供。因此,尽量保护和利用移植物周围的软组织有利于再血管化和加快韧带功能的恢复。

解剖学研究表明ACL纤维中存在Ruffini小体、Pacinian小体和Golgi小体等机械感受器。这些机械感受器的作用越来越受到重视,机械感受器的兴奋可以引起神经肌肉反射,有利于膝关节的稳定性。Adachi等的组织学研究显示ACL中机械感受器的数量与膝关节的本体感觉功能显著相关。如果保留剩余的束支,能促进移植物机械感受器的长入,术后膝关节的本体觉功能更接近于正常。Crain等观察发现保留残束,可限制胫骨前移的作用,增加了膝关节稳定性。Ochi等报道了169例ACL损伤的患者,17例单束损伤,其中有13例为前内侧束损伤,4例为后外侧束损伤。他采用保留残束的方法重建ACL单束损伤,临床效果良好,并且在关节镜下观察重建的ACL,各束支在膝关节不同的角度可以发挥其功能,能更好地模仿ACL的双束的结构。

无论是AMB断裂还是PLB断裂,都是ACL部分纤维损伤,所以将AMB或PLB重建统称为保留残束残端ACL重建或ACL部分重建(Partial Reconstruction)比较合理。具体到AMB或PLB重建,可称之为ACL的“AMB”或“PLB”重建术。

(一)前内侧束重建隧道定位与钻取

通过关节镜检查进一步明确是ACL前内侧束损伤还是后外侧束损伤(图6-70)。

图6-70 镜下所见AMB断裂,PLB完好

关节镜探查AMB或PLB断裂的具体情况,并适当进行清理。PLB位于AMB的后外侧,清理术中或建立骨隧道时,要特别注意保护ACL残束和残端纤维,以免PLB/AMB的止点受损伤。根据ACL各束的解剖关系,确定股骨隧道的重建点。

将AMB的股骨骨道定位在10~11点(右膝)或1~2点(左膝)的位置。通过前内下辅助入路进行AMB股骨骨道的定位和钻取。以存留的PLB的股骨止点作为参照,屈膝95°钻取AMB股骨骨道。AMB股骨骨道钻取后,骨道后壁的厚度仅1~2mm。要考虑到ACL前内束和后外束在股骨止点的变异,如果按照10:30或1:30定位,AMB的股骨隧道距离残留的PLB股骨止点可能远点,应该参照残留的PLB股骨止点为准。AMB胫骨骨道的定位和钻取,在AMB残端脚印的中心点并以存留的PLB的胫骨止点作为参照,胫骨骨道定位器的角度可用65°,而胫骨骨道在额状面上偏离正中矢状面的角度为20°。

PLB股骨骨道定位时膝关节屈膝90°,距离髁间窝外侧壁软骨下缘上方5mm和距离软骨前缘8mm,根据股骨的大小进行1~2mm的调整,并参照存留的AMB的股骨止点。定位完毕后屈膝到120°钻取PLB股骨骨道。如果实际骨道位置和理论定位不同,以存留的AMB的股骨止点为标准参照定位。

后外束损伤胫骨骨道的定位和钻取,应以胫骨外侧髁间棘后内缘、外侧半月板后角止点前端和PLB残端后缘三者之间的交界点,并以存留的AMB的胫骨止点作为参照(图6-71),PLB胫骨骨道定位时所用胫骨骨道定位器的角度是50°,PLB胫骨骨道在额状面上向内偏离胫骨近端正中矢状面40°。PLB胫骨骨道钻取完成后,其后壁距离后交叉韧带在胫骨平台水平截面的前缘2mm左右。钻取PLB骨道不要伤及AMB的胫骨止点(图6-72),重建的PLB在AMB的后方(图6-73),重建的AMB在PLB的前方(图6-74)。

图6-71 PLB损伤胫骨骨道定位在AMB的后方

图6-72 钻取PLB骨道不伤及AMB的胫骨止点

图6-73 重建的PLB在AMB的后方

图6-74 重建的AMB在PLB的前方

无论是AMB断裂,还是PLB断裂,关节镜前内下辅助入路更加实用。具体做法是在原来关节镜前内侧入路的下方1.5cm处做一个辅助入路。其目的是经过该入路所做定位并钻取的AMB或PLB的股骨骨道的方向更接近解剖方向。

也有先钻取AMB的胫骨骨道,再经过AMB的胫骨骨道钻取AMB的股骨骨道的。但经过胫骨骨道钻取股骨骨道时,因为股骨骨道定位器受胫骨骨道壁的限制,可能会出现股骨骨道定位器不能到达解剖位点的问题。如果是进行AMB重建,在屈膝80°拉紧移植物进行固定。如果是PLB重建,则在屈膝20°拉紧移植物进行固定。

(二)移植物

对ACL的AMB或PLB损伤重建采用最佳移植物是半腱肌腱,单根半腱肌腱可折成2~4折,内植入物直径4~5mm粗,长7~9cm即可。因此,可以针对不同的患者调整其粗细直径和长度,进行保留残束残端ACL部分重建术。当然,部分重建也可以使用其他移植物。从股骨隧道的近端,牵引编织缝合线,将肌腱移植物从胫骨隧道牵入股骨隧道内,在股骨外侧皮质采用Endo-Button固定,根据移植物的不同,选择合适的股骨胫骨端固定技术。如果移植物是半腱肌腱,股骨端用Endo-Button固定,胫骨端用可吸收界面螺钉加门形钉固定,或胫骨端可以用双门形钉返折固定。如果移植物用B-PT-B,建议将B-PT-B的骨块直径及股骨骨道和胫骨骨道直径最大控制在8mm,并且两端按B-PT-B的固定原则进行固定。两端也可采用Rigid Fix横钉固定(图6-75)疗效很好,也比较方便(详见第十四节)。

图6-75 股骨与胫骨两端采用双Rigid Fix固定肌腱移植物

(三)ACL单束损伤重建注意事项

由于后外侧束的解剖位置比传统的ACL单束单隧道的重建点的位置低,应按照前交叉韧带AMB/PLB的解剖位置,进行股骨和胫骨隧道重建点定位。以右膝关节为例,PLB重建股骨隧道的重建点在9:30点的位置,后外侧束重建不能通过胫骨隧道进行股骨隧道的定位,由于PLB附着点较低,通过胫骨隧道难以找到PLB股骨隧道的靶区,需在髌腱内侧缘旁开10~15mm再向下10mm,做膝内侧附加入路。膝关节屈曲120°,导针经该切口从内侧半月板的上面达PLB股骨附着点的中心区。插入导针或钻头时不要损伤股骨髁软骨和后外侧的血管神经结构。建立胫骨隧道时,一定要保护好未受损伤的ACL前内侧束的止点。后外侧束胫骨附着点位于前内侧束附着点的后外侧,前内侧束在后外侧束的前面,建立胫骨隧道时导针和钻头避免损伤该结构。胫骨与股骨隧道的直径,应与移植物的直径相匹配,以利于紧密嵌压固定。韧带重建后探查有无髁间窝撞击,必要时进行髁间窝成形。

(四)保留残端重建ACL

ACL损伤通常将其股骨与胫骨上下残端清理掉,在其附着点进行重建,这种操作容易辨别解剖结构,但清掉的ACL残端内有血管和神经感受器,不利于术后本体觉的恢复和腱骨愈合。我们对损伤后2~4周内重建者,发现ACL残端良好(图6-76),我们采用避让残端和保留残端钻取胫骨骨道(图6-77),ACL重建完之后,将残端用缝线带入股骨隧道内(图6-78),使保留的残端覆盖并贴附在重建的ACL之上(图6-79)。术后1年第二次关节镜观察显示重建的交叉韧带张力良好(图6-80)。

图6-76 伤后的ACL残端良好

图6-77 避让残端和保留残端钻取胫骨骨道

图6-78 将残端用缝线固定在股骨隧道内

图6-79 保留的残端覆盖在重建的ACL上

图6-80 术后第二次关节镜观察显示重建的交叉韧带张力良好

三、保留残束残端对促进ACL重建韧带再血管化的研究

文献报道无论是单束重建还是双束双隧道重建,大多只关注于其生物力学的稳定作用,而对于术后移植物再血管化以及本体觉恢复的研究相对较少。对于前交叉韧带损伤重建,不管是单束损伤还是完全断裂,多数将残端纤维或剩余束支清除,以利于手术操作。

前交叉韧带的血供主要来自膝中动脉,膝中动脉在髁间窝水平穿过后关节囊,走行于包裹前交叉韧带的滑膜内。滑膜内的血管较丰富,这些血管起始于前交叉韧带的股骨与胫骨止点侧滑膜内,向韧带中间走行,其中的部分血管穿入韧带内部,形成内部血管网络,供给前交叉韧带营养。组织学研究显示,前交叉韧带两端的血供要比中段的血供丰富。

前交叉韧带损伤重建后,移植物将面临再血管化和本体觉的恢复问题。Arnoczky对髌腱自体移植物重建前交叉韧带的犬模型进行了再血管化的研究。作者发现开始时移植物完全没有血液供应,6周后完全被带血管的滑膜组织包裹,髌下脂肪垫,前交叉韧带的胫骨残端和后方的滑膜是血液供应的来源。在术后20周,移植物内的血管由近、远两端向中间生长并最终完成再血管化。术后1年移植物的组织学和血管外观接近正常的前交叉韧带。

前交叉韧带由胫神经的关节支支配,韧带内部存在神经感受器,主要包括Ruffini小体、Pacinian小体以及神经末梢,神经感受器在韧带两端较中间部分丰富。这些感受器对膝关节的稳定起重要作用。前交叉韧带对于膝关节的稳定作用不仅体现在生物力学上,而且也具有本体感觉功能,可以诱发神经反射,稳定膝关节。

无论前交叉韧带完全损伤还是只有某一束支损伤,在其止点大多会遗留有部分残端纤维。组织学研究显示,前交叉韧带两端的血供丰富,而且神经感受器主要存在于两端。Georgoulis AD对患者ACL损伤3个月~3年的残端纤维进行组织学研究,发现其中尚存在有神经组织,所以保留残端纤维与剩余束支重建前交叉韧带,理论上可以保留移植物自主神经感受器的长入,有利于本体觉的恢复。所以如果保留残端纤维与剩余束支,必将为移植物提供一个良好的神经感受器和再血管化的平台。

Ochi M.等采用保留剩余束支重建ACL单束损伤的方法,并进行了临床研究,患者术后恢复良好。作者认为该方法具有如下优点:①ACL剩余束支不仅在生物力学上可以起到稳定膝关节的作用,而且保留了其中的神经组织和机械感受器,利于术后本体感觉的恢复;②剩余束支对移植物早期建立血运及神经组织的长入也具有积极的促进作用。Lee B.I.等对于ACL完全断裂的病例采用保留残端纤维的方法进行重建,有利于术中ACL解剖止点的定位,有利于移植物早期建立血运及神经感受器长入,并且保留的残端纤维在一定程度上可以防止关节液渗入骨道,从而对术后肌腱移植物与骨隧道的愈合、防止骨道扩大起到积极的作用。但目前这种手术方法尚缺少动物实验研究以证实其有效性。

笔者采用白兔为动物模型,模拟了单束损伤与保留残端重建ACL的手术方法,采用血管灌注染色、组织学切片、纤维母细胞计数和统计血管面积的方法对各手术方法移植物的转归进行评估。实验结果显示,术后8周之内,各时间段保留部分束支重建组移植物的血运优于其他两组(P<0.05);术后4周保留部分束支重建组与保留残端组纤维母细胞绝对值多于残端清理组;术后8周单束重建组的纤维母细胞多于残端清理组(P<0.05),而与保留残端组无明显差别(P>0.05);残端清理组与保留残端组在术后8周移植物纤维母细胞数无明显差别(P>0.05)。通过本实验研究证明保留残端与剩余束支利于移植物早期建立血运,可以缩短移植物组织缺血坏死时间、新生组织与纤维母细胞长入,有利于爬行替代和塑形改建的进程,从而对患者术后康复起到积极的促进作用。

综上所述,前交叉韧带损伤重建时应尽量做到解剖重建,恢复其生物力学功能,尽早促进移植物血运和本体感觉的建立,以及肌腱移植物与骨隧道的愈合。如何缩短移植物的缺血和坏死,早期完成爬行替代和塑形改建的进程,尚需进一步研究。