引用本文: 林奕鵬, 蔡武峰, 黃錫豪, 李箭, 李棋. 后交叉韌帶重建中轉角效應:力學機制與臨床改良. 中國修復重建外科雜志, 2020, 34(6): 787-792. doi: 10.7507/1002-1892.201907066 復制
后交叉韌帶(posterior cruciate ligament,PCL)損傷是常見的膝關節急性損傷類型,遠期隨訪顯示保守治療后可能發生膝關節功能缺失[1],因此自體或同種異體移植物重建是目前治療此類損傷的主要手段[2]。但重建術后遠期也可能發生膝關節松弛[3],甚至手術失敗需翻修處理[4-5]。韌帶移植物在脛骨隧道-關節囊內-股骨隧道之間穿行形成“殺手角”及“關鍵角”,合稱為“轉角效應”,研究表明轉角效應是 PCL 重建失敗的最主要原因[6-7]。近年來,學者們針對轉角效應提出了多種解決方法,但未獲得滿意療效。現對 PCL 重建中轉角效應的相關研究進展作一綜述,以期為改進術式及提高療效提供參考。
1 轉角效應機制
1992 年,美國骨科醫生 Marc Friedman 首次提出“轉角效應”。他認為由于移植物脛骨側轉角相對股骨側較銳利(角度較小),造成了移植物和骨組織之間摩擦,進而導致 PCL 重建失敗[8]。但是該報道未提供具體實驗研究結果支持該理論。2003 年,Huang 等[9]通過脛骨側轉角數學模型對轉角效應進行闡述,該模型假設維持同一膝關節相同穩定性所需的韌帶張力一定,即不同重建方法中的移植物張力均一定,受力分析顯示移植物穿出隧道進入關節內,在脛骨側轉角處產生的合力會隨移植物轉角變小而增大;進一步假設摩擦系數一定時,移植物與骨隧道組織間的摩擦力會隨著合力的增大而增加。
前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)損傷是膝關節最常見運動損傷之一[10],由于 ACL 與 PCL 結構和功能相似,重建手術步驟也基本一致,所以學者們提出 ACL 重建術后移植物的磨損相關效應可能也是 PCL 重建術后發生松弛的原因。ACL 經隧道重建后移植物發生松弛的原因可能有三方面,其一是移植物相對于隧道有長軸方向的相對運動,稱為“蹦極效應”;其二是移植物在隧道出口處存在垂直于隧道平面的運動,稱為“雨刷效應”;其三是移植物本身存在蠕動,在反復使用后張力變小導致松弛[11]。對于轉角效應如何導致 PCL 重建后移植物松弛,學者們也進行了相關研究。Li 等[6]進行了一項生物力學試驗,提出了 3 個轉角效應影響移植物松弛的因素,分別為移植物延長、固定部位松動及隧道擴大,其中移植物延長和隧道擴大與移植物松弛分別成線性相關。另一項體外生物力學試驗顯示,加載循環載荷直至移植物斷裂,其斷裂部位多為脛骨轉角處[12]。
有學者提出 ACL 與 PCL 重建術后移植物發生松弛,可能與移植物和隧道相互作用導致移植物生物性能發生改變有關。Beaulieu 等[13]發現 ACL 重建中,股骨側韌帶與附著點平面形成的夾角比脛骨側小,提示運動時韌帶股骨側附著點與骨面的相對摩擦大于脛骨側附著點。Lu 等[14]提出 ACL 重建術后移植物與隧道間會形成一層不規則纖維血管瘢痕組織,該組織使移植物在隧道入口處的生物力學性能較原韌帶附著點差。而在 PCL 重建術中,Kim 等[15]進行了一項有限元模型研究,發現 PCL 與隧道形成的夾角與附著點張力成負相關,提示韌帶與骨面夾角越小,韌帶附著點下緣張力越高,越容易損傷。
2 針對轉角效應的改良術式
目前,學者們提出了 4 種減弱轉角效應的方式。第一,改變傳統骨隧道固定為帶骨塊固定方式,例如骨塊嵌入式固定(Inlay 技術)、骨塊直接在表面固定(Onlay 技術);第二,改變骨隧道方位,包括改變隧道的空間(骨性標志)相對位置,將傳統脛骨前內側隧道變為前外側隧道,脛骨隧道外口向下移動以增大轉角,以及改變脛骨隧道相對于脛骨平臺的角度;第三,使用擠壓螺釘輔助固定、保留韌帶殘端或者將隧道口骨質打磨光滑等其他方式;第四,改變股骨側轉角效應。
2.1 帶骨塊固定方式
Inlay 技術是用嵌入式骨塊將移植物固定在脛骨平臺后方,因無需使用脛骨穿骨隧道固定(Transtibial 技術),避免了殺手角,從而避免了轉角效應。但該技術的生物力學和臨床療效仍存在爭議。LaPrade 等[16]比較了目前臨床采用的多種 PCL 重建術式,其中包括脛骨側采用 Inlay 技術固定移植物,結果顯示術后患者膝關節功能評分和穩定性無明顯差異。Shin 等[17]的系統評價共納入 7 項研究 149 例患者,結果顯示 PCL 重建術中移植物脛骨側采用 Inlay 技術和 Transtibial 技術固定后,患者膝關節功能及穩定性無明顯差異。Kim 等[18]的研究對 PCL 重建患者進行了為期 2 年的隨訪,結果提示與 Transtibial 技術相比,Inlay 技術雙束重建在主觀臨床評分、X 線片測量雙膝脛骨后移差異(side-to-side difference,SSD)方面均有明顯優勢。另一項長達 10 年的隨訪研究也得到相同結論[19]。Lee 等[20]的一項 Meta 分析顯示,膝關節屈曲 90°時兩種技術固定重建 PCL 后,脛骨后移程度無明顯差異,術后 2 年患者關節功能評分及后抽屜試驗結果亦無明顯差異。一項生物力學試驗結果顯示,開放或關節鏡下 Inlay 技術固定重建 PCL,術后膝關節穩定性無明顯差異[21]。一項臨床隨機對照研究報道,相對于傳統開放性 Inlay 技術,關節鏡下 Inlay 技術在減少術中失血量、縮短手術時間等方面均有顯著優勢[22]。
PCL 重建術中如采用 Inlay 技術固定移植物脛骨側,需要變換患者體位,增大了感染風險;同時,需要在原韌帶脛骨附著點處挖除部分骨組織,以提供一個供移植骨塊嵌入的隱窩,對患者損傷較大,且容易損傷神經血管[23-24]。因此,近年有學者提出了直接將骨塊固定在脛骨止點上的 Onlay 技術。有學者進行了一項回顧性研究,探討 PCL 重建術中采用 Onlay 技術固定移植物的療效,經平均 4.3 年隨訪,患者滿意度均為良好[25]。Albuquerque 等[26]進行了一項生物力學試驗,比較了采用脛骨 Onlay 技術雙皮質螺釘和單皮質螺釘固定移植物的效果,結果提示雙皮質螺釘固定在恢復膝關節穩定性方面有顯著優勢。
2.2 改變骨隧道方位
2.2.1 改變隧道的空間相對位置
PCL 重建時應盡可能解剖重建,使術后移植物能最大程度恢復正常生理功能。重建后的移植物空間位置理論上應與原 PCL 相似。研究提示,脛骨、股骨隧道位置與術后膝關節穩定性、患者功能恢復程度明顯相關。Okoroafor 等[27]的一項循環載荷試驗表明,與非解剖重建相比,PCL 脛骨止點解剖重建后膝關節屈曲 0°、30°、60°、90°位時脛骨后移明顯減少。Osti 等[28]通過比較采用不同方位隧道重建 PCL 的療效,發現經接近人體解剖位置隧道重建后,患者功能評分更高。Markolf 等[29]測試了 3 種不同方位股骨隧道(中央、前外側、前內側)重建 PCL 后移植物張力和膝關節松弛度,結果顯示膝關節屈曲 0°~45°時,采用前外側股骨隧道患者術后移植物張力與正常韌帶最接近,但松弛度較高;采用中央股骨隧道患者術后膝關節松弛度接近正常,但移植物張力高于正常;采用后內側股骨隧道患者術后移植物張力最高,且移植物松弛度低于正常。
2.2.2 脛骨隧道前內側方位變為前外側方位
Kim 等[30]的三維有限元分析和生物力學試驗表明,PCL 重建中隨著隧道逐漸外移(前內側-中間-前外側),移植物在脛骨隧道口轉角處的壓力逐漸減小。他們的另一項 2~8 年臨床隨訪研究表明,采用脛骨前內側隧道重建 PCL,術后脛骨后移 SSD 顯著大于采用前外側脛骨隧道重建[31]。Huang 等[9]將脛骨隧道從前內側改為前外側,結果顯示無論在伸直位還是屈曲 90°位,后者脛骨轉角均顯著小于前者,他們提出這可能是減弱轉角效應的有效方法之一。
2.2.3 改變脛骨隧道外口位置
PCL 脛骨止點在脛骨后方關節線下 1 cm,完全解剖重建難度大,且容易造成醫源性損傷,有術者傾向于直接在脛骨平臺后方進行非解剖重建。一項生物力學試驗[27]表明,脛骨隧道關節內解剖重建可以明顯減小脛骨側轉角效應,循環載荷后脛骨后移程度顯著低于非解剖重建。Vasdev 等[32]報道了 1 例關節鏡下 All-inside PCL 重建技術,移植物由后內側隧道通過,而不是傳統前內側隧道,這樣可將脛骨隧道外口下移,從而將銳利的殺手角分為兩個較緩的角度,減少了脛骨側成角效應。另一項生物力學研究顯示,傳統 Transtibial 技術重建 PCL 后,脛骨隧道外口位置能與原解剖足印區中心位置重疊的不足 50%。但由于大部分外口均在原解剖足印區下,所以并不影響術后效果[33]。
2.2.4 改變脛骨隧道相對于脛骨平臺的角度
為了盡可能增大移植物在脛骨隧道內轉角,減弱轉角效應,許多術者傾向于增大脛骨隧道傾斜角度(相對于脛骨平臺)。傾斜角度更大也意味著骨隧道更長,有研究報道[34]擠壓螺釘固定強度與其和移植物接觸長度相關,接觸長度越長,擠壓螺釘固定的強度越牢固。但脛骨隧道傾斜角度也有一定限制,其原因為:第一,由于脛骨近端解剖特殊性,若角度過大,脛骨隧道后壁骨質較薄,易導致隧道后方骨折甚至塌陷。Teng 等[35]通過研究 408 例患者 CT 數據,提出在保證脛骨隧道后方骨質厚度>5 mm 的前提下,脛骨隧道相對于脛骨平臺最大角度<48.2°。第二,重建后移植物周圍骨量與移植物愈合程度有強相關性[36],腱-骨愈合在松質骨的愈合質量優于骨髓腔,這也是韌帶重建術后股骨側腱-骨愈合優于脛骨側的原因之一[37]。基于此,另一個類似研究提出一個理論最佳角度,即在保證脛骨隧道后方骨質厚度維持在 5 mm 同時,又盡可能地使角度增大,該最佳角度為 35.4°[38]。
2.3 其他方式
2.3.1 打磨隧道口骨質
研究發現,轉角效應導致移植物松弛,除與移植物方位以及自身理化特性等有關外,還與在隧道口發生摩擦有關[6]。Weimann 等[11]進行了一項生物力學試驗,試驗組隧道口打磨光滑,而對照組保留原始隧道骨質,結果顯示在 2 000 次循環載荷后,試驗組移植物延長長度顯著低于對照組,斷裂時載荷也顯著高于對照組。該試驗還對比了脛骨隧道遠端皮質外固定和近端擠壓螺釘固定效果,結果提示后者在生物力學性能(延長率、斷裂載荷等)方面顯著優于前者。但過度打磨隧道口可能使得重建后移植物在關節中的走行發生變化,影響膝關節原運動學功能。
2.3.2 擠壓螺釘輔助固定
重建術中采用擠壓螺釘固定是為了避免移植物長軸與隧道長軸間的摩擦[39]。Ettinger 等[40]進行了一項尸體標本生物力學試驗,對比了 PCL 重建術中脛骨側使用 Inlay 技術或擠壓螺釘固定效果,結果提示兩者差異無統計學意義。Gill 等[41]在 10 例 PCL 重建時脛骨隧道近端增加 1 枚可吸收螺釘固定,術后患者 Lysholm 評分、國際膝關節評分委員會(IKDC)評分、關節活動度及 KT2000 等均取得良好結果。
2.3.3 保留韌帶殘端
PCL 重建時保留脛骨側韌帶殘端,可將其作為緩沖墊,減少移植物脛骨側轉角效應[42]。Lee 等[43]對脛骨側 Inlay 技術單束重建和雙束重建療效進行了回顧性分析,結果顯示無論短期和長期隨訪,單束重建組膝關節穩定性(SSD)均顯著優于雙束重建組。其他研究也表明,保留殘端有利于 PCL 重建術后患者本體感覺的恢復、移植物形態的保持及患者主觀功能評分的提高[44-45]。
2.4 股骨側改進
既往研究主要集中于移植物脛骨側轉角,有學者認為移植物在股骨隧道入口形成的轉角,對移植物松弛發生有著重要影響。Mariani 等[46]在一項術后序貫 MRI 研究中觀察到,PCL 重建后在股骨側有一個延遲重塑過程,并據此提出真正的轉角效應可能是在股骨側,而不是在脛骨側。Magnussen 等[47]發現 ACL 自體重建術后,74% 移植物再斷裂發生在股骨附著點處附近。Ettinger 等[48]比較了股骨端隧道內口 Inlay 技術固定和擠壓螺釘固定后的生物力學特性,結果顯示差異無統計學意義。
股骨隧道手術入路選擇也是影響術后股骨側轉角的重要原因。許多研究比較了 Outside-in 技術(簡稱為 OI)及 Inside-out 技術(簡稱為 IO)的股骨隧道和移植物間夾角。Tompkins 等[49]研究提示 IO 組股骨隧道和移植物間夾角在冠狀面和軸狀面均顯著大于 OI 組,即轉角效應更小。而 Handy 等[50]的研究得出了相反結論,他們研究了屈曲 90°和伸直位 IO 與 OI 分別形成的夾角,結果顯示無論何種體位,IO 組轉角效應均較 OI 組更嚴重,在屈曲 90°時股骨隧道和移植物間夾角甚至比脛骨側更銳利。之后,該觀點被多個研究進一步證實[51-54]。
除了 OI 和 IO 股骨隧道和移植物間夾角差異,股骨隧道口位置也對術后功能有影響[29, 55],Kim 等[56]通過三維 CT 測量了 OI 和 IO 術后股骨隧道口的位置,提示 IO 組股骨隧道口相對于 OI 組更靠近股骨髁遠端,更有利于關節活動度的恢復和限制脛骨后移。為了減少股骨側轉角效應,與脛骨側 Inlay 技術類似,Margheritini 等[57]報道了 1 例采用股骨側 Inlay 技術的 PCL 重建,同樣減少了股骨側轉角效應。
3 結論
近年,PCL 重建中轉角效應的生物力學和臨床研究較多,旨在探究其失敗原因以及改進方法。但相關的基礎理論研究仍較少,重建后移植物如何磨損、如何松弛及導致重建失敗均未明確。目前關于 Inlay 技術等改良術式療效仍存在較大爭議,分析與基礎理論研究缺失相關,故今后應著重通過生物力學等方法進一步探索重建后 PCL 的磨損機制。
作者貢獻:林奕鵬負責綜述構思及設計,觀點形成,論文撰寫;蔡武峰負責論文撰寫;黃錫豪負責文獻納入及篩選;李箭、李棋負責論文修改復核。
利益沖突:所有作者聲明,在課題研究和文章撰寫在過程中不存在利益沖突。
后交叉韌帶(posterior cruciate ligament,PCL)損傷是常見的膝關節急性損傷類型,遠期隨訪顯示保守治療后可能發生膝關節功能缺失[1],因此自體或同種異體移植物重建是目前治療此類損傷的主要手段[2]。但重建術后遠期也可能發生膝關節松弛[3],甚至手術失敗需翻修處理[4-5]。韌帶移植物在脛骨隧道-關節囊內-股骨隧道之間穿行形成“殺手角”及“關鍵角”,合稱為“轉角效應”,研究表明轉角效應是 PCL 重建失敗的最主要原因[6-7]。近年來,學者們針對轉角效應提出了多種解決方法,但未獲得滿意療效。現對 PCL 重建中轉角效應的相關研究進展作一綜述,以期為改進術式及提高療效提供參考。
1 轉角效應機制
1992 年,美國骨科醫生 Marc Friedman 首次提出“轉角效應”。他認為由于移植物脛骨側轉角相對股骨側較銳利(角度較小),造成了移植物和骨組織之間摩擦,進而導致 PCL 重建失敗[8]。但是該報道未提供具體實驗研究結果支持該理論。2003 年,Huang 等[9]通過脛骨側轉角數學模型對轉角效應進行闡述,該模型假設維持同一膝關節相同穩定性所需的韌帶張力一定,即不同重建方法中的移植物張力均一定,受力分析顯示移植物穿出隧道進入關節內,在脛骨側轉角處產生的合力會隨移植物轉角變小而增大;進一步假設摩擦系數一定時,移植物與骨隧道組織間的摩擦力會隨著合力的增大而增加。
前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)損傷是膝關節最常見運動損傷之一[10],由于 ACL 與 PCL 結構和功能相似,重建手術步驟也基本一致,所以學者們提出 ACL 重建術后移植物的磨損相關效應可能也是 PCL 重建術后發生松弛的原因。ACL 經隧道重建后移植物發生松弛的原因可能有三方面,其一是移植物相對于隧道有長軸方向的相對運動,稱為“蹦極效應”;其二是移植物在隧道出口處存在垂直于隧道平面的運動,稱為“雨刷效應”;其三是移植物本身存在蠕動,在反復使用后張力變小導致松弛[11]。對于轉角效應如何導致 PCL 重建后移植物松弛,學者們也進行了相關研究。Li 等[6]進行了一項生物力學試驗,提出了 3 個轉角效應影響移植物松弛的因素,分別為移植物延長、固定部位松動及隧道擴大,其中移植物延長和隧道擴大與移植物松弛分別成線性相關。另一項體外生物力學試驗顯示,加載循環載荷直至移植物斷裂,其斷裂部位多為脛骨轉角處[12]。
有學者提出 ACL 與 PCL 重建術后移植物發生松弛,可能與移植物和隧道相互作用導致移植物生物性能發生改變有關。Beaulieu 等[13]發現 ACL 重建中,股骨側韌帶與附著點平面形成的夾角比脛骨側小,提示運動時韌帶股骨側附著點與骨面的相對摩擦大于脛骨側附著點。Lu 等[14]提出 ACL 重建術后移植物與隧道間會形成一層不規則纖維血管瘢痕組織,該組織使移植物在隧道入口處的生物力學性能較原韌帶附著點差。而在 PCL 重建術中,Kim 等[15]進行了一項有限元模型研究,發現 PCL 與隧道形成的夾角與附著點張力成負相關,提示韌帶與骨面夾角越小,韌帶附著點下緣張力越高,越容易損傷。
2 針對轉角效應的改良術式
目前,學者們提出了 4 種減弱轉角效應的方式。第一,改變傳統骨隧道固定為帶骨塊固定方式,例如骨塊嵌入式固定(Inlay 技術)、骨塊直接在表面固定(Onlay 技術);第二,改變骨隧道方位,包括改變隧道的空間(骨性標志)相對位置,將傳統脛骨前內側隧道變為前外側隧道,脛骨隧道外口向下移動以增大轉角,以及改變脛骨隧道相對于脛骨平臺的角度;第三,使用擠壓螺釘輔助固定、保留韌帶殘端或者將隧道口骨質打磨光滑等其他方式;第四,改變股骨側轉角效應。
2.1 帶骨塊固定方式
Inlay 技術是用嵌入式骨塊將移植物固定在脛骨平臺后方,因無需使用脛骨穿骨隧道固定(Transtibial 技術),避免了殺手角,從而避免了轉角效應。但該技術的生物力學和臨床療效仍存在爭議。LaPrade 等[16]比較了目前臨床采用的多種 PCL 重建術式,其中包括脛骨側采用 Inlay 技術固定移植物,結果顯示術后患者膝關節功能評分和穩定性無明顯差異。Shin 等[17]的系統評價共納入 7 項研究 149 例患者,結果顯示 PCL 重建術中移植物脛骨側采用 Inlay 技術和 Transtibial 技術固定后,患者膝關節功能及穩定性無明顯差異。Kim 等[18]的研究對 PCL 重建患者進行了為期 2 年的隨訪,結果提示與 Transtibial 技術相比,Inlay 技術雙束重建在主觀臨床評分、X 線片測量雙膝脛骨后移差異(side-to-side difference,SSD)方面均有明顯優勢。另一項長達 10 年的隨訪研究也得到相同結論[19]。Lee 等[20]的一項 Meta 分析顯示,膝關節屈曲 90°時兩種技術固定重建 PCL 后,脛骨后移程度無明顯差異,術后 2 年患者關節功能評分及后抽屜試驗結果亦無明顯差異。一項生物力學試驗結果顯示,開放或關節鏡下 Inlay 技術固定重建 PCL,術后膝關節穩定性無明顯差異[21]。一項臨床隨機對照研究報道,相對于傳統開放性 Inlay 技術,關節鏡下 Inlay 技術在減少術中失血量、縮短手術時間等方面均有顯著優勢[22]。
PCL 重建術中如采用 Inlay 技術固定移植物脛骨側,需要變換患者體位,增大了感染風險;同時,需要在原韌帶脛骨附著點處挖除部分骨組織,以提供一個供移植骨塊嵌入的隱窩,對患者損傷較大,且容易損傷神經血管[23-24]。因此,近年有學者提出了直接將骨塊固定在脛骨止點上的 Onlay 技術。有學者進行了一項回顧性研究,探討 PCL 重建術中采用 Onlay 技術固定移植物的療效,經平均 4.3 年隨訪,患者滿意度均為良好[25]。Albuquerque 等[26]進行了一項生物力學試驗,比較了采用脛骨 Onlay 技術雙皮質螺釘和單皮質螺釘固定移植物的效果,結果提示雙皮質螺釘固定在恢復膝關節穩定性方面有顯著優勢。
2.2 改變骨隧道方位
2.2.1 改變隧道的空間相對位置
PCL 重建時應盡可能解剖重建,使術后移植物能最大程度恢復正常生理功能。重建后的移植物空間位置理論上應與原 PCL 相似。研究提示,脛骨、股骨隧道位置與術后膝關節穩定性、患者功能恢復程度明顯相關。Okoroafor 等[27]的一項循環載荷試驗表明,與非解剖重建相比,PCL 脛骨止點解剖重建后膝關節屈曲 0°、30°、60°、90°位時脛骨后移明顯減少。Osti 等[28]通過比較采用不同方位隧道重建 PCL 的療效,發現經接近人體解剖位置隧道重建后,患者功能評分更高。Markolf 等[29]測試了 3 種不同方位股骨隧道(中央、前外側、前內側)重建 PCL 后移植物張力和膝關節松弛度,結果顯示膝關節屈曲 0°~45°時,采用前外側股骨隧道患者術后移植物張力與正常韌帶最接近,但松弛度較高;采用中央股骨隧道患者術后膝關節松弛度接近正常,但移植物張力高于正常;采用后內側股骨隧道患者術后移植物張力最高,且移植物松弛度低于正常。
2.2.2 脛骨隧道前內側方位變為前外側方位
Kim 等[30]的三維有限元分析和生物力學試驗表明,PCL 重建中隨著隧道逐漸外移(前內側-中間-前外側),移植物在脛骨隧道口轉角處的壓力逐漸減小。他們的另一項 2~8 年臨床隨訪研究表明,采用脛骨前內側隧道重建 PCL,術后脛骨后移 SSD 顯著大于采用前外側脛骨隧道重建[31]。Huang 等[9]將脛骨隧道從前內側改為前外側,結果顯示無論在伸直位還是屈曲 90°位,后者脛骨轉角均顯著小于前者,他們提出這可能是減弱轉角效應的有效方法之一。
2.2.3 改變脛骨隧道外口位置
PCL 脛骨止點在脛骨后方關節線下 1 cm,完全解剖重建難度大,且容易造成醫源性損傷,有術者傾向于直接在脛骨平臺后方進行非解剖重建。一項生物力學試驗[27]表明,脛骨隧道關節內解剖重建可以明顯減小脛骨側轉角效應,循環載荷后脛骨后移程度顯著低于非解剖重建。Vasdev 等[32]報道了 1 例關節鏡下 All-inside PCL 重建技術,移植物由后內側隧道通過,而不是傳統前內側隧道,這樣可將脛骨隧道外口下移,從而將銳利的殺手角分為兩個較緩的角度,減少了脛骨側成角效應。另一項生物力學研究顯示,傳統 Transtibial 技術重建 PCL 后,脛骨隧道外口位置能與原解剖足印區中心位置重疊的不足 50%。但由于大部分外口均在原解剖足印區下,所以并不影響術后效果[33]。
2.2.4 改變脛骨隧道相對于脛骨平臺的角度
為了盡可能增大移植物在脛骨隧道內轉角,減弱轉角效應,許多術者傾向于增大脛骨隧道傾斜角度(相對于脛骨平臺)。傾斜角度更大也意味著骨隧道更長,有研究報道[34]擠壓螺釘固定強度與其和移植物接觸長度相關,接觸長度越長,擠壓螺釘固定的強度越牢固。但脛骨隧道傾斜角度也有一定限制,其原因為:第一,由于脛骨近端解剖特殊性,若角度過大,脛骨隧道后壁骨質較薄,易導致隧道后方骨折甚至塌陷。Teng 等[35]通過研究 408 例患者 CT 數據,提出在保證脛骨隧道后方骨質厚度>5 mm 的前提下,脛骨隧道相對于脛骨平臺最大角度<48.2°。第二,重建后移植物周圍骨量與移植物愈合程度有強相關性[36],腱-骨愈合在松質骨的愈合質量優于骨髓腔,這也是韌帶重建術后股骨側腱-骨愈合優于脛骨側的原因之一[37]。基于此,另一個類似研究提出一個理論最佳角度,即在保證脛骨隧道后方骨質厚度維持在 5 mm 同時,又盡可能地使角度增大,該最佳角度為 35.4°[38]。
2.3 其他方式
2.3.1 打磨隧道口骨質
研究發現,轉角效應導致移植物松弛,除與移植物方位以及自身理化特性等有關外,還與在隧道口發生摩擦有關[6]。Weimann 等[11]進行了一項生物力學試驗,試驗組隧道口打磨光滑,而對照組保留原始隧道骨質,結果顯示在 2 000 次循環載荷后,試驗組移植物延長長度顯著低于對照組,斷裂時載荷也顯著高于對照組。該試驗還對比了脛骨隧道遠端皮質外固定和近端擠壓螺釘固定效果,結果提示后者在生物力學性能(延長率、斷裂載荷等)方面顯著優于前者。但過度打磨隧道口可能使得重建后移植物在關節中的走行發生變化,影響膝關節原運動學功能。
2.3.2 擠壓螺釘輔助固定
重建術中采用擠壓螺釘固定是為了避免移植物長軸與隧道長軸間的摩擦[39]。Ettinger 等[40]進行了一項尸體標本生物力學試驗,對比了 PCL 重建術中脛骨側使用 Inlay 技術或擠壓螺釘固定效果,結果提示兩者差異無統計學意義。Gill 等[41]在 10 例 PCL 重建時脛骨隧道近端增加 1 枚可吸收螺釘固定,術后患者 Lysholm 評分、國際膝關節評分委員會(IKDC)評分、關節活動度及 KT2000 等均取得良好結果。
2.3.3 保留韌帶殘端
PCL 重建時保留脛骨側韌帶殘端,可將其作為緩沖墊,減少移植物脛骨側轉角效應[42]。Lee 等[43]對脛骨側 Inlay 技術單束重建和雙束重建療效進行了回顧性分析,結果顯示無論短期和長期隨訪,單束重建組膝關節穩定性(SSD)均顯著優于雙束重建組。其他研究也表明,保留殘端有利于 PCL 重建術后患者本體感覺的恢復、移植物形態的保持及患者主觀功能評分的提高[44-45]。
2.4 股骨側改進
既往研究主要集中于移植物脛骨側轉角,有學者認為移植物在股骨隧道入口形成的轉角,對移植物松弛發生有著重要影響。Mariani 等[46]在一項術后序貫 MRI 研究中觀察到,PCL 重建后在股骨側有一個延遲重塑過程,并據此提出真正的轉角效應可能是在股骨側,而不是在脛骨側。Magnussen 等[47]發現 ACL 自體重建術后,74% 移植物再斷裂發生在股骨附著點處附近。Ettinger 等[48]比較了股骨端隧道內口 Inlay 技術固定和擠壓螺釘固定后的生物力學特性,結果顯示差異無統計學意義。
股骨隧道手術入路選擇也是影響術后股骨側轉角的重要原因。許多研究比較了 Outside-in 技術(簡稱為 OI)及 Inside-out 技術(簡稱為 IO)的股骨隧道和移植物間夾角。Tompkins 等[49]研究提示 IO 組股骨隧道和移植物間夾角在冠狀面和軸狀面均顯著大于 OI 組,即轉角效應更小。而 Handy 等[50]的研究得出了相反結論,他們研究了屈曲 90°和伸直位 IO 與 OI 分別形成的夾角,結果顯示無論何種體位,IO 組轉角效應均較 OI 組更嚴重,在屈曲 90°時股骨隧道和移植物間夾角甚至比脛骨側更銳利。之后,該觀點被多個研究進一步證實[51-54]。
除了 OI 和 IO 股骨隧道和移植物間夾角差異,股骨隧道口位置也對術后功能有影響[29, 55],Kim 等[56]通過三維 CT 測量了 OI 和 IO 術后股骨隧道口的位置,提示 IO 組股骨隧道口相對于 OI 組更靠近股骨髁遠端,更有利于關節活動度的恢復和限制脛骨后移。為了減少股骨側轉角效應,與脛骨側 Inlay 技術類似,Margheritini 等[57]報道了 1 例采用股骨側 Inlay 技術的 PCL 重建,同樣減少了股骨側轉角效應。
3 結論
近年,PCL 重建中轉角效應的生物力學和臨床研究較多,旨在探究其失敗原因以及改進方法。但相關的基礎理論研究仍較少,重建后移植物如何磨損、如何松弛及導致重建失敗均未明確。目前關于 Inlay 技術等改良術式療效仍存在較大爭議,分析與基礎理論研究缺失相關,故今后應著重通過生物力學等方法進一步探索重建后 PCL 的磨損機制。
作者貢獻:林奕鵬負責綜述構思及設計,觀點形成,論文撰寫;蔡武峰負責論文撰寫;黃錫豪負責文獻納入及篩選;李箭、李棋負責論文修改復核。
利益沖突:所有作者聲明,在課題研究和文章撰寫在過程中不存在利益沖突。