引用本文: 陳榮進, 顧心怡, 向先祥. 前交叉韌帶重建術后移植物成熟度與膝關節功能的相關性研究. 中國修復重建外科雜志, 2021, 35(6): 704-709. doi: 10.7507/1002-1892.202101100 復制
關節鏡下重建術是治療前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)損傷的有效方式,主要目標是盡可能恢復膝關節穩定性、改善膝關節功能[1-2]。Tegner 評分、Lysholm 評分、國際膝關節文獻委員會(IKDC)評分是目前 ACL 重建術后膝關節功能重要評價指標[3-5]。Weiler 等[6]發現基于 MRI 圖像的信噪比(signal to noise quotient,SNQ)能很好地顯示重建術后移植物血管化及韌帶化過程,可以用其表示移植物成熟度,而且與移植物最大失效負荷、拉伸強度和剛度成負相關[7-8]。但是,目前關于 SNQ 值與膝關節功能評分關系的研究較少,為此我們回顧分析了于大連大學附屬中山醫院接受 ACL 重建術的患者臨床資料,探討上述兩指標相關性,以期在重建術后根據移植物成熟情況指導患者功能鍛煉,解決目前術者主要根據臨床經驗指導功能鍛煉的不足,最大程度保證康復鍛煉的安全性及可行性,提高 ACL 重建術成功率。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
患者納入標準:① 術前影像學及體格檢查診斷為 ACL 斷裂;② 年齡 18~50 歲;③ 初次接受單側 ACL 單束重建術;④ 術后配合醫師進行康復鍛煉及隨訪。排除標準:① 患側膝關節合并嚴重骨關節炎(Kellgren-Lawrence 分級達Ⅲ級及以上);② MRI 檢查或關節鏡下探查明確合并半月板損傷且需行縫合術;③ 關節鏡下探查明確軟骨損傷(Outerbridge 分級達Ⅲ級及以上);④ 合并多發韌帶損傷及感染;⑤ 體質量指數≥28 kg/m2[9]。2016 年 8 月—2018 年 8 月,共 50 例患者符合選擇標準納入研究。
本組男 28 例,女 22 例;年齡 18~50 歲,平均 31.0 歲。左膝 23 例,右膝 27 例。致傷原因:運動傷 31 例,交通事故傷 9 例,摔傷及重物砸傷 7 例,其他 3 例。受傷至手術時間 6~93 d,平均 38.4 d。
1.2 手術方法
全麻(11 例)或持續硬膜外麻醉(39 例)后,患者取仰臥位,大腿根部上氣囊止血帶止血。建立膝關節鏡標準前外、前內側入路,鏡下探查明確 ACL 斷裂,并排除需要手術治療的半月板損傷及內側副韌帶、后交叉韌帶損傷。于脛骨結節內側 2 cm 作長約 3 cm 縱切口,顯露股薄肌肌腱和半腱肌肌腱止點,分離肌腱周圍組織后,以取腱器取出肌腱,并于脛骨止點切斷,將 2 根肌腱編織成 4 股備用。移植物直徑 6~8 mm、長度 9~10 cm。
經關節鏡前內側入路放置脛骨隧道導向器,導向器調整為 55° 并定位于 ACL 脛骨足印區,于脛骨結節內側切口植入鉆頭鉆取與移植物直徑相等的脛骨隧道;利用住院醫師嵴定位 ACL 股骨足印區,膝關節屈曲 120°,經關節鏡前內側入路于足印區鉆入導針 1 枚,選取與移植物直徑相等的空心鉆鉆取股骨隧道,股骨隧道長度≥25 mm。通過牽引線將移植物自脛骨隧道牽引至股骨隧道,股骨端以可調懸吊鈦板(Mitek 公司,美國)固定。然后給予 20 N 拉力牽拉移植物脛骨端,反復屈伸關節 20 次,同時關節鏡下再次確認移植物與髁間窩無撞擊后,于伸膝位以擠壓螺釘(Mitek 公司,美國)固定脛骨端。再次探查移植物張力及固定良好后關閉切口。
1.3 術后處理
術后麻醉恢復后患者即可在床上進行直腿抬高及踝泵練習,24 h 后佩戴膝關節支具開始主動屈膝、被動伸膝訓練;4~12 周繼續主動屈膝、被動伸膝訓練,屈膝角度逐漸增加,8 周時達 90°~ 120°,可以通過靜蹲加強股四頭肌肌力;3~6 個月可全范圍活動膝關節,視患者耐受情況繼續負重步行,活動量逐漸增大,避免劇烈活動及疲勞活動;6~9 個月時開始游泳、跳繩及慢跑等活動。
1.4 療效評價指標
1.4.1 SNQ 值測量
術后 6 個月、2 年患側膝關節行 MRI(Siemens 公司,德國)檢查。掃描條件:重復時間/回波時間 3 000/41 ms,視野 15 cm×15 cm,矩陣 240×320,層厚 3.0 mm。將圖像導入 RadiAnt DICOM viewer 5.0 軟件(Medixant 公司,波蘭),取矢狀面抑脂成像中間層面圖像,選取移植物股骨端、移植物脛骨端、股四頭肌肌腱、背景(髕腱前 2 cm 處)區域測定信號強度,興趣區域為 0.2 cm2,選取位點區域面積相同(圖1)。然后對移植物各位點信號強度進行量化,按照以下公式計算 SNQ 值:(移植物各位點信號強度?股四頭肌肌腱信號強度)/背景信號強度[10]。以脛骨端與股骨端 SNQ 值均值作為移植物 SNQ 值。由 2 名醫師分別測量,共測量 2 次,間隔 2 周,取 2 次結果均值進行分析。

1:移植物股骨端 2:移植物脛骨端 3:股四頭肌肌腱 4:背景
Figure1. Schematic diagram of signal intensity measurement site of graft1: Femoral end of graft 2: Tibial end of graft 3: Quadriceps femoris tendon 4: Background
1.4.2 臨床療效評價
術后 6 個月、2 年采用 Tegner 評分、Lysholm 評分、IKDC 評分,評價膝關節功能恢復情況。
1.5 統計學方法
采用 SPSS20.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示,多時間點間比較采用重復測量方差分析,兩兩比較采用配對 t 檢驗。術后 6 個月 SNQ 值與術后 2 年 IKDC 評分、Lysholm 評分、Tegner 評分相關性分析采用 Spearman 檢驗;同時根據術后 6 個月移植物 SNQ 值中位數,將患者分為 A 組(SNQ 值≥12)及 B 組(SNQ 值<12),對 SNQ 值及膝關節功能評分進一步進行相關性分析。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 臨床療效
術后切口均Ⅰ期愈合,無感染及血管神經損傷發生。患者均獲隨訪,隨訪時間 24~28 個月,平均 26.6 個月。所有患者均于術后 6 個月恢復日常活動,術后 6 個月及 2 年膝關節 IKDC 評分、Lysholm 評分、Tegner 評分均較術前增加,且術后 2 年高于術后 6 個月,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表1。



2.2 SNQ 值分析
術后 6 個月及 2 年移植物 SNQ 值分別為 12.517±6.272、10.900±6.012,差異有統計學意義(t=1.838,P=0.007)。其中,術后 6 個月移植物脛骨端、股骨端 SNQ 值與術后 2 年對應部位 SNQ 值比較,差異均有統計學意義(P<0.05);同時間點移植物脛骨端與股骨端 SNQ 值比較,差異亦有統計學意義(P<0.05)。見表2。



2.3 相關性分析
50 例患者術后 6 個月 SNQ 值與術后 2 年 Lysholm 評分、IKDC 評分、Tegner 評分均成負相關(r=–0.965,P=0.000;r=–0.896,P=0.000;r=–0.475,P=0.003)。見圖2。

a. Lysholm評分;b. IKDC評分;c. Tegner評分
Figure2. Correlation analysis of SNQ value at 6 months after operation and knee function score at 2 years after operation in 50 patientsa. Lysholm score; b. IKDC score; c. Tegner score
根據 SNQ 值分組,A、B 組各 25 例。A 組術后 6 個月及 2 年時 SNQ 值分別為 17.557±4.766、13.597±4.669,B 組為 7.476±2.167、6.531±2.387;兩組各膝關節功能評分見表3。A、B 組術后 6 個月 SNQ 值與術后 2 年 Lysholm 評分、IKDC 評分、Tegner 評分均成負相關(P<0.05)。見圖3。




從左至右分別為 Lysholm評分、IKDC評分、Tegner評分a. A 組;b. B 組
Figure3. Correlation analysis between SNQ value at 6 months after operation and knee function score at 2 years after operation of two groupsFrom left to right for Lysholm score, IKDC score, and Tegner score, respectively a. Group A; b. Group B
3 討論
ACL 重建術后移植物愈合不佳是造成膝關節功能不良及翻修的主要原因之一[11]。Li 等[12]基于 MRI 組織信號強度分析,發現術后 12 個月移植肌腱-骨愈合程度與臨床功能評分成正相關,但研究未對移植物含水量、成熟度與臨床功能評分的相關性進行分析。以 ACL 重建術后移植物信號強度反映移植物含水量及成熟度[8, 13],安全性及可靠性均較好,患者易于接受。為此,本研究利用 MRI 工作站基于移植物興趣區域信號強度計算 SNQ 值,以定量評價 ACL 重建術后移植物成熟度,SNQ 值越小,移植物成熟度越好。研究表明,ACL 重建術后移植物成熟過程分為早期壞死、血運重建和移植物韌帶化 3 個階段,移植物含水量高時 SNQ 值更高[14-15]。本研究結果顯示重建術后移植物逐漸成熟,術后 6 個月時 SNQ 值高于術后 2 年,與上述研究結果相似,進一步證實 SNQ 值可較好地反映移植物成熟度。
本研究進一步評估了 SNQ 值與重建術后膝關節功能評分的相關性,結果顯示術后移植物 SNQ 值逐漸降低,臨床功能評分逐漸提高,術后 6 個月 SNQ值與術后 2 年各膝關節功能評分均成負相關(P<0.05),提示術后 6 個月移植物成熟度可初步反映術后 2 年患者膝關節功能。在此基礎上,根據術后 6 個月 SNQ 值中位數將患者進行分組,通過相關性分析進一步驗證了 SNQ 值越高時,膝關節功能評分越低,而 SNQ 值越低時,膝關節功能評分越高。因此,我們認為通過術后早期 SNQ 值可以評估 ACL 重建術后移植物成熟度,并進一步預測患者后期膝關節功能恢復情況。對于術后早期移植物成熟度較差的患者(SNQ 值較高),可以給予個性化康復方案或其他措施來促進移植物成熟,比如使用富血小板血漿[16]、自體血纖維蛋白凝塊[17]、干細胞移植[18]等。
另外,本研究發現移植物股骨端 SNQ 值高于脛骨端,提示移植物脛骨端成熟度優于股骨端。研究發現脛骨端殘端覆蓋更多、相對運動較少,這可能是其成熟度較好的原因[19]。本組患者移植肌腱和骨隧道定位等重建術方式均一致,但是術后 SNQ 值仍存在差異,分析可能是 ACL 殘端對移植物愈合的影響,而殘端保留程度取決于 ACL 損傷程度及部位,如股骨側 ACL 撕脫患者脛骨端殘端保留更多,靠近脛骨止點斷裂患者則殘端保留較少。關于殘端對移植物成熟度的影響將在后續研究中進一步討論。
綜上述,隨著 ACL 重建術后時間延長,移植物成熟度及膝關節功能評分均逐漸改善,術后早期移植物成熟度可作為預測患者膝關節遠期功能的指標。但本研究樣本量較小、隨訪時間短,該結論有待大樣本量、長期隨訪研究明確。同時,移植物脛骨端和股骨端采用不同固定裝置是否會影響移植物成熟度及膝關節功能評分,均有待進一步研究。
作者貢獻:陳榮進負責研究設計、撰寫文章;陳榮進、顧心怡負責患者臨床數據收集及統計分析、術后患者康復及功能評價;向先祥負責指導課題設計、實施及文章審核。
利益沖突:所有作者聲明,在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。
機構倫理問題:研究方案經大連大學附屬中山醫院醫學倫理委員會批準(2019172)。
關節鏡下重建術是治療前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)損傷的有效方式,主要目標是盡可能恢復膝關節穩定性、改善膝關節功能[1-2]。Tegner 評分、Lysholm 評分、國際膝關節文獻委員會(IKDC)評分是目前 ACL 重建術后膝關節功能重要評價指標[3-5]。Weiler 等[6]發現基于 MRI 圖像的信噪比(signal to noise quotient,SNQ)能很好地顯示重建術后移植物血管化及韌帶化過程,可以用其表示移植物成熟度,而且與移植物最大失效負荷、拉伸強度和剛度成負相關[7-8]。但是,目前關于 SNQ 值與膝關節功能評分關系的研究較少,為此我們回顧分析了于大連大學附屬中山醫院接受 ACL 重建術的患者臨床資料,探討上述兩指標相關性,以期在重建術后根據移植物成熟情況指導患者功能鍛煉,解決目前術者主要根據臨床經驗指導功能鍛煉的不足,最大程度保證康復鍛煉的安全性及可行性,提高 ACL 重建術成功率。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
患者納入標準:① 術前影像學及體格檢查診斷為 ACL 斷裂;② 年齡 18~50 歲;③ 初次接受單側 ACL 單束重建術;④ 術后配合醫師進行康復鍛煉及隨訪。排除標準:① 患側膝關節合并嚴重骨關節炎(Kellgren-Lawrence 分級達Ⅲ級及以上);② MRI 檢查或關節鏡下探查明確合并半月板損傷且需行縫合術;③ 關節鏡下探查明確軟骨損傷(Outerbridge 分級達Ⅲ級及以上);④ 合并多發韌帶損傷及感染;⑤ 體質量指數≥28 kg/m2[9]。2016 年 8 月—2018 年 8 月,共 50 例患者符合選擇標準納入研究。
本組男 28 例,女 22 例;年齡 18~50 歲,平均 31.0 歲。左膝 23 例,右膝 27 例。致傷原因:運動傷 31 例,交通事故傷 9 例,摔傷及重物砸傷 7 例,其他 3 例。受傷至手術時間 6~93 d,平均 38.4 d。
1.2 手術方法
全麻(11 例)或持續硬膜外麻醉(39 例)后,患者取仰臥位,大腿根部上氣囊止血帶止血。建立膝關節鏡標準前外、前內側入路,鏡下探查明確 ACL 斷裂,并排除需要手術治療的半月板損傷及內側副韌帶、后交叉韌帶損傷。于脛骨結節內側 2 cm 作長約 3 cm 縱切口,顯露股薄肌肌腱和半腱肌肌腱止點,分離肌腱周圍組織后,以取腱器取出肌腱,并于脛骨止點切斷,將 2 根肌腱編織成 4 股備用。移植物直徑 6~8 mm、長度 9~10 cm。
經關節鏡前內側入路放置脛骨隧道導向器,導向器調整為 55° 并定位于 ACL 脛骨足印區,于脛骨結節內側切口植入鉆頭鉆取與移植物直徑相等的脛骨隧道;利用住院醫師嵴定位 ACL 股骨足印區,膝關節屈曲 120°,經關節鏡前內側入路于足印區鉆入導針 1 枚,選取與移植物直徑相等的空心鉆鉆取股骨隧道,股骨隧道長度≥25 mm。通過牽引線將移植物自脛骨隧道牽引至股骨隧道,股骨端以可調懸吊鈦板(Mitek 公司,美國)固定。然后給予 20 N 拉力牽拉移植物脛骨端,反復屈伸關節 20 次,同時關節鏡下再次確認移植物與髁間窩無撞擊后,于伸膝位以擠壓螺釘(Mitek 公司,美國)固定脛骨端。再次探查移植物張力及固定良好后關閉切口。
1.3 術后處理
術后麻醉恢復后患者即可在床上進行直腿抬高及踝泵練習,24 h 后佩戴膝關節支具開始主動屈膝、被動伸膝訓練;4~12 周繼續主動屈膝、被動伸膝訓練,屈膝角度逐漸增加,8 周時達 90°~ 120°,可以通過靜蹲加強股四頭肌肌力;3~6 個月可全范圍活動膝關節,視患者耐受情況繼續負重步行,活動量逐漸增大,避免劇烈活動及疲勞活動;6~9 個月時開始游泳、跳繩及慢跑等活動。
1.4 療效評價指標
1.4.1 SNQ 值測量
術后 6 個月、2 年患側膝關節行 MRI(Siemens 公司,德國)檢查。掃描條件:重復時間/回波時間 3 000/41 ms,視野 15 cm×15 cm,矩陣 240×320,層厚 3.0 mm。將圖像導入 RadiAnt DICOM viewer 5.0 軟件(Medixant 公司,波蘭),取矢狀面抑脂成像中間層面圖像,選取移植物股骨端、移植物脛骨端、股四頭肌肌腱、背景(髕腱前 2 cm 處)區域測定信號強度,興趣區域為 0.2 cm2,選取位點區域面積相同(圖1)。然后對移植物各位點信號強度進行量化,按照以下公式計算 SNQ 值:(移植物各位點信號強度?股四頭肌肌腱信號強度)/背景信號強度[10]。以脛骨端與股骨端 SNQ 值均值作為移植物 SNQ 值。由 2 名醫師分別測量,共測量 2 次,間隔 2 周,取 2 次結果均值進行分析。

1:移植物股骨端 2:移植物脛骨端 3:股四頭肌肌腱 4:背景
Figure1. Schematic diagram of signal intensity measurement site of graft1: Femoral end of graft 2: Tibial end of graft 3: Quadriceps femoris tendon 4: Background
1.4.2 臨床療效評價
術后 6 個月、2 年采用 Tegner 評分、Lysholm 評分、IKDC 評分,評價膝關節功能恢復情況。
1.5 統計學方法
采用 SPSS20.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示,多時間點間比較采用重復測量方差分析,兩兩比較采用配對 t 檢驗。術后 6 個月 SNQ 值與術后 2 年 IKDC 評分、Lysholm 評分、Tegner 評分相關性分析采用 Spearman 檢驗;同時根據術后 6 個月移植物 SNQ 值中位數,將患者分為 A 組(SNQ 值≥12)及 B 組(SNQ 值<12),對 SNQ 值及膝關節功能評分進一步進行相關性分析。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 臨床療效
術后切口均Ⅰ期愈合,無感染及血管神經損傷發生。患者均獲隨訪,隨訪時間 24~28 個月,平均 26.6 個月。所有患者均于術后 6 個月恢復日常活動,術后 6 個月及 2 年膝關節 IKDC 評分、Lysholm 評分、Tegner 評分均較術前增加,且術后 2 年高于術后 6 個月,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表1。



2.2 SNQ 值分析
術后 6 個月及 2 年移植物 SNQ 值分別為 12.517±6.272、10.900±6.012,差異有統計學意義(t=1.838,P=0.007)。其中,術后 6 個月移植物脛骨端、股骨端 SNQ 值與術后 2 年對應部位 SNQ 值比較,差異均有統計學意義(P<0.05);同時間點移植物脛骨端與股骨端 SNQ 值比較,差異亦有統計學意義(P<0.05)。見表2。



2.3 相關性分析
50 例患者術后 6 個月 SNQ 值與術后 2 年 Lysholm 評分、IKDC 評分、Tegner 評分均成負相關(r=–0.965,P=0.000;r=–0.896,P=0.000;r=–0.475,P=0.003)。見圖2。

a. Lysholm評分;b. IKDC評分;c. Tegner評分
Figure2. Correlation analysis of SNQ value at 6 months after operation and knee function score at 2 years after operation in 50 patientsa. Lysholm score; b. IKDC score; c. Tegner score
根據 SNQ 值分組,A、B 組各 25 例。A 組術后 6 個月及 2 年時 SNQ 值分別為 17.557±4.766、13.597±4.669,B 組為 7.476±2.167、6.531±2.387;兩組各膝關節功能評分見表3。A、B 組術后 6 個月 SNQ 值與術后 2 年 Lysholm 評分、IKDC 評分、Tegner 評分均成負相關(P<0.05)。見圖3。




從左至右分別為 Lysholm評分、IKDC評分、Tegner評分a. A 組;b. B 組
Figure3. Correlation analysis between SNQ value at 6 months after operation and knee function score at 2 years after operation of two groupsFrom left to right for Lysholm score, IKDC score, and Tegner score, respectively a. Group A; b. Group B
3 討論
ACL 重建術后移植物愈合不佳是造成膝關節功能不良及翻修的主要原因之一[11]。Li 等[12]基于 MRI 組織信號強度分析,發現術后 12 個月移植肌腱-骨愈合程度與臨床功能評分成正相關,但研究未對移植物含水量、成熟度與臨床功能評分的相關性進行分析。以 ACL 重建術后移植物信號強度反映移植物含水量及成熟度[8, 13],安全性及可靠性均較好,患者易于接受。為此,本研究利用 MRI 工作站基于移植物興趣區域信號強度計算 SNQ 值,以定量評價 ACL 重建術后移植物成熟度,SNQ 值越小,移植物成熟度越好。研究表明,ACL 重建術后移植物成熟過程分為早期壞死、血運重建和移植物韌帶化 3 個階段,移植物含水量高時 SNQ 值更高[14-15]。本研究結果顯示重建術后移植物逐漸成熟,術后 6 個月時 SNQ 值高于術后 2 年,與上述研究結果相似,進一步證實 SNQ 值可較好地反映移植物成熟度。
本研究進一步評估了 SNQ 值與重建術后膝關節功能評分的相關性,結果顯示術后移植物 SNQ 值逐漸降低,臨床功能評分逐漸提高,術后 6 個月 SNQ值與術后 2 年各膝關節功能評分均成負相關(P<0.05),提示術后 6 個月移植物成熟度可初步反映術后 2 年患者膝關節功能。在此基礎上,根據術后 6 個月 SNQ 值中位數將患者進行分組,通過相關性分析進一步驗證了 SNQ 值越高時,膝關節功能評分越低,而 SNQ 值越低時,膝關節功能評分越高。因此,我們認為通過術后早期 SNQ 值可以評估 ACL 重建術后移植物成熟度,并進一步預測患者后期膝關節功能恢復情況。對于術后早期移植物成熟度較差的患者(SNQ 值較高),可以給予個性化康復方案或其他措施來促進移植物成熟,比如使用富血小板血漿[16]、自體血纖維蛋白凝塊[17]、干細胞移植[18]等。
另外,本研究發現移植物股骨端 SNQ 值高于脛骨端,提示移植物脛骨端成熟度優于股骨端。研究發現脛骨端殘端覆蓋更多、相對運動較少,這可能是其成熟度較好的原因[19]。本組患者移植肌腱和骨隧道定位等重建術方式均一致,但是術后 SNQ 值仍存在差異,分析可能是 ACL 殘端對移植物愈合的影響,而殘端保留程度取決于 ACL 損傷程度及部位,如股骨側 ACL 撕脫患者脛骨端殘端保留更多,靠近脛骨止點斷裂患者則殘端保留較少。關于殘端對移植物成熟度的影響將在后續研究中進一步討論。
綜上述,隨著 ACL 重建術后時間延長,移植物成熟度及膝關節功能評分均逐漸改善,術后早期移植物成熟度可作為預測患者膝關節遠期功能的指標。但本研究樣本量較小、隨訪時間短,該結論有待大樣本量、長期隨訪研究明確。同時,移植物脛骨端和股骨端采用不同固定裝置是否會影響移植物成熟度及膝關節功能評分,均有待進一步研究。
作者貢獻:陳榮進負責研究設計、撰寫文章;陳榮進、顧心怡負責患者臨床數據收集及統計分析、術后患者康復及功能評價;向先祥負責指導課題設計、實施及文章審核。
利益沖突:所有作者聲明,在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突。
機構倫理問題:研究方案經大連大學附屬中山醫院醫學倫理委員會批準(2019172)。