第七节 前交叉韧带解剖重建
一、概述
ACL重建手术方法包括解剖重建、单双束重建、保残重建、股骨与胫骨侧双Rigid Fix横穿钉固定重建、骨栓肌腱结嵌压固定法、股骨Intra fix固定双束重建等。
近年来,前交叉韧带(ACL)重建如何更加接近解剖位置受到重视,成为当今的热门话题。在进行ACL重建胫骨道定位时,大多医师参照与后交叉韧带、半月板和髁间棘等相对解剖结构进行胫骨隧道定位;采用经胫骨隧道进行股骨隧道(Transtibial)定位,或经前内入路利用表盘定位法进行股骨隧道定位。这些方法在实际操作时定位简单,应用比较普遍。实际上ACL的解剖个体差异很大,如果对骨道采取统一的定位,则很难完成真正的解剖重建。只有在接近ACL的实际解剖位置重建,才能最大限度的恢复膝关节的解剖结构和功能。
据文献统计,传统的单束ACL重建术后,只有61%~67%的患者IKDC评分正常。许多学者经长期随访发现传统的ACL重建术后,膝关节功能测试仍然存在不稳。传统的ACL重建,没注重个体差异,未完全遵照ACL固有的解剖位置重建,有研究认为这种非解剖ACL重建是手术失效因素之一。长期的临床随访表明:传统的ACL非解剖重建术后,不能有效预防骨关节炎的发生。为了提高ACL重建术后关节功能,重建方法需要进一步改进。
根据匹兹堡大学医学中心(UPMC)骨科的临床与基础研究,UPMC的ACL小组提出了ACL解剖重建的概念,即ACL解剖重建是根据ACL的解剖特点进行功能重建,从而恢复ACL原有的尺寸、韧带胶原走行方向和止点位置。解剖重建不仅只是ACL的双束或单束重建,还包括以此理论为基础,进行ACL重建术后的翻修与加强重建。只有在膝关节原来解剖位置上进行前交叉韧带重建,才能更加符合生物力学的特性,最大限度地发挥ACL的功用。ACL的解剖重建均取得了良好的术后随访效果,膝关节旋转不稳得到有效控制。术后随访显示:ACL双束解剖重建术后,对100名患者进行随访,65%Lachman试验完全阴性;94%轴移试验阴性,KT2000双膝差值为(1.0±2.3)mm;伸膝角度双膝差值为2°±3°,屈膝角度双膝差值为2°±5°。进行日常运动时,所有患者均未出现疼痛、肿胀、膝关节不稳等症状,在进行体育活动时,有75%的患者无任何症状。IKDC平均分值为85.0,术后2年随访50%以上的患者恢复到ACL损伤以前的运动水平。ACL解剖重建符合膝关节的解剖学特点,不破坏膝关节的固有结构。ACL解剖重建时,由于遵循ACL的原有解剖和走行位置,移植物不会撞击髁间窝,因此一般不需进行髁间窝成形。髁间窝成形会破坏骨性标志和去除移植物残端,无法对骨道进行正确定位,而错误的骨道会对移植物产生异常负荷,造成移植物失效。
ACL解剖重建符合生物力学特性,更有利于恢复膝关节的前向和旋转稳定性。传统的非解剖位置的ACL重建,为避免撞击均普遍采用将胫骨止点位置后移的方法,这时ACL的胫骨止点偏向PL在胫骨的位置,股骨止点一般在AM偏高的位置。多项生物力学测试表明,这种位置不匹配的重建方法往往会导致膝关节运动学的异常,导致膝关节活动受限,移植物张力过大,最终移植物失效。
解剖重建较传统重建的股骨隧道偏下,胫骨隧道偏前。因此,移植物在矢状位与胫骨平台的角度更小,而传统的重建方式移植物则更为垂直,这种更接近于水平方向的限制力应该能够更好地控制前后向的稳定性。此外,PL束具有抗旋转功能,需要准确选择PL骨道的位置。因此,准确选择骨道位置是进行ACL解剖重建的关键。Tashman等经过研究证明,传统的膝关节单束重建不能完全恢复膝关节的运动功能,重建后患膝仍然存在旋转不稳的现象。Yagi等通过对膝关节标本测试证明,解剖重建比传统方法的重建能更好地恢复膝关节功能。
二、术前检查
术前检查对于选择合适的术式非常重要。术前的必要检查包括体格检查和影像学检查。体格检查中通常包括Lachman试验、屈膝90°前抽屉试验和轴移试验,术前检查同时需要明确是否有其他韧带的损伤。重建术后的患者如果受到再次损伤,也需要进行仔细评价,若Lachman试验阴性,而轴移试验出现阳性,则需要考虑是否PL束损伤,而AM束完整。特别指出,麻醉下对患者进行再次体格检查非常有必要,有助于正确判断ACL损伤程度。
通过必要的影像学可以判断损伤程度,帮助选择合适的术式。MRI可以清晰地显示膝关节内软组织的状况,对ACL可以清晰地显示AM和PL束,仅有某一束断裂时,MRI也会有所显示(图6-40),此时可以考虑仅对损伤束进行重建。实验表明,MRI的胫骨止点的矢状位的长度同镜下测量的长度有高度相关性,MRI胫骨止点前后径在14.1mm与23.4mm之间。MRI可以正确的量化ACL胫骨止点,因此可以帮助医师在术前选择与ACL原止点相契合的骨道及移植物。
图6-40 T2矢状位显示PL断裂,AM束完好
三、ACL解剖重建的方法与要点
在ACL的解剖止点的中心选择骨道的位置,并最大限度地使移植物和原ACL止点的位置相契合。因此,对于ACL解剖重建,重点是准确判断ACL在股骨和胫骨止点的解剖位置,二是需要直径足够粗大的移植物以契合原止点的面积。
1.手术入路
传统上ACL重建关节镜入路是前内和前外入路,由于解剖重建对视野要求更高,因此ACL解剖重建常规使用三个入路,前外(LP)、中间(CP)和前内辅助入路(AMP)(图6-41)。
图6-41 右膝ACL重建入路,前外入路(LP),中间入路(CP)和前内辅助入路(AMP)
(1)前外入路 置于关节间隙以上,紧贴髌腱外侧缘,用以观察胫骨止点和进行关节镜检查,此入路一般置于偏上的位置有利于避开髌下脂肪垫组织。
(2)中间入路 首先在外侧入路监视下,利用腰穿针进行定位,腰穿针在髁间窝中央位置穿出,并平行于原ACL角度,该位置一般在紧贴髌腱内缘的关节间隙位置,有时会穿过部分髌腱组织。该入路用于全面探查髁间窝外侧壁和AM束、PL束的股骨止点(图6-42)。
图6-42 右膝屈膝90°,由中间入路可直观ACL股骨止点和髁间窝外侧壁
(3)前内侧辅助入路 首先利用腰穿针进行定位,保证该入路器械可以抵达股骨止点位置,而且不损伤内侧股骨髁。通常在内侧关节间隙以上,髌腱内侧缘偏内大约2cm的位置上。该入路主要是器械入路,可用于股骨止点的定位和钻取骨道。
2.术中测量确定单束与双束重建
ACL解剖重建根据个体的特点首先对膝关节内侧髁间窝的宽度和长度、残端直径进行测量,根据膝关节的固有解剖特点,来选择双束或单束重建。并非所有的患者都适合双束重建,选择单束还是双束解剖重建,取决于患者膝关节的解剖特点。因此,重建时首先利用关节镜下测量尺对膝关节内的骨性结构、韧带止点和ACL股骨和胫骨止点的大小进行测量(图6-43),根据测量情况,选择单束还是双束重建,选择直径合适的移植物。止点前径、后径如果小于14mm,则不宜选择双束重建,而适合单束解剖重建。
图6-43 右膝屈曲90°镜下测量止点
另外,还需要对髁间窝进行测量,测量指标包括髁间窝的宽度,高度和深度。经内侧入路测量宽度,如果髁间窝的宽度小于12mm,很难将导针从前内辅助入路置于AM束的股骨止点,在钻取骨道时,同时会使钻头破坏内侧股骨髁。因此,如果髁间窝宽度小于12mm,不适合双束重建,可以选择ACL单束解剖重建。
针对双束或者单束解剖重建的适应证,除了考虑ACL的解剖结构,还需要了解患者是否有其他合并症。ACL双束解剖重建适应证如下:ACL胫骨止点前后径>14mm;髁间窝的宽度>12mm;骨骺已经闭合;无严重的骨质破坏或骨挫伤;骨性关节炎Ⅲ度以下;膝关节无其他韧带的损伤。
3.移植物的选择
双束解剖重建通常使用腘绳肌腱(半腱肌和股薄肌)或者同种异体肌腱。使用自体腘绳肌腱作为移植物时,往往移植物的直径不能够满足双束重建的要求,有时也会采取自体腘绳肌腱+同种异体肌腱混合移植物,进行双束解剖重建。同种异体肌腱进行ACL重建,失效率远高于自体肌腱重建。因此,对运动强度较低的中老年人,如果需要进行ACL重建,可以选择同种异体肌腱。但是针对运动员或者年轻患者,建议使用自体肌腱。研究认为,自体股四头肌腱、骨-髌腱-骨均可以作为移植物,近些年研究认为,选用带骨块的股四头肌腱作为移植物的并发症比骨-髌腱-骨和腘绳肌腱小。若使用一端带骨块的股四头肌腱,骨块端置于股骨侧,肌腱端可以分成两股,进行胫骨侧的韧带重建。关于固定方式,可以根据术者习惯进行悬吊或者挤压钉固定。
4.髁间窝成形
传统ACL重建时,为防止移植物与髁间窝撞击,常常需要髁间窝成形。若要进行ACL解剖重建,不建议进行髁间窝成形。正常ACL在髁间窝内是不会撞击的,而解剖重建的移植物遵循原ACL起止位置走行,也不应该产生撞击。髁间窝成形会破坏髁间窝的骨性解剖结构和标志,影响术者正确选择骨道位置。根据髁间窝的大小选择进行单束或双束的解剖重建,选择符合原ACL解剖特性的手术方式。但对于膝关节退行性变严重的患者,若因骨赘造成髁间窝出口变窄,则可以考虑进行髁间窝成形,以避免移植物撞击。
5.骨道直径的选择
如果移植物采用同种异体肌腱,骨道直径一般是根据原ACL胫骨止点的前后径选择。选择双束重建时,测量胫骨止点的前后径后,一般需要预留2mm的骨桥宽度,如若止点的前后径是16mm,除去骨桥宽度2mm,可以选择8mm作为AM的移植物骨道直径,选择6mm作为PL的移植物骨道直径。这样能够使移植物最大限度的覆盖ACL的原止点,充分达到解剖重建。若采取自体肌腱,根据移植物的直径大小,选择双束或单束解剖重建及合适的骨道直径。
6.股骨骨道位置的选择
屈膝90°镜下观察,如果ACL残端存在,首先选择残端的中心作为股骨隧道的中心。双束需要分别选择AM束和PL束残端的中心。单束则选择AM束和PL束之间的中间点进行定位。如果残端止点模糊不清,则可以根据骨性标志进行定位。
双束重建时的骨道位置:住院医师棘以下,AM在髁间窝外侧分叉棘之后,PL在髁间窝外侧分叉棘之前。单束重建骨道的位置:住院医师棘以下,以髁间窝外侧分叉棘作为骨道中心定位。如果骨性标志不清,可以选择在髁间窝外侧壁的下30%~35%进行定位(图6-44)。ACL单束损伤并需要加强重建时,也需要确认AM或者PL的止点位置,在原止点的位置进行加强重建。
图6-44 右膝屈曲90°,中间入路观察单束解剖重建股骨骨道和胫骨骨道的位置
传统的ACL重建常以表盘定位法选择股骨骨道的位置,但表盘定位不能准确定位股骨骨道位置。表盘定位的原则最初是根据膝关节伸直位时ACL股骨止点在X线上的位置来定位的。但膝关节屈曲和伸直时,AM和PL的相对位置并不一样。完全伸直位时,AM和PL为上下关系,AM偏上,PL偏下;屈膝90°位置时,AM和PL为前后关系,AM偏后,PL偏前。同时,表盘定位适用于二维结构,膝关节髁间窝为三维结构,也就是说,利用表盘法定位时,关节镜下11点的位置可能会对应髁间窝三维结构中的多个位置。因此,表盘定位法在进行双束解剖重建时并不适用。
胫骨骨道的选择:传统的胫骨骨道经常定在后交叉韧带(PCL)前方5~7cm与外侧半月板延长线的交点处,该点位置比原有止点的位置靠后,其目的是为了防止移植物撞击。胫骨骨道定位,首先要明确ACL残端在胫骨的位置,因此,关节镜的前外侧入路,尽可能向关节近端,以清楚地观察ACL的解剖止点位置,选择原止点的位置进行定位和钻取骨道(图6-45)。
图6-45 右膝屈曲90°,中间入路观察单束解剖重建胫骨隧道位置
解剖重建时,股骨止点相对降低,因此有条件将胫骨骨道位置定在更靠前的位置。因此,解剖重建选择胫骨止点的解剖位置,通常比传统胫骨骨道位置偏前一些。ACL损伤后,胫骨止点的残端大部分都存在,因此可以根据残端进行定位,首先确认AM和PL束胫骨残端的中心并进行标记,进行双束解剖重建时,选择ACL原AM束和PL束止点中心进行胫骨骨道定位。
进行单束解剖重建时,首先选择ACL残端的中心位置进行定位,如果残端位置不明,选择原AM和PL中间的位置进行胫骨骨道定位,双束解剖重建实际上是单束解剖重建的基础。如果髁间窝外侧壁骨性标志不明,或者曾行髁间窝成形术,则根据ACL股骨止点的解剖位置,可选择在髁间窝外侧壁下1/3,前后径中心略微偏前的部位作为股骨止点的位置进行定位(图6-46)。
图6-46 (a)标本中ACL股骨止点中心在前后径中心略偏前位置;(b)镜下可通过关节镜测量尺找出髁间窝前后径的中心位置,并作为股骨止点中心参考
进行单束加强重建或者单束翻修重建ACL时,需要在保护完整束的前提下进行骨道的精确定位,具体可以参照双束重建的骨道选择方式。ACL重建术后出现的旋转不稳定可通过PL束的加强重建进行改善,使用自体或者异体肌腱,充分保护残束或者完整束,股骨端选择PL束止点的中心位置,一般选择在住院医师嵴以下,分叉嵴以前的中心作为骨道中心钻取骨道。胫骨止点选择在AM束或者残端中心位置偏外偏后的位置作为胫骨骨道中心位置(图6-47)。
图6-47 (a)显示单束加强重建PL束翻修ACL的股骨位置,该患者曾行髁间窝成形术;(b)为胫骨止点的选择位置,在AM束偏外侧后侧位置;(c)为加强翻修重建术后
7.骨道的钻取顺序
对于单束解剖重建,通常先屈膝120°左右,经前内辅助切口钻取股骨隧道,然后使用55°导向器钻取胫骨隧道。对于双束解剖重建,首先经前内辅助切口钻取PL的股骨隧道,然后分别钻取PL的胫骨隧道,AM的胫骨隧道,钻取骨道时PL胫骨端导向器入路的位置在AM骨道的后内方[图6-48、图6-49(a)]。然后可以选择经PL胫骨骨隧道钻取AM股骨隧道。据统计,在进行ACL双束解剖时,有60.2%的病例经胫骨隧道可以达到AM在股骨的解剖位置。该方法能避免钻取骨道时损伤内侧股骨髁。如果经PL胫骨隧道不能到达AM股骨隧道解剖位置,则可以利用前内辅助切口膝关节过屈位钻取隧道,90%的病例可以经过前内辅助切口到达AM的股骨解剖位置。固定时,AM束在屈膝45°位固定,PL束在伸膝0°位固定。固定完毕后,务必再次关节镜观察,确认移植物张力是否合适[图6-49(b)]。
图6-48 右膝关节屈曲90°,中间入路观察钻取AM股骨隧道
图6-49 (a)右膝中间入路镜下观察,双束解剖重建AM与PL胫骨骨道的相对位置;(b)右膝外侧入路镜下观察,双束解剖重建后移植物的位置
传统ACL单束重建采用屈膝90°位置,经胫骨钻取股骨隧道(Transtibial)的方式,会使股骨隧道位置偏高,偏离解剖位置。为了避免移植物撞击,通常需要后移胫骨骨道位置。因此,此时移植物角度比解剖重建时更为垂直。研究证明相比解剖重建,垂直移植物不能很好地限制膝关节的前向位移和控制旋转。
四、术后影像学评价
术后进行负重位X线正侧位、MRI和三维CT重建等相应的影像学检查(图6-50),对骨道的位置、移植物情况和是否有撞击进行评价,测量移植物与胫骨平台的角度,解剖重建术后的移植物角度应该同术前ACL的角度大体一致。通过CT扫描,尤其是CT的三维重建,可以清晰显示骨道在关节内的位置,因此可以准确评价重建术后的骨道位置。
图6-50 双束解剖重建术后的影像学评价:(a)膝关节X线正位片;(b)MRI矢状位T2像;(c)CT三维重建清晰显示股骨骨道位置
ACL解剖重建要遵循个体解剖差异,复制ACL止点位置。关节镜视野要清晰,明确ACL残端位置,根据原止点位置进行定位。手术入路非常重要,前外入路需要尽量靠近近端,有利于观察胫骨止点,中间入路有利于观察ACL的股骨残端位置以及周围的重要解剖结构,如骨性标志、PCL、半月板等。钻取骨道之前,需要测量原止点直径和髁间窝的尺寸,根据测量结果选择单束或双束重建,并决定骨道的钻取直径。
总之,ACL解剖重建是建立在一系列生物力学、解剖学、影像学和临床研究基础上的一种重建方式,要点是最大程度恢复ACL的解剖止点位置和纤维走行方向,尽可能恢复ACL原有功能。基础实验和临床研究表明,ACL解剖重建的效果优于非解剖重建。