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陈连旭
陈连旭 主任医师
北京清华长庚医院 骨科

前交叉韧带重建骨道直径的解剖学研究

前交叉韧带重建骨道直径的解剖学研究

            陈连旭

北京大学第三医院运动医学研究所 100191 北京

 

摘要  目的:在膝关节尸体标本上研究解剖重建前交叉韧带(ACL)骨道的直径。方法:解剖26具新鲜冷冻的膝关节尸体标本,标记ACL股骨和胫骨的止点边界和前内束(AM)和后外束(PL)的分界。确定ACL、AM和PL的纵轴并测量其长度,经过纵轴的中点作其垂线,沿垂线测量其止点的宽度,该宽度则为骨道的最大直径。结果:测量值用均数(25%百分位数 ~ 75%百分位数)表示。ACL、AM和PL胫骨止点的纵轴宽度分别为9.06(7.65 ~ 9.88)mm,8.47(6.85 ~ 9.23)mm和6.43(5.01 ~ 7.88)mm。股骨止点的纵轴宽度分别为10.31(8.75 ~ 11.50)mm,8.60(7.79 ~ 9.23)mm和6.74(5.54 ~ 8.00)mm。结论  根据解剖重建和胫骨、股骨骨道相一致的原则,依据镜下测量的结果,决定ACL重建时骨道的直径。单束重建骨道的直径可从7.5 mm 到 9.5 mm,均值为9 mm;双束重建AM骨道的直径可从6.5 mm 到 9.0 mm,均值为8 mm,PL骨道的直径可从5.0 mm 到7.5 mm,均值为6 mm。北京清华长庚医院骨科陈连旭

关键词:前交叉韧带;解剖重建;骨道;直径

 

Anatomical study on diameter of tunnel in anterior cruciate ligament reconstruction

Chen Lianxu, Yu Jiakuo, Cui Guoqing, et al. The Institue of Sports Medicine, Third hospital, Beijing University, Beijing, 100191, China

Abstract  objective  To study the optimal diameter of tunnel in anatomical anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction in human cadaver knee. Methods  26 human cadaver knees were dissected, periphery of ACL and boundary of anteromedial (AM) bundle and poteriolateral (PL) bundle in femoral and tibial attachment were marked, major axis of footprint of ACL, AM and PL were confirmed and length were measured. The vertical line was made through the midpoint of the major axis, width of footprint was measured along this vertical line, and the width can be regarded as the maximum diameter of tunnel. Results The values were expressed as mean ( from 25% to 75% percentile), and width of ACL, AM, and PL in tibal attachment were 9.06(7.65 ~ 9.88)mm,8.47(6.85 ~ 9.23)mm and 6.43(5.01 ~ 7.88)mm, respectively. In femoral attachment, they were 10.31(8.75 ~ 11.50)mm,8.60(7.79 ~ 9.23)mm and 6.74(5.54 ~ 8.00)mm, respetively. Conclusion According to principle of anatomic ACL reconstruction and consistency of femoral and tibial tunnel, the diameter of tunnel was determined by intraoperative measurement. The diameter of tunnel of single-bundle ACL reconstruction was from 7.5 mm to 9.5 mm and the mean was 9 mm. In double-bundle ACL reconstruction, the diameter of AM tunnel was from 6.5 mm to 9.0 mm and the mean was 8 mm, PL was from 5.0 mm to 7.5 mm,the mean was 6 mm.

Key words: Anterior cruciate ligament; Anatomical reconstruction; Tunnel; Diameter

 

前交叉韧带(ACL)重建已经成为治疗前交叉韧带损伤的主要方法,并取得了良好的临床效果[1]。从切开重建到关节镜下重建,从单束重建到双束重建,从非解剖重建到解剖重建,手术技术和术后效果都有了极大的提高。手术重建的术后效果主要取决于以下几点:移植物的材料、固定方法、初始固定的紧张程度,特别是胫骨骨道和股骨骨道的位置等[2]。以上几点虽然还存在一定的争议,但都得到了广泛而详细的研究,达成了共识。但对于胫骨和股骨骨道直径的研究,结果尚未统一,而且在临床工作中,特别是应用自体移植物的情况下,术者大都根据移植物的大小决定骨道的直径,随意性较强。本研究就是在尸体标本上研究前交叉韧带股骨和胫骨止点的形态特点,从解剖学上探讨骨道直径的个体差异,为临床应用提供帮助。

 

1.材料和方法

1标本准备

实验研究得到了北京大学医学部伦理委员会的批准。实验应用了26具新鲜冷冻的膝关节尸体标本,其中右膝10具,左膝16具。年龄从57岁到94岁不等,平均75岁。剔除关节周围和关节内所有的软组织,保留完整的ACL,暴露股骨远端和胫骨近端。游离并确认ACL的胫骨止点。应用摆动锯,从股骨正中平面锯开股骨,去掉股骨内髁,暴露股骨外髁内侧面,游离并确认ACL的股骨止点。

12  ACL止点边界和束间分界确认

沿着前交叉韧带仔细辨认其股骨和胫骨止点的边界,并分清前内束(AM)和后外束(PL)的分界,用1 mm克氏针沿边界和分界钻孔。然后去掉ACL和止点所有软组织,信号笔标记边界和分界。如果AM和PL难以辨认,则根据膝关节伸屈运动时不同的紧张程度:屈膝时AM紧张,伸膝时PL紧张,确定其纤维束,沿其纤维束的走行,确定其分界线。

13  ACL胫骨止点测量

根据胫骨平台上ACL、AM和PL的止点形态,绘制其形态图。如图1所示,根据ACL止点方向确定其止点的纵轴,利用游标卡尺测定其长度,为ACL止点的长度(ACLL);经纵轴的中点,做其纵轴的垂直线,沿垂线测量其止点的长度,为ACL止点的宽度(ACLW);两条垂线的交点O,则为单束解剖重建ACL的骨道中心点。确定AM束止点的纵轴,测量其长度,为AM的长度(AML);经纵轴的中点作纵轴的垂线,沿垂线测量其止点的长度,为AM束的宽度(AMW);交点B为双束解剖重建ACL时AM束的骨道中心点。同样的方法确定并测定PL束止点的长度(PLL)和宽度(PLW),确定PL骨道的中心点A。以中心点为圆心,宽度为直径,可以确定骨道的范围。

图1 右膝关节前交叉韧带胫骨止点标本照片,ACL的边界、AM和PL的分界已标记。右下角为放大的止点照片,分别标记了ACL、AM和PL止点的纵轴长度、宽度、骨道中心点及范围。

Fig. 1  The cadaver photograph of ACL tibial attachment of right knee, periphery of ACL and boundary of AM and PL were marked. In right enlarged picture, the length and width of major axis, center and range of tunnel of ACL, AM and PL were indicated.

14  ACL股骨止点的测量

在股骨外髁的内侧面,首先确定外侧髁间隆起(the lateral intercondylar ridge)(白箭头所示)和外侧束间隆起(the lateral bifurcate ridge)(黑箭头所示),然后观察二隆起与ACL止点的关系。根据止点形态,绘制ACL、AM和PL的形态图。根据胫骨止点的定位和测量方法,测量ACL、AM和PL的长度和宽度,确定骨道的中心点和范围(图2)。

图2 左膝关节前交叉韧带股骨止点的标本照片,白箭头指示外侧髁间隆起,黑箭头指示外侧束间隆起。左上图为放大的止点照片,分别标记了ACL、AM和PL的纵轴长度、宽度、骨道中心点及范围。

Fig. 2 The cadaver photograph of ACL tibial attachment of right knee, periphery of ACL, boundary of AM and PL, the lateral intercondylar ridge (with arrow) and the lateral bifurcate ridge (black arrow) were marked. In left enlarged picture, the length and width of major axis, center and range of tunnel of ACL, AM and PL were indicated.

2 结果

21  ACL止点的形态

图3为26个膝关节ACL股骨和胫骨止点的绘制图,1-10为右膝关节,11-26为左膝关节。上行为股骨止点,下行为胫骨止点。从图可见,胫骨止点的轴线方向:前内-后外14例(53.85% ),前-后9例(34.61% ),前外-后内3例(11.54% );AM束和PL束的排列方向:前内-后外14例(53.85% ),前-后10例(38.46% ),前外-后内2例(7.69% )。股骨止点的轴线方向(屈膝90度):前下-后上21例(80.77% ),前-后5例(19.23% )。能够辨认外侧髁间隆起的标本18例(69.23%),外侧束间隆起的标本13例(50%),两者皆能辨认清楚的标本10例(38.46%)。外侧髁间隆起与ACL的上界相符合,外侧束间隆起与AM和PL的分界相符合,提示我们在股骨止点定位时,可以此隆起作为骨道定位的骨性标志。

图3 前交叉韧带股骨和胫骨止点的形态示意图。上排为股骨止点,下排为胫骨止点。1-10为右膝关节,11-26为左膝关节。十字箭头分别表示左、右膝股骨和胫骨止点的方向(屈膝90º)。

Fig. 3 ACL attachment outlines on the femur and the corresponding outlines on the tibia, femoral above tibia in each case. 1-10 shown for left knee and 11-26 for right knee. Cross arrow indicated the orientation of attachment in femur and tibia of right/left knee (knee flexion at 90º)

22  ACLAMPL的长度和宽度

根据匹兹堡大学骨科有关的ACL解剖重建的概念,重建ACL的止点应完全位于ACL原来的止点之内,骨道位于止点位置的中心[3]。那么骨道的中心点就是止点纵轴的中心点,骨道的直径就应该为中心点的宽度,大于该宽度,骨道就位于了止点之外。测量结果(表1)显示,胫骨止点的长度大于股骨止点长度,而宽度小于股骨止点的宽度,说明胫骨止点的形态相对偏平。为了去掉差异较大的数值,更好的适用于临床,我们选择百分位数25%的数值作为下限,百分位数75%的数值作为上限,测量值均用均数(25%百分位数 ~ 75%百分位数)表示。ACL胫骨止点的宽度为9.06(7.65 ~ 9.88)mm,股骨止点的宽度为10.31(8.75 ~ 11.50)mm。AM胫骨止点的宽度为8.47(6.85 ~ 9.23)mm,股骨止点的宽度为8.60(7.79 ~ 9.23)mm;PL胫骨止点的宽度为6.43(5.01 ~ 7.88)mm,股骨止点的宽度为6.74(5.54 ~ 8.00)mm。如果临床上要求股骨和胫骨骨道的直径一致,结合钻头的直径梯度,那么单束解剖重建ACL,骨道直径应为9(7.5 ~ 9.5)mm;双束解剖重建ACL,AM骨道直径应为8(6.5 ~ 9.0)mm,PL骨道直径应为6(5.0 ~ 7.5)mm。如果临床上需要股骨骨道大于胫骨骨道,在单束解剖重建ACL,股骨骨道的直径可为10.0(8.5 ~ 11.50)mm。双束解剖重建ACL时,AM股骨骨道的直径可为8.5(7.5 ~ 9.0)mm;PL股骨骨道的直径可为6.5(5.5 ~ 8.00)mm。如果使用椭圆形骨道,该数据也可作为参考。

表1  ACL、AM和PL胫骨和股骨止点的测量值(mm)

Table 1  Measurements of tibial and femoral attachment of ACL, AM and PL(mm)

 

 

 

均值

标准差

中值

全距

最小值

百分位数

(25%)

百分位数

(75%)

最大值

ACL

长度

胫骨

17.12

2.30

17.18

9.51

11.05

15.59

18.99

20.56

股骨

17.01

1.83

16.96

6.39

13.61

15.56

18.87

20.00

宽度

胫骨

9.06

1.68

8.90

7.26

6.93

7.65

9.88

14.19

股骨

10.31

1.45

10.53

4.81

7.85

8.75

11.50

12.66

AM

长度

胫骨

12.56

1.78

12.53

7.02

9.18

11.10

14.06

16.20

股骨

11.43

1.75

11.65

6.88

8.79

10.25

12.49

15.67

宽度

胫骨

8.47

2.05

8.25

8.32

5.29

6.85

9.23

13.61

股骨

8.60

1.27

8.55

5.67

6.59

7.79

9.23

11.26

PL

长度

胫骨

9.69

1.87

9.56

8.28

6.76

8.20

10.43

15.04

股骨

9.23

1.88

9.04

8.58

6.55

7.96

10.25

15.13

宽度

胫骨

6.43

1.91

6.30

7.46

2.39

5.01

7.88

9.85

股骨

6.74

1.29

6.56

4.30

4.98

5.54

8.00

9.28

 

3 讨论

ACL损伤是比较常见的膝关节运动损伤,ACL重建是其主要的治疗方法,传统的手术方式是ACL单束重建。近几年来,随着对ACL的解剖、生物力学等方面认识的逐渐深入以及患者对于手术效果要求的不断提高,人们加强了对ACL双束重建的研究和应用,并因此提出了ACL解剖重建的概念。解剖重建的核心内容就是尽最大可能的原止点重建,恢复ACL的正常功能[3]。为此人们对ACL止点的形态、大小、走行等解剖特点进行了详细的研究,为临床手术技术的提高起了关键的作用。

Edwards等[4]研究了20具膝关节ACL股骨和胫骨止点的形态,与我们的结果一样,止点形态千变万化,没有一个是相同的。但ACL胫骨止点的纵轴、AM和PL的排列方向都以前内-后外为主,ACL股骨止点的纵轴、AM和PL的排列方向以前下-后上为主(屈膝90 º)。

外侧髁间隆起首次由Willian Clancy描述。它位于股骨外髁的内侧面,从近段向远端延伸到软骨的边缘,该隆起的前方无任何ACL的止点。Hutchinson等[5]详细描述该隆起,称之为“resident’s ridge”。Fu等[2]在尸体标本上对该隆起进行了详细的研究,测量了其长度,研究了其变异,并将之命名为外侧髁间隆起,同时还发现了外侧束间隆起。根据Fu[6]的解剖重建理论,ACL重建时,首先要准确判定ACL止点的位置,测量其大小,然后根据测量的结果,确定骨道的位置和直径;如果止点不清,可以根据骨性标志定位,股骨端依据外侧髁间隆起和外侧束间隆起定位,胫骨端依据内、外胫骨髁间棘和半月板止点位置定位;如果股骨端骨性标志不明显,在屈膝90º的情况下,骨道应定位在整个股骨外侧髁内侧壁的下方30% ~ 35%的范围之内。

在骨道直径的研究中,Philippe等[7]测量7具新鲜膝关节的标本,测量的ACL胫骨止点纵轴的长度是17.6 ± 2.1mm,宽度为12.7 ± 2.8 mm,AM中心点到PL中心点的距离为8.4 ± 0.6 mm;ACL股骨止点纵轴长度为18.3 ± 2.3 mm, 宽度为10.3 ± 2.7 mm,AM中心点和PL中心点的距离为8.2 ± 1.2 mm。他们建议的AM和PL的直径分别为7 mm和5 mm。他们是在ACL止点的纵轴上确定AM和PL中心点,而利用我们的方法分别确定的中心点虽然也在ACL轴线的附近,但大部分并不与该轴线重叠,我们认为利用AM和PL止点各自的纵轴确定中心点更为合理,特别是在实验研究中。 Siebold 等[8]研究了50具膝关节的标本,测量ACL止点的平均长度为14 ± 2 mm,宽度为10 ± 2 mm;AM止点的长度是12 ± 2 mm,宽度是5 ± 1 mm;PL止点的长度为10 ± 2 mm,宽度为 4 ± 1 mm。最后建议AM的直径为6 mm,PL的直径为5 mm。他们测量的长度为前后向的垂直长度,宽度为左右向的垂直距离。我们认为ACL止点纵轴大部分不是前后方向(65.39%),AM和PL排列的方向也以前内-后外方向为主(53.85% ),应此骨道位置不应该是前后方向的,而是以纵轴的方向排列,因此测量纵轴的长度更为合理。Ferretti等[2]测量了16具ACL股骨止点的大小,ACL止点的长度为17.2 ± 1.2 mm,宽度为9.9 ± 0.8 mm,AM止点的长度为9.8 ± 1 mm,PL止点的长度为7.3 ± 0.5 mm。他们的测量方法是在ACL的纵轴上测量ACL、AM和PL的长度,AM和PL的长度和等于ACL的长度。AM和PL的测量方法与我们不同,数值有所差别。但ACL的纵轴长度与我们的测量结果基本相同。

临床上,在骨道定位方面,由于缺乏对内侧髁间隆起和内侧束间隆起等解剖的认识,经常导致ACL骨道位置偏高,形成高位ACL重建;同时为了避免ACL和髁间窝的撞击,胫骨骨道位置往往偏后。在骨道直径方面,片面认为重建韧带越粗越好,ACL骨道直径有时达到11 mm,AM骨道直径达到9 mm,PL直径达到8 mm。这显然超过了原来止点的范围,如果中心点再有一点偏差,左右方向必然会破坏内或外侧髁间棘,前后方向损伤外侧半月板的止点,也达不到解剖重建的要求。根据我们的研究结果,ACL止点的形态大小和位置变化较大,要求我们应重视关节镜下止点范围的辨认,仔细确定止点的中心,准确测量止点直径的大小,根据测量结果,进行ACL的解剖重建。在保证2 mm骨道间壁的情况下,个体化选择骨道的直径:① 临床上应用腘绳肌、胫前肌肌腱和骨髌腱骨等作为移植物时,如果要求股骨骨道和胫骨骨道直径一致,那么单束解剖重建ACL,骨道直径为(7.5 ~ 9.5)mm;双束解剖重建ACL,AM骨道直径为(6.5 ~ 9.0)mm,PL骨道直径应为(5.0 ~ 7.5)mm。② 临床上应用一端带骨块的股四头肌肌腱和跟腱等作为移植物时,如果要求股骨骨道较胫骨骨道大,那么单束解剖重建ACL,胫骨骨道的直径为(7.5 ~ 9.5)mm,股骨骨道的直径为(8.5 ~ 11.50)mm;双束解剖重建ACL时,AM胫骨骨道的直径为(6.5 ~ 9.0)mm,股骨骨道的直径为(7.5 ~ 9.0)mm;PL胫骨骨道的直径为(5.0 ~ 7.5)mm,股骨骨道的直径为(5.5 ~ 8.00)mm。在慢性ACL断裂的患者,止点辨别不清的情况下,可以依靠骨性标志定位,胫骨骨道的排列方向以前内-后外为主,股骨骨道以前下-后上为主。骨道直径的大小可以参考我们测量的均值:① 股骨骨道和胫骨骨道一致的情况下,单束重建骨道直径不应大于9 mm;双束重建AM和PL骨道直径不应大于8 mm和6 mm,理想的直径应该为7 mm和5 mm。②股骨骨道较胫骨骨道较大的情况下,单束重建ACL时,股骨骨道可比胫骨骨道大1 mm;双束重建ACL时,AM和PL股骨骨道直径可比胫骨骨道大0.5 mm。

 

4 参考文献

 

1.  Laxdal G, Kartus J, Ejerhed L, et al. Outcome and risk factors after anterior cruciate ligament reconstruction: A follow-up study of 948 patients. Arthroscopy, 2005, 21: 958-964.

2.  Ferretti M, Ekdahl M, Shen W, Fu FH. Osseous landmarks of the femoral attachment of the anterior cruciate ligament: an anatomic study. Arthroscopy, 2007, 23(11): 1218-1225.

3.  Schreiber VM, Van Eck CF, Fu FH. Anatomic Double-bundle ACL Reconstruction.

Sports Med Arthrosc Rev, 2010, 18(1): 27-32.

4.  Edwards A, Bull AMJ, Amis AA. The attachments of the anteromedial and posterolateral fibre bundles of the anterior cruciate ligament. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2008, 16: 29-36.

5.  Hutchinson MR, Ash SA. Resident’s ridge: Assessing the cortical thickness of the lateral wall and roof of the intercondylar notch. Arthroscopy, 2003, 19: 931-935.

6.  Van Eck CF, Lesniak BP, Schreiber VM, Fu FH. Anatomic single- and double-bundle anterior cruciate ligament reconstruction flowchart. Arthroscopy, 2010, 26(2): 258-268.

7.  Philippe C, James R, Pascal C, et al. Morphology of anterior cruciate ligament attachments for anatomic reconstruction: a cadaveric dissection and radiographic study. Arthroscopy, 2006, 22(9): 984-992.

8.  Siebold R, Ellert T, Metz S, Metz J. Tibial insertions of the anteromedial and posterolateral bundles of the anterior cruciate ligament: morphometry, arthroscopic landmarks, and orientation model for bone tunnel placement. Arthroscopy, 2008, 24(2): 154-161.



[1] 通讯作者:陈连旭  Email:bjchenlx69@163.com

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