胭肌腱与胭腓韧带重建对控制膝关节外旋不稳定的作用

         目前对膝关节后外复合体(posterolateralcor-ner,PLC)损伤的治疗仍然存在争议,尤其是外侧副韧带完整的PLc损伤这一特殊类型对膝关节-PLC损伤一般采用三种重建技术:胭胖韧带重建、胭肌键重建和解剖重建(同时重建胭肌腿、胭滕韧带和外侧副韧带).
         Pasque等3认为只有重建全部PLC结构(包括外侧副韧带),才能避免出现残存松弛而LaPrade等"建议对膝关节后外旋转不稳定,单纯重建胭肌键即能恢复膝关节的稳定性Fanelli和Larson’则建议单纯重建胭排韧带,他们认为胭排韧带具有良好的等长性,重建后的临床效果更好.另外也有其他作者报告应用胭排韧带重建技术治疗膝关节后外旋转不稳定的临床效果4--7.
         目前仅有很少的研究模拟膝关节后外旋转不稳定的病理状态LaPrade等,评估了单纯胭肌键重建后的生物力学,但未分析胭排韧带的作用.Nau等s对胭肌键重建和胭肌键+胭排韧带重建技术进行了比较,但未包括单纯重建胭排韧带Shahane等,的研究证实单纯重建胭肺韧带能够恢复膝关节后外稳定性,但研究未涉及胭肌键重建技术目前还没有针对胭肌键和(或)胭排韧带重建的生物力学比较研究因此,我们设计了选择性切断胭肌键和(或)胭排韧带,比较三种不同技术(胭肌键、胭排韧带、胭肌键+胭排韧带重建,图1)重建PLC后膝关节的外旋稳定性研究目的:(1)分析胭肌腿和胭胖韧带的生物力学作用,(2)使用单纯的外旋不稳定模型,比较三种不同重建技术控制膝关节外旋不稳定的效果.本研究的假设是三种重建技术在术后即刻均能控制膝关节后外旋转不稳定.
         材料与方法 
         一、标本处理 取6个非配对下肢标本,平均年龄约40岁,均无膝关节外伤或不稳定表现.储存于一20℃冰箱中,实验前1天置于室温环境中解冻:所有下肢标本均为从髓关节离断的整个下肢标本,用来模拟临床使用的胫骨外旋试验.去除标本的皮肤和皮下组织,保留浅筋膜层完整切取胫前肌键作为重建使用的移植物,膝关节后外侧结构完整保留本研究获得医院伦理委员会批准.
         将标本置于自制的试验固定架匕通过杯形结构固定股骨头,保证股骨头自由转动,以便于导航系统进行校准.用两枚4.5x.二螺纹针钻人胫骨前内侧,距离膝关节约巧cm,用于固定导航系统的胫骨追踪器.另外两枚4.5mm螺纹针固定在股骨前外侧,用来固定股骨追踪器(图2)测试过程中通过测力计向胫骨施加外旋力矩.
         二、切断试验 首先对完整膝关节进行测试,然后以不同的顺序选择性切断帼肌健和胭排韧带,重复测量膝关节的外旋不稳定程度根据不同的切断顺序分为两组,每组3个膝关节.胭肌健刊国排韧带组先切断胭肌键,再切断Hl}排韧带;胭排韧带+胭肌键组先切断胭排韧带,再切断胭肌腿.
         根据LaPrade介绍的人路显露膝关节后外侧结构2,分别显露胭肌键的腿腹交界处和胭排韧带的啡骨止点(图3a)于胭肌键的腿腹交界处切断胭肌健国3h>,切断位置在胭排韧带分支以远胭排韧带于徘骨止汽位置切断(图3a).
         三、PLC重建技术 通过切断试验确定咽肌健的键腹交界处和胭胖韧带的排骨止点,作为重建胭肌腿的胫骨隧道和胭排韧带排骨隧道的位置.使用后十字韧带股骨导向器(}lnhreY,美国)辅助建立骨隧道.建立排骨隧道时导针方同由啡骨头后内侧胭排韧带止点指向排骨头前外侧,使用直径7mm的空心钻头沿导针制作排骨隧道(图3c).建立胫骨隧道时,导针方向由前向后,人点位于Gerdv's结节内侧稍远的位置_使用后十字韧带导向器,引导导针指向胭肌健键腹交界处,位于上胫胖内侧的胭肌键沟.距离关节软骨约10mm位置.使用7mm空心钻头沿导针制作胫骨隧道(图3c),使用小刮匙保护导针,防止刺伤后方重要的血管、神经组织.
         在股骨侧,显露胭肌键的股骨止点,位于胭肌键沟的起始位置,使用带眼导针在胭肌腿股骨止点中心钻人,指向股骨远端的前内侧.使用直径9mm的空心钻头沿带眼导针制作股骨隧道,深度约30mm使用之前切取的胫前肌键制备移植物,用2号爱惜邦不可吸收缝线编织缝合肌键的两个游离端,使其能够顺利通过7mm的测量套管.将移植物对折,短臂长度约7cm,用于重建胭胖韧带;长臂长度约10cm,用于重建胭肌键.对折端使用2号爱惜邦不可吸收缝线编织缝合,长度2.5cm,直径9mm.将对折端通过带眼导针引人股骨隧道,并使用7mmx25mm可吸收挤压螺钉(LinvatecInc.,美国)固定.
         将移植物长臂和短臂经过外侧副韧带深层分别引人胫骨和排骨隧道,模拟胭肌腿和胭胖韧带(图3c,3d).根据试验测试顺序不同,分别在屈膝300位(足中立位)拉紧胭肌腿和(或)胭排韧带移植物,用7mmx25mm可吸收挤压螺钉固定.
四、测试方法 使用BrainLab手术导航系统(BrainLab,德国)前十字韧带重建导航软件(2.0版)测量膝关节的屈曲角度和胫骨外旋角度’.在每一次切断或重建操作完成后,通过测力计向胫骨施加5N}m的外旋力矩,分别于屈膝00,300,450,600,900和1200测量胫骨外旋角度.
         五、数据分析及统计学处理 对于切断试验,使用裂区分析进行数据处理.分组变量是切断顺序及切断结构(分别为胭肌腿和胭胖韧带),第二分组变量是屈膝角度(6个水平,00,300,450,600,900和1200),不同的标本作为随机因素.受膝关节扣锁机制的影响,膝关节伸直位(00)时胫骨外旋角度可以忽略,因此在数据分析时去除了00位的胫骨外旋数据.分别记录在切断不同的结构(胭肌键、胭排韧带或同时切断)后,不同屈膝角度时的胫骨外旋角度增加值.采用单因素方差分析比较胭肌键切断(次切断)、胭排韧带切断(次切断)及同时完全切断(第二次切断)状态下胫骨外旋角度增加值,检验水准a值取双侧0.05对于重建试验,比较不同屈膝角度(300,450,600和900)时膝关节四种不同状态(完整膝关节、胭肌键重建、胭胖韧带重建、胭肌键+胭排韧带重建)的胫骨外旋角度.采用单因素方差分析比较每个屈膝角度时四种膝关节状态的胫骨外旋角度,同时进行方差齐性和各组均数两两比较叮检验,检验水准a值取双侧0.05.
         结果
         一、选择性切断对胫骨外旋的影响 对完整膝关节施加5Wm外旋力矩后,从屈膝300到屈膝1200,胫骨分别外旋13.4013.40,12.8012.40、10.20士6.50,9.6012.70,5.8.士4.20,7.2.士8.500单纯切断胭排韧带(次切断,胭肌键完整)导致屈膝300到屈膝1200时胫骨外旋增加2.1010.70(2.00}2.30),单纯切断胭肌键(次切断,胭排韧带完整)导致屈膝300到屈膝1200时胫骨外旋增加1.30士1.20(0.50}2.00),两组比较差异无统计学意义(F=0.001,P=0.973);同时切断胭肌键与胭排韧带导致胫骨外旋增加4.1011.60(2.80}5.00),与单纯切断胭排韧带比较差异有统计学意义(F=8.035尹=0.029),与单纯切断胭肌键比较差异有统计学意义(F=8.979,P=0.030,图4).
         二、后外复合体重建对胫骨外旋的影响
         胭胖韧带重建后,从屈膝300到屈膝900胫骨外旋一6.2013.80(-10}_140),与完整膝关节的差异无统计学意义;胭肌键重建后,从屈膝300到屈膝900胫骨外旋一10.2013.70(-50}-180),与完整膝关节的差异有统计学意义;胭肌键+胭排韧带重建后,从屈膝300到900胫骨外旋一11.6014.20(-40}-210),与完整膝关节的差异有统计学意义.胭肌键+胭排韧带重建与胭排韧带重建后的胫骨外旋角度差异有统计学意义;与胭肌键重建后胫骨外旋角度的差异无统计学意义(图5,表1).
         讨论
         本研究重要的发现是三种PLC重建技术(胭排韧带、胭肌键、胭排韧带+胭肌键)均能有效控制膝关节外旋不稳定,与我们提出的假设符合.其中,胭排韧带重建技术能够使膝关节的外旋稳定性恢复到接近正常水平,而包含胭肌腿的重建技术(单纯胭肌键重建或胭排韧带十胭肌腿)会过度限制膝关节外旋.通过切断试验和重建试验证实了胭肌键和胭胖韧带共同控制膝关节的外旋稳定性,二者可以看作是一个功能整体,共同发挥控制膝关节过度外旋的作用.
        

         一、单纯外旋不稳定的PLC损伤模烈
         回顾文献发现,目前仅有少数几篇文献使用外侧副韧带完整的膝关节标本来评估胭肌键和胭胖韧带的生物力学功能和手术重建技术.LaPrade等2的研究分析了胭肌腿功能,同时评估了解剖重建胭肌键的效果Nau等a对比了胭肌键与胭肌腿十胭排韧带重建技术.Shahane等9使用外侧副韧带完整与外侧副韧带断裂两种模型,评估了胭排韧带的生物力学功能和重建效果.
         本研究选择的膝关节PLC损伤模型是外侧副
         韧带完整,而将胭肌腿和胭排韧带选择性切断的模型,模拟单纯外旋不稳定而没有内翻不稳定的情况,并不适用于临床所有的PLC损伤类型因为我们在临床土作中可以发现有些患者表现为膝关节创伤后外旋不稳定而外侧副韧带基本正常,且此类患者并不少见.通过胫骨外旋试验证实患侧外旋角度较健侧增大100以卜,应力像显小膝关节没有内翻不稳定后抽屉试验检查胫骨后移(+++)以上,即为后{1字韧带损伤合并1'LC损伤.
         二、胭肌键和胭排韧带共同控制膝关节的外旋稳定性基于对胭肌腿、胭排韧带和外侧副韧带的认识不同,目前对膝关节外旋稳定结构仍然存在一些争-议2-3.8-9.11.Pasqu.等3报告单纯切断胭排韧带不会造成明显的膝关节外旋增加,而在股骨附丽点切断胭排韧带和胭肌键则造成50}60的服骨外旋增加(屈膝300到1200),差异有统计学.息义因比池、为胭肌键,9国肺韧带、外侧副韧带和于<,i.人rr_注一个功能整体.印独的某个结钩小能提疾足够的限制作用而LaPracl.等二报告切断胭肌键后出现胫骨外旋显著增加(30}60).月国肌腿是限制膝关节外旋稳定重要的结构Shahane等9发现单纯切断胭眺韧带造成膝关节外旋不稳定,向单纯切断捆服的h;}腹序不造成明显的后外不稳定本文结果与Pasque等3白勺结果相似:同时切断姻排韧带和胭肌健造成胫骨外旋明显增加(2.8.一5.00),而单纯切断9}眺韧带或胭肌键均不造成胫骨外旋增加这一结果证实91}肌键和9国排韧带共同控制膝关节的外旋稳定性在临床上二者可以看作一个功能整体只、胭肌键和(或)胭排韧带重建技术控制外旋小稳定膝关节PLC损伤患者常‘常伴有胭肌腿和胭排韧带损伤,有多种手术力一法但对外侧副韧带正常的单纯膝关节外旋不稳定,日前尚尤明确的指导性治疗方案Noyes-''建议手术应当重建所有后外侧结构,仅重建某个结构会造成残存松弛而失效.l.aPrade等2和Ricehetti等’3发现单纯重建胭肌腿可以治疗单纯外旋不稳定;Nau等s比较了胭肌键重建和胭肌键+8国排韧带重建技术,发现两种重建方法均能使膝关节外旋不稳定恢复到接近正常、Shahane等,使用外侧副韧带完整的PL(:损伤模型进行胭排韧带的选择性切断和重建,结果显不单纯重建胭排韧带能够恢复膝关节的后外稳定性.本研究中三种重建技术均能有效控制膝关节的后外稳定性,虽然胭排韧带与胭肌键作为统一的整体共同控制膝关节的外旋稳定性,但单纯重建胭排韧带或胭肌健中的一个结构即能恢复膝关节的外旋稳定性这种现象可能与两方面原因有关:(1)重建的胭肌键移植物较正常的胭肌键能提供更强的控制外旋作用;(2)重建的胭排切带是功能性重建,移植物的走行方一向更有利于控制膝关节的外旋稳定性,而并非严格的模拟正常月国排韧带的解剖形态.
         本研究结果还证实,包含胭肌腿的重建技术(单纯胭肌键重建或胭排韧带+胭肌键重建)会过度限制膝关节外旋稳定性,这与LaPrade等2的研究结果相似他们比较了胭肌腿重建后与正常膝关节的稳定性,发现二者在屈膝00和20.时没有差异,但在屈膝300,60.和900位置胭叽健重建后较正常膝关节川现明带的重建效果,本研究结果进一步验}iF了}hahaae等,的结论,即胭胖韧带重建能够恢复膝关节的外旋稳定性,而目_接近正常状态.
         在临床上,胭排韧带重建技术也获得了满意的临床效果4一,其优势在于可以小切口操作,所需要的移值物较少,对膝关节后外侧结钩干扰较小_因此,考虑到带重建技术的生物力学和临床优势,我们推论胭排韧带重建技术可能是治疗膝关节单纯外旋不稳定的适合的手术技术.
         四、本研究的局限性 本研究的局限性:,本研究为静力学研究,无法描述膝关节PLC的动力学状态,在膝关节受力状态下后外侧结构或重建移植物的受力情况可能会发生变化第二,本研究描述的是移植物重建术后零时一刻的生物力学状态,并不能完全模拟临床治疗的效果,例如移植物的愈合和成熟过程可能会影响治疗效果.
         参考文献 
         1.Fanelli GC,Larson RV. Practical management of posterolateral instability of the knee[J].Arthroscopy:The Journal of Arthroscopic and Related Surgery,2002,(2 Suppl 1):S1-S8.
         2.LaPrade RF,Wozniczka JK,Stellmaker MP. Analysis of the static function of the popliteus tendon and evaluation of an anatomic reconstruction:the "fifth ligament" of the knee[J].American Journal of Sports Medicine,2010,(03):543-549.
         3.Pasque C,Noyes FR,Gibbons M. The role of the popliteofibular ligament and the tendon of popliteus in providing stability in the human knee[J].Journal of Bone and Joint Surgery-British Volume,2003,(02):292-298.
         4.Zhang H,Feng H,Hong L. popliteofibular ligament reconstruction for posterolateral external rotation instability of the knee[J].Knee Surgery Sports Traumatology Arthroscopy,2009,(09):1070-1077.
         5.Zhang H,Hong L,Wang XS. Single-bundle posterior cruciate ligament reconstruction and mini-open popliteofibular ligament reconstruction in knees with severe posterior and posterolateral rotation instability:clinical results of minimum 2-year followup[J].Arthroscopy:The Journal of Arthroscopic and Related Surgery,2010,(04):508-514.
         6.张辉,冯华,洪雷. 后十字韧带单束重建联合小切口切开腘腓韧带重建治疗严重膝关节不稳定[J].中华骨科杂志,2010,(04):369-375.doi:10.3760/cma.j.issn.0253-2352.2010.04.010.
         7.张辉,冯华,洪雷. 解剖重建胭腓韧带治疗膝关节后外旋转不稳定[J].中国运动医学杂志,2007,(05):534-537.doi:10.3969/j.issn.1000-6710.2007.05.003.
         8.Nau T,Chevalier Y,Hagemeister N. 3D kinematic in-vitro comparison of posterolateral corner reconstruction techniques in a combined injury model[J].Knee Surgery Sports Traumatology Arthroscopy,2005,(07):572-580.doi:10.1007/s00167-004-0586-5.
         9.Shahane SA,Ibbotson C,Strachan R. The popliteofibular ligament.An anatomical study of the posterolateral corner of the knee[J].Journal of Bone and Joint Surgery-British Volume,1999,(04):636-642.
         10.Ho EP,Lam MH,Chung MM. Comparison of 2 surgical techniques for reconstructing posterolateral corner of the knee:a cadaveric study evaluated by navigation system[J].Arthroscopy:The Journal of Arthroscopic and Related Surgery,2011,(01):89-96.