《光学与光电技术》
*周天平、徐一宏为共同第一作者
前交叉韧带(ACL)损伤是一种常见的膝关节运动损伤。据文献报道,美国ACL损伤发生率约为74.6/10万,且近年来呈继续增长趋势[1]。国内虽然缺乏相关流行病学研究,但学者们普遍认为我国ACL损伤发生率也逐年增加。目前关节镜下ACL重建术是治疗ACL损伤的主要方法。ACL重建术的目的是恢复ACL正常生物力学功能,最终实现重返运动。ACL重建术的效果受骨道定位、移植物种类、移植物固定方式等的影响,有研究显示47.6%的ACL翻修患者存在股骨骨道定位不当[2]。因此,合适的股骨和胫骨骨道定位对恢复ACL功能至关重要,并最终决定ACL重建术成败。
随着对ACL解剖结构和生物力学功能理解的不断深入,骨道定位的观念和技术也在不断更新。目前对ACL重建骨道定位尚存有不同观点,未达成共识。本文通过回顾相关文献,对ACL重建骨道定位观念演变及技术发展进行综述。
1 骨道定位观念
1.1 等长重建观念
膝关节运动主要包括矢状面上的屈伸运动和水平面上的旋转运动。而矢状面上的屈伸运动又是股骨远端滚动与滑动的复合运动,其运动轨迹呈曲线[3]。在此理论基础上,有学者提出通过在等长定位点重建ACL来保持屈伸过程中ACL持续张力和膝关节稳定性[4]。然而,目前关于等长定位点是否存在及其具体位置仍存在争议。部分学者认为,通过将移植物股骨端固定于股骨外侧髁过顶点位置可保持膝关节屈伸过程中移植物长度和张力不变[5]。Zavras等[6]根据膝关节屈伸是以股骨后髁为曲面、140°范围内的滚动认为,等长点位于后髁组成的140°弧形中心,即过后髁最突出点且平行于Blumensaat线前方60%位置。近年来随着计算机技术的发展,CT三维重建也应用于等长点定位研究。Forsythe等[7]通过对膝关节屈伸过程中动态三维模型分析发现,在股骨外侧髁内侧壁上不存在绝对的等长点,但外侧髁间嵴与分叉嵴交点在膝关节屈伸过程中长度变化最小(10%)。
早期的ACL重建追求等长重建,但基于尸体标本的生物力学研究和临床随访研究都发现等长重建并不能有效恢复膝关节旋转稳定性[8-9]。因此,21世纪以后学者们开始倾向于解剖重建,后续的临床研究证实解剖重建比等长重建具有更好的膝关节旋转稳定性。Forsythe等[7]的研究也证实了足印区解剖重建同样具有良好的等长性。
1.2 解剖重建观念
ACL起自股骨髁间窝外侧壁后1/3、住院医师嵴后下方,斜向前下走行,止于胫骨髁间嵴前方。ACL包括前内侧束(AMB)和后外侧束(PLB),其中AMB主要维持膝关节前后稳定性,而PLB则主要控制膝关节旋转稳定性[10]。基于此,有学者提出将股骨端定位于原ACL解剖附着点,以恢复ACL的正常生理功能[11]。传统的解剖重建为单束重建,股骨骨道位于AMB与PLB残端的中点。有研究基于正常ACL的双束特点进一步提出解剖双束重建的观点,即股骨端2条骨道分别定位于AMB和PLB残端中心[12]。目前关于解剖单束重建和解剖双束重建的临床效果仍有较大争议,多数研究认为解剖双束与解剖单束重建ACL的效果并没有明显区别[13]。但是,由于解剖单束重建技术具有操作简单的优势,因此其仍是目前临床上的主流技术。
近年来,随着对ACL股骨残端组织学和生物力学的深入理解,解剖重建观念也有了新的进展。Iwahashi等[14]对ACL股骨残端进行病理切片和三维建模,发现ACL股骨残端存在2种结构不同的连接纤维,分别为直接纤维和间接纤维。直接纤维结构位于住院医师嵴后方(17.) mm×(5.) mm的椭圆形区域内,通过3层结构(韧带组织、非钙化软骨和钙化软骨)与股骨紧密连接,而间接纤维仅通过胶原纤维锚定于股骨头上[15]。Nawabi等[16]研究发现,ACL直接纤维承担了80%~90%的前向和旋转稳定性。因此,Jorge等[17]提出了功能解剖重建的观点,即在直接纤维区域建立矩形或椭圆形骨道,以尽可能模拟原ACL解剖特点和生物力学功能。研究显示,功能解剖重建观念及技术可能带来比传统解剖重建更好的临床效果和生物力学表现[18],因此该观点近年受到广泛关注。
综上所述,ACL骨道定位观念的每次演变都是对以前观念的继承和发展。解剖重建具有良好的等长性,功能解剖重建是在解剖重建基础上的进一步发展[19]。每次观念的转变都反映了对ACL理解的深入,表现为重建术临床效果的提高,这也符合运动医学“功能至上”的一贯宗旨。
2 骨道定位技术
2.1 过顶点位置技术
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