前外侧韧带的认识进展

2017-07-27   文章来源:中华关节外科杂志(电子版)   作者:石家庄市中医院骨科:狄亚龙;内蒙古医科大学第二附属医院运动医学科:任逸众、韩长旭 点击量:38 我要说

导语:膝关节的前外侧韧带最近在骨科界引起了广泛关注。自1879年第一次描述这个结构以来,它很长一段时问仅限于解剖描述和猜测,到最近尽管已认识了其生物力学特性和功能,但尚不全面。这个结构主要在内旋时对膝关节起到限制作用,而尚无明确理论解释其可能存在的本体感受。鉴于其在轴移现象中起到的作用,因此有人认为在严重的膝关节韧带损伤中,前外侧稳定术和前交叉韧带重建术的结合可以预防术后不稳定,然而其临床效果还有待检验。本文将从前外侧韧带不同时期的名称、解剖形态、组织学、生物力学和前外侧不稳的外科治疗方法五个方面进行概述。

膝关节的旋转稳定性是由肌肉,韧带和关节囊之间复杂的相互作用保证的。其中前交叉韧带(anterior crueiate ligament,ACL)和后交叉韧带(posterior crueiate ligament,PCL)与内外侧副韧带一样,发挥主导作用也就是所谓的被动稳定。前外侧韧带(anterolateral ligament,ALL)也被动地有利于旋转稳定,但近几年才得到认可。Segond一次关于ALL的描述要追溯到1879年,记录了与这个结构相关的前外侧近端胫骨平台撕脱骨折(Segond骨折)。ACL断裂的特殊影像标记早就被人们熟知,但有关其生物力学的特点却一直没有报道。Mohtadi等进行了系统回顾,认为在ACL重建术(腘肌腱或者髌腱移植)后轴移试验2°以上发病率为19%,但术后旋转不稳定的高发病率原因仍不清楚。自从Claes等2013年发表的关于ALL的解剖研究指出该结构是膝关节旋转稳定性的重要结构之后,出现了各种探索其确切的解剖学、流行病学、生物力学和临床意义的研究。ALL是否参与以及在多大程度上参与了所谓的膝关节前外侧旋转不稳定的发生,仍然有高度争议。

历史名称

Segond首次提出ALL是在1879年,当时将其描述为“珍贵的、耐磨的、纤维束”。然而在Segond之后将近100年中,这个解剖结构在研究中被冠以各种名称。在1948年被Last命名为短外侧韧带(short lateral ligament,SLL),Hughston等在1976年使用了外侧囊韧带中束(mid-third lateral capsular ligament),Johnson创造了外侧关节囊韧带(1ateral capsular ligament)这个术语,这些名称都是对前外侧韧带解剖位置的描述,Hughston和Johnson两个工作组的竞争使该方面研究开始升温。1980年Fulkerson等在描述膝关节外侧支持带时认为ALL为外侧副韧带(1ateral collateral ligament,LCL)的前束。1986年Terry等将其描述为髂胫束的膜骨层,认为它可以预防胫骨前外侧半脱位。他还称上面提到的结构为“某种形式的前外侧韧带”,意思是髂胫束浅层和深部的结合。有人提出ACL损伤后髂胫束相邻的外侧结构与旋转不稳的等级可能相关。1987年Irvine等称其为右前斜束也认为它与Segond骨折相关。进入21世纪后第1例尸体研究和影像学相关研究仍然称这个结构为外侧囊韧带中束或外侧囊韧带,认为它控制膝关节的旋转稳定性。2007年Vieira等第一次使用前外侧韧带这个术语来命名,但认为这个结构是髂胫束的一部分。Vincent等在膝关节置换术时注意到前外侧韧带是连接股骨外侧髁、外侧半月板和外侧胫骨平台的连贯结构,在术中发现前外侧韧带,之后在新鲜的冰冻尸体上进行了分离并对其进行了详细描述。Claes等在2013年的解剖研究中给出了一个更详细的解剖描述,此后,膝关节前外侧的结构无可争议的被称为前外侧韧带。

解剖形态

最近的一项系统回顾声称ALL在膝关节的检出率约96%,然而Stijak等在防腐尸体标本研究发现,ALL检出率只有50%,这个数据得到了Roessler等支持,这与他们在新鲜冰冻尸体上得出的未公开发表数据相差无几。

Vincent等研究认为ALL起源于腓外侧副韧带的前下方,止于外侧半月板和关节线下方5mm处Gerdy结节的后方;Dodds认为ALL起源于外侧副韧带的前上方,止于Gerdy结节的后方;Claes等则认为ALL的起点与外侧副韧带的起点相同,止于胫骨前外侧的Gerdy结节和腓骨头之问,然而Caterine等研究认为ALL起源于外侧副韧带的前方或上方,且存在一些纤维束与外侧副韧带点交叉。考虑了所有解剖数据后笔者认为ALL的起点和止点可能存在一定变异,得出有关ALL的三个变异:

(1)起源于股骨外侧髁外侧副韧带的前下方,止于胫骨Gerdy结节的后方;

(2)起源于股骨外侧外腓侧副韧带的后上方,止于胫骨Gerdy结节的后方;

(3)起源于股骨外侧髁外侧副韧带的后上方,止于腓骨头的中点。

股骨端起点的骨性标记平均测量值是(4.8±1.4)mm,胫骨止点的平均值是(11.7±3.3)mm,证明其广泛的附着于胫骨,因此在旋转时才会导致胫骨平台的Segond骨折。Lutz等声称ALL和FCL共同构成三角囊韧带复合体,并且重点强调了Kaplan纤维的重要性,认为其附着于髂胫束与ALL共同保证了内旋稳定性。Helito等注意到ALL的中间有个分叉将其分成两部分,近端的止点止于外侧半月板前角,远端止于Gerdy结节和腓骨头之间,并在之后的研究中证实ALL在半月板处的止点确实是韧带组织。不同研究得到ALL的平均测量长度相差较大,从(34.1±3.4)mm到(59.0±4.0)mm之间变化。对这种情况的一种解释是或许以上两种研究描述的是不同结构,认为Vincent等描述的结构不是ALL而是囊韧带。然而Caterin和Claes的两个研究测量出的值仍比Dodds的短很多;另一个原因或许是防腐尸体与新鲜尸体之间的差异造成的。Claes等在防腐标本上测量并不适合韧带结构的标准长度,因其在保护过程中出现了脱水收缩。Kennedy等在新鲜尸体上测量了ALL的长度,得出膝关节屈曲时其长度是逐渐增长的从0°时的36.8 mm到90°时的41.6 mm。笔者认为描述性的尺寸测量应该在大量新鲜尸体上进行,但这种研究难以执行。

组织学

组织学分析认为ALL是一条被滑膜包绕的结缔组织,在其起点和止点的纵切面发现有大量波浪状胶原纤维填充,致密纤维组织约占其横截面的20%,横断面图证实了它和ACL相似是一个真正的韧带而不是外侧关节囊。Caterine等的研究认为ALL、FCL和腘肌腱在股骨的起源是不同的,然而ALL在胫骨的止点是个面而不是小圆点。另一研究认为腘肌腱和ALL在股骨起始部有纤维束的交叉,甚至部分无任何连接的胶原纤维直接插入外侧半月板,并且在靠近韧带的核心部位可以发现神经血管的和脂肪组织。抗人神经丝蛋白(anti—human neurofilament protein,anti—NFP)染色显露出大量的周围神经和机械感受器,暗示ALL具有潜在的本体感受作用。

生物力学

有关ALL的主要功能已经达成共识,认为其主要是维持膝关节的内旋稳定性。Dodds等进行了关于ALL的生物力学实验,认为当膝关节伸直伴随着胫骨自由旋转时,ALL稳定效果不明显;从屈陆30°到90°胫骨内旋其长度明显增加,得出了ALL在轴移试验中对影响旋转控制的结论。Parsons等研究表明屈曲角度增加时ALL在维持膝关节内旋稳定性的贡献显著增加,而此时ACL作用显著降低,当屈曲角度大于30°时,ALL的贡献超过ACL;膝关节屈曲时在所有角度做前抽屉试验,ALL的力量显著低于ACL;LCL在膝关节内旋和前抽屉时都不是主要的稳定结构,由此得出ALL是维持膝关节内旋转稳定性的一个重要因素的结论。由于其纤维连接外侧半月板,有人推测这种结构可能有固定外侧半月板的作用。

Kennedy等研究测得ALL的最大负荷为175N,强度为20 N/mm,典型的失效机理分为四种类型:(1)股骨端断裂;(2)韧带中间断裂;(3)胫骨止点断裂;(4)撕脱骨折(Segond骨折)。Zens等描述了ALL股骨起始部远端上三分之一处断裂的典型部位,然而,最大负荷明显低于上述研究中测量值,仅有49.9 N,这或许暗示ALL是前外侧稳定复合体的一部分,与其它结构一起组成了更高极限负荷。Zens等记录到ALL在0°到90°屈曲过程中长度的变化是平均每度0.15%,屈曲90°时达到最大长度,然而在内旋过程中ALL长度的变化是屈曲时的5倍,所有的样本中计算得出屈益90°最大长度改变是(12.63±5.33)%,内旋25°屈曲90°时最大长度改变是(33.77±9.62)%,这证明ALL是一种非等距结构,主要作用是在更高屈曲度时稳定胫骨内旋。笔者认为上文提到的最大负荷等相关力学研究为ALL损伤后的修复重建提供了有力证据,并且有助于重建术时移植物的选择。

外科治疗

关节外膝外侧稳定术比笔者当前理解的前外侧韧带的外科治疗更久远。Lemaire旧驯在1967年第一次提出关节外操作后涌现出了许多不同的技术,所有操作都是为了保证膝关节的旋转稳定性,所有操作的共同目标都是比单独重建ACL更好的控制内旋。而如今,在医学高度发达的时代,绝大多数外科医生都选择微创关节镜辅助重建ACL而弃用最初的技术,关节外肌腱固定术仅用于个别对于膝旋转稳定性要求较高的病例。

目前的研究显示,前外侧结构尤其是前外侧韧带在控制胫骨内旋和限制轴移现象方面具有重要作用。Chouliaras等指出不论是腘绳肌肌腱移植还是骨一髌腱一骨移植重建ACL,在胫骨内旋稳定方面都可获得较满意的结果,但并没有提到两者间力学稳定性的不同。Tanaka等发现造成高等级轴移试验结果阳性的主要原因是膝外侧(包括前外侧韧带)的损伤。不同研究的Meta分析认为联合关节内ACL重建和关节外ALL肌腱固定术可以更好的减弱轴移现象。这些结果在Sonnery—Cottet等近期一系列联合治疗的中期随访中得到了证实。

关节外前外侧重建术的指征是:高旋转运动(滑雪,足球等)中的前外旋转不稳;Lachman试验中前移超过5 mm和前抽屉试验阳性且轴移等级较高的ACL移植物失效的前外旋转不稳。以上这些都是潜在的风险因素,建议手术治疗,但是,这些解释是非常主观的,因此还应该有进一步的临床调查去分析适应证模型。Claes等用股薄肌重建前外侧韧带,在股骨起点和止点用锚钉固定,而后Spencer等对这个过程的生物力学分析后认为上述方法解剖重建前外侧韧带并不能减少前外旋转松弛,这种手术方式仍需要改良。Helito等认为ALL重建技术是复杂的,并且可能会导致外侧副韧带和胭肌腱起点的损伤致使韧带断裂,应当学习Claes等在肌腱固定术之前充分显露外侧副韧带和胭肌腱的方法,用最小的代价在重建前彻底显露前外侧韧带在股骨的起点。Zens等提出为了保证控制旋转的效果,重建术应该在屈曲90°时进行。Kittler等提出不同的移植物附着点和骨道的方向都会影响重建韧带的生物力学。因此,前外侧韧带的重建尚需要进一步的研究去阐明最佳的移植物位置。

Helito等第一次在ACL合并ALL损伤时尝试了关节内ACL加关节外ALL的联合重建,他认为在关节外重建术之前应该彻底检查外侧关节软骨的质量,因为持续疼痛会导致这个部位的过度紧张,进而影响重建效果。上述技术的进一步改良将最大限度地减少手术缺陷和并发证,也有利于今后更好的确定适应证。

小结与展望

前外侧韧带结构发现于100多年前,由于忽视其临床相关性而没有得到足够的关注。因其连接骨与骨的大体解剖形态及胶原蛋白方向和周围神经分布等组织学特点,确认了此结构为韧带。然而,正是因为其独特的临床关联性,有关前外侧韧带的研究在近年逐渐盛行。虽然韧带解剖测量结果似乎有较大差异,但前外侧韧带控制胫骨内旋稳定性生物力学作用已达成共识。前交叉韧带和前外侧韧带的复合伤会产生高度的轴移现象,这种前外旋转不稳的潜在患者应该仔细筛选,行关节外前外侧韧带重建和关节内前交叉韧带重建相结合的方式,进而避免术后旋转稳定性方面的失败。前外侧韧带的重建尚需要进一步的研究去阐明最佳的移植物位置。

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