来源："In Vivo Anterolateral Ligament Length Change in the Healthy Knee During Functional Activities—A Combined Magnetic Resonance and Dual Fluoroscopic Imaging Analysis." Arthroscopy 33.1 (2017): 133-139.

作者：Willem A. Kernkamp, M.D., Samuel K. Van de Velde, M.D., M.P.H., Ali Hosseini, Ph.D., Tsung-Yuan Tsai, Ph.D., Jing-Sheng Li, M.S., Ewoud R. A. van Arkel, M.D., Ph.D., and Guoan Li, Ph.D.

研究机构：Bioengineering Laboratory, Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School (W.A.K., A.H., T-Y.T., J-S.L., G.L.), Boston, Massachusetts, U.S.A.; and Focus Clinic Orthopedic Surgery, Medical Center Haaglanden and Bronovo-Nebo (S.K.V.d.V., E.R.A.v.A.), The Hague, The Netherlands.

1 前言

在近期的尸体研究中发现，膝盖弯曲时的前外侧韧带(anterolateral ligament，ALL)的长度变化的判断存在偏差。一些研究人员发现当膝盖弯曲角度在0-60度之间时ALL呈等长度结构的形态，当膝盖弯曲角度处于60-90度之间时ALL长度逐渐减小。然而另一些研究发现ALL在膝盖弯曲时并不呈现出等长性，并且其长度逐渐增大。对于上述差异的可能的解释是股骨和ALL接触的位点的选择存在不确定性;另一种解释是胫骨和股骨之间的生物力学特性非常复杂，这导致对ALL长度的判断存在很大的困难。

因此，本研究旨在量化健康膝盖在功能性活动下ALL长度的变化，这里采用step-up以及stand-sit两种自重的功能性活动。实验假设是在动态的功能性活动下，健康膝盖的ALL呈现出非等长性，并且在较大的弯曲角下其长度更长。

2 方法

2.1样本选取

本研究样本选取的标准如下：

·年龄在18岁至60岁之间;

·拥有独立完成日常活动的能力;

·不服用止痛药;

·不存在膝盖疼痛、膝盖受伤病史、下肢手术史;

·不存在半月板损伤、软骨退化、韧带组织损伤。

2.2成像过程

本研究采用MR探测器(3-T MR探测器，MAGNETOM Trio;Siemens，Malvern，PA)对健康膝盖矢状面成像，利用本实验室先前的方法构建三维网格状模型。将成像数据导入固体建模软件(Rhinoceros;Robert McNeel and Associates，Seattle，WA)构建胫骨、腓骨、股骨的表面三维网格状模型。这里我们采用了两种ALL与股骨连接位点的定义方式，(1)腓侧副韧带接触位点的前下方(ALL-Claes)，(2)FCL源头的后部(ALL-Kennedy);ALL与胫骨连接位点的定义是Gerdy结节和股骨头前点连线的中点。

在MRI记录构建完三维模型后，对每个膝盖进行双荧光成像(BV Pulsera， Philips，The Netherlands)，于此同时要求被试完成step-up、stand-sit的功能性动作。被试在实验前已经被针对这些动作被训练过。接下来，将双荧光成像数据导入固体建模软件，并基于成像平面进行校准。最后，将基于MRI的膝盖三维模型导入同一个软件进行校准。该系统测量胫骨股骨间的位移存在小于0.1mm的误差，旋转误差小于0.3°。

2.3ALL长度变化的测量

ALL长度被定义为关于膝盖弯曲角度的函数(图1)。在ALL与股骨和胫骨的接触点间的骨骼表面建立一根曲线，要求这一曲线不能穿过骨骼，这里我们采用最优化的方法去定义这根曲线，这根曲线的长度即为ALL的长度。对于每一个样本，我们取膝盖完全舒张时ALL的长度为基线，计算膝盖弯曲不同角度下ALL长度相对于基线的相对变化率(要求基线时膝盖不承重)。

图一 ALL-Claes与ALL-Kennedy在三维膝盖模型中的位置

2.4统计学分析

我们对基于两种定义的ALL长度(ALL-Claes和ALL-Kennedy)进行方差分析后，用Newman-Keuls post hoc检验对数据进行两两比较。比较ALL长度相对于基线的相对变化率。

3 结果

18名被试的统计学特征为：12名男性、6名女性;年龄为35.4岁±10.9岁;身高为175±9cm;体重为83.3±18.0kg;BMI为27±3.5。

3.1 参考长度(基线)

无负重状态下ALL-Claes的平均长度为33.9mm(95% CI，32.5-35.4)，ALL-Kennedy的平均长度为44.0mm(95% CI，41.8-46.2)。在MR成像过程中，健康膝盖的请问弯曲角度为2±3.5°。

3.2 Step-up动作

Step-up动作下的平均最大弯曲角度为55±4°(图二)。ALL-Claes型长度随弯曲角度减小而产生了相对参考长度(P<0.001)21.2%的显著降低(95% CI，18.0-24.4)。ALL-Kennedy型长度随弯曲角度减小而产生了相对参考长度(P<0.001)24.3%的显著降低(95% CI，20.6-28.1)。

图二 Step-up动作下ALL长度变化率相对于膝盖弯曲角度的变化函数

3.3 Stand-sit动作

Stand-sit动作下的平均最大弯曲角度为88±10°(图三)。ALL-Claes型长度随弯曲角度减小而产生了相对参考长度(P<0.001)35.2%的显著降低(95% CI，28.2-42.2)。ALL-Kennedy型长度随弯曲角度减小而产生了相对参考长度(P<0.001)39.2%的显著降低(95% CI，32.4-46.0)。两种定义下的长度在弯曲角度为70-90°下的相对变化率分别为5.0%(95% CI，3.3-6.8，P<0.001)和6.0%(95% CI，4.5-7.6，P<0.001)

图二 Stand-sot动作下ALL长度变化率相对于膝盖弯曲角度的变化函数

4 讨论

本研究的主要发现是ALL-Claes型和ALL-Kennedy型长度均呈现出随膝盖弯曲角度降低而降低的变化趋势，与我们的实验假设一致。在step-up与stand-sit活动下这种变化趋势也并非线性变化，step-up活动下ALL长度降低了约22%，stand-sit活动下降低了约35%。在膝盖弯曲角度为70-90°时的ALL长度降低约为6%，70-0°的膝盖弯曲角度下ALL长度降低约为30%。

ALL长度的非线性变化与先前的在体研究的结果一致，并且相对于我们先前在quasistatic lunge过程中的测量，ALL的长度变化更为明显。Helito发现ALL长度在膝盖弯曲60-90°的增长量大于0-60°下的增长量，这与Zens所发现的非线性的ALL变化趋势一致。然而，Dodds的研究团队发现ALL长度在0-60°的弯曲下呈线性，且随着弯曲角度增大，ALL长度减少。这种差异可能是由于对ALL长度的测量方式不同，以及与膝盖是否承重相关。另外，在不同的研究中，对ALL长度的计算方法也有所不同。在Helito的研究中，他们在ALL的两侧接触点上放置了金属球，两个球体间距离即为ALL的长度。

先前的研究显示，伴随前交叉韧带(ACL)损伤的前外侧关节外受损是一种非常常见的现象，倘若未能全面认识这种损伤，可能导致ACL重建术后的二次损伤。最近，有研究显示在存在前外侧关节外损伤的情况下，单独的ACL重建术并不能再现内部的旋转稳定性，然而伴随ALL重建术能够显著降低内部旋转。这些结果显示了增加关节外重建能够更好地恢复膝盖的稳定性。

本研究中ALL长度定义为3D模型中ALL两端接触点间在bony表面上的最短距离，基线长度定义为无负重下膝盖完全放松时ALL的长度，因此这种无负重状态并不能模拟日常生活中的膝盖受力情况。另外，我们也无法直接从3.0T的MRI数据中直接测量ALL的长度。最后，本研究并没有涉及旋转这一乎哟东，因此未能评估旋转对ALL长度的影响。

5 结论

在step-up于stand-sit活动下ALL呈现出非等长的结构变化，其长度在90°弯曲下比完全放松时长大约35%，并且随着弯曲角度减小而减小，ALL-Claes定义下的长度减少程度小于ALL-Kennedy定义下的长度。