影响交叉韧带重建术后疗效的原因与对策
2011-12-02 文章作者:shenjie 点击量:2668 我要说
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前十字韧带重建术的优良率为75%~90%,但仍有部分患者的疗效不佳,主要为膝关节持续性疼痛、关节活动度减小和前向不稳定,导致ACL 重建术后疗效欠佳的原因较多。
一、 膝关节继发软骨半月板损伤和骨性关节炎
由于创伤造成膝关节半月板、关节软骨和膝关节周围韧带等组织结构的损伤,已存在膝关节不稳定因素,未能得到及时的治疗,并发较重的骨性关节炎。文献报告,急性前交叉韧带损伤伴有半月板撕裂的发生率为50%-70%,外侧半月板多为放射状或复杂撕裂,而内侧半月板多为周缘纵形撕裂,这是因为内侧半月板与关节囊附着紧密导致的。多数晚期损伤发生在内侧半月板。71%的内侧半月板和27%的外侧半月板撕裂是可以修复的。由于膝关节前交叉韧带松驰承受的载荷和异常的剪切应力,晚期会导致半月板损伤,随着受伤时间的延长,膝关节继发性损伤的危险性进一步增高。
近期研究发现前交叉韧带损伤后,膝关节生化环境发生改变。Cameron 等发现慢性前交叉韧带松驰患者的膝关节内炎症前细胞因子水平显著升高,如白介素-1 和肿瘤坏死因子-α;而保护性抗炎蛋白显著降低,如白介素受体拮抗蛋白。Lohmander 等报告受伤后6 个月到18 年期间,滑液内的基质降解素-1 和组织抑制剂金属蛋白酶-1 的水平升高。他们推测这些因子的释放可能与创伤后发生骨关节炎有关。膝关节前交叉韧带松驰的患者,如果参加体育活动,反复出现膝关节不稳,将引起半月板撕裂和骨软骨损伤,最终导致骨性关节病。
二、股骨和胫骨隧道的位置选择
在膝关节生理活动范围内,无论膝关节屈伸度数如何,前、后交叉韧带总是保持等长。保持移植物在膝关节屈伸活动中等长,是膝关节韧带重建术的一个重要生物力学原则,而移植物的等长是由股骨和胫骨隧道的位置决定的。研究表明,在膝关节被动活动时移植物的长度改变不能大于3mm。
所以,股骨隧道的位置是决定ACL 重建术成败的关键。特别是股骨隧道的重建点位置不正确,移植物选择不当、肌腱的张力不平衡或内固定不良导致韧带松弛。选择股骨隧道最常见的错误是太靠前,在解剖上ACL 可分为前内束和后外束,在行ACL 重建术时尽可能恢复ACL 正常的等长性。因为前内束在ACL 的等长性上起决定作用,所以大部分重建术试图恢复前内束的等长性,但临床上达到确切的等长重建比较困难。正常ACL 的股骨附着点位于股骨外侧髁内侧面的后方,胫骨附着点位于胫骨髁间嵴的前方。
正确选择股骨与胫骨隧道等长点十分重要,重建术理想的骨隧道位置是既能消除膝关节不稳,又不会引起移植物的张力过大。选择股骨隧道最常见的错误是太靠前。股骨隧道位置太高使移植物在膝关节完全屈曲时松弛,完全伸直时紧张。移植物如承受过大的张力将使组织的应变增加,如果移植物过度延长,则导致移植物永久性延长,使关节不稳。
股骨隧道的位置:生物力学研究表明,股骨隧道的位置是决定移植物等长的主要因素。ACL 分为前内束和后外束,前内束在维持ACL 正常的等长性方面起决定作用,所以大部分重建术试图恢复前内束的等长性。股骨隧道位于髁间窝外侧壁的后上方,相当于ACL 附着点偏后,骨隧道尽可能地偏后,膝关节屈伸活动时移植物的长度变化最小。
股骨隧道的位置应选在髁间窝顶部10:30—11 点或1:30-2 点处。以半腱肌肌腱为移植物,骨隧道后缘留的骨质约1-2mm;如用髌腱骨作为移植物,则骨隧道后缘至少应留2~3mm 厚的骨质,这样可防止挤压螺钉将隧道后方穿破。
研究显示前交叉韧带并非等长。前交叉韧带的纤维束在膝关节运动时承受不同的应力。膝屈曲时前内束承受的应力较高,膝伸直时后外束承受的应力较高。在膝关节活动的整个过程中,后外束显示了与完整前交叉韧带相似的倾向,前内束的原位作用力保持相对不变。目前,多数医生主张把移植物固定在前交叉韧带胫骨止点的后部,靠近后外的位置,最佳再现完整前交叉韧带的功能。该位置也可降低移植物在伸膝时对髁间窝顶部的撞击,如果移植物放置靠前,可以发生髁间窝顶部撞击。股骨髁间窝的顶与股骨的纵轴形成40 度的角,正好和ACL 上下附着点连线与股骨的纵轴所形成的角度一致。移植物发生撞击可在髁间窝顶或外侧壁。前者多由于胫骨隧道太偏前所致;后者由于胫骨隧道偏外或髁间窝的外侧壁有大的骨赘造成。髁间窝狭窄可致重建的AC L 发生撞击和磨损,久之则导致韧带松弛。移植物的撞击也是导致患者疼痛及伸膝受限的原因。
胫骨隧道与股骨隧道不同,胫骨隧道的等长区域在平坦的胫骨平台的矢状面上相对较大,即胫骨隧道的位置对移植物在膝关节屈伸时长度的改变影响不大。胫骨隧道位置不当可导致移植物与髁间窝发生撞击。假定股骨隧道位于等长位置,理想的胫骨隧道位置是应定在ACL 下止点的中心,即外侧半月板的前角与内侧髁间棘连线的中心点,在PCL前方5-7mm处。胫骨隧道的位置太靠前,影响屈曲膝关节,移植物紧张屈膝受限。更严重的是伸直膝关节时造成移植物与髁间窝顶部发生撞击。
三、移植物的张力
移植物初始张力对膝关节的运动有重要影响。移植物初期固定对其施加张力可显著改变关节的运动学和膝关节活动时移植物的原位作用力。理论上作用于移植物的理想张力应足以消除膝关节不稳(Lachman 试验)。如果初始张力过小,不足以维持膝关节的稳定性,张力过大限制膝关节的活动,并可在以后的活动中,由于过分牵拉移植物而导致其断裂。张力过大还影响移植物的生物学重塑过程,增加关节软骨的接触应力,导致软骨退行性改变。
移植物初始张力有争议,因为日常活动中前交叉韧带的原位作用力尚不清楚,前交叉韧带移植物的粘弹性还未完全明确。至今,仍未确定移植物究竟应该施加多少张力为最佳应力数值,但应避免移植物张力过大。张力过大还将影响移植物的生物学重塑过程,并增加关节软骨的接触应力,导致软骨的退行性变。张力太大也可能“锁住”关节, 导致关节活动困难,由于改变了关节的运动形式而导致关节的退变。Yoshiya 等在犬模型上证实移植物张力过大可导致移植物血运重建不良和移植物内粘液样退变。术中应将膝关节屈伸活动15-20 次,调整移植物张力再固定。如果不给予移植物一定的周期性预张力,固定后其张力很快会下降30%。重建ACL 的张力取决于移植材料本身的刚度和粘弹性,固定时给予的初始张力及膝关节的固定位置。要达到ACL 重建前的张力,髌腱所需的初始张力最小为16.2N,双股的半腱肌肌腱为38.25N,髂胫束为61.2N。移植物的张力还取决于膝关节屈伸活动的角度,在完全伸直或完全屈曲的状态下,移植物承受的张力最大,屈曲30-45度时张力最小。因此,术后用支具将膝关节固定在0-300 比较合适。
Burks 和Leland 证实恢复稳定性所需要的移植物张力,具有组织学特异性,并与移植物的长度和钢度有关。髌骨-髌腱-胫骨移植物的张力较半腱肌移植物的要求低,因为前者的腱性部分较短且较硬。对移植物施加张力的效果,取决于施加张力时膝关节的位置和张力的方向。除非移植物进行了预张力,移植物固定后其作用力可降低30%。Yasauda 等研究了移植物为双股腘绳肌腱时重建前交叉韧带的作用,最初的张力分别为20N,40N 和80N,患者随机分为3 组,随访至少2 年,移植物最初张力为80N 者,其向前松驰度显著小于移植物最初张力20N 者。
ACL 损伤可用不同的材料进行重建,如髌腱、半腱肌和半膜肌腱、阔筋膜、跟腱等。采用何种材料主要考虑一定形态、移植物的强度、移植物的愈合过程、供区的损坏程度以及移植后能否建立正常韧带组织相似的附着点。正常人ACL 的断裂负荷2160N,理想的移植物应有最小负荷的界限。
力学试验表明,10mm 宽的髌腱强度为2791N,股薄肌肌腱单股为889N,半腱肌肌腱单股为1484N。将股薄肌或半腱肌肌腱折成双股或四股将大大增加其强度,可达到3879N。拟选用的移植物从理论上来讲其强度应等于或大于正常ACL 的强度。动物实验表明移植物随时间的延长强度下降。认清这一点对选择移植物及判定患者术后膝关节运动功能有帮助。
目前较常用的是两端带骨块的髌腱、半腱肌半膜肌肌腱,阔筋膜的强度较弱,已较少使用。在临床效果方面,使用髌腱和半腱肌肌腱似乎没有多大的差别。为了保持一定的强度,髌腱移植物不能小于10mm,否则移植物易断裂。髌腱移植物也不能太粗,否则易导致ACL 髁间窝撞击。异体移植物在强度、移植后再血管化、临床效果方面与自体移植物没有大的差别。但移植物的韧带化重塑过程较慢。
四、髁间窝撞击问题
移植物位置靠前可能出现髁间窝撞击,髁间窝狭窄也是造成前交叉韧带损伤的原因。移植物发生撞击可在髁间窝顶或外侧壁。前者多由于胫骨隧道太偏前所致;后者由于胫骨隧道偏外或髁间窝的外侧壁有骨赘造成。髁间窝狭窄可致重建的ACL 发生撞击和磨损,久之则导致韧带松弛。移植物的撞击是导致患者疼痛及伸膝受限的原因。反复碰撞移植物在MRI 下显示高信号,意味着水分含量增加,而韧带中水分的增加与强度成反比,提示移植物的撞击可使强度减弱。为预防重建的ACL 与髁间窝撞击,常常行髁间窝扩大成形术,以避免移植物撞击。进行髁间窝成形保护移植物避免撞击。
另外,进行有限的髁间窝成形术,可提高髁间窝后部的视野,有助于确定股骨隧道的合适位置。髁间窝的前部加深多少取决于移植物的大小。髁间窝成形向后方应逐渐减少,在股骨止点处不要去除骨质。如果前交叉韧带股骨止点前方存在骨赘应该去除,否则会妨碍股骨隧道位置的正确判定,也妨碍钻取股骨隧道所用的过顶导钻的正确放置。但是,髁间窝成形也应有一定的限度,否则髁间窝成形过度可能改变股骨附着点的位置和膝关节的正常力学。髁间窝顶成形,应该避免去除过多的骨质,以免膝关节屈曲时,特别是屈曲大于90 度时,髌股关节功能障碍。因此,为了避免移植物髁间窝顶撞击,宁可将胫骨隧道稍偏后也不要在髁间窝顶去除过多的骨质。
五、移植肌腱的固定问题
常用的固定方法有界面螺钉(interference screw)、齿压钉(washers)、栓桩法(posts)等,上述各种方法应用正确,均可获得可靠的固定。对标准的10mm 骨隧道使用直径9mm 的界面螺钉固定骨-髌腱-骨,移植物产生的抗张强度为475N。同样情况下使用直径7mm 的界面螺钉,其抗张强度明显下降。一般胫骨隧道固定处较股骨隧道处薄弱,故在胫骨隧道处更要考虑使用较胫骨隧道大1-2mm的界面螺钉。螺钉的长度与骨块的长度一致,使骨块得到均衡的挤压力。如螺钉过短,未得到挤压的部分骨质在未愈合前易牵拉折断。过长可能对韧带产生切割损伤。拧入螺钉时要保持移植物持续的张力,避免螺纹割断牵拉线使移植物失去应有的张力。
六、术后康复训练
如果训练不得要领,过早进行急进的运动,移植物与骨隧道未愈合,康复训练不良术后再次创伤。术后应遵循膝关节正确的康复程序。应用支具保护膝关节是十分必要的,至少支具保护12 周,确保移植物与骨性隧道愈合后再去除支具,特别是术后4-8 周,韧带坏死再血管化,移植物的韧带化重塑过程和修复重建没有完成阶段,进行激进的康复训练是非常危险的。在ACL 重建的早期,特别是在术后的初始固定阶段,移植物两端固定处往往是力学薄弱点,因此牢固的固定可防止在骨隧道的移植物滑脱,有利于早期功能锻炼。移植物在骨性隧道处愈合,移植物的断裂多发生在ACL 实质部。