前交叉韌帶解剖學(xué)研究進展

李光磊，王寶鵬，張漢寬，段強民，張 平，路世勇，王 冠，張 冰，呂新凱

（淄博市市立醫(yī)院骨一科，山東淄博 255400）

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament,ACL）損傷在運動員中很常見，ACL損傷后會造成膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致半月板撕裂和軟骨損傷，使受傷的膝關(guān)節(jié)更容易發(fā)展成骨性關(guān)節(jié)炎。在ACL斷裂后，首要目標應(yīng)該是重建ACL的功能，使患者能夠恢復(fù)正?；顒?，為此，必須進行解剖重建。不規(guī)范的ACL重建可能會使重建韌帶處于非自然位置，這將會導(dǎo)致對周圍正常結(jié)構(gòu)（如髁間窩或后交叉韌帶）的撞擊。所以只有精確的韌帶解剖重建才能使膝關(guān)節(jié)恢復(fù)正常的運動水平，降低發(fā)生骨性關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險，并改善患者的預(yù)后。

1 前交叉韌帶的血運及神經(jīng)支配

血管解剖學(xué)認為ACL的主要血液供應(yīng)來自于后側(cè)的膝中動脈，膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)動脈的分支也可以通過髕下脂肪墊對其供血，血供主要集中在前內(nèi)側(cè)束（anteromedial bundle,AM）與后外側(cè)束（posterolater?al bundle,PL）之間的隔膜。在臨床中可以發(fā)現(xiàn)許多ACL斷裂患者都會出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)內(nèi)出血，這與ACL損傷后血管破裂有關(guān)。神經(jīng)解剖學(xué)認為ACL可以提供一些本體感覺反饋給大腦，這可能有助于預(yù)防損傷，其傳入感覺纖維來自脛后神經(jīng)的后支，為運動和韌帶變形時的姿勢變化提供傳入弧［1，2］。

2 前交叉韌帶在股骨及脛骨止點的構(gòu)建方式

ACL是由致密的結(jié)締組織組成的帶狀結(jié)構(gòu)，起始于股骨外側(cè)髁內(nèi)側(cè)面的后側(cè)，股骨止點同時包括兩種方式，即直接止點和間接止點［3］。股骨止點中心為經(jīng)典的四期結(jié)構(gòu)纖維軟骨（直接）止點方式構(gòu)建，即在韌帶與骨之間有一個纖維軟骨過渡區(qū)，該區(qū)域內(nèi)由4種組織逐漸過渡：纖維結(jié)締組織、未鈣化纖維軟骨、鈣化纖維軟骨及骨。股骨止點的后緣則由2期結(jié)構(gòu)纖維（間接）止點構(gòu)建，這種結(jié)構(gòu)由致密結(jié)締組織纖維直接穿透骨質(zhì)，該類纖維由I、III和IV型膠原、肌腱蛋白、纖維蛋白、彈性蛋白組成。ACL斜向前下方止于脛骨內(nèi)外側(cè)髁間嵴之間及其前方的骨面，部分纖維還附著于外側(cè)半月板前、后角及內(nèi)側(cè)半月板前方的骨面，脛骨止點呈扇形結(jié)構(gòu)分散，脛骨止點為經(jīng)典直接止點方式［4］。Iwahashi等［5］也發(fā)現(xiàn)ACL股骨止點存在兩種方式，一種是直接止點型，該型允許力的逐漸消散，另一種是間接止點型，纖維止點直接連接骨質(zhì)，無過渡區(qū)。同時他們還發(fā)現(xiàn)在直接止點區(qū)，纖維幾乎以直角進入骨骼。Kawaguchi等［6］通過研究表明，直接止點區(qū)位于前交叉韌帶AM束股骨止點處，ACL股骨端承受的大部分力量通過該位置，而股骨止點其他部分的纖維為間接止點纖維，可承受的負荷較小。所以建議在進行ACL重建時要將股骨骨道定位于該位置。

3 前交叉韌帶股骨、脛骨止點的解剖學(xué)研究及定位

由于ACL體部纖維致密，起點及止點纖維分散，故呈現(xiàn)兩頭寬、中間細的沙漏樣形狀，相關(guān)研究表明，ACL峽部幾乎位于脛骨及股骨止點之間的中間位置，且橫截面積不到脛骨及股骨止點面積的一半［7］。沙漏樣結(jié)構(gòu)不僅為ACL脛骨及股骨止點提供了較大的接觸面積，而且可以有效防止ACL體部與髁間窩的撞擊。目前有很多研究者報道了各自測量的ACL在股骨及脛骨止點處的長度、寬度、面積及傾斜角度，但各項研究結(jié)果的差距較明顯。

3.1 股骨止點的解剖學(xué)研究

Scheffler等［8］通過3D磁共振對30名正常人群ACL進行研究發(fā)現(xiàn)，ACL的股骨止點形態(tài)不是之前研究者描述的圓形，而是呈矩形或橢圓形。它的長度為10～19 mm，平均14 mm，寬度為3～8 mm，平均6 mm。ACL股骨止點長度為（14.00±2.00）mm（8.00～19.00 mm），寬度為 （5.00±1.00） mm （3.00～8.00 mm），股骨止點面積為（54.00±21.00）mm2（27.00～118.00 mm2）。Julio 等［9］通過對 16 例截肢后的膝關(guān)節(jié)ACL股骨止點進行研究發(fā)現(xiàn)，ACL股骨止點平均長度為（16.40±2.12）mm（11.30～19.30 mm），平均寬度為（9.62±0.93）mm（7.85～11.23 mm），平均面積為（99.70±11.30）mm2（80.90～117.20 mm2）。ACL止點至淺層軟骨邊緣（distance between the limit of ACL insertion and the superficial articular cartilage,DSC）的平均距離為（9.77±1.21）mm，距深層軟骨邊緣（distance between the limit of ACL insertion and the deep articular cartilage,DDC）的距離為（2.60±1.20）mm，距遠端軟骨邊緣（distance between the limit of ACL insertion and the inferior articular cartilage,DIC）的距離為（1.86±1.15）mm。張冰等［10］通過對46名健康志愿者建立CT與MRI三維實體模型，測得ACL股骨止點在男性長軸為（15.30±1.70）mm，短軸為（8.50±1.80）mm，在女性長軸為（14.30±2.10）mm，短軸為（5.50±1.90）mm，男性股骨側(cè)止點面積為 （103.60±13.00） mm2，女性為 （86.50±11.60）mm2。并由此得出ACL股骨止點存在性別差異，男性較女性大。該研究結(jié)果與Rainer［11-12］的研究結(jié)果一致，他們測得的男性ACL在股骨側(cè)的止點面積（98.00±22）mm2明顯大于女性（76±13）mm2，男性 ACL股骨側(cè)長度（15.20±20）mm大于女性（14.30±30）mm，ACL 脛骨止點面積男性（130±45）mm2大于女性（106±29） mm2。陳連旭等［13］則通過測量尸體標本認為ACL股骨側(cè)止點長軸為（17.01±1.83） mm，短軸為 （10.31±1.45） mm。Sebastian等［14］曾經(jīng)進行一項大型活體研究，報道了股骨和脛骨ACL止點部位的長度分別為12～20 mm和12～22 mm。在這些測量中，2/3的標本股骨側(cè)長度為16～18 mm。另外該研究還具體測量了AM束和PL束的長度，發(fā)現(xiàn)AM束在脛骨止點處長度為5～12 mm、股骨止點處為6～12 mm，AM束的寬度，在脛骨處為6～11 mm，股骨處為6～10 mm。PL束脛骨止點的長度及寬度分別為5～10 mm和4～10 mm，股骨端長度及寬度均為4～10 mm。最后經(jīng)過測量脛骨側(cè)ACL止點面積為 114～229 mm2，而股骨側(cè)的面積為 83～197 mm2。

3.2 股骨止點的定位

髁間窩呈前窄后寬的拱形，這種形態(tài)被描述為“哥特式拱門”的形狀。在膝關(guān)節(jié)側(cè)位片上，髁間窩頂通常被稱為Blumensaat's線。股骨附著點的定位有多種方式，如鐘面、象限或網(wǎng)格、以及參照髁間窩外側(cè)壁軟骨后緣來定位。在定位股骨隧道時，還應(yīng)考慮膝關(guān)節(jié)屈曲角度，因為它會改變關(guān)節(jié)鏡下的視野，過度屈膝會導(dǎo)致股骨隧道前置，而過度伸展可導(dǎo)致股骨外髁后側(cè)皮質(zhì)破壞。Edwards等［15］以鐘面法定位AM束中點位于11點鐘方向，距髁間窩外側(cè)壁后緣5 mm左右，PL束中點位于10點鐘方向，距外側(cè)壁后緣9 mm左右。Bernard等［16］描述了一種象限法，即在膝關(guān)節(jié)屈曲90°側(cè)位片上，沿Blumensaat's線測量前后坐標，從股骨外側(cè)髁最遠端做Blumensaat's線的平行線，兩線之間即為髁間高度，測量上下坐標。Zantop等［17］在尸體標本上使用該方法，在屈膝90°位，確定AM束位于Blumensaat's線后緣前18.5%，髁間高度的22.3%。PL束平均位于Blumensaat's線后緣前29.3%，髁間高度的53.6%。Takahashi等［18］證實了AM束和PL束的股骨側(cè)中心距股骨外側(cè)髁后軟骨邊緣的平均距離為7.6 mm和7.0 mm。ACL在股骨的附著區(qū)域因患者而異，但基本位置可以參考常見的軟組織和骨性標志，常見的軟組織標志為ACL殘端，而常見的骨性標志為外側(cè)髁間嵴及與其垂直的外側(cè)分叉嵴。有研究報道，外側(cè)髁間嵴的變異較小，90%～100%的標本存在外側(cè)髁間嵴，而外側(cè)分叉嵴的變異較大，約50%～80%［19，20］。外側(cè)髁間嵴也通常被稱為住院醫(yī)師嵴，標志著股骨ACL的前緣，在該嵴前方幾乎沒有ACL纖維。外側(cè)分叉脊是區(qū)分AM束和PL束股骨側(cè)足跡的分隔器。Ziegler等［20］發(fā)現(xiàn)外側(cè)髁間嵴的標志物長度為18.0 0mm，而分叉嵴的長度估計為11.60 mm，PL束附著在AM束的遠端和前部。同時確定ACL股骨側(cè)的附著中心位于外側(cè)髁間嵴后方6.10 mm處，分叉嵴附近1.70 mm處，距遠端軟骨邊緣14.70 mm。AM束和PL束附著中心分別位于外側(cè)髁間嵴后方7.10 mm和3.60 mm，分叉嵴兩側(cè)4.80 mm和5.20 mm，分別距遠側(cè)軟骨邊緣18.60 mm和10.70 mm。Rainer等［11］研究發(fā)現(xiàn)AM束和PL束的足跡分別占ACL股骨止點區(qū)域的52%和48%。

3.3 脛骨止點解剖學(xué)研究

ACL脛骨止點變異較大，因為ACL可能穿過膝橫韌帶下方，但很少有纖維束與外側(cè)半月板前角融合。脛骨嵴內(nèi)側(cè)隆起和膝橫韌帶是固定點，有助于指導(dǎo)隧道的正確放置，而外側(cè)半月板的前角與ACL脛骨止點的關(guān)系可能不同［21］。大部分學(xué)者將脛骨止點為橢圓形或扇形，且以扇形多見，也有學(xué)者將脛骨止點描述為 C型（67%）、J型（24%）及 Cc型（9%）［22］。Colombet等［23］通過研究測得脛骨止點約為ACL體寬的兩倍，其前緣距離脛骨前皮質(zhì)約22 mm，距關(guān)節(jié)面前緣約15 mm，位于脛骨內(nèi)、外側(cè)髁間棘之間及前方。ACL脛骨止點的前后徑為（17.60±2.10） mm，左右徑為 （12.70±2.80） mm。Scheffler等［8］通過 3D磁共振測得脛骨止點長度（10.00±2.00） mm，范圍 （5.00～14.00 mm），寬度 （7.00±2.00）mm，范圍（5.00～13.00 mm），脛骨止點面積（59± 20） mm2， 范 圍 （33.00～118.00 mm2）。 Kopf等［24］通過對137例ACL損傷患者進行術(shù)中測量發(fā)現(xiàn)脛骨止點平均長度（16.80±2.00）mm，范圍（12.00～20.00 mm）。脛骨AM束平均長（8.70±1.10）mm，范圍（7.00～11.00 mm），平均寬（9.20±1.10）mm，范圍（7.00～11.00 mm）。脛骨 PL束的平均長度為（7.40±1.10）mm，范圍（5.00～9.00 mm），平均寬度為（6.6.00±1.00）mm，范圍（4.00～8.00 mm）。脛骨AM束和PL束中心距平均（8.70±1.50）mm，范圍（7.00～10.00 mm）。Harald 等［25］通過 146例 ACL 重建的患者進行研究發(fā)現(xiàn)MRI測量脛骨側(cè)ACL止點長度（16.60±1.60）mm，術(shù)中通過關(guān)節(jié)鏡下測止點長度為（16.40±1.60）mm。并認為ACL脛骨止點長度在12～20 mm之間。Randy等［26］通過相同方式測得的ACL脛骨長軸分別為17.9 mm和17.2 mm。李劼若等［27］通過測量新鮮尸體膝關(guān)節(jié)標本，測得ACL平均峽部直徑為（11.21±0.76）mm，ACL在脛骨止點處的平均最大橫徑及前后徑分別為（11.34±0.79）mm和（16.54±0.82）mm。AM束和PL束在脛骨止點處的平均面積分別為（113.35±29.65）mm2和（83.29±16.9） 9mm2。

3.4 脛骨止點的定位

脛骨止點的定位可以參照軟組織標志及骨性標志，常用的軟組織標志包括ACL脛骨側(cè)殘端，后交叉韌帶前緣及外側(cè)半月板前角后緣。骨性標志包括過頂脊（retro-eminence ridge,RER）和脛骨內(nèi)側(cè)髁間嵴的外側(cè)面。郭宇等［28］通過40例膝關(guān)節(jié)尸體標本測得ACL脛骨側(cè)中心距RER和脛骨內(nèi)側(cè)髁間嵴邊緣分別為（16.95±0.97）mm和（5.99+0.30）mm。AM束及PL束的中心點距RER分別為（17.34±0.30）mm和（10.35±0.31）mm；AM束及PL束中心距脛骨內(nèi)側(cè)髁間嵴邊緣分別為（5.53±0.25） mm 和 （4.19±0.12）mm。Colombet等［23］測量了7個尸體標本的膝關(guān)節(jié)AM束和PL束的脛骨附著，并認為RER是脛骨ACL附著點的重要參考標志。該組發(fā)現(xiàn)脛骨止點AM束和PL束中心之間的距離為（8.40±0.60）mm，AM束在RER 前平均為（17.80±1.70）mm。Edwards等［15］測量了 ACL脛骨附著點的中心在距RER（15.00±2.00）mm處，位于脛骨深度的36%，其中PL束中心距 RER（10.00±1.00）mm，AM束中心距 RER（17.00±2.00）mm。PL束位于脛骨內(nèi)側(cè)髁間嵴外側(cè)（4.00±1.00）mm，AM束位于脛骨內(nèi)側(cè)髁間嵴外側(cè)（5.00±1.00）mm。Lorenz等［29］利用 CT 掃描尸體標本，測量了AM和PL束的中心在脛骨平臺前部的41%和52%，AM和PL束的冠狀面位置距離脛骨平臺內(nèi)側(cè)緣分別為48%和50%。Ahn等［30］應(yīng)用磁共振測量，發(fā)現(xiàn)脛骨止點的中心位于脛骨平臺前部的37%，在冠狀面X線上，脛骨止點定位在距脛骨平臺內(nèi)側(cè)緣46%的位置。

3.5 前交叉韌帶傾斜角

ACL在磁共振矢狀面及冠狀面上存在傾斜角，ACL矢狀角定義為矢狀面上ACL纖維軸線與垂直于脛骨長軸的直線之間的角度。冠狀角定義為冠狀面上ACL纖維長軸與垂直于脛骨長軸的直線之間的角度。Ahn等［30］通過MRI測量了健康人群的ACL，并報告了ACL在矢狀面及冠狀面上的傾斜角度分別為（58.70±3.80）°和（65.90±4.40）°。Kyung 等［31］通過磁共振測量正常人群ACL在矢狀面上AM束的平均傾角為54.6°，PL束為53.0°，在冠狀面上AM束平均傾斜角為73.4°，PL束為66.4°。相比于矢狀角，冠狀面內(nèi)的ACL傾斜角更偏向垂直，這與髁間切跡狹窄有關(guān)，在這個平面上不允許有大量的傾斜。于是Nathan 等［32］將正常 ACL 的矢狀角定位在 50°～60°，冠狀角定位在 66°～76°。

4 前交叉韌帶的長度及所受應(yīng)力在不同屈膝角度的變化

ACL的長度和強度在確定重建韌帶的最佳移植物時非常重要。Zantop等［17］測量出的ACL平均長度為38 mm，寬度為11 mm，并認為完整的ACL最多可以承受2 160 N的拉力，具有242 N/mm的剛度。但ACL存在彈性，所以在膝關(guān)節(jié)不同的屈曲角度，ACL表現(xiàn)為不同的長度，F(xiàn)ujimaki等［7］認為ACL在膝關(guān)節(jié)處于完全伸直位時最長，為（31.10±3.10）mm，隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度的增加逐漸減小，至膝關(guān)節(jié)屈曲 90°時，ACL的長度為（24.30±3.20）mm。ACL峽部的橫截面積也隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度變化，在膝關(guān)節(jié)伸直位時最小為（39.90±13.70）mm2，在膝關(guān)節(jié)屈曲 90°時最大為（43.90±12.10）mm2。ACL 的生物力學(xué)及功能解剖學(xué)研究表明，在膝關(guān)節(jié)處于完全伸直位時，AM束與PL束基本保持平行，隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度的增加，兩束出現(xiàn)一定角度的扭轉(zhuǎn)，而且PL束逐漸松弛，AM束逐漸緊張。Andrew等［33］指出AM束在完全伸直位時被拉長，隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度的增加而放松，但在膝關(guān)節(jié)屈曲超過90°后再次被拉長。Yasuda等［34］的一項研究也證明了這一點，該研究表明AM移植物原位力在完全伸展時最高，在膝關(guān)節(jié)屈曲 0°～30°之間降低，在 30°～90°之間有一個平臺，此后逐漸增加。另一方面，PL束移植物張力在完全伸展時最高，隨著膝關(guān)節(jié)屈曲從0°～90°逐漸放松。

5 小 結(jié)

在進行ACL重建時，精確的股骨及脛骨骨道定位，對移植物近期及遠期存活率至關(guān)重要，解剖重建的交叉韌帶將使患者獲得更好地本體感覺，從而迅速恢復(fù)正常運動功能。只有系統(tǒng)的評估，綜合多方面解剖特點才能精確定位股骨及脛骨止點，實現(xiàn)解剖重建。重建時還應(yīng)考慮髁間窩形態(tài)及脛骨傾斜角，必要時行髁間窩成形或脛骨截骨矯形術(shù)，以減少重建韌帶與周圍組織的慢性磨損及撞擊，減輕移植物張力，降低ACL重建失敗率。