李安旭,譚洪波,邱雄,袁禮波,張穎,胡清,徐永清
1.昆明醫(yī)科大學研究生院,昆明 650500;2.中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九二〇醫(yī)院,昆明 650032
半月板作為膝關節(jié)穩(wěn)定結構和減震器,其生物力學重要性及保持該器官完整的必要性已被多位作者概述。各種病理因素,如先天性異常、炎癥、代謝性疾病、退行性疾病、腫瘤等可導致半月板完整性的喪失。半月板損傷常見于運動中,比如打籃球、滑雪、踢足球、打羽毛球等需要跳躍、不斷進行膝關節(jié)旋轉(zhuǎn)屈伸的運動。內(nèi)側半月板在解剖上活動度較小,因此較容易損傷,尤其是內(nèi)側半月板后根容易撕裂,對于內(nèi)側半月板后根撕裂,即內(nèi)側半月板后角在脛骨平臺骨性附著點1 cm以內(nèi)的撕脫[1~6],從生物力學分析相當于半月板全切除,會導致軟骨早期退化及膝關節(jié)加速退變,最終形成膝關節(jié)骨關節(jié)炎;同時由于半月板血運的特殊性,在常規(guī)修復時若撕裂端未做新鮮化處理,或者斷端吻合不良、縫合修復后產(chǎn)生較大張力等則會導致半月板愈合障礙,因此有學者認為半月板重建手術是解決創(chuàng)傷性半月板功能障礙最常見的也是更好的選擇[7,8]。
半月板位于股骨髁與脛骨平臺之間,形似新月,內(nèi)側及外側各一個。內(nèi)側半月板呈“C”形或“G”形,較薄,前部較窄,后部較寬大,兩者在游離緣側常顯示約90°的夾角。前角附著于髁間前窩前交叉韌帶的前方,后角附著于髁間后窩后交叉韌帶的前方,半月板與橫韌帶、關節(jié)囊、內(nèi)側副韌帶和半月板股骨韌帶(外側)相連?;顒佣容^小,外傷時容易受累。最初,半月板被認為是腿部肌肉的無功能殘塊[8,9]。
半月板根部分為前根部與后根部,其中內(nèi)側半月板的后根部尤為重要,內(nèi)側半月板后根撕裂是指內(nèi)側半月板后角在脛骨平臺骨性附著點1 cm 以內(nèi)的撕脫[1,2]。內(nèi)半月板前根部與后根部是半月板組織獨特的與脛骨平臺直接附著錨定部位,主要限制半月板因受到擠壓而移位。后根位于距脛骨隆起后方內(nèi)側約9.6 mm、外側約0.7 mm 處。后根也描述為脛骨平臺內(nèi)側關節(jié)軟骨與平臺邊緣銜接點外側3.5 mm 處,PCL 脛骨最上方附著點前方8.2 mm 處。有學者報道測得后根附著面積為47.3 mm2[10]。
半月板血管分布于半月板外周的10%~30%。因此,一般半月板分為3 個區(qū):紅區(qū)(血運區(qū),位于半月板滑膜緣1~3 mm范圍)、紅-白區(qū)(由紅區(qū)毛細血管終末支供血,位于紅區(qū)內(nèi)側3~5 mm 范圍)、白區(qū)(非血運區(qū),位于紅-白區(qū)內(nèi)側部分)[11,12]。半月板血運的特殊性決定著內(nèi)側半月板后根部損傷的愈合率及預后,倘若半月板后根部不同血運區(qū)血管對合不良、未對撕裂端做新鮮化處理,那么半月板后根部愈合率會大打折扣。
軸向力量加上旋轉(zhuǎn)研磨是半月板損傷的常見原因。半月板損傷一般有4 個因素:膝關節(jié)半屈、內(nèi)收或外展、重力擠壓和旋轉(zhuǎn)力量。在膝關節(jié)由屈到伸、扭轉(zhuǎn)運動時容易受到損傷。中老年人半月板多發(fā)生退行性改變,如做家務(蹲地擦地板、摘菜等)時過屈動作較多更易損傷[13~16]。在不同環(huán)箍斷裂類型中,亞洲人的生活方式中經(jīng)常出現(xiàn)盤腿坐或下蹲,這些被認為是導致內(nèi)側半月板后根撕裂的常見因素,內(nèi)側半月板后根撕裂導致內(nèi)側半月板從內(nèi)側關節(jié)間隙中擠出[5,17~19]。
Chung等[18]研究發(fā)現(xiàn)股骨內(nèi)側髁與脛骨髁尺寸較大的中年患者容易發(fā)生內(nèi)側半月板后根撕裂。有學者指出年齡大、高BMI 女性、活動水平降低、骨關節(jié)炎分級高、較大的內(nèi)翻機械軸角度是內(nèi)側半月板后根撕裂的重要危險因素[1,5,10,17,19]。
半月板后根部損傷占所有膝關節(jié)鏡手術的9.1%,后根損傷明顯多于前根[20]。有學者報道內(nèi)側半月板后根部撕裂的發(fā)病率約占所有半月板撕裂的10.1%~27.8%。約70%內(nèi)側半月板后根部損傷來源于膝關節(jié)退變,而沒有明確的創(chuàng)傷史[10]。Chung等[18]指出內(nèi)側半月板撕裂發(fā)病率達27.8%。國內(nèi)學者指出內(nèi)側半月板損傷患病率為7%。半月板損傷多見于青壯年,男性多于女性。多發(fā)于球類運動員及重體力勞動者如礦工、搬運工等。研究顯示:21~30 歲患者多有明確的外傷史,與劇烈運動有關,31~40 歲患者多無明確的外傷史或者有輕微的外傷,為慢性損傷。男性患者較多,與男性多從事體力及體育運動和意外損傷有關。
內(nèi)側半月板后根部撕裂分為5 種類型,Ⅰ型為后根部部分撕裂,一般不超過1/2;Ⅱ型為后根部完全徑向撕裂;Ⅲ型為后根部完全撕裂合并內(nèi)側半月板桶柄樣撕裂;Ⅳ型為后根部斜行撕裂并向半月板后角的脛骨平臺附著點延伸;Ⅴ型為后根部脛骨平臺附著點撕脫骨折[2]。
半月板作為股骨髁與脛骨之間的纖維軟骨結構,具有承載重量、傳遞負荷、載荷分布、吸收沖擊、分散壓力、潤滑關節(jié)、穩(wěn)定關節(jié)、增加應力面積、協(xié)調(diào)膝關節(jié)運動等重要功能,半月板通過在脛骨平臺分散來自股骨髁的載荷從而保護關節(jié)面[4~6,8,9,13,14,21~27]。因為半月板纖維膠原束的特殊排列方式,半月板的一個重要特性是把壓縮應力轉(zhuǎn)化為環(huán)箍張力時,它能夠抵抗張力。它還具有抵抗剪切力、拉伸應力等作用。已有實驗證明,半月板因其纖維軟骨具有完整的低通透性,還具有限制膝關節(jié)關節(jié)軟骨滲出液的功能[9,22]。
內(nèi)側半月板后根部撕裂在生物力學上相當于半月板完全切除,如果沒有手術干預,撕裂往往無法愈合,導致患者疼痛和活動能力喪失,內(nèi)側半月板功能喪失會直接增加內(nèi)側關節(jié)軟骨所受應力,加速繼發(fā)性骨關節(jié)炎的進展,應當立即治療[22,28]。Brian等[29]通過對10 具新鮮男性尸體進行實驗,發(fā)現(xiàn)在內(nèi)側半月板后根撕裂的情況下,隨著脛骨平臺后傾角增大,對ACL 所承受張力的影響增加,證明內(nèi)側半月板后根完整的重要性。
內(nèi)側半月板后根撕裂作為骨關節(jié)炎發(fā)生的危險因素受到越來越多的關注,后根修復術成為預防骨關節(jié)炎進展的一種選擇[17]。約10%~21%半月板后根撕裂傷患者接受了半月板修復或半月板切除手術[10]。內(nèi)側半月板后根撕裂修復術的缺點是愈合率較低[28],特別是縫合錨定技術或經(jīng)脛骨平臺牽出技術[17]。有學者報道后根修復術后的結構完全愈合率,縫合錨定組為50%,牽出修復組為52.2%;10 余例半月板經(jīng)牽出技術修復后根后關節(jié)鏡檢查顯示半月板未愈合。有學者對27例內(nèi)側半月板后根撕裂患者進行脛骨內(nèi)側高位截骨聯(lián)合半月板全內(nèi)縫合術,結果為11例完全愈合,16例部分愈合,完全愈合率為41%[30]。
由于內(nèi)側半月板后根撕裂修復術糟糕的愈合率,而異體半月板移植存在一定的風險,嘗試移植自體組織替代內(nèi)側半月板,于半月板重建術具有可行性與合理性[31]。因為自體肌腱在髖盂唇重建以及肩關節(jié)上關節(jié)囊均取得一定的成功。半月板重建的目的是恢復半月板后根的韌帶樣解剖結構,將半月板牢固地附著于脛骨平臺,這種解剖性后根修復對于恢復其生物力學功能是很重要的[32]。
單純縫合修復可穩(wěn)定半月板結構,將應力適當分散開來,但不足以穩(wěn)定整個膝關節(jié),如果縫合過短會產(chǎn)生足夠大的張力,但又會反過來影響半月板后根部的愈合,這其實是矛盾的,而且半月板后根部縫合修復后為避免過大的張力,還需要松解一部分關節(jié)囊。有文獻報道自體肌腱半月板重建可模擬半月板股骨韌帶的功能,從而有效增加膝關節(jié)的穩(wěn)定性。而且由于半月板血運特殊性對后根撕裂修復愈合的影響,自體肌腱重建使肌腱-骨隧道的愈合可能更為可觀(參考前交叉韌帶重建后肌腱-骨隧道愈合)。自體肌腱重建后的半月板能夠得到一定量的延長,在保證膝關節(jié)結構及受力穩(wěn)定的同時又能減小半月板所承受的環(huán)箍張力及剪切力,這對日后的愈合及康復很重要,不僅使受傷率降低,也能極大延緩膝關節(jié)骨性關節(jié)炎的進展。
目前發(fā)現(xiàn)6~12 種自體肌腱組織可作為移植供體重建半月板,并成為研究熱點[33]。Li等[12]選取15 只日本成年大耳兔(30 只膝),其中5 只為正常對照組,10 只行雙膝半月板全切除術,實驗組右膝取自體半腱肌肌腱移植進行半月板重建,左膝作為實驗對照組未做任何干預,于術后6、12、24 周處死家兔,術后所有家兔恢復良好,無并發(fā)癥。觀察大體標本,實驗組移植肌腱完整,與關節(jié)囊愈合連接良好。隨著時間的推移,對照組關節(jié)軟骨狀況明顯低于實驗組及正常組,而實驗組與正常組之間沒有明顯差異。Kohn[31]將35 只美利奴羊分為15、15、5只3 個組,均行內(nèi)側半月板全切。第1組用髕下脂肪墊做半月板重建,第2組用髕腱中1/3 做半月板重建,第3組未做任何處理。1年后處死所有實驗動物,解剖發(fā)現(xiàn)脂肪半月板未獲得可與真正的半月板組織相比的抗拉伸性能。肌腱組織的抗拉伸性能不如真正的半月板組織,但隨著時間的推移,肌腱組織的抗拉伸性能較前有所改善。所有單行半月板切除術的動物12個月后出現(xiàn)軟骨軟化。接受半月板置換術的動物中有部分發(fā)現(xiàn)完整的軟骨?;谶@些動物實驗研究,Kohn[31]接著進行了一項臨床研究:對20例患者實施股四頭肌腱內(nèi)側半月板重建術,其中12 名患者隨訪1年,末次隨訪未發(fā)生明確的并發(fā)癥,無患者需要移除肌腱移植物。關節(jié)鏡隨訪顯示,自體移植半月板重建一側的關節(jié)軟骨狀態(tài)未發(fā)生改變,自體肌腱已愈合至關節(jié)囊。Lanny等[33]根據(jù)動物研究結果和人類報告,為探究自體肌腱移植能否用于人膝關節(jié)半月板缺失重建:維持機械完整性,轉(zhuǎn)化為纖維軟骨,保留關節(jié)腔室,為患者提供癥狀緩解,對5例外側半月板外科切除、膝外翻、外側腔室嚴重退行性關節(jié)炎,但膝關節(jié)穩(wěn)定的患者進行外側半月板重建手術,其中4例使用半腱肌肌腱,1例使用髕腱。4例患者在9~24 個月的隨訪中肌腱移植物部分完整,肌腱移植物沒有完全轉(zhuǎn)化為纖維軟骨,關節(jié)面未被保留,僅有1例臨床癥狀輕微改善;其他的沒有改善,沒有病人病情加重。這項初步研究中使用的自體肌腱移植做半月板重建并不成功,是因為患者存在嚴重的膝關節(jié)退變性骨關節(jié)炎,力線不正(內(nèi)翻或外翻),并且手術對半月板的固定方式可能生物力學強度不足。Pressel等[34]為探究半月板重建是否比文獻報道的半月板切除或半月板同種異體移植帶來更好的臨床主觀感受,對45 位患者用股四頭肌肌腱進行半月板重建,34 名患者獲得隨訪,KOOS 亞組在癥狀改善方面表現(xiàn)良好(25~96 分,平均65 分),但在運動和生活質(zhì)量方面表現(xiàn)不佳(0~100 分,平均52 分;生活質(zhì)量6~94 分,平均54 分)。結論不支持半月板切除術后使用股四頭肌肌腱重建半月板比常規(guī)手術更有優(yōu)勢。Jay等[22]對8 只骨骼發(fā)育成熟的母羊在半月板全切除術后植入纖維增強支架,另有2 只動物半月板全切除術后未做其它處理。52 周處死動物,觀察外植體和關節(jié)面。一只羊因為伸肌腱撕裂而被移出研究;其余的7個外植體保持完整并與骨隧道融合,所有外植體表現(xiàn)出功能性抗拉載荷、抗拉剛度和抗壓模量。觀察到Ⅰ型和Ⅱ型膠原的纖維軟骨修復,基質(zhì)組織和生化含量與天然組織相似,與半月板切除組相比,外植體組的軟骨損傷較少。Prasetia等[28]對一名60 歲男性(滑倒致深度屈曲損傷,上下樓梯疼痛,經(jīng)1年保守治療無效)進行自體股薄肌移植半月板重建術,術后6 個月復查,主觀感受為膝關節(jié)功能有所改善,坐、站立、上、下樓梯,患者沒有感到任何疼痛。囑患者做深屈膝或蹲坐等動作時小心。隨訪6 個月,右膝關節(jié)屈伸活動范圍正常,MRI 顯示幽靈征消失、移植物-半月板愈合、半月板-足印區(qū)附著、移植物-骨愈合。
內(nèi)側半月板作為膝關節(jié)第二穩(wěn)定裝置對于穩(wěn)定膝關節(jié)非常重要,一旦發(fā)生后根撕裂,應立即進行重建,提高修復愈合率。半月板自體重建術給半月板根部損傷修復帶來新的希望,但是重建方式、固定方法、移植物選擇尚無統(tǒng)一的共識。加上對各種自體移植物重建后的成功率沒有很好的把握,因此,內(nèi)側半月板重建術目前在臨床普及度不高,業(yè)界專家不斷地嘗試與改進手術方式及移植物的選擇,力求重建后的自體肌腱半月板與關節(jié)囊愈合,愈合區(qū)恰好是半月板的紅區(qū),因此需要對移植物做新鮮化處理,固定技術可以選用半月板全內(nèi)縫合、由內(nèi)到外縫合,改善自體肌腱半月板血運,提高愈合能力。而纖維增強支架動物體內(nèi)實驗的臨床相關性有待進一步驗證,相信未來有更加合適的自體供體及人工合成材料用作半月板重建。