容積CT三維重建評(píng)估膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶重建術(shù)骨隧道的價(jià)值

李法升, 林炎聰, 陳平康, 周志剛, 吳云軍, 邱麟*

(1.暨南大學(xué) 附屬第一醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像中心， 廣東 廣州 510632；2.暨南大學(xué) 附屬第五醫(yī)院∥河源市深河人民醫(yī)院 影像中心， 廣東 河源 517475；3.暨南大學(xué) 附屬第一醫(yī)院 骨科， 廣東 廣州 510632)

膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)損傷是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)常見(jiàn)的疾病，占運(yùn)動(dòng)損傷的40%左右[1]。前交叉韌帶損傷后如治療不及時(shí)，會(huì)進(jìn)一步發(fā)生鄰近韌帶松弛、半月板損傷及關(guān)節(jié)面軟骨磨損等嚴(yán)重的并發(fā)癥。隨著關(guān)節(jié)鏡技術(shù)的進(jìn)步，關(guān)節(jié)鏡下的前交叉韌帶重建術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用[2]，并成為ACL斷裂的主要治療方法。盡管在過(guò)去的幾十年手術(shù)技術(shù)不斷改進(jìn)，仍有多達(dá)25%的患者在ACL重建后無(wú)法恢復(fù)到令人滿(mǎn)意的結(jié)果[3]。術(shù)后骨隧道的位置、形態(tài)及角度是影響手術(shù)治療效果的重要因素，因此評(píng)估這些指標(biāo)有利于指導(dǎo)術(shù)中定位及術(shù)后的康復(fù)治療。目前對(duì)于前交叉韌帶重建術(shù)后的評(píng)價(jià)主要是通過(guò)臨床指標(biāo)評(píng)分評(píng)估，在影像學(xué)上主要應(yīng)用X線和CT檢查評(píng)估骨隧道的情況，或應(yīng)用MR評(píng)估重建韌帶的信號(hào)特點(diǎn)，目前尚欠缺統(tǒng)一的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。本研究采用容積CT掃描三維重建結(jié)合臨床評(píng)分的方法對(duì)重建的前交叉韌帶進(jìn)行研究，評(píng)估手術(shù)療效以及預(yù)后情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究通過(guò)暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)審批，倫理批號(hào)(KYk-2022-015)。選擇2017年1月到2019年6月期間因前交叉韌帶損傷在暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院行前交叉韌帶重建術(shù)的患者91例，其中男74例，女17例，年齡為15～69歲，平均年齡(31.84±11.09)歲。所有患者在關(guān)節(jié)鏡檢查下確認(rèn)為單純前交叉韌帶斷裂并采用關(guān)節(jié)單切口、脛骨和股骨單骨隧道(單束)進(jìn)行重建，所有患者在術(shù)后1個(gè)月內(nèi)行CT檢查，3個(gè)月進(jìn)行術(shù)后臨床評(píng)估。

1.2 手術(shù)方式

取仰臥位，全身麻醉，所有患者均采用Endobutton固定術(shù)。用Paramax導(dǎo)向器械定位股骨及脛骨隧道，確保膝關(guān)節(jié)在完全伸直位時(shí)髁間窩頂及側(cè)壁不與移植物相撞擊，行髁間窩成形擴(kuò)大術(shù)，隧道口用鈦合金鋼板固定肌腱。股骨隧道位于髁間窩后外側(cè)緣，左膝位于 2點(diǎn)鐘和 3點(diǎn)鐘位置，右膝位于 9點(diǎn)鐘和 10點(diǎn)鐘位置，兩個(gè)脛骨隧道位于原有前交叉韌帶的止點(diǎn)。

1.3 儀器與方法

采用Cannon Aquilion One 320排CT機(jī)，掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流112～187 mA，矩陣512×512，視野(Field of view，F(xiàn)OV) 240 mm，球管轉(zhuǎn)速0.35 s/r，層厚0.5 mm，層間距0 mm，容積掃描，一次掃描覆蓋范圍160 mm。采用Cannon第3代AIDR 3D迭代算法，有效輻射劑量0.5 mSv。計(jì)算機(jī)自動(dòng)按軟組織算法和骨算法完成掃描，并將容積數(shù)據(jù)自動(dòng)傳入飛利浦PACS系統(tǒng)(PACS 12.2，Philips, The Netherlands)，選擇骨算法數(shù)據(jù)進(jìn)行任意層面多層面重組(multiplanar reconstruction，MPR)和3D重建顯示骨隧道。由2位具有5年(林炎聰)和15年(邱麟)肌骨系統(tǒng)疾病診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師分別進(jìn)行以下指標(biāo)的測(cè)量：(1)測(cè)量骨隧道參數(shù)。根據(jù)Bernard等[4]和Lorenz[5]介紹的方法，在CT三維重建圖骨隧道顯示最佳位置上，清晰地顯示髁間窩頂部，測(cè)量OP線：脛骨隧道的中心點(diǎn)(O)到脛骨前部骨皮質(zhì)邊緣(P)的距離。測(cè)量AB線：脛骨平臺(tái)髁間隆起處測(cè)量脛骨平臺(tái)前緣(A)到后緣(B)的距離，計(jì)算OP占AB的百分率(Pt)，Pt=(OP/AB)×100%。測(cè)量 EF線：股骨隧道內(nèi)口中點(diǎn)(E)到股骨外側(cè)髁前緣(F)。測(cè)量髁間窩頂線(CD)：股骨外側(cè)髁后緣(C)到前緣(D)之間的距離，計(jì)算EF占CD的百分率(Pf)，Pf=(EF/CD)×100%。(2)根據(jù)Wang[6]和Segawa[7]的方法進(jìn)行骨隧道角度的判定(圖2)。測(cè)量脛骨骨隧道的角度，在三維重建前后位上顯示隧道長(zhǎng)軸，測(cè)量隧道長(zhǎng)軸與脛骨骨干的夾角(α)、在三維重建左側(cè)(左膝)位重建或右側(cè)位重建(右膝)顯示骨隧道，測(cè)量骨隧道長(zhǎng)軸和關(guān)節(jié)線之間的夾角(β)。在后前位重建顯示股骨骨隧道，測(cè)量股骨骨隧道長(zhǎng)軸與關(guān)節(jié)線之間的夾角(γ)，在三維重建左側(cè)(左膝)位或右側(cè)位(右膝)顯示骨隧道，測(cè)量骨隧道和股骨長(zhǎng)軸之間的夾角(θ)。

所有符合條件的 ACL 重建患者在術(shù)后 3 個(gè)月，分別由兩名具有5年前交叉韌帶重建手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的骨科醫(yī)師(周志剛，吳云軍)進(jìn)行膝關(guān)節(jié)功能評(píng)分和穩(wěn)定性的檢查，當(dāng)意見(jiàn)有分歧時(shí)與上級(jí)醫(yī)師探討后達(dá)成一致。采用國(guó)際膝關(guān)節(jié)文獻(xiàn)委員會(huì)(The international knee documentation committee knee evaluation form，IKDC)評(píng)分，以90分為界，將患者分為兩組。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果

91例患者的CT圖像能清楚顯示脛骨隧道和股骨隧道，術(shù)后3個(gè)月內(nèi)隨訪所有患者無(wú)手術(shù)失敗和再次手術(shù)情況。按照IKDC評(píng)分，90分以下的患者19例，高于90分的患者72例。對(duì)2名放射科醫(yī)師測(cè)量結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，顯示一致性良好(表1)。表2顯示不同觀察指標(biāo)與膝關(guān)節(jié)IKDC功能評(píng)分的關(guān)系。IKDC評(píng)分<90分和>90分組間Pt基本一致，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-1.197，P=0.234)；IKDC評(píng)分>90分組的Pf明顯大于IKDC<90分組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-2.219，P=0.029)，ROC曲線下面積為65.168%(圖2)。脛骨隧道α角(t=0.038，P=0.970)和β角(t=0.908，P=0.366)在兩組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；IKDC評(píng)分>90分組股骨骨隧道γ角(t=3.228，P=0.002)和θ角(t=5.378，P<0.001)明顯小于IKDC<90分組，ROC曲線下面積分別為 73.136%和80.848%(圖2)。

表1 兩名測(cè)量者各觀察指標(biāo)的一致性檢驗(yàn)

表2 不同觀察指標(biāo)與膝關(guān)節(jié)IKDC功能評(píng)分的關(guān)系

表3 不同觀察指標(biāo)在最大Youden指數(shù)下ROC曲線的診斷效能

患者，男，25歲，左膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶重建術(shù)后，三維重建均能清晰顯示脛骨及股骨的骨隧道位置和角度。

A:藍(lán)虛線為γ角，紅虛線為θ角；B:黃虛線為Pf

3 討論

膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷是膝關(guān)節(jié)韌帶損傷中中最常見(jiàn)的類(lèi)型，損傷后需要做前交叉韌帶重建治療，目前通過(guò)關(guān)節(jié)鏡進(jìn)行韌帶重建是最佳治療手段[8]。骨隧道的位置是影響前交叉韌帶重建治療效果的重要因素之一，不佳的股骨隧道或脛骨隧道會(huì)造成膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)的異常[9]從而影響膝關(guān)節(jié)前后穩(wěn)定性、旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性及過(guò)伸運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)軟骨的磨損、退行性改變或半月板的繼發(fā)損傷。前交叉韌帶等長(zhǎng)重建，最主要的目的是恢復(fù)ACL的自然形態(tài)，盡可能恢復(fù)解剖附著點(diǎn)，讓重建后的移植物能夠在膝關(guān)節(jié)伸直和曲屈過(guò)程中保持等長(zhǎng)，從而替代損傷的ACL。大多數(shù)ACL重建術(shù)后膝關(guān)節(jié)的功能逐漸恢復(fù)，但部分患者仍有疼痛、腫脹、關(guān)節(jié)不穩(wěn)及伸屈受限等癥狀，影響生活質(zhì)量[10]。本研究采用的三維容積CT檢查在任意層面重建的基礎(chǔ)上，結(jié)合三維重建法觀察重建韌帶的脛骨及股骨起止點(diǎn)、骨隧道角度，旨在為手術(shù)骨隧道的建立路徑評(píng)估提供客觀的依據(jù)。

脛骨隧道的準(zhǔn)確定位可以有效地避免膝關(guān)節(jié)前疼痛、伸直受限、失穩(wěn)及移植物撞擊等并發(fā)癥。脛骨骨隧道的內(nèi)口位置不準(zhǔn)是關(guān)節(jié)鏡下前交叉韌帶重建技術(shù)不良中較為常見(jiàn)的情況之一[11-12]，隧道內(nèi)口的位置不良可出現(xiàn)不同的臨床表現(xiàn)。脛骨骨隧道的內(nèi)口過(guò)于偏前可導(dǎo)致移植物與髁間窩頂部撞擊[13]、移植物松弛或斷裂；若脛骨隧道位置偏前，不僅在膝關(guān)節(jié)曲屈時(shí)移植物受到過(guò)大張力，而且在膝關(guān)節(jié)伸直時(shí)可能造成股骨髁對(duì)其嵌壓、損傷；如果脛骨內(nèi)口位置過(guò)于偏后，重建韌帶即便保持完整，膝關(guān)節(jié)也可以表現(xiàn)為松弛和不穩(wěn)定[14]；若脛骨隧道位置偏后，則移植物會(huì)出現(xiàn)過(guò)分垂直現(xiàn)象而降低對(duì)脛骨前方移動(dòng)的限制能力。本研究結(jié)果表明脛骨隧道內(nèi)口的位置對(duì)于術(shù)后療效的影響并不明顯，這與Behrend等[15]的研究結(jié)果一致，可能與前交叉韌帶附著點(diǎn)的生理狀況有關(guān)。鉆取的脛骨隧道進(jìn)入點(diǎn)通常位于關(guān)節(jié)線下4 cm與脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)2 cm的交點(diǎn)處，隧道的最佳定位位置在髁間隆起的足印區(qū)，該解剖結(jié)構(gòu)可通過(guò)多處骨性標(biāo)志進(jìn)行定位[16]，通常脛骨隧道的定位較為理想，因脛骨隧道誤差小。本研究的結(jié)果也說(shuō)明脛骨隧道的定位技術(shù)比較成熟，與Mauch等[17]的結(jié)果相似。研究發(fā)現(xiàn)股骨隧道的位置是決定移植物長(zhǎng)度的主要因素，也是手術(shù)成敗的關(guān)鍵所在。在不同療效的患者上，股骨隧道的位置明顯不同，表明股骨干隧道的位置對(duì)術(shù)后關(guān)節(jié)的功能影響較大，不合適的股骨隧道定位對(duì)韌帶的等長(zhǎng)性產(chǎn)生不同的影響。如果股骨隧道內(nèi)口偏離等距點(diǎn)，則在膝關(guān)節(jié)伸屈活動(dòng)中，移植物會(huì)受到很大的應(yīng)力導(dǎo)致拉伸和松弛[18]，假如股骨隧道位置過(guò)于靠下、靠前或者兩者同時(shí)存在時(shí)，移植物會(huì)出現(xiàn)過(guò)分垂直，導(dǎo)致距離減小，當(dāng)屈膝運(yùn)動(dòng)時(shí)，移植物受到的張力明顯增大，可能會(huì)導(dǎo)致移植物纖維斷裂而影響愈合。本研究結(jié)果顯示IKDC高分組的股骨骨隧道位置較低分組的股骨側(cè)位置偏后，說(shuō)明低分組的患者股骨隧道偏前會(huì)致效果欠佳，位于Blumensaat 線的60%之前的股骨隧道均是不理想的定位。本研究的結(jié)果與Behrend 等[15]的結(jié)果相似，有學(xué)者通過(guò)研究尸體標(biāo)本，認(rèn)為股骨附著點(diǎn)的等距重建范圍位于正常前交叉韌帶股骨側(cè)的后方[19]，可能是尸體標(biāo)本骨隧道的研究與活體手術(shù)之間還是存在差異所致。

關(guān)節(jié)鏡下重建術(shù)治療ACL損傷的療效與準(zhǔn)確的脛骨隧道和股骨隧道定位密切相關(guān)，特別是股骨隧道的定位[20]。沈光思等[21]的研究認(rèn)為股骨隧道在冠狀面和其長(zhǎng)軸的最佳角度為30°。Segawaetal[7]認(rèn)為股骨隧道與股骨長(zhǎng)軸所成角度對(duì)隧道內(nèi)徑的擴(kuò)大、股骨隧道前壁的接觸應(yīng)力有明顯的影響，和股骨長(zhǎng)軸成 25°時(shí)能最大程度地減小隧道壁接觸應(yīng)力,從而可以減輕股骨隧道內(nèi)徑的擴(kuò)大。股骨隧道矢狀位上隧道角度過(guò)大，隧道出口位置接近關(guān)節(jié)囊, 對(duì)髕股關(guān)節(jié)及其周?chē)浗M織將構(gòu)成損害。本研究結(jié)果顯示股骨隧道角度不同，膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性也不同；小角度有利于增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性。股骨側(cè)移植物與骨隧道所成角度較大，骨隧道邊緣應(yīng)力較大，造成骨隧道磨損[8]。角度小，則隧道長(zhǎng)度增加，可降低后方骨皮質(zhì)破裂的風(fēng)險(xiǎn)[22-23]，然而一些研究認(rèn)為增加矢狀位傾斜角度對(duì)隧道長(zhǎng)度的影響不大，隧道長(zhǎng)度可能會(huì)受到患者身高，體質(zhì)量，腿部尺寸，手術(shù)定位和較大的股骨外側(cè)髁尺寸的影響[24-25]。

本研究的優(yōu)勢(shì)為采用了320排CT容積掃描方法進(jìn)行圖像采集，取得容積數(shù)據(jù)，圖像清晰，重建方便、快捷并且實(shí)用性高，可以快速對(duì)術(shù)后骨隧道進(jìn)行評(píng)估，對(duì)骨隧道內(nèi)口及隧道的位置、角度判斷準(zhǔn)確，為后續(xù)的康復(fù)治療提供指導(dǎo)性建議，因此具有重要的臨床價(jià)值。本研究尚存在以下不足：第一，低分組的入組病例較少，隨訪時(shí)間較短，隧道和移植物的生長(zhǎng)的情況也有一定關(guān)系；第二，雖然手術(shù)方式一致，但操作者和助手不是同一組手術(shù)醫(yī)生，可能存在經(jīng)驗(yàn)和技巧上的差異；第三，為單中心研究，所有的納入患者均為同一家醫(yī)院病例，僅能代表此院對(duì)ACL的診療現(xiàn)狀；第四，本文僅評(píng)估骨隧道的位置和角度，沒(méi)有納入移植物體成熟度分析。今后可增加樣本含量并適當(dāng)延長(zhǎng)隨訪時(shí)間，納入移植體成熟度分析，進(jìn)一步開(kāi)展多中心研究增加研究的深度與廣度。

作者貢獻(xiàn)聲明

邱麟：提出研究思路和框架，修改論文；李法升，林炎聰：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)和撰寫(xiě)論文；陳平康：指導(dǎo)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)；周志剛，吳云軍：評(píng)估患者情況，收集臨床數(shù)據(jù)。

利益沖突聲明

本研究未受到企業(yè)，公司等第三方資助，不存在潛在利益沖突。