前交叉韧带重建时初始张力的研究进展
发表时间：2009-06-26 浏览次数：734次
作者:解国辉,纪斌平
作者单位：山西医科大学第二医院骨科，山西 太原 030001 【关键词】 前交叉韧带重建时初始张力
前交叉韧带是膝关节内的主要结构之一，其近端附着于股骨外髁内侧面的后缘，远端呈扁平状附着于胫骨隆突的前内上。前交叉韧带的长度为31～38 mm，平均宽度为11 mm。它的主要作用是通过防止胫骨相对于股骨的前移，以及辅助内外旋运动和防止胫骨过度后移等作用参与维持膝关节的稳定。由于特殊的解剖结构和生物力学特点，在运动和非运动性损伤中容易发生前交叉韧带损伤。前交叉韧带功能的丧失将导致关节软骨的损害及骨关节炎的发病率提高，因此一旦前交叉韧带出现损伤应及早治疗。最近二十年来，以关节镜辅助下前交叉韧带重建手术为代表的微创外科手术(minimal invasive surgery，MIS)己经发展成为现代骨科学令人瞩目的三大进展之一。其优势在于皮肤和关节囊切口小、手术精确、伸膝装置损伤小、可更好的观察隧道和附着点、术后疼痛轻、粘连少、能早期活动以及功能恢复快等。但随着认识的深入，在关节镜下重建前交叉韧带的许多问题也就随之而来。比如移植物的选择、隧道的位置、固定方式、移植物的初始张力和预负荷等都对重建后的效果有较大影响。遗憾的是，目前对这些问题的阐述众说纷纭，不尽相同。现仅对重建前交叉韧带时移植物的初始张力进行一些探讨。Markus P等［1］认为，在关节屈伸过程中，前交叉韧带的张力曲线有两个高峰，分别出现在完全伸直位和完全屈曲位，在这之间前交叉韧带的张力较低。但也有报道称［2］，除了在完全伸直位前交叉韧带的张力较高外(可达250～300 N)，其他位置时的张力接近0 N。Markolf等［2］在胫骨附着点处放置一力学传感器测得一般状态下前交叉韧带的张力。Jagodzinsk M［3］测得膝关节处于被动过伸位时前交叉韧带的张力为(101.9±38.4) N。但这些数据都未在活体实验中得到证实。目前，一种称为“关节镜应力探针”技术的可靠性已经得到证实［4～6］，或许这种技术可使活体中前交叉韧带张力的测定成为可能。在前交叉韧带重建时，移植物的初始张力是影响术后膝关节功能的一个重要因素。很多外科医生在固定胫骨端骨块时都会给移植物一个较高的初始张力。但初始张力的大小尚未有统一认识。动物实验表明，一个相对较高的初始张力可减小关节的前后松弛，使术后关节的稳定性大大提高。相反，若张力较低或未施加初始张力可使关节过度松弛，出现关节不稳，使退行性关节炎的发病率增加。但也有人认为［7］如果初始张力过高，会导致后交叉韧带紧张，关节面的高应力状态及关节活动度减小，使关节出现不正常的吻合和运动。因此，移植物的初始张力应该有一个范围。Yoshiya等［8］将狗分为两组，分别给予1 N和39 N的初始张力，3个月后进行关节状态的测试，发现两组之间并无明显差别。但未对远期效果给予说明。Arms等［9］也进行了类似的实验，所不同的是，他们作了较长时间的研究，1年后他们发现不同的初始张力对关节功能的影响存在着明显差异。这与Tohyamrln［10］的研究结果一致。Karsten在这些研究结果的基础上做了更进一步的探索［11］。他们以兔子为研究对象并随机分为三个实验组，分别给予1、7.5、17.5 N的初始张力，术后2、8、32周对重建的前交叉韧带进行生物力学、组织形态学、韧带细胞浆、细胞核以及韧带血管化等方面的研究。结果显示在第8周以前，上述指标都有积极的变化，但在32周时移植物上的张力明显下降，1 N组移植物的张力仅为兔正常前交叉韧带张力的40.5％、7.5 N组为45.1％、17.5 N组为50.8％。这就说明在术中给一个较高的初始张力可以诱导移植物保持一个较大的张力，这对术后移植物的组织形态、力学性能以及关节稳定性的恢复都有很好的促进作用。这些实验均为动物研究，在某些方面还不能完全反映人体的情况。Henrikn等［12］在实验室中以人体膝关节为研究对象，他们在重建前交叉韧带时将膝关节固定在屈膝30°位并先后给移植物施加5、33、66、99、132 N的初始张力，随后在进行关节活动度测试的时候发现，当初始张力大于33 N时，无论是在水平方向、前后方向还是胫骨向内、向外的旋转都会受到不同程度的影响，导致关节活动度减小，5 N和33 N的初始张力可使关节的活动度恢复至接近正常范围。Van Kanpen［13］在利用骨膑腱骨重建前交叉韧带时建议使用20N或40N的初始张力。但是Yasuda［14］认为，当选用绳肌腱重建前交叉韧带时，初始张力接近80N的时候才可以减少术后关节松弛和不稳。这两种观点之间的差异或许是由于他们采用的重建物不同，因为骨膑腱骨和绳肌腱的生物力学性能并不尽相同。随后，SungCon Kim又对大于80 N的初始张力进行了研究［15］。他们将48个病人随机分配到初始张力为80、120、150 N的实验组中，随访12～32个月后发现各组患者关节的活动度并无明显差异。因此大部分外科医师在术中施加给移植物的初始张力都在20～80 N之间。也有人［7］报道在用骨膑腱骨重建前交叉韧带时，应将膝关节固定在屈曲11°位置，给移植物施加47 N的初始张力，在用绳肌腱重建前交叉韧带时，同样将膝关节固定在屈曲11°位置，而给移植物施加70 N的初始张力，这样才能更好的恢复膝关节的功能。由于现在对前交叉韧带的许多基础问题尚未有直接的实验或临床证据来加以证明，故对上述观点的正确与否还需要进行进一步的研究。另一个值得注意的问题是移植物在重塑过程中以及在以后的功能锻炼中的张力丢失。移植物的韧带化(即移植物在结构和机械性能等方面与前交叉韧带相近，能够满足膝关节功能活动的需求)需要一个相对较长的时间，这个过程将导致移植物出现不可控制的张力变化［7］。Mikami［16］对狗的前交叉韧带进行重建，均给予20N的初始张力，分别测得术后1 h、6周、12周移植物上的张力降为19.1、14.2、4.7 N。这就表明移植物上的张力会随着时间的推移而逐渐减小。Clancy［17］发现12个月后移植物上的张力仅为对照值的52％，McPherson认为为45％［18］，Tohyama［10］认为更低，在18个月时仅为18％。目前这个结论还没有在人体实验中得到证实。
总之重建前交叉韧带时初始张力的选择是一个比较复杂的问题，同时是影响术后关节功能的一个重要因素，因此得到了国内外研究者的广泛关注。目前，这方面的研究已有很大的进展，并得出了很多有益的结论。但总的来说，这些研究大部分是一些孤立的研究，缺乏整体性、系统性的论证。前交叉韧带作为膝关节内的重要结构之一，对它的研究必然会越来越多，如果在进行这些研究的同时能把影响移植物韧带化的各种因素都考虑进来，这将对指导前交叉韧带的重建有着重要的临床意义。
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