早读 | 前交叉韧带解剖、功能、起止点,这么学准没错!

奋斗第一

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2020-09-16

前交叉韧带(ACL)是膝关节重要的稳定结构,ACL损伤已成为严重影响膝关节稳定性的重要因素。充分熟悉了解ACL的解剖、功能、分布及起止点等相关特性,对实施手术治疗起到非常重要的作用。今天我们一起来学习ACL的相关解剖知识,值得学习借鉴!

(一)概述

组成前交叉韧带的纤维是由150-250nm直径的纤丝先组成120μm的纤维,继而组成100-250μm的亚筋膜单位,这些亚筋膜单位被覆称为腱内膜的疏松的结缔组织。3-20个亚筋膜单位结合在一起组成纤维束,直径从250μm到数毫米不等,被腱鞘包绕纤维束或绕韧带的纵轴螺旋走行或直接由股骨到胫骨,周围包绕腱旁组织。

髌腱、前交叉韧带、重建后韧带电镜图

另外,滑膜血管在滑膜下伴韧带全程行走,它们的分支像网一样包绕整个韧带。韧带近端的血供好于远端部分,在胫骨止点近端5-10mm韧带周围的动脉网缺失。

前交叉韧带和半月板在解剖上密切相关,在功能上一致,尤其与外侧半月板止点关系十分密切。

临床中,对前交叉韧带重建失败模型的评估显示导致重建失败的最常见的原因是股骨骨隧道建立不恰当。充分理解前交叉韧带的前内侧束和后外侧束的解剖和功能是十分必要的。与治疗骨折时必须达到解剖复位一样,前交叉韧带重建技术也必须重建韧带的正常解剖结构。

(二)前交叉韧带功能

1.前交叉韧带的主要功能是限制胫骨前移,其维持旋转稳定的次要功能。

2.前交叉韧带是关节内韧带,但是它位于关节滑囊外,由含粘性蛋白的 I 型胶原组成,与其他关节外韧带组成相同。

3.前交叉韧带的主要供血动脉是膝中动脉,由腘动脉发出,另外,膝中下动脉和下外动脉也是通过前方脂肪垫为前交叉韧带提供血供。

4.前交叉韧带的极限抗拉强度约为1725±269 N,韧带内存在来自于胫后神经的机械感受器,为一种本体感受器。

5.前交叉韧带的两束是基于它们在胫骨上止点的相互关系来命名的。前内侧束和后外侧束起于股骨外髁的内后侧面,止于胫骨髁间嵴的稍前方的一个呈椭圆形的区域。

6.前束的平均长度(28 -38 mm)比后束(17.8 mm)的略长,但是两束的直径相差甚微,约为7-17 mm (平均 11 mm)。

7.有研究显示其最狭窄的部位位于其中部,横断面积在男性和女性分别为36 和 44mm2

8.前交叉韧带在胫骨上的止点,如足迹一样呈扇形散开,这样避免了其在完全伸直时发生于髁间窝的撞击征。为了避免在行前交叉韧带重建后发生髁间窝撞击征,多数外科医师在后束的胫骨上止点附近,即足迹的后方建立胫骨骨隧道。

9.前交叉韧带完全伸直时,两束在矢状面平行。在冠状面前内侧束(约为70°)比后外侧束(约为50°)更垂直于关节线。

10. 膝关节屈曲时,后外侧束的股骨起点前移,两束互相交叉。在屈膝大于60°时,前内侧束紧张,而后外侧束相对松弛,在伸膝和内外旋时都处于紧张状态。

(三)股骨上的止点

Zantop等人对尸体的膝关节标本进行横断切片后,测量了前内侧束和后外侧束在股骨外髁的附着处的中点距关节软骨边缘的距离,前内侧束的均值为18.9 mm,后外侧束为6.5 mm。相对于后外侧束附着处的重点,前内束的在外髁内面的位置要更深和偏上。

Takahashi等人报道了前内侧束和后外侧束在股骨外髁的附着处的中点距外髁后部的距离分别为7.6和7 mm,补充了它们在矢状位的位置的描述。

Yasuda等人将前交叉韧带的两束在股骨的附着部的形状描述为蛋形。屈膝90°时,连两束的中点作一连线刚好为蛋形附着处的长轴。【AFS,与股骨长轴平行的直线】

通过股骨关节面的接触点作一垂线可以与后外侧束附着部的中点相交,中点距软骨边缘的距离为5-8mm。同样的方法测得前内侧束附着部的中点距股骨后侧的距离为5-6mm。如果前交叉韧带是完整而且可以确认的,通过接触点作一垂线将与前交叉韧带和后外侧束的中点相交。如果前交叉韧带的附着部已缺失或者不能辨认,在通过接触点的垂直线上,于接触点的前方5-8mm可以确定后外侧束股骨附着部的中点。

在屈膝90°位,通过接触点作一垂线(VL)通过股骨外髁和胫骨平台,这条直线与前交叉韧带的股骨附着部的长轴(AX)的交点刚好是后外侧束附着部的中点,中点距软骨边缘的距离为5-8mm。前内侧束附着部的中点距股骨后侧的距离为5-6mm。

Yasuda在文中描述:在右膝,前内侧束和后外侧束在股骨外髁的附着部位于10点至11点之间;在左膝,位于1点至2点之间。Mochizuki等人细化了这一结构,他们描述右膝的前内侧束和后外侧束的附着部分别位于10:20 和 8:50的位置,在左膝分别位于1:40 和 3:10的位置。

(四)胫骨上的止点

高分辨率CT图像显示了前交叉韧带的附着区域。图中显示了胫骨上的骨性标记(A)和跟骨性标记相关的长度宽度测量情况(B)。(A,后交叉韧带纤维的前缘;B,结节间嵴前部或前交叉韧带嵴和前交叉韧带纤维的后缘;C,内侧髁间结节;D,胫骨的内侧髁间嵴;E,外侧髁间结节。)

F,后交叉韧带纤维的前缘到位于结节间嵴上前交叉韧带纤维后缘的距离;G,前结节间嵴或胫骨的前交叉韧带前部纤维的长度;H,前交叉韧带前后部的分区以及其附着部占从内向外隆起部的百分比。

前交叉韧带的两束的纤维扩散附着于内外侧胫骨嵴之间的前部。Odensten 和 Gilquist将前交叉韧带的胫骨附着部描述为椭圆形,前后走向,大小约为17*11mm。

前内侧束呈扩散的扇形止于胫骨,前缘大约位于胫骨前皮质后方10-14 mm处,其解剖中心大约位于13-17mm处。

前交叉韧带自中间的圆形向远端扁平附着的移行变化,有利于膝关节作完全的功能活动,在伸直位时不会发生撞击征。

后外侧束大约位于胫骨前皮质后方20-25 mm处,后外侧束部分附着于外侧半月板的后角。如果在这个部位发生医源性损伤,则有可能会危及外侧半月板的稳定性。

(五)前交叉韧带与外侧半月板

前内侧束在胫骨上的附着部中心位于外侧半月板前附着部的后方2.7 mm和内侧5.2mm处 。

后外侧束在胫骨上的附着部中心位于其后方11.2mm和内侧4.1mm处 。

在胫骨侧位平片上,参照胫骨前皮质,其前内侧束位于30%的位置,而后外侧束位于44%的位置。

(六)前内侧束和后外侧束的生物力学思考

前交叉韧带单束重建技术具有长期的关于成功重建膝关节相关功能的记录,这些记录都是用KT-1000关节动度计测量的,临床效果基本都优良。

前交叉韧带单束重建技术一般是仅重建前内侧束,很少处理后外侧束。结果,由于缺乏后外侧束重建肌腱的作用,在一些病例中,单束重建术后不能恢复膝关节的旋转稳定性。为了支持这个理论,一些研究报道有31%的接受单束重建术患者术后出现了残留的膝关节旋转不稳和功能性疼痛。

一些研究证实原始的前交叉韧带在膝关节的正常活动范围内并非等长的,而且还承受了不同的拉力。胫骨迁移时施加在前交叉韧带的负荷在膝关节弯曲30°时最大,当屈曲度数增加时负荷减小。

在膝关节的活动过程中,前交叉韧带所承受的负荷并非局限于单束韧带,当关节屈曲时,前内侧束承受的负荷最大,伸直时,后外侧束承受的负荷最大。Zantop等人在他们的生物力学研究中报道单独离断后外侧束后,膝关节在完全伸直位和屈膝30°位时胫骨前向平移的程度增大。

后外侧束对于维持膝关节平移和旋转稳定性的重要性 :在膝关节整个活动过程中,后外侧束承受了持续的张力,与伸屈膝状态下原始前交叉韧带所承受的负荷最相似,这与前内侧束不同。在建立单侧单束股骨隧道时综合考虑后外侧束在股骨上的止点的解剖,这样会获得更好的旋转稳定性。 

前交叉韧带双束重建强调了用2束韧带植入物恢复前内侧束和后外侧束的附着部对于减少持续的阳性轴移试验和提高Lachman试验结果非常重要。尽管体外生物力学实验非常支持解剖双束重建前交叉韧带的理念,但是早期临床随访结果并没有显示在功能评分或者恢复正常活动方面,双束重建比单束重建有何优势。除此以外,交叉韧带双束重建技术要求较高,而且需要更高的费用、更长的手术时间和更多的植入物。

近年来,随着这方面生物力学和临床研究的深入和增多,交叉韧带重建技术获得了许多进步,比如双束重建技术的研究和单侧股骨骨髓道对于增强旋转稳定性的重要性。在单束重建技术中可以比较容易的加入这些理念。无论是单束或是双束重建技术,现今,在行前交叉韧带重建时,人们注意的焦点已转向在股骨和胫骨上建立符合原解剖结构的骨髓道,这个观念强调了解剖重建前内侧束和后外侧束对于完全恢复膝关节原有的运动功能的重要性。

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