膝关节前交叉韧带附着处的临床解剖学研究

论文摘要

研究背景：前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament, ACL）是膝关节重要的稳定结构,其基本作用是防止胫骨前移,对防止胫骨内旋也有一定的作用。前交叉韧带与后交叉韧带共同作用,维持胫股关节的正常运动。前交叉韧带由纵行排列的胶原纤维束组成,被关节内滑膜包绕,为关节内、滑膜外结构。前交叉韧带的主要血供来自膝中动脉,该动脉穿过后关节囊,进入股骨附着处附近的髁间窝内；其他血供来自供应髌下脂肪垫的膝下内侧动脉及膝下外侧动脉。前交叉韧带受胫神经的一个分支支配。目前,我国尚无前交叉韧带损伤的整体人群流行病学及临床流行病学研究的报道。国内外尚无确切的发病率,总的来说,前交叉韧带损伤的发病率较高,与职业、年龄和性别有关系。由于膝关节腔内的特殊环境,前交叉韧带急性损伤完全断裂除滑膜内断裂经保守治疗可以愈合外绝大多数完全断裂难以自行愈合修复。所以前交叉韧带断裂常需要进行手术重建。一个效果满意的前交叉韧带重建取决于诸多因素,如移植物的材料选择、固定和强度等,其中最重要的莫过于胫骨和股骨两个骨道的位置,如何定位这两个骨道的位置也是前交叉韧带重建术中的难点。很多研究者已经证实,虽然胫骨和股骨的附着处都很重要,但因股骨附着处更靠近膝关节活动轴的中心而更为重要。国外报道了前交叉韧带股骨侧附着端位于股骨外侧髁内侧面后部,呈卵圆形凹面,平均长度为18mm,宽度为11mm,面积为113-170mm2,韧带远端呈扇形张开附着于胫骨平台髁间棘前部,形成前宽后窄三角形或卵圆形区域,平均矢状径为17mm,冠状径为11mm,面积为136-150mm2。股骨侧附着处长轴沿股骨长轴走向,胫骨侧附着处长轴沿胫骨平台前后径走向,使得韧带绕自身扭转。在胫骨侧附着端,前交叉韧带形成“足”样结构,不仅增加了附着面积,同时还使前交叉韧带在股骨髁间窝前缘开口的顶壁下形成了皱褶弯曲。在膝关节伸直位,前交叉韧带前面的纤维紧贴于股骨髁间窝前缘,这种环形包裹认为是“生理性摩擦”,避免了伸膝时前交叉韧带与髁间窝撞击。国内报道的前交叉韧带股骨附着处的长径和短径分别为19.32±2.42mm和10.52±2.24mm,前内束和后外束股骨附着处的面积分别为69.37±20.2mm2和86.60±30.22 mm2,前内束股骨附着处的面积略小于后外束；两束中心点连线的距离为9.42±1.51mm,连线与股骨纵轴的夹角为26.90±8.56°；后外束中心点到over-the-top点连线的距离为11.8±1.60mm,连线与股骨纵轴的夹角为26.26±7.78°：后外束中心到股骨外髁软骨缘的最小距离为6.16±1.00mm；前内束股骨附着处中心点位10：10±7’（右膝）或1：49±5’（左膝）；over-the-top点位于10：45±8’（右膝）或1：08±9’（左膝）。上述数据为重建前交叉韧带提供了股骨附着处的临床解剖学参考。虽然前交叉韧带股骨附着处更加重要,但是前交叉韧带胫骨附着处的研究也很有必要。国人通过测量干燥骨骼标本101对,得出前交叉韧带胫骨附着处的最大横径为9.38±1.51mm,最大纵径为15.93±2.52mm.前交叉韧带附着区前缘距胫骨平台前缘的距离为7.85±1.52mm,胫骨平台附着区长轴与胫骨平台正中矢状轴夹角为21.54±4.61°；前交叉韧带的胫骨附着处形态主要以前宽后窄的倒三角形偏心形态为主。但是国内关于前交叉韧带胫骨附着处更为详细的解剖形态学特点的研究还未见报道。既往研究测量前交叉韧带附着处相关数据的方法可分为两类：一种是直接用游标卡尺测量,精确度大都在0.02mm,该方法测量直线距离尚可,但是测量不规则面积的时候,就比较困难。另一种方法是先将待测的物体拍摄数码相片,然后再应用专业的数码相片分析软件进行测量。该方法能较好地测量各种形状的面积,但是由于构件较多,且价格不菲,只有在一些专业机构才有这样的设备。有人曾介绍一种巧用Photoshop软件测量不规则图形的方法。利用该软件测量前交叉韧带附着处解剖数据的方法未见报道,还有待于进一步评估其准确性和优缺点。目的：1、观察膝关节前交叉韧带胫骨和股骨附着处的解剖形态学特点,并测量前交叉韧带胫骨附着处印迹的面积、横径、前后径和股骨附着处印迹的面积、短径、长径以及两个功能束胫骨和股骨附着处几何中心连线的距离；2、探讨上述测量值对前交叉韧带重建的参考意义；3、评估利用Photoshop软件测量前交叉韧带附着处相关数据的准确性和优缺点。材料和方法：1、标本来源10例经福尔马林浸泡的成人膝关节标本（南方医科大学解剖教研室提供）,男、女各5例,其中左膝8例,右膝2例,均来自不同的尸体标本；股骨端及胫腓骨端各保留10 cm长的残端,排除膝关节结构不完整、有明显退变或解剖异常的关节标本。2、解剖方法剔除膝关节周围的皮肤、肌肉、关节囊及髌骨,保留内、外侧副韧带,前、后交叉韧带及内、外半月板。经髁间窝前出口最高点沿矢状面用钢锯将股骨锯成两部分,剔除含股骨内髁部分、内侧副韧带及后交叉韧带,充分显露股骨外髁内侧面,剔除前交叉韧带表面的滑膜组织。前交叉韧带及其附着处清晰可见。3、观察方法被动屈伸膝关节0°～130°,观察屈伸过程中前交叉韧带纤维的张力变化。4、测量方法将膝关节屈至两个功能束最明显的角度,自前交叉韧带中上段开始,沿纤维束走行向上、下分开,止于股骨、胫骨附着处。将其分为前内束（anteromedial bundle, AMB）和后外束（posterolateral bundle, PLB）,AMB和PLB分别从胫骨和股骨附着处切断,同时描记附着处的轮廓,根据轮廓的几何形状确定其中心点并用大头针标记。然后将事前准备好的矩形透明薄膜的一个边缘与内、外侧胫骨平台的后缘对齐（股骨附着处则与股骨长轴平行）,标明前、后、内及外侧,接着将AMB及PLB两束附着处的轮廓及中心点用透明薄膜拓下,然后将透明薄膜上的印迹拓在同一张标准尺寸的A4纸上,用数码相机（Nikon,中国）垂直纸张90°照相。接着用Adobe Photoshop Cs4 （Adobe,中国）软件自带的工具测量前交叉韧带胫骨附着处的前后径d1及横径d2、ABM的面积s1、PLB的面积s2、纸张的面积S1及两束中心连线的距离D1；股骨附着处的长径d3和短径d4、ABM的面积s3、PLB的面积s4、纸张的面积S2及两束中心连线的距离D2。这些值均以像素值表示,记作Ps值；在同一张相片中,已知待测标准尺寸A4纸张的面积，利用“纸张实际面积/纸张面积Ps值=测量值实际大小/测量值Ps值”理,换算出各个测量值的大小。每个ACL胫骨附着处印迹都照相3次,依上述方法测量各个测量值。最后取各项测量值的平均值。同理测量股骨附着处的各个测量值。5、统计方法测量数据应用SPSS13.0统计软件包处理,各个测量值均以均数±标准差表示。将胫骨、股骨端的上述数据分别按“男女”、“左右’’为分组变量,进行独立样本t检验分析,比较两组间差异是否存在统计学意义,并将前交叉韧带股骨端的d3、d4、s3和s4测量值与国内既往文献研究的数据作单样本t检验分析,比较两个实验得出的数据间的差异是否存在统计学意义,进一步评估利用Photoshop软件测量ACL附着处的相关数据的准确性和优缺点。P<0.05,差异有统计学意义。结果：1、前交叉韧带及其附着处的解剖学特点：10例标本的前交叉韧带均可分为AMB和PLB两个功能束。在膝关节伸直位时,前交叉韧带纤维在矢状轴上基本平行,呈扁带状；随着屈膝角度的增大,前交叉韧带股骨附着处的远后侧纤维束逐渐松弛,并向前转动,同时近前侧纤维束稍有松弛；当屈膝到90°时,股骨附着处的远后侧纤维束开始转到韧带的前下方,相应的纤维束开始紧张；在屈膝超过90°至130°,前交叉韧带股骨附着处的远后侧纤维束完全位于韧带的前方,所有韧带纤维均紧张。在屈伸运动中,从侧面可以看到ACL沿矢状面发生旋转,始终能见到两个不同的功能束,在大约屈膝60°时,ACL中上段两个功能束分束最明显。前交叉韧带胫骨附着处位于内侧髁间棘的前外侧,其后缘不超过髁间脊的最高点处；AMB位于前内侧,PLB位于后外侧；胫骨附着处的形状不规则,可分为倒三角形、椭圆形及四边形三种。前交叉韧带股骨附着处位于股骨外侧髁内侧面的后部,其边缘靠近远端和后侧的软骨边缘；AMB位于前内侧,PLB位于后外侧；股骨附着处的形状以椭圆形为主。2、前交叉韧带附着处测量结果10例标本前交叉韧带胫骨附着处的前后径与横径分别为（17.89±2.44）mm、（13.85±1.79）mm；前内束和后外束胫骨附着处的面积分别为（101.18±32.28）mm2、（77.61±19.86）mm2；两束中心点连线的距离为（8.03±1.51）mm。前交叉韧带股骨附着处的长轴与短轴分别为（16.65±1.70）mm、（10.23±1.22）mm;月U内束和后外束股骨附着点的面积分别为（61.38±12.34）mm2、（67.95±7.90）mm2；两束中心点连线的距离为（8.63±0.77）mm。通过统计学分析,可以得出女性前交叉韧带胫骨附着处前内束、后外束附着处面积,股骨附着处的长径,以及附着处两束中心连线的距离均小于男性。3、对应用Photoshop软件测量ACL附着处数据方法的评估：本研究的数据与既往国内王建全等人研究的数据相比,前交叉韧带股骨附着处前内束面积和短径无统计学差异,本研究前交叉韧带股骨附着处的后外束面积、长径及两束中心连线的距离均小于王建全等人研究的数据。应用Photoshop软件能较准确地测量出前交叉韧带附着处的相关数据。本实验方法不仅克服了测量不规则图形面积的难题,测量的数据较可靠,同时又节省了研究费用,是一种既实用又廉价的测量方法。结论：1、根据前交叉韧带内不同纤维束在膝关节屈伸运动中的张力变化,可将其分为前内束和后外束,而且功能分束的观点已被广泛接受。2、前交叉韧带附着处测量值可作为前交叉韧带重建中的参考。3、应用Photoshop软件能较准确地测量出前交叉韧带附着处的相关数据,是一种既实用又廉价的测量方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 参考文献
• 第一部分 ACL胫骨和股骨附着处的临床解剖学测量
• 一、材料与方法
• 二、结果
• 三、讨论
• 第二部分 对应用Photoshop软件测量ACL附着处数据方法的评估
• 一、材料与方法
• 二、结果
• 三、讨论
• 参考文献
• 全文总结
• 综述
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间成果
• 致谢
• 统计学证明