黃文漢，張 余

綜述

前交叉韌帶損傷運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)評估方法進(jìn)展

黃文漢，張 余

前交叉韌帶（ACL）損傷臨床常見，相關(guān)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)評估有助于更加客觀、全面地認(rèn)識ACL損傷，并為診斷和治療策略的選擇提供可靠依據(jù)。隨著現(xiàn)代測量技術(shù)的發(fā)展，ACL損傷運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)評估研究正從靜態(tài)二維逐步過渡到動(dòng)態(tài)三維階段。該文綜述基于光學(xué)捕捉原理和放射影像學(xué)原理的運(yùn)動(dòng)學(xué)評估、手動(dòng)測試、機(jī)器人輔助分析及有限元分析技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展、現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)。

前交叉韌帶；膝損傷；生物力學(xué)；步態(tài)；光學(xué)捕捉；圖像處理，計(jì)算機(jī)輔助；運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)；機(jī)器人；有限元

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）損傷是臨床常見的膝關(guān)節(jié)疾病[1-3]。據(jù)報(bào)道，目前美國每年進(jìn)行ACL重建手術(shù)的數(shù)量超過40萬例[4]。我國尚無整體人群發(fā)病率的報(bào)道，但有學(xué)者對現(xiàn)役集訓(xùn)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果顯示，ACL損傷總體發(fā)病率為0.43%[5]。

為評估ACL損傷患者的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，人們最早利用量角器等測量工具在體表測量膝關(guān)節(jié)特定屈膝位的屈伸角度等參數(shù)，至今該方法仍在采用；之后的視頻錄制方法可通過分析每一幀視頻圖像中的膝關(guān)節(jié)位置，分析膝關(guān)節(jié)屈伸角度等的變化。這些方法測量簡便，但精度較低，無法實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的分析?，F(xiàn)代測量和診斷技術(shù)的進(jìn)步使ACL損傷的檢測手段逐漸發(fā)展到動(dòng)態(tài)三維（three-demensional，3D）步態(tài)分析、熒光透視成像、動(dòng)態(tài)CT和MRI、計(jì)算機(jī)膝關(guān)節(jié)虛擬系統(tǒng)分析等。通過這些測量手段，研究者可以獲得膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，即膝關(guān)節(jié)各組成部分在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)的時(shí)空參數(shù)，包括自由度、對抗力與力矩、運(yùn)動(dòng)限度等[6]，從而對ACL損傷有更為客觀、全面的認(rèn)識，為此類患者的診斷及治療策略的選擇提供可靠依據(jù)。目前應(yīng)用較多的主流技術(shù)包括高精度的X線透視成像技術(shù)，以及可跟蹤大范圍膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的紅外光學(xué)跟蹤技術(shù)。

1 基于光學(xué)捕捉原理的運(yùn)動(dòng)學(xué)評估

1.1 光學(xué)捕捉原理

光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉可通過對目標(biāo)上特定光點(diǎn)的監(jiān)視和跟蹤來完成運(yùn)動(dòng)捕捉的任務(wù)?？臻g中的一個(gè)點(diǎn)，如果能同時(shí)被至少兩部相機(jī)所見，則可以根據(jù)同一時(shí)刻兩部相機(jī)拍攝的相機(jī)參數(shù)來確定這一時(shí)刻該點(diǎn)的空間位置。典型的光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)通常使用6～8個(gè)相機(jī)環(huán)繞場地排列，這些相機(jī)覆蓋的視野重疊區(qū)域就是受試者的動(dòng)作范圍。為了便于處理，通常需要受試者穿上純色服裝，在身體的關(guān)節(jié)、髖部、肘、腕等關(guān)鍵部位貼上特制的標(biāo)志或剛體，稱為marker。視覺系統(tǒng)將識別和處理這些標(biāo)志以得到運(yùn)動(dòng)軌跡。

1.2 ACL損傷運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)評估

利用光學(xué)捕捉原理捕獲人體膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)具有悠久的歷史。從上世紀(jì)60年代開始，Begg等[7]首次運(yùn)用平面定點(diǎn)攝像技術(shù)捕獲運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)：將錄像機(jī)或高速錄像機(jī)的拍攝結(jié)果直接輸入電腦，利用圖像軟件按幀解析圖像，再輸入運(yùn)動(dòng)解析軟件，按場解析，采集每幅圖像特征點(diǎn)的二維（two-dimensional，2D）圖標(biāo)，得到速度、加速度等運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。而以多個(gè)紅外線高速攝影機(jī)為主的立體3D運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)則可利用光電位置敏感器件所構(gòu)成的紅外光點(diǎn)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)位置光電轉(zhuǎn)換功能，直接記錄并解算標(biāo)志點(diǎn)的3D空間坐標(biāo)信息，求得角速度，同時(shí)利用逆動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算動(dòng)力學(xué)指標(biāo)。Gao等[8]即利用3D運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)測量36例受試對象（正常人、ACL損傷患者、ACL重建患者各12例）上下臺階時(shí)的膝關(guān)節(jié)時(shí)空參數(shù)，結(jié)果顯示，ACL損傷患者上臺階時(shí)伸膝減少，上下臺階時(shí)內(nèi)翻、脛骨內(nèi)旋角度均增加。

目前，3D運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)如OrthoTrak步態(tài)分析軟件（美國，MotionAnalysis公司）、CODA mpx 30系統(tǒng)（英國，Movement Techniques公司）、3D gait motion analyses system（英國，VICON公司）等已成為采集骨性關(guān)節(jié)炎及全膝關(guān)節(jié)置換（total knee arthroplasty，TKA）、韌帶修復(fù)手術(shù)患者關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的主流步態(tài)分析工具[9]。但上述系統(tǒng)多采用表皮附屬標(biāo)記方法，表皮的相對移動(dòng)成了制約測量精度的瓶頸。Corazza等[10]運(yùn)用虛擬外殼和模擬退火算法免標(biāo)記捕獲膝關(guān)節(jié)的時(shí)空參數(shù)，結(jié)果表明，膝關(guān)節(jié)屈曲平均誤為1.5°±3.9°、內(nèi)收平均誤為2.0°±2.5°；Schmitz等[11]亦應(yīng)用單個(gè)攝影機(jī)免標(biāo)記運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)測量下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，結(jié)果表明，各方向自由度的可靠性相關(guān)系數(shù)＜0.5°，信度較高，具有免標(biāo)記物、精度高、采集數(shù)據(jù)快等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來研究在體運(yùn)動(dòng)學(xué)的主流方法，但由于技術(shù)的復(fù)雜性，目前尚未應(yīng)用于包括ACL損傷在內(nèi)的臨床檢測。

2 基于放射影像學(xué)原理的運(yùn)動(dòng)學(xué)評估

基于放射影像學(xué)原理的運(yùn)動(dòng)學(xué)測量多指利用X線透視成像、CT掃描等對非負(fù)重膝關(guān)節(jié)準(zhǔn)靜態(tài)姿勢逐一成像以重建3D運(yùn)動(dòng)過程，其中以2D-3D注冊技術(shù)和X線立體測量分析（Roentgen stereophotogrammetric analysis，RSA）技術(shù)最為成熟。

2.1 2D-3D注冊技術(shù)

2.1.1 步驟 基于2D-3D注冊技術(shù)的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)在體測量主要有以下步驟：①獲取2D動(dòng)態(tài)X線透視圖像；②建立膝關(guān)節(jié)3D模型；③根據(jù)成像系統(tǒng)參數(shù)在計(jì)算機(jī)上建立虛擬成像空間，構(gòu)建3D模型與2D圖像的投射關(guān)系，調(diào)整模型空間位置，實(shí)現(xiàn)模型與圖像的注冊；④在重建姿態(tài)的基礎(chǔ)上測量膝關(guān)節(jié)的3D運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。

2.1.2 單平面和雙平面技術(shù) 最早的注冊技術(shù)以單平面為主，具有測量精度高、輻射劑量小的特點(diǎn)。Miyaji等[12]利用2D-3D單平面注冊技術(shù)研究患者的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，結(jié)果表明，ACL損傷患者股骨內(nèi)旋角度加大，擺動(dòng)期或站立期患側(cè)下肢脛骨前移較健側(cè)超過0°～5°，這與其他研究結(jié)果類似[13-15]。

Tashman等[16]于2004年提出雙平面2D-3D注冊的概念，注冊精度進(jìn)一步提高。但雙平面技術(shù)操作較為復(fù)雜，檢測易受成像空間的限制及場地的制約，僅可測量平地行走、上下樓梯等小范圍內(nèi)活動(dòng)，當(dāng)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行大范圍屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)（如下蹲、彈跳等），X線系統(tǒng)難以捕捉整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程；而單平面技術(shù)則可擴(kuò)大受試者能被系統(tǒng)捕捉到活動(dòng)過程的范圍。此外，雙平面技術(shù)測量股骨與脛骨的時(shí)空參數(shù)誤差要求＜0.2 mm，旋轉(zhuǎn)角度誤差＜0.4°；而單平面技術(shù)的時(shí)空參數(shù)誤差要求＜0.5 mm，橫斷面旋轉(zhuǎn)要求＜1.3°[17-18]。但無論單雙平面技術(shù)，用于2D成像的C-arm熒光增強(qiáng)器尺寸均有限，不能在更大空間范圍進(jìn)行測量，這也限制了其使用。

2.2 RSA技術(shù)

與2D-3D注冊技術(shù)相似，RSA技術(shù)亦是通過建模來求得運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，區(qū)別主要在于建模過程的不同。該技術(shù)將直徑為毫米級別的金屬球（鉭珠）植入骨骼表面，結(jié)合CT或MRI模型和X線透視成像，通過金屬球透視成像關(guān)系逆向求解模型在成像空間的位置，在3D模型姿態(tài)的基礎(chǔ)上測量關(guān)節(jié)之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。Fleming等[19]利用該方法測量ACL受損山羊于30°、60°、90°屈曲位下的脛骨前后位移，測得值分別為（8.8±1.39）、（7.6± 1.32）、（3.1±1.20）mm。與其他傳統(tǒng)測量系統(tǒng)相比，該技術(shù)研究精度達(dá)到0.1 mm和0.3°以內(nèi)，相關(guān)系數(shù)為0.83。諸多研究結(jié)果均證實(shí)，該技術(shù)準(zhǔn)確性和可重復(fù)性均較高[16,20-21]。

2.3 動(dòng)態(tài)MRI檢測

上述放射學(xué)檢測方法大都通過CT或MRI建模，采用的是靜態(tài)圖像。而開放性MRI的使用令運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的測量更加動(dòng)態(tài)、微觀、直接，且無輻射性。Logan等[22]首先運(yùn)用開放性MRI檢測ACL損傷患者在0°、20°、45°及90°屈曲位下的膝關(guān)節(jié)狀態(tài)，結(jié)果顯示，與健側(cè)比較，患者股骨外側(cè)髁均向后脫位。在精度方面，開放性MRI亦顯示良好的可重復(fù)性和可靠性。Okazak等[23-24]對36例ACL重建術(shù)前患者、56例ACL術(shù)后1年患者模擬slocum前外側(cè)旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性試驗(yàn)，在開放性MRI檢測狀態(tài)下對脛骨應(yīng)用旋轉(zhuǎn)應(yīng)力，結(jié)果顯示，ACL重建后患膝抑或單純ACL損傷患者的脛骨外側(cè)室前移度與軸移試驗(yàn)得分間均有良好的相關(guān)性[25]，而后者被認(rèn)為是檢測ACL損傷的常用手段[26]。這說明在開放性MRI檢測狀態(tài)下，無論是單純ACL損傷還是損傷重建患者，檢測結(jié)果都具有較高的可信度。此外開放性MRI技術(shù)還可同時(shí)觀察半月板與關(guān)節(jié)的接觸面積，更好地分析膝關(guān)節(jié)受損后ACL與半月板在不同膝關(guān)節(jié)姿勢下的運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)改變。

3 手動(dòng)測試

軸移試驗(yàn)和Lachman試驗(yàn)可動(dòng)態(tài)檢測膝關(guān)節(jié)的前后移動(dòng)度，測量簡單、成本低，不僅可用于判斷ACL是否損傷，還可評估重建術(shù)后的治療效果。缺點(diǎn)在于難以定量，具有主觀性，對檢查者的經(jīng)驗(yàn)要求較高[27]，亦無法測量動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)角度。為定量測量膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)度，目前臨床上廣泛使用的有KT-1000膝關(guān)節(jié)韌帶動(dòng)度測量儀、Genucom膝關(guān)節(jié)分析系統(tǒng)（美國，F(xiàn)ARO公司），Rolimeter膝關(guān)節(jié)檢測儀（德國，Aircast Europe公司）等設(shè)備[28]，均具有較高的準(zhǔn)確性和良好的可重復(fù)性，但僅能測量膝關(guān)節(jié)的前后位移，無法評估膝關(guān)節(jié)的動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)功能[29]，肌肉對測量結(jié)果的影響亦不容忽視。有鑒于此，學(xué)者們相繼開發(fā)用于軸移試驗(yàn)、評估膝關(guān)節(jié)3D運(yùn)動(dòng)的3D加速計(jì)[30]及電磁裝置[31]，具有非侵入性，精度高，可動(dòng)態(tài)、定量、客觀測量等特點(diǎn)，已逐漸取代傳統(tǒng)的手動(dòng)膝關(guān)節(jié)測量工具。

4 機(jī)器人輔助分析

機(jī)器人輔助分析技術(shù)是近年來發(fā)展起來的體外高精度運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析方法，為膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究提供新的技術(shù)手段。機(jī)器人/UFS（Ultra Force Moment Sensor萬用力學(xué)傳感器）系統(tǒng)[32]采用6自由度機(jī)械臂和通用力矩傳感器，可以測量膝關(guān)節(jié)3個(gè)位移自由度（上下、前后和內(nèi)外移動(dòng)）和3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度（旋轉(zhuǎn)、內(nèi)外翻轉(zhuǎn)和屈戊旋轉(zhuǎn)）的運(yùn)動(dòng)，從解剖、生物和功能角度分析膝關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)與原位應(yīng)力，還可測量同一受試對象在不同肌肉負(fù)載下ACL的原位應(yīng)力[33]，較好記錄關(guān)節(jié)負(fù)載變換及關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，評估關(guān)節(jié)內(nèi)骨骼、組織以及移植物的力學(xué)特性，因此被認(rèn)為是目前最能反映膝關(guān)節(jié)真實(shí)運(yùn)動(dòng)的技術(shù)。有學(xué)者運(yùn)用機(jī)器人測試系統(tǒng)對9具ACL損傷尸體患肢進(jìn)行脛股骨動(dòng)力學(xué)檢測，結(jié)果顯示，ACL損傷不僅使脛骨前移增大，而且增加了脛骨的內(nèi)旋和內(nèi)移[34]?？傊?，機(jī)器人輔助分析技術(shù)測量直接，可運(yùn)用相同的病例樣本，降低樣本的變異度；缺點(diǎn)是技術(shù)含量高，耗費(fèi)成本高，目前還很難在臨床上大范圍推廣。

5 有限元分析

作為一個(gè)具有理論基礎(chǔ)和廣泛應(yīng)用效力的數(shù)值分析方法，有限元分析可以求解過去用解析方法無法求解的問題。對于如ACL等邊界條件和結(jié)構(gòu)形狀均不規(guī)則的復(fù)雜問題，有限元方法是一種行之有效的描繪ACL在負(fù)載和脛股骨移動(dòng)時(shí)應(yīng)力分布表現(xiàn)的方法。Song等[34]應(yīng)用3D有限元法對ACL前內(nèi)束和后外束前向負(fù)荷中的應(yīng)力分布進(jìn)行計(jì)算，以此對尸體膝關(guān)節(jié)標(biāo)本多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)用傳感器進(jìn)行力學(xué)監(jiān)測，其所建立的3D有限元模型具有較高的有效性，為ACL生物力學(xué)有限元分析的深入研究提供范例。

近年來有限元分析在ACL重建術(shù)中的應(yīng)用逐漸受到學(xué)者的關(guān)注，通過了解ACL的應(yīng)力空間分布，可以解釋其在極限狀態(tài)下發(fā)生斷裂或損傷的關(guān)鍵因素，同時(shí)掌握尋找ACL理想替代物前所必須獲得的數(shù)據(jù)[35]。該技術(shù)的缺點(diǎn)是：作為一種非線性高黏彈性體，韌帶組織材料力學(xué)性能、本構(gòu)方程復(fù)雜，相對于骨骼等硬組織來說建模更為困難，模型的驗(yàn)證缺乏大樣本數(shù)據(jù)，目前尚未得到廣泛推廣。

6 小結(jié)與展望

ACL損傷的診斷、功能與療效評價(jià)需要多方面、多角度的評估。隨著技術(shù)手段的演進(jìn)，目前ACL損傷的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)評估正逐步從靜態(tài)2D過渡到動(dòng)態(tài)3D階段，并以智能化、個(gè)體化、遠(yuǎn)程化為發(fā)展方向，致力于提高測量精度，減少檢查輻射量，增強(qiáng)圖像分辨率，以獲得客觀、精確的評估結(jié)果，更好地服務(wù)于ACL損傷患者的診療和康復(fù)決策過程。我國大部分醫(yī)院目前仍停留在手工測試評估的階段，因此有必要進(jìn)一步普及和推廣數(shù)字化檢測手段，更好地踐行新時(shí)代數(shù)字醫(yī)學(xué)的理念。

[1] Buoncristiani AM,TjoumakarisFP,Starman JS,etal. Anatomic double-bundle anterior cruciate ligament reconstruction[J].Arthroscopy,2006,22(9):1000-1006.

[2]Siegel L,Vandenakker-Albanese C,Siegel D.Anterior cruciate ligament injuries:anatomy,physiology,biomechanics, and management[J].Clin J Sport Med,2012,22(4):349-355.

[3]Freedman KB,D'Amato MJ,Nedeff DD,et al.Arthroscopic anteriorcruciate ligamentreconstruction:a metaanalysis comparing patellar tendon and hamstring tendon autografts [J].Am J Sports Med,2003,31(1):2-11.

[4] Garrett WJ Jr,Swiontkowski MF,Weinstein JN,et al. American Board of Orthopaedic Surgery Practice of the Orthopaedic Surgeon:PartⅡ,certification examination case mix[J].J Bone Joint Surg Am,2006,88(3):660-667.

[5]敖英芳,田得祥,崔國慶,等.運(yùn)動(dòng)員前交叉韌帶損傷的流行病學(xué)研究[J].體育科學(xué),2000,20(4):47-48,88.

[6]Brostrom EW,Esbjornsson AC,von Heideken J,et al.Gait deviations in individuals with inflammatory joint diseases and osteoarthritis and the usage of three-dimensional gait analysis [J].Best Pract Res Clin Rheumatol,2012,26(3):409-422.

[7] Begg RK,WytchR,Major RE.Instrumentation used in clinical gait studies:a review[J].J Med Eng Technol,1989,13(6):290-295.

[8]Gao B,Cordova ML,Zheng NN.Three-dimensional joint kinematics of ACL-deficient and ACL-reconstructed knees during stair ascent and descent[J].Hum Mov Sci,2012,31 (1):222-235.

[9]韋啟航,陸文蓮,傅祖蕓,等.人體步態(tài)分析系統(tǒng)綜述[J].中國科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào),1991(2):94-106.

[10]Corazza S,Mündermann L,Chaudhari AM,et al.A markerless motion capture system to study musculoskeletal biomechanics:visualhull and simulated annealing approach [J].Ann Biomed Eng,2006,34(6):1019-1029.

[11]Schmitz A,Ye M,Shapiro R,et al.Accuracy and repeatability of joint angles measured using a single camera markerless motion capture system[J/OL].J Biomech,doi: 10.1016/j.jbiomech.2013.11.031

[12]Miyaji T,Gamada K,Kidera K,et al.In Vivo Kinematics of the anterior cruciate ligament deficient knee during widebased squat using a 2D/3D registration technique[J].J Sports Sci Med,2012,11(4):695-702.

[13]Van de Velde SK,Gill TJ,Li G.Evaluation of kinematics of anterior cruciate ligament-deficient knees with use of advanced imaging techniques,three-dimensionalmodeling techniques,and robotics[J].J Bone Joint Surg Am,2009,91 (Suppl 1):108-114.

[14]Li G,Moses JM,Papannagari R,et al.Anterior cruciate ligamentdeficiency alters the in vivo motion of the tibiofemoral cartilage contact points in both the anteroposterior and mediolateral directions[J].J Bone Joint Surg Am,2006,88(8):1826-1834.

[15]Toutoungi D E,Lu TW,Leardini A,et al.Cruciate ligament forces in the human knee during rehabilitation exercises[J]. Clin Biomech,2000,15(3):176-187.

[16]Tashman S,Collon D,Anderson K,et al.Abnormal rotational knee motion during running after anterior cruciate ligament reconstruction[J].Am J Sports Med,2004,32(4):975-983.

[17]Zhu Z,Li G.An automatic 2D-3D image matching method for reproducing spatial knee joint positions using single or dual fluoroscopic images[J].Comput Methods Biomech Biomed Engin,2012,15(11):1245-1256.

[18]Myers CA,Torry MR,Shelburne KB,et al.In vivo tibiofemoral kinematics during 4 functional tasks of increasing demand using biplane fluoroscopy[J].Am J Sports Med, 2012,40(1):170-178.

[19]Fleming BC,Peura GD,Abate JA,et al.Accuracy and repeatability of Roentgen stereophotogrammetric analysis (RSA)for measuring knee laxity in longitudinal studies[J].J Biomech,2001,34(10):1355-1359.

[20]Jonsson H,K?rrholm J,Elmqvist LG.Laxity after cruciate ligament injury in 94 knees,the KT-1000 arthrometer versus roentgen stereophotogrammetry[J].Acta Orthop Scand,1993, 64(5):567-570.

[21]Isberg J,Faxén E,Laxdal G,et al.Will early reconstruction prevent abnormal kinematics after ACL injury?two-year follow-up using dynamic radiostereometry in 14 patients operated with hamstring autografts[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2011,19(10):1634-1642.

[22]Logan M,Dunstan E,Robinson J,et al.Tibiofemoral kinematicsofthe anteriorcruciate ligament(ACL)-deficient weightbearing,living knee employing vertical access open "interventional"multiple resonance imaging[J].Am J Sports Med,2004,32(3):720-726.

[23]Okazaki K,Miura H,Matsuda S,et al.Assessment of anterolateral rotatory instability in the anterior cruciate ligamentdeficient knee using an open magnetic resonance imaging system[J].Am J Sports Med,2007,35(7):1091-1097.

[24]Okazaki K,Tashiro Y,Izawa T,et al.Rotatory laxity evaluation of the knee using modified Slocum's test in open magnetic resonance imaging[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2012,20(4):679-685.

[25]Irrgang JJ,Ho H,Harner CD,et al.Use of the International Knee Documentation Committee guidelines to assess outcome following anterior cruciate ligament reconstruction[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,1998,6(2):107-114.

[26]Lane CG,Warren R,Pearle AD.The pivot shift[J].J Am Acad Orthop Surg,2008,16(12):679-688.

[27]Peeler J,Leiter J,MacDonald P.Accuracy and reliability of anterior cruciate ligament clinical examination in a multidisciplinary sports medicine setting[J].Clin J Sport Med, 2010,20(2):80-85.

[28]Kuroda R,Hoshino Y,Araki D,et al.Quantitative measurement of the pivot shift, reliability, and clinical applications[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2012, 20(4):686-691.

[29]Kocher MS,Steadman JR,Briggs KK,et al.Relationships between objective assessmentofligamentstability and subjective assessment of symptoms and function after anterior cruciate ligament reconstruction[J].Am J Sports Med,2004, 32(3):629-634.

[30]Maeyama A,Hoshino Y,Debandi A,et al.Evaluation of rotational instability in the anterior cruciate ligament deficient knee using triaxial accelerometer:a biomechanical model in porcine knees[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2011,19(8):1233-1238.

[31]Hoshino Y,Kuroda R,Nagamune K,et al.Optimal measurement of clinical rotational test for evaluating anterior cruciate ligament insufficiency [J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2012,20(7):1323-1330.

[32]Fukuda Y,Woo SL,Loh JC,et al.A quantitative analysis of valgus torque on the ACL:a human cadaveric study[J].J Orthop Res,2003,21(6):1107-1112.

[33]Varadarajan M,Harry RE,Johnson T,et al.Can in vitro systems capture the characteristic differences between the flexion-extension kinematics of the healthy and TKA knee? [J].Med Eng Phys,2009,31(8):899-906.

[34]Song Y,Debski RE,Musahl V,et al.A three-dimensional finite element model of the human anterior cruciate ligament: a computational analysis with experimental validation[J].J Biomech,2004,37(3):383-390.

[35]Homyk A,Orsi A,Wibby S,et al.Failure locus of the anterior cruciate ligament:3D finite element analysis[J]. Comput Methods Biomech Biomed Engin,2012,15(8):865-874.

（本文編輯：張 輝）

新書速遞

微創(chuàng)脊柱外科：外科技術(shù)和疾病治療（精裝）

Phillips FM,Lieberman I,Polly D編著

ISBN-10：1461456738

ISBN-13：978-1461456735

Springer出版社 2014年7月出版 $189.00 470頁

微創(chuàng)技術(shù)在過去十余年間發(fā)展迅速，目前已廣泛應(yīng)用于脊柱疾患的治療。“使能技術(shù)”（enabling technology）的進(jìn)步，令脊柱牽引系統(tǒng)、術(shù)中影像和導(dǎo)航、實(shí)時(shí)神經(jīng)監(jiān)測以及微創(chuàng)脊柱外科（minimally invasive spine surgery，MISS）等微創(chuàng)技術(shù)更加安全、有效、重復(fù)性好，而相關(guān)研究也明確證實(shí)上述手術(shù)技術(shù)的臨床和經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)勢。本書詳細(xì)闡述使能技術(shù)、外科技術(shù)（包括后路減壓和融合手術(shù)）、特殊疾病和狀況下的手術(shù)入路、特殊風(fēng)險(xiǎn)的處理策略、MISS并發(fā)癥等，同時(shí)配有大量插圖，為骨科醫(yī)師、神經(jīng)外科醫(yī)師以及所有處理脊柱問題的衛(wèi)生保健專業(yè)人員提供重要的參考信息。

Progress of assessment of kinematics and dynamics of anterior cruciate ligament injury

HUANG Wenhan*,ZHANG Yu.*Postgraduate School of Southern Medical University,Guangzhou, Guangdong 510515,China.

Anterior cruciate ligament(ACL)injury is common in clinical practice,the relative evaluation of kinematics and dynamics is helpful to understand ACL injury more objectively and comprehensively,and to provide reliable references for the choice of diagnosis and treatment strategy.With the development of modern measurement techniques,assessment of kinematics and dynamics of ACL injury has improved from static and 2-dimensional to dynamic and 3 dimensional stages.In this paper,the development,current researches, advantages and disadvantages of the assessment methods based on optical capture and radiological principles, manual test,robot-assisted analysis and finite element analysis were reviewed.

Anterior cruciate ligament;Knee injuries;Biomechanics;Gait;Optical capture;Image processing,computer-assisted;Robotics;Finite element

R356，R684

A

1674-666X（2014）01-0049-06

2013-11-08；

2013-12-20）

10.3969/j.issn.1674-666X.2014.01.010

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（81271957）；全軍醫(yī)學(xué)科研“十二五”面上課題（CWS11C268）；廣東省矯形技術(shù)與植入材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)基金（[2011]233-32）

510515廣州，南方醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院（黃文漢）；510010廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院骨病關(guān)節(jié)科（張余）

E-mail：wenhanx@126.com