張騰 胡曉青 馬勇 趙逢源 張家豪 敖英芳

北京大學第三醫(yī)院運動醫(yī)學研究所（北京 100191）

橢圓形骨道重建前交叉韌帶股骨隧道的影像學研究

張騰 胡曉青 馬勇 趙逢源 張家豪 敖英芳

北京大學第三醫(yī)院運動醫(yī)學研究所（北京 100191）

目的：改良前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）解剖單束重建方法，使股骨止點形態(tài)更接近解剖，術(shù)后CT檢查三維重建測量骨隧道位置、形態(tài)，觀察對比研究股骨骨隧道變化。方法：2014年7月至2015年6月，共45例ACL斷裂患者接受改良關(guān)節(jié)鏡下微創(chuàng)ACL重建術(shù)治療，應用較小直徑的骨隧道鉆鉆制骨隧道，再用骨銼將骨隧道逐漸擴大并改良為橢圓形。所有手術(shù)由同一高年資術(shù)者完成。所有患者術(shù)后1周內(nèi)行CT檢查，導入MIMICS軟件，將骨隧道進行三維重建并測量骨隧道截面長徑、短徑。應用四分法測量并評估股骨骨隧道的位置。結(jié)果：所有45例患者中，移植物均可通過橢圓形骨隧道，術(shù)中未出現(xiàn)骨隧道后壁破裂、血管神經(jīng)損傷等并發(fā)癥。依據(jù)不同調(diào)整方法（6調(diào)7、6調(diào)8、7調(diào)8），骨隧道截面長徑測量值分別為8.34±0.52 mm、10.65±0.72 mm、9.27±0.11 mm，與理論值（8.16 mm、10.66 mm、9.14 mm）比較差異無統(tǒng)計學意義。而骨隧道截面短徑測量值為6.57±0.12 mm、6.74±0.13 mm、7.52 ±0.05 mm，與理論值（6 mm、6 mm、7 mm）比較差異均有統(tǒng)計學意義。股骨骨隧道中心點位于股骨外髁長度的后26.4%±4.8%、高度的下30.1% ±5.6%。結(jié)論：本研究通過改良ACL解剖單束重建，應用較小直徑的骨隧道鉆鉆制骨隧道，再用骨銼將骨隧道逐漸擴大并改良為橢圓形。術(shù)后測量證實移植物與骨隧道良好匹配。CT三維重建測量骨隧道位置定位在ACL解剖止點范圍內(nèi)，骨隧道入口處形態(tài)更接近解剖。

前交叉韌帶；解剖單束重建；橢圓形骨隧道；CT三維重建

1 引言

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）對于維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和運動能力有著極其重要的作用。ACL斷裂是非常常見的膝關(guān)節(jié)損傷之一，損傷后的治療選擇有很多，包括保守治療和手術(shù)治療[1-3]。由于保守治療效果不佳，絕大多數(shù)年輕患者為了恢復膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，保護膝關(guān)節(jié)功能，選擇ACL重建手術(shù)。然而，相關(guān)文獻表明非解剖ACL重建是導致重建術(shù)后不穩(wěn)的重要原因[45]。因此，F(xiàn)u等認為，ACL解剖重建是手術(shù)治療成功的關(guān)鍵[6]。如何更好地做到解剖重建目前仍是研究的熱點和難點。

隨著解剖重建概念的深入，研究重心逐漸偏向于骨隧道定位、形態(tài)等問題，即最大限度地將骨隧道定位于ACL原始止點、恢復止點形態(tài)，以期更好地恢復解剖重建。但目前，臨床ACL解剖重建中多注重股骨止點定位，而關(guān)于骨隧道形態(tài)與生理止點形態(tài)契合的研究較少。本研究設(shè)想在股骨骨隧道定位良好的基礎(chǔ)上進一步改進股骨骨隧道的形態(tài)，以期達到更好的解剖重建效果。

相關(guān)文獻報道，ACL股骨止點是橢圓形或新月形，脛骨止點是C形[7]。北京大學第三醫(yī)院運動醫(yī)學研究所前期對30例國人尸體標本進行研究[8]，證明ACL股骨止點形態(tài)輪廓為橢圓形，同時測量了股骨止點的長徑與短徑分別為19.32±2.42 mm與10.52±2.24 mm，長短徑比例約為1.84。在此研究基礎(chǔ)上，我們認為單一圓柱狀骨隧道不論怎樣定位與鉆制，遠非解剖重建。因此，我們考慮改良股骨骨隧道形態(tài)重建ACL，應用較小直徑的骨隧道鉆鉆制骨隧道，再用骨銼將骨隧道逐漸擴大并改良為橢圓形。同時，我們將改良后骨隧道截面視為近似橢圓形，依據(jù)公式計算入口大小，并指導骨隧道入口調(diào)整，以使肌腱與骨隧道截面積一致，保證移植物（腘繩肌腱）可順利通過骨隧道并與骨隧道達到良好匹配。

術(shù)后CT檢查三維重建測量骨隧道位置、形態(tài)。目前，三維重建CT已被用于評估ACL重建術(shù)后骨隧道的位置，但將CT圖像導入MIMICS軟件（v.17 Materialise，Belgium），利用3D Livewire功能和Polylines功能三維重建骨隧道外形，進而測量隧道截面的長徑、短徑的方法研究較少，國內(nèi)外尚未見該方法用于橢圓形骨道的研究報道。

本研究的目的是改良ACL解剖單束重建方法，使股骨止點形態(tài)更接近解剖，術(shù)后CT檢查三維重建測量骨隧道位置、形態(tài)，觀察對比研究股骨骨隧道變化。

2 材料和方法

2014年7月至2015年6月，共收集75例前交叉韌帶斷裂患者，其中橢圓形骨道組45例患者，男22例，女23例，年齡18～48歲，平均29±5.4歲；圓柱形骨道組30例患者，其中男16例，女14例，年齡18～46歲，平均27±4.8歲，使用6 mm鉆鉆孔骨道15例，使用7 mm鉆鉆孔骨道15例。所有手術(shù)由同一高年資術(shù)者完成。兩組患者的性別、年齡等比較差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性。入組標準：ACL完全斷裂且既往無膝關(guān)節(jié)手術(shù)史。排除標準：多發(fā)韌帶損傷。

根據(jù)臨床四股半腱肌股薄肌移植物的常見直徑（6 mm、7 mm、8 mm），可計算出移植物的截面積。假設(shè)圓柱形骨道和橢圓形骨道均與移植物完全匹配，則圓柱狀骨道入口截面積和橢圓形骨道入口截面積均等于移植物截面積。依據(jù)面積公式（面積圓柱形=0.25π直徑2，面積橢圓形=0.25π長徑×短徑）推導出調(diào)整方法（直徑2=長徑×短徑）。見表1。

表1 改良骨隧道調(diào)整方法

2.1 手術(shù)技術(shù)

2.1.1 患者體位

患者仰臥于手術(shù)臺上，大腿上部扎止血帶，維持屈膝90°位。

2.1.2 移植物的獲取

脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)側(cè)斜行切開，切口長約3 cm，逐層切開顯露并打開鵝掌，分離后取腱器取出半腱肌腱、股薄肌腱，對折兩根肌腱成四股，2號滌綸編織線編織兩端2 cm。測量移植物直徑。

2.1.3 脛骨骨隧道

點對點瞄準器定位脛骨止點，設(shè)定角度40°，定位于后交叉韌帶前7 mm，脛骨平臺髁間中央稍偏內(nèi)側(cè)。依據(jù)移植物直徑與骨隧道調(diào)整方法（表1），選擇較小直徑的骨隧道鉆鉆制骨隧道，再用骨銼將骨隧道逐漸擴大并改良為橢圓形，鏡下操作時參考ACL足跡，邊測量邊銼修，以確保銼修準確性和標準化。

2.1.4 股骨骨隧道

采用經(jīng)脛骨隧道技術(shù)鉆制股骨隧道。經(jīng)脛骨骨隧道定位股骨止點，中點距股骨外髁后緣5 mm，4.5 mm鉆鉆透股骨外側(cè)皮質(zhì)，同樣依據(jù)移植物直徑與骨隧道調(diào)整方法（表1），首先選擇較小直徑的骨隧道鉆鉆制骨隧道，再用骨銼將骨隧道逐漸擴大并改良為橢圓形，同脛骨骨道的制作方法，鏡下操作時參考ACL足跡，根據(jù)移植物直徑對應的理論銼修值，邊測量邊銼修，以確保銼修準確性和標準化（此為操作方法的技術(shù)要點）。其中，將6 mm的圓形骨道銼修調(diào)整為可容納直徑7 mm移植物的橢圓形骨道，簡稱“6調(diào)7”，將6 mm的圓形骨道銼修調(diào)整為可容納直徑8 mm移植物的橢圓形骨道，簡稱“6調(diào)8”，將7 mm的圓形骨道銼修調(diào)整為可容納直徑8 mm移植物的橢圓形骨道，簡稱“7調(diào)8”。

2.1.5 移植物通過和固定

使用Endobutton長引導克氏針引導肌腱進入骨隧道，袢出股骨骨隧道后翻轉(zhuǎn)固定，保留股骨骨隧道內(nèi)的肌腱長度為20～25 cm。20°拉緊移植物。后推應力下脛骨骨隧道Bio-IntraFix螺釘固定。

2.2 股骨骨隧道評估

所有患者術(shù)后1周內(nèi)行CT檢查，評估骨隧道形態(tài)及位置。我們獲得了層厚為0.6 mm的股骨軸位系列圖像。將這些2D-CT系列圖像導入MIMICS軟件（v.17 Materialise，Belgium）。該軟件擁有3D Livewire功能，通過描繪，可以在不同層面確定骨隧道邊界。在冠狀位、矢狀位上，每兩個層面進行一次描繪（圖1A、B）。依據(jù)這兩個位面的測量，軟件可自動計算出軸位輪廓（圖1C）。然后，將骨隧道進行三維重建并應用Polylines功能描繪骨隧道外形（圖1D）。測量骨隧道入口截面的長徑、短徑。應用計算機（PACS，Siemens）對股骨遠端進行三維成像對股骨進行三維重建，在髁間窩前方最高點進行矢狀面切片，旋轉(zhuǎn)至標準側(cè)位以呈現(xiàn)股骨外側(cè)髁內(nèi)側(cè)壁。應用Bernard[7]提出的四分法測量并評估股骨骨隧道的位置：Blumensaat線通過股骨髁間窩頂部。T線為股骨外側(cè)髁下緣切線，平行于Blu?mensaat線。H線為股骨外側(cè)髁前緣、后緣切線，與Blu?mensaat線垂直。測量隧道中心點位置，所得值以百分比表示（圖2）。每個樣本由3位ACL重建手術(shù)經(jīng)驗豐富的觀察者分別測量，每個觀察者測量3次，將所有數(shù)據(jù)收集后進行統(tǒng)計分析。

圖1 股骨骨隧道3D重建評估方法

圖2 四分法測量股骨骨隧道中心點的位置

2.3 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件，圓柱狀骨隧道直徑、改良骨隧道長徑、改良骨隧道短徑采用均值±標準差表示；采用兩樣本均數(shù)t檢驗進行對比分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義，P＜0.01為差異有非常顯著統(tǒng)計學意義。

3 結(jié)果

實驗組所有45例患者中，術(shù)中沒有出現(xiàn)骨隧道后壁破裂、血管神經(jīng)損傷、移植物通過困難等并發(fā)癥。

依據(jù)不同調(diào)整方法（6調(diào)7、6調(diào)8、7調(diào)8），骨隧道截面長徑測量值分別為8.34±0.52 mm、10.65± 0.72 mm、9.27±0.11 mm，與理論值（8.16 mm、10.66 mm、9.14 mm）比較差異無統(tǒng)計學意義。而骨隧道截面短徑測量值為6.57±0.12 mm、6.74±0.13 mm、7.52±0.05 mm，與理論值（6 mm、6 mm、7 mm）比較差異均有統(tǒng)計學意義。見表2。

表2 45例患者改良股骨骨隧道截面短徑、截面長徑測量值

股骨骨隧道中心點位于股骨外髁長度的后26.4% ±4.8%、高度的下30.1% ±5.6%，與本單位前期解剖研究數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

對照組30例圓柱狀骨道重建ACL患者中，7 mm、6 mm骨隧道病例各15例，術(shù)中未出現(xiàn)骨隧道后壁破裂、血管神經(jīng)損傷、移植物通過困難等并發(fā)癥。測量所有患者的骨道直徑，測量方法同橢圓形骨隧道組。結(jié)果顯示，傳統(tǒng)圓柱狀隧道測量直徑：6 mm鉆組6.54± 0.06 mm，7 mm鉆組7.44±0.04 mm，與鉆頭本身直徑進行對比分析，骨道直徑均偏大（6 mm組，P=0.024；7 mm組，P=0.017）。見表3。此結(jié)果證實鉆孔操作本身會引起誤差。

表3 改良骨隧道截面短徑與圓柱狀骨隧道截面直徑測量值比較

4 討論

ACL重建術(shù)的最終目的是恢復ACL的功能。本研究中，改良橢圓形股骨骨隧道ACL止點形態(tài)更接近解剖，即為本研究的理論基礎(chǔ)。Petersen等[9]于2013年提出應用橢圓形擴張器擴張股骨骨隧道，使股骨骨隧道呈橢圓形。24例患者中并未出現(xiàn)骨隧道壁破裂及血管神經(jīng)損傷，有3例患者在術(shù)中移植物通過困難。Nakase等[10]于2015年應用圓矩形擴張器擴張股骨骨隧道，在50例患者中，出現(xiàn)1例骨隧道后壁破裂，余未出現(xiàn)嚴重術(shù)中并發(fā)癥。我們分析，應用擴張器擴張骨隧道，擴張時骨隧道壁承受壓力較大，骨隧道定位偏后或患者骨皮質(zhì)較薄弱可能是出現(xiàn)骨隧道壁破裂的危險因素。本研究中的45例患者，均未出現(xiàn)骨隧道壁破裂及移植物通過困難。而且改良骨隧道制作方法既能夠改變骨隧道形態(tài)為橢圓形，又可以調(diào)整改進骨隧道位置，使之更好地接近解剖位點。同時，我們的研究中股骨及脛骨骨隧道均為改良骨隧道；而Petersen等[9]及Nakase等[10]僅使股骨骨隧道呈橢圓形或圓矩形，脛骨骨隧道均為圓柱狀圓形骨隧道，這可能是出現(xiàn)移植物通過困難的原因。

王健全等[8]測量30例成人膝關(guān)節(jié)標本ACL股骨止點的長徑與短徑，分別為19.32±2.42 mm與10.52± 2.24 mm，長短徑比例約為1.84。Petersen等[9]對24例患者進行股骨骨隧道截面測量，平均為9.3 mm×7.2mm，長短徑比例為1.29。本研究中，3組不同的調(diào)整方法（6調(diào)7、6調(diào)8、7調(diào)8），改良骨隧道長短徑比例分別為1.27、1.58、1.23，可見6調(diào)8組長短徑比例更接近解剖，但仍有一定差距，表明越小直徑鉆鉆孔后，改良骨隧道形態(tài)越能接近解剖。因此，推測選擇5 mm直徑鉆，可能使改良骨隧道更接近解剖。

本研究應用三維重建技術(shù)，將骨隧道三維重建并進行測量。這種新的半自動圖像處理技術(shù)擁有高度的準確性和可信性[8]，可作為測量骨隧道形態(tài)的一種工具，Robbrecht等于2014年將其應用于ACL重建術(shù)后骨隧道寬度的測量[9]。本研究中，骨隧道截面長徑測量值與理論值基本相符，但截面短徑與理論值存在統(tǒng)計學差異，且長短徑之比均小于理論值。考慮這種差異與術(shù)中改良操作無關(guān)，為鉆孔操作本身引起的誤差，即鉆孔后骨隧道直徑大于隧道鉆直徑。7 mm鉆組差異無統(tǒng)計學意義，6調(diào)7組與圓柱狀6 mm組差異也無統(tǒng)計學意義，而6調(diào)8組與圓柱狀6 mm組差異存在統(tǒng)計學意義（表3）。我們分析，因樣本量較小，可能存在系統(tǒng)性誤差，有待后續(xù)大樣本量觀察。

在眾多測量股骨骨隧道定位的方法中，四分法是最常用的一種。陳臨新等[11]測量30例成人膝關(guān)節(jié)標本發(fā)現(xiàn)，AMB股骨止點中心點位于股骨外髁長度的22.0% ±4.43%、高度的27.1% ±8.08%；PLB股骨止點中心點位于股骨外髁長度的32.7% ±6.20%、高度的51.2% ±9.65%。徐雁等[12]測量40例ACL解剖單束重建患者，發(fā)現(xiàn)股骨骨隧道中心點位于股骨外髁長度的29.0% ±4.0%、高度的36.4% ±6.5%。Nakase等[8]測量50例圓矩形骨隧道患者，股骨骨隧道中心點位于股骨外髁長度的25.3% ±5.8%、高度31.8% ± 4.3%。本研究中，股骨骨隧道中心點位于股骨外髁長度的26.4% ±4.8%、高度的30.1% ±5.6%，位置位于ACL解剖止點區(qū)域內(nèi)。如果使用擴張器擴張骨隧道，要求對骨隧道定位準確性較高，如定位偏后，可能出現(xiàn)骨隧道壁破裂等并發(fā)癥，且不利于恢復ACL的功能。本研究中使用骨銼調(diào)整骨隧道，不僅可以調(diào)整骨隧道形態(tài)，同時手術(shù)操作中邊鏡下測量邊銼修骨道，可對骨隧道定位進行小幅調(diào)整，使骨隧道定位可更簡便、準確定位于ACL解剖止點，提高手術(shù)精準度。

本研究只是對術(shù)后股骨隧道入口截面的長徑、短徑變化進行了測量，利用三位重建得到了橢圓骨道的影像學變化，檢測了改良骨道形態(tài)的變化與位置情況，是橢圓形骨道止點解剖重建ACL探索性臨床研究工作的一部分，臨床效果有待隨訪觀察報告。

5 結(jié)論

本研究通過橢圓形骨道ACL解剖單束重建，應用較小直徑的股骨骨隧道鉆鉆制骨隧道，再用骨銼將骨隧道逐漸擴大并改良為橢圓形，術(shù)后測量證實移植物與骨隧道良好匹配。CT三維重建測量骨隧道位置定位在ACL解剖止點范圍內(nèi)，橢圓形骨隧道入口處形態(tài)更接近解剖形態(tài)。

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Radiographic Study of the Modified Femoral Tunnels of Anterior Cruciate Ligament Reconstruction

Zhang Teng，Hu Xiaoqing，Ma Yong，Zhao Fengyuan，Zhang Jiahao，Ao Yingfang
Institute of Sports Medicine，Peking University Third Hospital，Beijing 100191，China

Ao Yingfang，Email：yingfang.ao@vip.sina.com

ObjectiveTo modify anterior cruciate ligament（ACL）reconstruction to achieve better structure；to measure the tunnel’s position and shape using three-dimensional computed tomography（CT）so as to show the change of the femoral bony tunnel.MethodsForty-five patients were diagnosed with an ACL tear and subsequently underwent the modified ACL reconstruction，using a minor-diameter drill to drill the femoral tunnel and then expand it to oval-shaped tunnel with the raspatory between July 2014 and 2015.All procedures were conducted by the same experienced surgeon（Ao Yf.）.In all patients，CT was performed at one week after the ACL reconstruction to evaluate the femoral tunnel's positioning，then the CT-images were imported into the image processing software MIMICS to recon?struct the femoral bony tunnel to measure the tunnel's diameters of the section and the shape.The tun?nel's position was evaluated using the quadrant method.ResultsIn all the 45 patients，the graft could pass the tunnel.And no posterior tunnel wall blowout，neurological or vascular deficit was documented during the operation.According to the different methods of modification（6 to 7，6 to 8 and 7 to 8），the long diameters of the sections of the femoral bony tunnels were 8.34±0.52 mm，10.65± 0.72 mm，9.27±0.11 mm，without significant difference from the theoretical value（8.16 mm，10.66 mm and 9.14 mm）.However，the short diameters of the sections were 6.57±0.12 mm，6.74±0.13 mm，and7.52±0.05 mm，showing significant difference from the theoretical value（6mm，6mm and 7 mm）.The average centre of the femoral tunnel was located at 26.4±4.8%of the femoral length and at 30.1± 5.6%of the femoral height.ConclusionIn this modified ACL reconstruction，a minor-diameter drill is used to drill the femoral tunnel and then expand it to oval-shaped tunnel with the raspatory，The graft was matched well with the bony tunnel intraoperatively.The three-dimensional CT shows that the femo?ral tunnels are well located within the anatomical ACL footprint，and its entrance is closer to the natu?ral state.

anterior cruciate ligament，anatomical single bundle reconstruction，oval tunnel，three-di?mensional computed tomography

2016.03.24

敖英芳，Email：yingfang.ao@vip.sina.com