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胫骨平台后倾角与半月板Ramp损伤及前交叉韧带损伤有关?

摘要

背景

内侧半月板(MM)撕裂与急性和慢性前交叉韧带(ACL)功能不全有关,可导致膝关节退行性改变。据报道,前交叉韧带重建(ACLR)结合半月板修复可减少膝关节前松弛,有证据表明患者的远期疗效有所改善。然而,内侧半月板后段的微小撕裂,也被称为后倾角病变,在传统的磁共振成像(MRI)上很难发现,并且在前交叉韧带缺乏的膝关节中经常被遗漏。然而,关于骨几何结构与半月板Ramp损伤之间的关系的研究很少。本研究旨在比较前交叉韧带损伤膝关节有无半月板Ramp损伤的胫骨平台内侧矢状位后倾角(MTS)、胫骨平台内侧深度(MTPD)和胫骨平台内侧冠状位后倾角(CTS)。我们假设有半月板Ramp损伤并伴有前交叉韧带损伤的患者胫骨平台后倾角较无半月板Ramp损伤的患者陡峭,胫骨平台内侧深度较浅。

方法

27例前交叉韧带重建患者(A组)和15例内侧半月板联合修复患者(AM组)被纳入研究。术前在全麻下用膝关节测试器测量胫骨前平移(ATT)。10例行MRI检查10°屈膝姿势。矢状位测量胫骨平台内侧矢状位后倾角和胫骨平台内侧深度,冠状位测量胫骨平台内侧冠状位后倾角。两组间比较这些参数。使用Mann-Whitney U检验评估两组之间MRI测量或患者基本特征的差异。

结果

两组基本特征和术后胫骨前平移的侧对侧差异无显著性。AM组术前胫骨前平移明显高于A组(P<0.05),而两组术后胫骨前平移相似。此外,与胫骨平台内侧矢状位后倾角<5°的患者相比,胫骨平台内侧矢状位后倾角≥5°的患者术前胫骨前平移显著升高 (P<0.05)。A组和AM组胫骨平台内侧矢状位后倾角分别为3.6°± 1.8° 和6.2°± 2.9°,胫骨平台内侧深度分别为2.0± 0.5毫米和2.1± 0.6毫米,胫骨平台内侧冠状位后倾角分别为2.5°± 1.8°和2.4°± 1.6°。AM组胫骨平台内侧矢状位后倾角明显高于A组(P<0.01),而胫骨平台内侧深度和胫骨平台内侧冠状位后倾角在两组中无明显差异。把胫骨平台内侧矢状位后倾角值设置为5.0°时,前交叉韧带损伤伴半月板Ramp损伤的敏感性和特异性分别为0.73和0.76。

结论

胫骨平台后倾角是导致前交叉韧带损伤的半月板Ramp损伤的危险因素。尤其是胫骨平台内侧矢状位后倾角患者≥5°,应强烈怀疑隐匿性半月板Ramp损伤,外科医生应进行前交叉韧带重建的同时准备做内侧半月板修复。

背景介绍



内侧半月板(MM)撕裂与慢性前交叉韧带(ACL)功能不全有关,可导致膝关节退行性改变,视不稳定的严重程度而定。急性前交叉韧带损伤时,内侧半月板的周围纵向撕裂也很常见。因为内侧半月板的后段起到了胫骨前平移(ATT)第二稳定器的作用,并且前交叉韧带是胫骨前负荷的主要限制。据报道,在前交叉韧带重建膝关节中,修复周围内侧半月板撕裂可降低术后膝关节疼痛和关节镜下再手术的风险。在一项系统回顾中, 前交叉韧带重建(ACLR)结合半月板修复可导致膝关节前松弛度降低,有证据表明患者的远期疗效有所改善。然而,内侧半月板后段的细微撕裂,也称为后倾角病变,在传统的磁共振成像(MRI)上很难发现,在前交叉韧带缺失的膝关节中也经常被遗漏,即使在标准关节镜下也只有前入路才能发现。然而,在不稳定的情况下修复这种病变是很重要的。

骨形态因素对半月板也很重要,尤其是在前交叉韧带缺失的膝关节。迄今为止,关于胫骨几何结构或生物力学与前交叉韧带或双侧半月板之间关系的研究已有报道。胫骨近端平台的几何结构对膝关节的生物力学有重要影响。胫骨平台的一个重要特征是其后倾角。生物力学研究表明,陡峭的胫骨平台内侧矢状位后倾角(MTS)导致负荷下胫骨前平移增加,这可能增加作用在半月板上的力。此外,复杂的内侧半月板撕裂更常与双凹胫骨内侧平台相关,并且可能导致较浅的胫骨平台内侧矢状位后倾角和胫骨平台外侧矢状位后倾角(LTS)分别撞击内侧半月板后角和外侧半月板(LM)前角。

最近,一项综合性研究报道了前交叉韧带缺陷膝关节后倾角损伤的危险因素,包括胫骨平台后内侧的骨挫伤、慢性损伤、胫骨内侧和半月板后倾角变陡、渐进性胫骨平台外侧矢状位后倾角和内翻膝关节角度>3°。然而,关于骨几何结构与半月板Ramp损伤之间的关系的研究很少。因此,我们旨在研究这些相关性,并研究半月板Ramp损伤和伴发前交叉韧带损伤患者独特的骨几何结构。我们假设有半月板Ramp损伤并伴有前交叉韧带损伤的患者胫骨平台内侧矢状位后倾角较无半月板Ramp损伤的患者陡峭,胫骨平台内侧深度(MTPD)较浅。

根据Hudek等人(图1)描述的方法,在矢状面质子密度序列上测量胫骨平台内侧矢状位后倾角,据报道,该方法在MRI上测量胫骨矢状面斜率的重复性最好,且与胫骨近端长度无关。首先,胫骨近端解剖轴在中矢状面上确定可见后交叉韧带与髁间隆起的附着,胫前皮质和胫后皮质均呈凹形。在这个切面中,在胫骨近端画了两个环。近端环适合于近端,前、后皮质边界。远端环位于前后皮质内,其中心位于近端环的周长。通过两个环的中心画线,定义了近端解剖轴。然后,确定显示内侧平台中外侧中心的矢状位切面。在这张照片上,画了一条与内侧平台相切的线,连接最上面的前皮质和后皮质边缘(不包括关节软骨)。胫骨平台内侧矢状位后倾角定义为与近端解剖轴正交且与内侧平台相切的角度。由于对异常胫骨平台外侧矢状位后倾角没有明确的定义,本研究仅测量了33例胫骨平台内侧矢状位后倾角。

在测量胫骨平台内侧矢状位后倾角的同一平面上画一条连接胫骨平台上、下嵴的线来测量胫骨平台内侧深度。另一条平行于这条连接线的线与凹陷的最低点相切,代表软骨下骨的最低边界。然后测量两条线之间的垂直距离,并用于表示胫骨平台内侧深度(图1)。

根据Hashemi等人所述的方法,在确定胫骨纵轴的方向后,测量胫骨平台内侧冠状位后倾角。这是距离胫骨纵轴方向大约4~5厘米,并尽可能在图像的远端。连接两个中点的延长线代表冠状面上胫骨的纵向轴。然后,测量胫骨平台内侧冠状位后倾角作为连接高原内侧和外侧峰值点的线与垂直于纵轴的线之间的角度。

图1:膝关节前交叉韧带损伤的磁共振图像。
(a) 根据Hudek等人描述的方法确定胫骨轴线(长虚线)。实线垂直于胫骨轴线。
(b) 膝关节胫骨内侧矢状坡(  1°)测量,无内侧半月板斜坡病变。垂直于胫骨轴线的实线和连接最上面的前、后皮质边缘的虚线形成一个角度。
(c) 膝关节内侧半月板斜坡病变胫骨内侧矢状坡(  8°)的测量。垂直于胫骨轴线的实线和连接最上面的前、后皮质边缘的虚线形成一个角度。ACL:前交叉韧带;MM:内侧半月板;MTS:胫骨内侧矢状坡。

结果


年龄、体重指数、从受伤到手术的持续时间、术前Tegner活动评分和术后胫骨前平移的左右差异等基线特征数据无显著差异(表1)。

表1:患者基线特征和临床特征。
变量
A组
AM组
P 值
患者人数
27
15

年龄(岁)
27.0±11.6
26.8±12.8
> 0.05
身高(米)
1.6±0.04
1.6±0.04
> 0.05
体重(公斤)
59.7±10.4
58.8±14.5
> 0.05
体重指数(kg / m 2)
23.7±4.2
23.1±5.8
> 0.05
从受伤到手术的持续时间(周)
18.7±12.0
16.6±14.2
> 0.05
术前Tegner活动评分
4.4±2.0
4.2±1.4
> 0.05
术前胫骨前平移的左右差异
4.5±1.5
6.0±2.1
<0.05 *
术后胫骨前平移的左右差异
−0.3±1.0
−0.3±1.4
> 0.05
数据以平均值±标准差表示。Mann-Whitney-U检验有显著性差异(P<0.05)。ATT:胫骨前移位。A组:仅重建前交叉韧带组。AM组:前交叉韧带重建及内侧半月板修复组。
 
在A组(图1a和b)和AM组(图1c),胫骨平台内侧矢状位后倾角值分别为3.6°±1.8°和6.2°±2.9°,胫骨平台内侧深度值分别为2.0±0.5 内侧半月板和2.1±0.6 内侧半月板,胫骨平台内侧冠状位后倾角值分别为2.5°±1.8°和2.4°±1.6°。AM组胫骨平台内侧矢状位后倾角明显高于A组(P<0.01,P>0.87),而胫骨平台内侧深度和胫骨平台内侧冠状位后倾角两组基本相同。当胫骨平台内侧矢状位后倾角临界值设置为5.0°时,敏感性为0.73,特异性为0.76(图2)。

AM组术前胫骨前平移显著高于A组(P<0.05),而两组术后胫骨前平移相似(表1)。此外,胫骨平台内侧矢状位后倾角患者术前胫骨前平移显著升高≥5.0°比胫骨平台内侧矢状位后倾角<5.0°的患者 (P<0.05)。
 

图2: 磁共振图像为基础的胫骨平台内侧矢状位后倾角以及胫骨平台内侧矢状位后倾角的ROC曲线。(a)前交叉韧带损伤和半月板Ramp损伤组(AM组)的胫骨平台内侧矢状位后倾角明显陡于单纯前交叉韧带损伤组(A组)。*P<0.01。(b) 胫骨平台内侧矢状位后倾角临界值设为5.0°(红点)时,敏感性和特异性为0.73和0.76。

ACL:前交叉韧带;MM:内侧半月板;CTS :胫骨平台内侧矢状位后倾角;ROC:受试者工作特征曲线。

讨论


本研究最重要的发现是有半月板Ramp损伤并伴有前交叉韧带损伤的患者胫骨平台内侧矢状位后倾角较无半月板Ramp损伤的患者陡峭。我们的假设得到了部分证实。此外,当临界值设置为5.0°时,观察到相对较高的敏感性和特异性。

据报道,内侧半月板撕裂常与慢性前交叉韧带功能不全有关,根据不稳定的严重程度,甚至可以导致膝关节退行性改变。一些研究也报道了修复周围内侧半月板撕裂可降低前交叉韧带重建膝关节术后疼痛和降低关节镜术后再手术的风险。

在临床上,急性前交叉韧带损伤时,常见内侧半月板周围纵向撕裂。在前交叉韧带缺失的膝关节中,内侧半月板的后段常发生变形和向后移位,并伴有膝关节屈曲90°处内侧半月板撕裂。尽管内侧半月板的纵向撕裂与内侧半月板的外伸和前后长度相关,但在前交叉韧带重建后,内侧半月板的径向挤压也会增加,而且前交叉韧带重建可以通过减少异常的胫骨前平移来减少内侧半月板后段在屈膝位置的变形。前交叉韧带重建还可能防止内侧半月板后段和软骨的继发性损伤,进而降低膝关节骨性关节炎的发生概率。此外,系统回顾表明前交叉韧带重建联合半月板修复可减少膝关节前松弛,患者的远期疗效有所改善。

尽管如上所述已报道了良好的临床结果,但仅在MRI上很难发现内侧半月板后段或后倾角病变的细微撕裂,即使在标准关节镜中只有前入路的情况下,前交叉韧带缺失的膝关节也经常忽略这些病变。然而这些病变应在不稳定的情况下进行修复。

迄今为止,已有许多关于影响软骨、半月板和前交叉韧带的骨形态因素的研究报道。胫骨近端平台的几何形状对胫股关节的生物力学有影响,包括平移、瞬时旋转中心的位置、螺钉固定机制。胫骨平台的一个重要特征是它的后倾角。当考虑到这一特征与较大的压缩关节反作用力(如负重活动期间产生的反作用力)相关时,该作用力可能具有向前方向的剪切力分量,其作用是产生相应的胫骨向前方向的平移。生物力学研究表明,陡峭的胫骨平台内侧矢状位后倾角导致负荷下胫骨前平移增加,这可能增加作用在半月板上的力。此外,据报道,复杂的内侧半月板撕裂更常与双凹胫骨平台内侧相关,较浅的胫骨平台内侧矢状位后倾角和胫骨平台外侧矢状位后倾角可能分别导致内侧半月板后角和外侧半月板前角的撞击。最近,一项综合研究报告了前交叉韧带缺陷膝关节后倾角损伤的危险因素,包括胫骨后内侧平台的骨挫伤、慢性损伤、胫骨内侧和半月板后倾角度更陡、渐进性胫骨平台外侧矢状位后倾角、内翻膝关节角度>3°。然而,很少有研究分析胫骨几何结构与伴有前交叉韧带损伤的半月板Ramp损伤之间的关系。

在目前的研究中,只有女性被选为标准化患者,因为女性的胫骨平台内侧矢状位后倾角比男性更陡,而且两组中都没有检测到半月板桶柄样撕裂,因为我们认为患者在受伤后拒绝运动。随后,我们使用Hudek等人和Hashemi等人使用的相同方法对胫骨平台内侧矢状位后倾角、胫骨平台内侧深度和胫骨平台内侧冠状位后倾角进行了评估,因为其可重复性得到证实。我们对胫骨平台内侧矢状位后倾角、胫骨平台内侧深度和胫骨平台内侧冠状位后倾角的结果与先前使用相同测量模式和方法的研究结果一致。AM组胫骨平台内侧矢状位后倾角值明显高于A组(P<0.01)。当临界值为5.0°时,敏感性和特异性为0.73和0.76。

本研究提示,股骨回滚的生物力学改变可能是由于胫骨平台内侧矢状位后倾角陡峭引起的,导致内侧半月板后角撞击,易造成前交叉韧带缺损、膝关节撕裂。这一关联可以通过生物力学和临床数据来解释。从生物力学角度看,当施加负荷力量到膝关节时,胫骨后倾角产生一个前向剪切力,从而导致胫骨相对于股骨的前移位。然而,胫骨后倾角的生物力学效应可能更为复杂,由于胫骨平台单后倾角表面几何特征表明其三维近似值不足。如果比较关节软骨厚度相似的膝关节和半月板,胫骨内侧平台较深会在更大程度上限制股骨髁,并可能导致相对于股骨的胫骨平移阻力增加。因此,我们认为,陡峭的胫骨平台内侧矢状位后倾角可能是缺乏膝关节内前交叉韧带的半月板Ramp损伤的解剖学危险因素。
 
本研究的结果可能有几个临床意义。术前MRI常漏诊内侧半月板后段撕裂,包括后倾角病变及其他损伤,但膝关节屈膝位置的MRI有助于检测内侧半月板的后倾角病变。本研究结果提示,对于患者来说,当通过X线片、计算机断层扫描或MRI检测到有陡峭胫骨平台内侧矢状位后倾角时,外科医师需要高度怀疑是内侧半月板撕裂。在日常临床工作中,外科医生应准备内侧半月板修复与前交叉韧带重建联合应用,尤其是胫骨平台内侧矢状位后倾角≥5°。
 
本研究的局限性。首先,研究设计是回顾性的,样本量小。因此,我们的研究结果的有效性有限。但是,这个样本大小可以接受端点统计数据。其次,仅对亚洲女性前交叉韧带损伤患者进行评估,因此,结果可能无法对其他种族的男性和女性进行推广。第三,不同胫骨平台内侧矢状位后倾角值的患者没有进行生物力学研究。最后,本研究未对其他增加内侧半月板后根撕裂风险的因素如胫骨平台外侧矢状位后倾角等存在进行分析。
 

总结 


胫骨平台后倾角是导致前交叉韧带损伤的半月板Ramp损伤的危险因素。尤其是胫骨平台内侧矢状位后倾角患者≥5°应强烈怀疑内侧半月板的隐匿性后倾角病变,外科医生应结合前交叉韧带重建准备内侧半月板修复。进一步研究与内侧半月板或胫骨平台内侧矢状位后倾角损伤相关的其他因素是有必要的。

本文内容仅代表作者个人观点,不代表骨今中外官方立场。希望大家理性判断,有针对性地应用。


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