韓嘯 蔣青

南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院運動醫(yī)學與成人重建外科（南京210008）

1 引言

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）是穩(wěn)定膝關節(jié)的重要結構，起自股骨外側髁的內(nèi)側面，止于脛骨嵴前方的前外側凹陷處，止點位于外側半月板前角止點的內(nèi)側，作用是防止脛骨相對于股骨的前移，在屈膝時限制脛骨外旋。前交叉韌帶斷裂是青少年體育運動中最為常見的損傷，25歲以下青少年交叉韌帶損傷可能引起半月板和關節(jié)軟骨損傷風險增加，通常需要行交叉韌帶重建術，維持膝關節(jié)穩(wěn)定性，改善其功能[1]。影響前交叉韌帶重建術（anterior cruciate ligament reconstruction，ACLR）的因素包括年齡、生活習慣、BMI等，但移植物的選擇是關鍵因素，因為不同移植物的力學、相容性等存在很大差異，且可能涉及自身供體區(qū)的功能[2]。目前，臨床上常用的方法有以下三種：自體移植物、同種異體移植物、人工韌帶。本文就三種材料的中遠期療效做一綜述。

2 自體移植物

2.1 骨-髕腱-骨（bone patellar tendon bone，BPTB）移植物

BPTB因其強度高，取材方便，骨愈合能力強，至今依然是ACL重建移植物選擇的金標準[3]，但自體髕韌帶的供體區(qū)術后可能存在乏力、不穩(wěn)、疼痛等問題，主要用于對運動力量要求較高的患者[4]。Struewer等[5]對73名平均年齡43.8歲的患者采用BPTP重建ACL，術后平均隨訪13.5年，結果顯示，盡管患者的滿意度較高，運動能力較術前明顯提高，Ⅲ～Ⅳ級膝骨關節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）的發(fā)生率仍達到了約20%，提示臨床效果和KOA發(fā)病率并不直接相關。關節(jié)軟骨退變的發(fā)生發(fā)展可能與移植物張力不夠、膝關節(jié)向前方松弛，從而長期磨損有關。Thompson等[6]對使用BPTB重建的90名患者進行了20年的隨訪，發(fā)現(xiàn)95%的患者膝關節(jié)功能基本正常，雖然63%患者有持續(xù)疼痛，61%患者有影像學上的關節(jié)退變，但鮮有患者表現(xiàn)出疼痛、屈伸功能障礙等癥狀，中-重度KOA的發(fā)生很大程度上是由于半月板切除，而不是由于使用BPTB重建。其他研究也證明了這種觀點，如Lebel等[7]使用BPTP行ACL重建，術后平均11年隨訪顯示，KOA發(fā)生率為17.8%，而其中無半月板、關節(jié)軟骨損傷的患者KOA發(fā)生率僅為8%，提示BPTP重建本身并不會導致ACLR術后發(fā)生KOA的風險增加，相反，從臨床效果來看，大多數(shù)（74%）患者術后長期保持較高強度運動，絕大多數(shù)（90%）患者自我感覺滿意，平均IKDC評分高達90.5±8.8分，且由于BPTB自體韌帶最大張力荷載高，對關節(jié)穩(wěn)定性起到顯著保護，顯著降低了術后半月板的撕裂率，因此，對于ACL斷裂患者，使用BPTB重建效果確切，可大幅度提高患者運動能力，降低遠期KOA發(fā)生率。

2.2 腘繩肌腱（hamstring tendon，HT）

由于髕韌帶供體區(qū)的并發(fā)癥問題突出，很多學者主張采用HT重建。一項長達20年的隨訪研究發(fā)現(xiàn)，由于供區(qū)并發(fā)癥相對較少，使用HT重建在減少關節(jié)疼痛方面有明顯優(yōu)勢，膝關節(jié)疼痛的患者在PT組高達63%，而HT組僅有20%[8]。Calvo等[9]對27名骨骼未成熟兒童采用同樣方法重建，10年后隨訪結果同樣令人滿意。Konrads等[10]對使用HT和BPTB的患者進行了10年隨訪，發(fā)現(xiàn)兩組無論在主觀滿意度、臨床檢查或各項關節(jié)功能評分上均無明顯差異，且HT組的供體區(qū)并發(fā)癥較BPTB組少。但也有研究發(fā)現(xiàn)，由于HT的張力較低，使用HT重建ACL的患者術后5年發(fā)生關節(jié)松弛的幾率較高，相比使用BPTB重建的患者癥狀更重，體征更明顯，主要適用于運動要求較低患者[11]。在術后KOA 發(fā)生率方面，Bj?rnsson等[12]對采用 HT和 PT 行ACL重建術的患者進行了平均16年隨訪，發(fā)現(xiàn)骨關節(jié)炎發(fā)生率沒有明顯差異；Thompson等[8]發(fā)現(xiàn)ACLR術后20年HT組僅有41%發(fā)生KOA，遠低于PT組的61%。但很多學者認為，KOA的發(fā)生發(fā)展與移植物采用BPTP還是HT無關，主要與半月板切除相關[13]。也有學者從運動機能方面重新探討了ACLR術后KOA發(fā)生的機制，如Keays等通過術后6年隨訪發(fā)現(xiàn)，引起KOA的主要原因除了半月板切除及關節(jié)軟骨損傷外，還包括股四頭肌收縮力及與腘繩肌的力量比降低。腘繩肌拉力過強時，與股四頭肌共同收縮帶來的高壓力可能導致KOA的發(fā)生，因此，取用自體腘繩肌由于減弱了拉力，繼而增加了股四頭肌和腘繩肌的力量比，最終減輕了關節(jié)軟骨的磨損，使KOA的發(fā)生率相比使用BPTB降低一半[14]。此外，有個案報道指出，HT自體移植物斷裂后具有自我修復能力，可能提高其遠期存活率[15]。

2.3 其他移植物

Riaz等[16]發(fā)現(xiàn)股四頭肌肌腱（quadriceps tendon，QT）和BPTB的移植成功率、關節(jié)穩(wěn)定性接近，且供體區(qū)并發(fā)癥較少。Guimar?es等[17]對25名患者采用QT重建，10年隨訪發(fā)現(xiàn)Lysholm評分達到97.35±3.12分，HSS評分達到94.87±4.16分，88.24%患者達到了傷前運動水平，無1例患者出現(xiàn)供區(qū)并發(fā)癥，提示了QT作為自體移植物的良好前景。腓骨長肌腱（peroneus longus tendon，PLT）目前尚無中長期隨訪報道，但1年左右的短期隨訪發(fā)現(xiàn)，取用PLT對供體區(qū)踝關節(jié)運動功能影響較大，不宜作為首選移植物[18]。

3 同種異體移植物

自體移植必然帶來供體區(qū)的功能減退，而同種異體移植物可以解決供體問題，早期環(huán)氧乙烷、高能量射線滅菌造成了同種異體移植物生物相容性差、滑膜炎發(fā)生率高，隨著滅菌技術的提高，同種異體移植物近年來應用逐漸廣泛。Maletis等[19]發(fā)現(xiàn)同種異體髕韌帶術后2年翻修率為4.1%，遠高于自體髕韌帶的1.7%，且與年齡、術式、是否滅菌、滅菌方式無關，提示同種異體韌帶有潛在風險。Engelman等[20]發(fā)現(xiàn)在青少年患者中，同種異體HT移植物斷裂率較自體移植物高（28.95%vs 11.43%），且從術后2年開始快速上升，提示其長期應用效果可能較差。其他移植物包括脛骨前肌腱、脛骨后肌腱、腓骨長肌腱等，具有不亞于腘繩肌腱的生物力學強度和剛度[21]。Mardani-Kivi等[22]發(fā)現(xiàn)同種異體脛骨后肌腱術后3～6年隨訪結果和自體HT相當。Almqvist等[23]對64名使用同種異體脛前肌腱、脛后肌腱行ACL重建的患者隨訪10.5年發(fā)現(xiàn)，關節(jié)功能、主觀滿意度均良好，影像學檢查未見骨關節(jié)炎。

4 人工韌帶

人工韌帶的生物相容性、抗拉強度、彈性之間很難取得平衡，在設計時難免有所取舍，因此，各種類型人工韌帶常表現(xiàn)出不同問題，至今尚未出現(xiàn)各項生物力學指標均能完全取代自體韌帶的人工材料[24]。

4.1 早期人工韌帶

早期人工韌帶包括Kennedy LAD，Leeds-Keio，Dacron，Gore-Tex，Trevira-Hochfest、ABC 等[25]，長期使用產(chǎn)生關節(jié)不穩(wěn)定、松弛、骨隧道擴大等問題，移植物斷裂率及滑膜炎、骨關節(jié)炎等并發(fā)癥發(fā)生率較高[26]。人工韌帶斷裂的原因包括：對骨面的纖維抗磨能力不足、纖維的彎曲和旋轉疲勞，以及由于在愈合過程中不可預測的組織浸潤而導致的纖維結構的完整性喪失[26]。Drogset等[27]進行了一項16年隨訪，比較Kennedy LAD人工韌帶和BPTB自體韌帶的臨床效果，發(fā)現(xiàn)Kennedy LAD人工韌帶的穩(wěn)定性較差。Murray等[28]進行了平均13.3年的隨訪后發(fā)現(xiàn)，所有使用Leeds-Keio人工韌帶的患者全部發(fā)生了骨關節(jié)炎，斷裂率也高達28%。Ventura等[25]對使用Trevira-Hochfest人工韌帶行ACL重建術患者進行了長達19年的隨訪，發(fā)現(xiàn)51例中發(fā)生了14例斷裂，其余患者雖然主觀滿意度較高，但影像學檢查均提示較嚴重的關節(jié)退變和骨關節(jié)炎。Struewer等[29]通過二次關節(jié)鏡探查證實了人工韌帶釋放的聚酯顆?？蓪е孪リP節(jié)滑膜炎癥。

4.2 LARS（ligament augmentation and reconstruction system）

由于早期人工韌帶存在諸多問題，近些年來不斷有新型人工韌帶應用于臨床，其中LARS人工韌帶應用最廣泛，其材料依然是聚對酞酸乙二酯（polyethylene terephthalate，PET），采用獨立的兩段式設計，骨內(nèi)段由橫向纖維，關節(jié)內(nèi)段由90°平行纖維編織而成，纖維方向可隨運動方向變化，減少了剪切應力[30]。LARS人工韌帶主要用于較新的ACL斷裂或不完全斷裂、原有韌帶部分尚存的患者[31]。相比早期人工韌帶，LARS人工韌帶中、短期并發(fā)癥少，翻修率低，骨隧道擴大少見，患者滿意度高，術后膝關節(jié)穩(wěn)定性較好[32]。Pan等[33]對LARS人工韌帶進行了一系列研究，采用HT和LARS人工韌帶行ACL重建術的患者3年隨訪時拉力、Lysholm評分、關節(jié)活動度均無明顯差異，采用LARS人工韌帶的患者康復速度更快。與BPTB韌帶相比，LARS韌帶早、中期功能恢復均較好。也有部分研究認為LARS人工韌帶不適宜作為ACL重建術移植物，如Li等[34]對1例LARS人工韌帶術后3年發(fā)生的嚴重滑膜炎進行組織學分析發(fā)現(xiàn)，纖維組織瘢痕長入人工纖維，破壞了其完整性，導致斷裂。Glezos等[35]報道了1例LARS人工韌帶的早期失敗病例，指出此類新型人工韌帶的問題不僅是長期使用的疲勞，短期安全性也需要進一步驗證。目前對于LARS人工韌帶長期隨訪效果的文獻較少，Bugelli等[36]對60名40歲以上采用LARS人工韌帶行ACL重建術的患者進行5年以上隨訪，關節(jié)穩(wěn)定性高，影像學顯示關節(jié)退變發(fā)生率僅15%，未發(fā)生斷裂，但該研究已剔除了有半月板切除的病例。Parchi等[37]對使用LARS行ACL重建術的患者進行了平均8年隨訪，發(fā)現(xiàn)功能恢復快、關節(jié)穩(wěn)定性高，未見并發(fā)癥；Jia等[38]進行了平均7年隨訪認為LARS人工韌帶的并發(fā)癥率、斷裂率均較低，有利于運動能力的恢復。但也有研究得出不同結論，Iliadis等[39]發(fā)現(xiàn)用LARS重建9年后斷裂率高達31%；Tiefenboeck等[40]對18名使用LARS行ACL重建術的患者進行了10年以上的隨訪，發(fā)現(xiàn)10名患者出現(xiàn)了感染、疼痛、假體松動等并發(fā)癥，共有11名患者接受了X線復查，其中7人出現(xiàn)了新發(fā)的膝骨關節(jié)炎，接近一半的患者發(fā)生了不同程度的移植物斷裂，超過40%的患者對運動功能恢復不滿意。另一項10年隨訪發(fā)現(xiàn)，使用LARS重建患者的Lysholm評分為79.5（65.0～89.0）分，IKDC評分為63.8分，低于相同隨訪時間的使用自體移植物及同種異體移植物患者，提示其長期臨床效果有待商議[41]。

4.3 人工韌帶進展

目前的人工韌帶都存在一些問題，尚無法達到自體韌帶的效果，需要進一步改進。目前有多種用于改進性能的新型生物材料處于試驗階段，如Li等[42]應用原子轉移自由基聚合（ATRP）和二氧化硅聚合技術改進的LARS人工韌帶在體外實驗中顯示增加了21%的成骨效應。Okada等[43]用凝血法制備的殼聚糖-羥基磷灰石復合單纖維具有良好的纖維長入能力及抗拉性能。Chung等[44]用家兔試驗新型可降解的多孔（1，8-辛二醇-聚檸檬酸）-羥基磷灰石納米復合材料-聚（L-乳酸）三元復合物，組織長入及術后功能恢復良好。另有一些新型人工韌帶，如Kevlar人工韌帶，尚處于動物實驗階段，已表現(xiàn)出良好的生物相容性、臨床效果及形態(tài)學改變[45]。

5 結論

前交叉韌帶重建的材料選擇目前尚無統(tǒng)一定論，自體移植物依然是主要選擇，其中骨-髕腱-骨移植物和腘繩肌腱分別適用于高強度活動人群和低強度活動人群，遠期存活率均較高，如未行半月板切除，遠期骨關節(jié)炎發(fā)生率較低。骨-髕腱-骨移植物的優(yōu)勢是較高的關節(jié)穩(wěn)定性，缺點主要為供區(qū)并發(fā)癥，而腘繩肌腱與之相反。其他如股四頭肌腱、腓骨長肌腱等應用較少，短期隨訪效果好，遠期效果需進一步觀察。同種異體骨-髕腱-骨和腘繩肌重建短期效果和自體移植物相近，但遠期斷裂率較高，而同種異體脛前肌腱、脛后肌腱表現(xiàn)出良好效果。目前廣泛應用的LARS人工韌帶較早期人工韌帶性能有明顯提高，短、中期效果肯定，但有部分移植失敗病例報道，且遠期隨訪顯示并發(fā)癥較多，臨床效果不如自體移植物，主要用于需要短期內(nèi)重返高強度運動的患者，長期使用的安全性尚需進一步研究。能適應長期使用的新型人工韌帶具有廣闊的研發(fā)前景。