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目的:在经胫骨隧道(transtibial)后交叉韧带(posterior cruciate ligament,PCL)重建术中,增加胫骨隧道相对于胫骨平台的角度可以明显缓解“杀伤角(killer turn)”效应,但隧道角度过大可使移植物进入骨髓腔从而影响腱-骨愈合。同时,由于近端胫骨后皮质的特殊解剖,角度过大会增加胫骨隧道后壁骨折的风险。因此,我们提出了胫骨隧道“理论最佳角度(theoretical optimal angle,TOA)”的概念以兼顾“杀伤角”效应与腱-骨愈合;也限定了胫骨隧道的“允许最大角度(permissible maximum angle,PMA)”以预防胫骨隧道后壁骨折。本研究第一、二部分拟通过膝关节计算机断层扫描(computed tomography,CT)图像对TOA及PMA分别进行测量评估。此外,目前对于胫骨隧道内界面螺钉固定移植物的位置尚无统一标准,本研究第三部分拟通过生物力学研究比较胫骨端三种移植物固定方式(远端固定、近端固定、联合固定)的初始固定强度。方法:第一、二部分为通过膝关节CT矢状面测量相关指标,第一部分指标包括:PCL重建中直径为10mm胫骨隧道的TOA、胫骨近端松质骨的厚度(thickness of cancellous bone,L1)、TOA角度下隧道入口至胫骨平台前缘的距离(L2)、隧道入口至胫骨结节的距离(L3)。第二部分指标包括:PCL重建中直径为10mm胫骨隧道的PMA、胫骨平台的前后径(anterior–posterior diameter,APD)、PCL附着点中心至胫骨平台后缘的距离(distance from the center of PCL attachment site to the posterior edge of the tibial plateau,PPED)、胫骨平台与PCL附着斜面的夹角(angle between the tibial plateau and the posterior tibial slope where the PCL insertion site,PSA)。以上指标由两名研究者按照既定方案分别测量,最后使用组内相关系数(intraclass correlation coefficients,ICCs)进行观察者间及观察者内部的可信度分析。结果采用亚组分析,年龄亚组包括:青年组(18~30岁)、中年组(31~45岁)、老年组(46~60岁),身高亚组包括:组I:~1.65 m,组II:1.66~1.75 m,组III:1.76 m~。第三部分使用牛伸趾肌腱与猪胫骨在体外建立PCL重建胫骨端模型,根据胫骨端移植物固定方式的不同分为远端固定(组I,n=10)、近端固定(组II,n=10)、联合固定(组III,n=10),通过生物力学试验机进行加载负荷至模型失败测试,期间记录载荷-延伸曲线、抗拉刚度、最大载荷、屈服载荷、能量消耗及失败模式等。结果:第一、二部分均纳入408例膝关节CT图像。第一部分中TOA、L1、L2和L3的平均值分别是35.4±7.9°、40.1±7.6mm、47.0±11.1mm和26.8±11.4mm。男性L1和L2的平均值明显高于女性(P<0.05)。中年组L1、TOA、L2及L3的均值均明显大于青年组(P<0.05),老年组与上述两组之间各参数无显著差异(P>0.05)。组I中L1、L2的均值明显低于组II及组III(P<0.05),但组II与组III之间无任何差异(P>0.05)。TOA和L3不受性别与身高的影响。ICCs值的范围为0.641~0.909。第二部分中PMA、OTD、APD、PPED及PSA的平均值分别是48.2±5.4°、46.6±4.2 mm、33.2±3.1 mm、18.1±3.0 mm、123.4±5.7°。男性的OTD、APD、PPED、PSA及身高的均值均明显大于女性(P<0.05)。不同年龄组之间的PMA、PPED和PSA的平均值未见明显差异(P>0.05),但老年组OTD、APD及身高的平均值明显低于中年组(P<0.01)。OTD、APD及PPED的平均值明显随身高的增加而增加,P<0.05。此外,组III的PSA值明显大于组I(P=0.034)。PMA的值不受性别、年龄及身高的影响(P>0.05)。ICCs的范围为0.677~0.912。第三部分中所有的移植物-界面螺钉-胫骨复合体均为移植物滑过界面螺钉,第I组的抗拉刚度、屈服载荷以及能量消耗的平均值明显低于第II组及第III组(抗拉刚度:I v II,19.25±9.68 v 34.92±16.48 N/mm,P=0.016;I v III,19.25±9.68 v 32.31±13.79 N/mm,P=0.041。屈服载荷,I v II,265.36±144.52 v 398.23±57.04 N,P=0.006;I v III,265.36±144.52 v 424.94±74.00,P=0.001。能量消耗,I v II,5.16±2.35 v 19.95±3.48 J,P<0.001;I v III,5.16±2.35 v21.09±4.29 J,P<0.001)。此外,方差分析结果显示各组间的最大载荷没有明显的差异(P>0.05),且第II组与第III组之间的生物力学特性无显著差异(P>0.05)。结论:根据膝关节CT影像学测量结果,对于在经胫骨隧道PCL重建中通常使用的10mm直径的胫骨隧道,其相对于胫骨平台的理论最佳角度为35.4±7.9°,然而,该理论角度尚需进一步的临床验证;此外,应将其相对于胫骨平台的角度限制于48.2±5.4°,以防止因角度过大引起胫骨隧道后壁骨折;最后,经胫骨隧道PCL重建术中,相比于胫骨端使用界面螺钉行远端固定来说,近端固定及联合固定表现出更加优良的初始生物力学性能。