趙章偉，王俊誠，董伊隆，蔡春元

溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院 關(guān)節(jié)外科，浙江 溫州 325200

半月板根部是半月板在脛骨平臺的附著點，其完整性對維持半月板的穩(wěn)定性至關(guān)重要。根部的損傷會導(dǎo)致半月板的環(huán)形張力喪失，使得股骨及脛骨接觸壓力增加，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)退行性變[1]。其中外側(cè)半月板后根部損傷在臨床中并不少見，常常合并前交叉韌帶損傷[2-3]，與以往姑息治療不同，目前臨床上逐漸認(rèn)識到積極治療此類根部損傷對改善膝關(guān)節(jié)功能的重要性[4-5]。針對半月板根部撕裂的生物力學(xué)試驗多見于內(nèi)側(cè)半月板[6-8]，而外側(cè)半月板相對較少[9-10]，其中對外側(cè)半月板后根部不同位置撕裂的比較更是鮮有報道。本研究旨在通過對冰凍人膝關(guān)節(jié)標(biāo)本的生物力學(xué)測量來進一步了解外側(cè)半月板后根部不同位置撕裂對脛股關(guān)節(jié)接觸面的影響。

1 資料和方法

1.1 資料 采用12具非成對的冰凍成人尸體膝關(guān)節(jié)標(biāo)本，其中男8例，女4例，左側(cè)6例，右側(cè)6例，死亡年齡為32～66歲，平均50.4歲。所有標(biāo)本由溫州醫(yī)科大學(xué)解剖教研室提供，排除膝關(guān)節(jié)外傷、畸形、明顯退變、半月板損傷等。標(biāo)本在-20 ℃保存，實驗前24 h室溫下解凍，仔細(xì)解剖，完整保留前后交叉韌帶、板股韌帶、內(nèi)外側(cè)副韌帶、半月板等結(jié)構(gòu)。本實驗通過溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院臨床試驗倫理委員會審批（審批號：M2020014）。

1.2 方法 將膝關(guān)節(jié)標(biāo)本的脛骨側(cè)和股骨側(cè)固定在特制夾具上，連接微機控制電子萬能試驗機器（型號ED25.504，上海毅測試驗設(shè)備有限公司），使得縱向壓縮載荷垂直于關(guān)節(jié)面，保持膝關(guān)節(jié)于伸直位，限制其在矢狀面上屈伸，允許其在冠狀面上內(nèi)外翻（見圖1）。測量時在股骨側(cè)施加1 kN軸向壓縮載荷，達到壓力后停留30 s[8，11-12]。

圖1 膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)測量實物圖

測量內(nèi)外側(cè)間室的接觸面積及平均壓力共4個指標(biāo)。接觸面積測量方法：將合適大小的壓力測試紙（日本富士，F(xiàn)UJIFILM，4LW）放置在半月板和脛骨平臺之間，在其受到壓力顯色后取出，使用相機（60 D單反相機，日本佳能公司）拍攝并輸入電腦，用Scion Image4.03 軟件（National Institutes of Health，美國）計算顯色區(qū)域，數(shù)值精確到0.01 mm2。外側(cè)半月板后根不同情況下內(nèi)外側(cè)間室的壓力測試紙顯色面積見圖2。平均壓力測量方法：將電子壓力感應(yīng)片（RXF-FSR，RX-CHD01數(shù)顯模塊采集，常州柔希電子科技公司）放置在半月板與脛骨平臺之間得到接觸面總壓力，并計算出平均壓力，精確到0.01 MPa。

圖2 外側(cè)半月板后根不同情況下內(nèi)外側(cè)間室的壓力測試紙顯色面積

每具標(biāo)本在以下5種情況下依次進行上述測試：內(nèi)外側(cè)半月板完整，外側(cè)半月板后根部止點完全撕脫，外側(cè)半月板距離后根止點3 mm、6 mm完全放射狀撕裂，外側(cè)半月板全切[8.11]。在實驗中定時用0.9%氯化鈉溶液保持標(biāo)本濕潤，環(huán)境溫度控制在20～25 ℃。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理方法 采用SPSS23.0統(tǒng)計軟件進行分析。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示，多組比較采用單因素方差分析，方差齊性兩兩比較采用LSD-t檢驗，方差不齊兩兩比較采用Tamhanet檢驗；如果數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，則用秩轉(zhuǎn)換的非參數(shù)檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 外側(cè)間室的接觸面積及平均壓力 外側(cè)半月板5種不同狀態(tài)下外側(cè)間室的接觸面積及平均壓力數(shù)據(jù)見表1。外側(cè)半月板后根部在其止點處、距離止點3 mm、6 mm處撕裂后，與外側(cè)半月板完整情況下相比外側(cè)間室的接觸面積顯著減少，而平均壓力顯著增加，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）。將外側(cè)半月板后根3個不同部位撕裂情況下所測量的接觸面積及平均壓力進行兩兩比較，結(jié)果顯示差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。外側(cè)半月板被完全切除后，外側(cè)間室的接觸面積進一步減少到完整狀態(tài)下的51%，而平均壓力進一步上升至完整狀態(tài)下的3.4倍，且與外側(cè)半月板后根3個不同部位撕裂情況下所測量的值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 外側(cè)半月板后根部不同狀態(tài)下內(nèi)外側(cè)間室的接觸面積和平均壓力（±s）

表1 外側(cè)半月板后根部不同狀態(tài)下內(nèi)外側(cè)間室的接觸面積和平均壓力（±s）

與完整狀態(tài)比：aP ＜0.05；與全切狀態(tài)比：bP ＜0.05

2.2 內(nèi)側(cè)間室的接觸面積及平均壓力 外側(cè)半月板5種不同狀態(tài)下內(nèi)側(cè)間室的接觸面積及平均壓力數(shù)據(jù)詳見表1。外側(cè)半月板后根部在其止點處、距離止點3 mm、6 mm處撕裂后，內(nèi)側(cè)間室的接觸面積及平均壓力與外側(cè)半月板完整情況比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；但是切除外側(cè)半月板后，內(nèi)側(cè)間室的接觸面積減少，與外側(cè)半月板完整狀態(tài)下及后根3種不同部位撕裂狀態(tài)相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01），而內(nèi)側(cè)間室的平均壓力差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

3 討論

半月板根部撕裂是指根部止點撕脫或距離止點1 cm內(nèi)的放射狀撕裂。目前報道的絕大多數(shù)針對外側(cè)半月板后根部撕裂的生物力學(xué)文獻中，都是對其根部止點撕脫進行測量[9-10，12-13]，但臨床上合并前交叉韌帶損傷的外側(cè)半月板后根部撕裂多數(shù)是距離止點一定距離的放射狀撕裂，而止點撕脫相對較少[2-3]。因此本研究從臨床實際出發(fā)，對該部位撕裂的位置進行細(xì)化，在止點及距離止點3 mm、6 mm處切斷外側(cè)半月后根部制作不同位置的撕裂模型來進行相關(guān)指標(biāo)的測量。

本研究結(jié)果顯示，與外側(cè)半月板完整狀態(tài)相比，后根部的撕裂均會導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)外側(cè)間室的平均壓力增大及接觸面積減少，如果進一步將外側(cè)半月板全部切除，外側(cè)間室的平均壓力會進一步增大，接觸面積也會進一步減少。因此外側(cè)半月板結(jié)構(gòu)及張力的完整性對保持膝關(guān)節(jié)正常的生物力學(xué)特性非常重要，這個結(jié)果也支持了以往報道的半月板根部撕裂生物力學(xué)的測量結(jié)果[9-10]，也驗證了本研究的可靠性。同時，本研究進一步測試了外側(cè)半月板后根止點撕脫、距離止點3 mm及距離止點6 mm撕裂的生物力學(xué)改變，結(jié)果顯示，膝關(guān)節(jié)伸直位下這三個不同位置的撕裂對膝關(guān)節(jié)內(nèi)外側(cè)間室的平均壓力及接觸面積的影響沒有顯著差異，這一結(jié)果對外側(cè)半月板根部損傷的生物力學(xué)研究進行了一定的補充。

本研究結(jié)果顯示外側(cè)半月板全切后，相對半月板完整及撕裂狀態(tài)，內(nèi)側(cè)間室的接觸面積減少，但平均壓力沒有明顯改變，SCHILLHAMMER等[10]在測量外側(cè)半月板后根撕裂的生物力學(xué)試驗中也得出了相似的結(jié)果。而LAPRADE等[11]研究顯示，在外側(cè)半月板后根部撕裂、全切等情況下，內(nèi)側(cè)間室的接觸面積、平均壓力等均沒有改變。筆者認(rèn)為測量結(jié)果不同的主要原因是，本研究中的膝關(guān)節(jié)標(biāo)本在冠狀面上是允許內(nèi)外翻的，因此被切除外側(cè)半月板后，在縱向負(fù)荷的施壓下會出現(xiàn)一定的外翻并導(dǎo)致力線向外側(cè)偏移，從而其內(nèi)側(cè)間室總負(fù)荷及接觸面積都減少，而LAPRADE等[11]在實驗中限制了膝關(guān)節(jié)的內(nèi)外翻，因此導(dǎo)致傳導(dǎo)到內(nèi)側(cè)間室的負(fù)荷沒有隨著外側(cè)半月板情況不同而改變。

以往有關(guān)內(nèi)側(cè)半月板生物力學(xué)的實驗結(jié)果表明，內(nèi)側(cè)半月板后根部撕裂對內(nèi)側(cè)間室的影響相當(dāng)于內(nèi)側(cè)半月板全切[1，6-8]。但是本研究結(jié)果顯示這種結(jié)論并不適用于外側(cè)半月板，外側(cè)半月板全切后會在外側(cè)半月板后根部撕裂的基礎(chǔ)上進一步減少外側(cè)間室的接觸面積以及增加平均壓力。內(nèi)外側(cè)半月板的這種差異，筆者推測是因為板股韌帶的存在。既往筆者對半月根部附著區(qū)解剖測量中發(fā)現(xiàn)板股韌帶起于外側(cè)半月板后角，與根部尚有一定距離，未與根部融合[14]，因此根部的損傷并不一定累及板股韌帶。本研究中，在制作止點撕脫及距離止點3 mm、6 mm撕裂時，板股韌帶均被完整保留，因此在半月板根部撕裂的情況下，完整的板股韌帶使得外側(cè)半月板環(huán)形張力沒有完全喪失。有研究顯示如果在根部撕裂的情況下切除板股韌帶會進一步減少外側(cè)間室的接觸面積及增加接觸壓力[15]。

傳統(tǒng)對半月板根部損傷這一特殊的類型采用半月板全切或次全切術(shù)，雖然此類方法可能在短期內(nèi)改善癥狀，但會顯著改變膝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)特性。APRATO等[16]對225例年齡在25～50歲接受半月板切除的患者進行不少于20年的隨訪后，提出半月板切除是最后接受全膝關(guān)節(jié)置換的一個重要危險因素。KRYCH等[17]對26例半月板部分切除術(shù)的患者進行了2年以上的隨訪，指出半月板切除會加快關(guān)節(jié)軟骨的退變和骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。本研究結(jié)果也顯示外側(cè)半月板全切相對半月板根部撕裂會使外側(cè)間室的平均壓力進一步增大，接觸面積進一步減少，從而加速關(guān)節(jié)退變。

包括本研究結(jié)果在內(nèi)的多項生物力學(xué)研究內(nèi)容證實了半月板根部對維持半月板環(huán)形張力的重要性，加之該部位血運相對較豐富，修復(fù)后愈合的可能性大，因此，目前對于急性半月板根部損傷以及部分慢性根部損傷且軟骨條件可（Kellgren-Lawrence分級≤2級）的患者，大多數(shù)學(xué)者主張手術(shù)修復(fù)半月板。FAUCETT等[18]進行了一項薈萃分析得出，與全半月板切除術(shù)和非手術(shù)治療相比，半月板根撕裂的修復(fù)可以減少骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生，并且是一種節(jié)省成本的干預(yù)措施。盡管現(xiàn)階段學(xué)者們報道了包括經(jīng)脛骨隧道固定及直接錨釘縫合固定在內(nèi)多種半月板根部損傷的手術(shù)方式[19-20]，但仍然需要更多的研究來驗證哪種修復(fù)方式能更好地恢復(fù)半月板的生物力學(xué)特性并取得持久有效的臨床效果。

本研究有一定的局限性。所使用的膝關(guān)節(jié)標(biāo)本被剔除了肌肉、髕骨等組織結(jié)構(gòu)，會與生理狀態(tài)下存在差異；由于脛骨平臺并非平面，同時半月板與脛骨平臺之間的空間有限，因此在放置壓力測試紙及感應(yīng)片時并不能保證完全壓配覆蓋；由于冰凍標(biāo)本的稀缺，本研究僅進行了12具標(biāo)本的測量，需要更多類似研究進行比較論證。

綜合上述，外側(cè)半月板后根撕裂會顯著增加外側(cè)間室的平均壓力及減少接觸面積，但本研究中三個不同位置的撕裂上述指標(biāo)差異無統(tǒng)計學(xué)意義，外側(cè)半月板全切會進一步增強外側(cè)間室上述指標(biāo)的改變。外側(cè)半月板后根撕裂對內(nèi)側(cè)間室的接觸面積和平均壓力沒有影響，其全切會減少內(nèi)側(cè)間室的接觸面積。