三、后交叉韧带的生物力学特点

1.PCL的生物力学强度

许多学者利用韧带拉断试验评估了PCL的最大失效强度,其结果最小为730N,最大为1627N。但Bowman等认为,由于PCL内部纤维走行方向不同,单向牵拉整条韧带时,韧带纤维会相继发生断裂。因此,既往的研究结果不能真实反映PCL的最大失效强度。之后,Race等采用分束测试的方法,测得ALB的最大失效强度为1620N,显著大于PMB的258N。该结果不仅说明ALB为PCL当中主要的受力纤维束,还提示PCL损伤应为高能量损伤,临床中应格外留意是否合并存在其他韧带结构的损伤。

2.PCL的稳定作用

大量的生物力学试验已经证实,PCL是限制胫骨后移的一级稳定结构。为了在临床中准确地诊断PCL损伤,有学者曾研究PCL切断后不同屈膝角度与胫骨后向位移之间的量化关系。Kennedy等最近的一项尸体研究发现,在屈膝0°～120°范围内,单纯切断ALB或PMB,胫骨最大后移距离不超过3mm;而完全切断PCL后,胫骨后向位移明显增加,且最大后向位移上升至12mm(图1-11)。他们同时指出,完全切断PCL后,膝关节在近伸直位(0°～30°)的胫骨后移程度明显小于屈膝位(30°～120°)时,且在屈膝90°时胫骨后向位移相比PCL完整时增加最为明显。因此,应采用屈膝90°位的后抽屉试验对PCL损伤进行检查。

此外,也有研究发现,PCL作为次级稳定结构,配合膝关节后外复合体(posterolateral complex,PLC)限制胫骨过度外旋。Li等对8例单纯PCL切断后的膝关节尸体标本在不同屈膝角度下施加相同的胫骨外旋应力,结果显示在屈膝90°时胫骨外旋角度增大最为明显,而在屈膝0°～60°范围内,胫骨外旋角度相比正常状态未见显著增大。Bowman等对此的解释是,随屈膝角度增大,PLC主要结构会逐渐松弛,此时控制胫骨外旋的任务逐渐由PCL承担。基于此,Amis等认为,临床工作中应采用屈膝30°与90°两种状态的胫骨外旋“拨号”试验评估PLC损伤:若胫骨外旋角度的侧-侧差值从屈膝30°到屈膝90°过程中显著缩小,应提示单纯PLC损伤;若该值维持不变,则可能提示PCL与PLC联合损伤。

3.PCL重建

Transtibial技术与Inlay技术目前临床上主流的PCL重建技术有两种:经胫骨隧道(Transtibial)技术与胫骨骨块镶嵌(Inlay)技术(图1-12)。其中,Transtibial技术较早被提出,但由于移植物易与胫骨隧道内口的前方骨质反复摩擦而导致移植物失效(“杀手转弯”现象),Inlay技术随后被引入。关于两种技术各自的生物力学测试结果可以大致总结如表1-4。

总结既往生物力学研究结果可以发现:①术后零时刻膝关节后向稳定性在两种PCL重建技术之间未见显著差异;②疲劳试验后,Inlay技术在控制移植物拉伸以及维持膝关节后向稳定性方面均显著优于Transtibial技术。但Bowman等指出,目前尚无相关临床研究证实Inlay技术相比Transtibial技术能够获得更为满意的术后疗效。这可能与临床研究中患者之间存在较大的异源性有关(如合并后外复合体损伤)。此外,由于Inlay技术的操作难度较大,且存在术中损伤腘窝附近重要血管、神经的风险,目前临床上Transtibial技术仍为手术治疗PCL损伤的首选技术。

4.PCL重建单束对比双束

PCL重建从单束到双束的演变源于学术界对PCL双束概念的理解和认识。单束重建技术强调对ALB的重建,但Race等通过尸体研究发现,单纯重建ALB,膝关节在屈膝>90°时胫骨后向稳定性显著下降,这可能与ALB纤维随着屈膝角度增大逐渐由前后向走行变为沿纵向走行有关。相比之下,双束重建技术则注重ALB与PMB的同时重建,旨在恢复PCL的完整解剖结构。两种技术的生物力学对比结果可以大致归纳如表1-5。

从生物力学试验的结果来看,双束重建技术在膝关节近伸直位与高度屈曲位能够更好地维持胫骨后向稳定性。然而,LaPrade等认为,由于临床中PCL损伤常合并PLC损伤,且现有的针对单纯PCL损伤的高循证等级研究十分有限,因此,双束重建技术相比单束重建技术是否具有显著优势尚存争议。