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为探究前交叉韧带（ACL）与半月板损伤及退变机制，延世大学医学院研究人员经多种染色和微观 CT 分析，发现 ACL 两束与半月板连接不同、束内纤维比例有差异，为临床提供依据。
一、研究背景
在人体运动的 “舞台” 上，膝关节无疑是一位至关重要的 “演员”，它既为身体提供稳定支撑，又赋予了灵活的活动能力。这一卓越功能的实现，离不开前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament，ACL）与半月板的默契配合。ACL 如同膝关节的 “顶梁柱”，由前内侧束（anteromedial bundle，AM）和后外侧束（posterolateral bundle，PL）组成，而半月板则像两个精巧的 “缓冲垫”，协同 ACL 保障膝关节的平稳运作。
然而，当膝关节遭遇扭转、碰撞等外力时，ACL 和半月板极易受伤，且二者常 “牵一发而动全身”，一处损伤往往引发另一处病变，严重影响患者的生活质量。尽管此前众多科研人员致力于探究它们之间的关系，但仍有诸多谜团未解开。例如，ACL 各束与半月板之间详细的解剖连接方式尚不明确，各束的拉伸强度特性也有待深入研究。这些知识空白就像蒙在膝关节损伤研究道路上的迷雾，阻碍着临床精准诊断和治疗技术的发展。因此，深入剖析 ACL 与半月板的结构关联及各束特性，成为了医学领域亟待攻克的难题。
延世大学医学院的研究人员勇挑重担，开展了一项极具价值的研究。该研究成果对于揭示膝关节损伤机制、指导临床 ACL 重建手术具有重要意义，有望为众多膝关节伤病患者带来新的希望。此项研究成果发表于《Scientific Reports》期刊。
二、研究方法
研究人员精心挑选了 10 具未经防腐处理的人体尸体（5 男 5 女，共 15 侧膝关节）作为研究样本。这些样本均来自自愿捐赠的遗体，且捐赠者事先签署了知情同意书，研究也获得了延世大学医学院伦理委员会的批准（Yonsei IRB Approval number: 4-2023-0823），严格遵循《赫尔辛基宣言》的原则。
在样本处理上，研究人员小心地解剖膝关节，去除周围软组织的同时，着重保护 ACL 的两束结构。接着，运用多种组织染色技术，包括改良 Masson 三色染色（MT）、五色染色（PC）、番红 O 染色（Safranin-O）、改良 Verhoeff-Van Gieson 染色（VG），对组织切片进行处理，以便在显微镜下清晰观察组织结构。利用光学显微镜观察切片，并借助 ImageJ 软件测量 I 型胶原蛋白和弹性纤维的二维面积，分析纤维密度和比例。研究人员使用微计算机断层扫描（micro-CT）技术对膝关节进行扫描，为了增强软组织的对比度，先将样本在不同浓度乙醇溶液中浸泡，再置于 2% 磷钨酸（PTA）溶液中处理 1 个月。通过 NRecon、CTVox 和 Mimics 软件对扫描图像进行重建和分析，获取膝关节内部结构的三维图像。
三、研究结果
3.1 ACL 的 AM 束和 PL 束的解剖连接
通过尸体解剖、micro-CT 和组织学观察发现，ACL 的 AM 束通过关节软骨与内侧半月板紧密相连，就像被牢牢 “焊” 在一起。而 PL 束则通过结缔组织与外侧半月板的过渡区松散连接，连接较为 “松散”。在矢状面上，AM 束和 PL 束之间由结缔组织相连，且从内侧到外侧，两束之间的间隙逐渐增大。当膝关节屈曲角度超过 60 度时，通过 micro-CT 在冠状面、矢状面和水平面上观察到，AM 束和 PL 束占据的空间出现明显差异，两束之间的间隙进一步增大。
3.2 ACL 的 AM 束和 PL 束的比例
研究人员对 AM 束和 PL 束的上下区域分别进行组织学分析，发现 AM 束纤维呈现波浪状或扭曲的非线性网络结构，而 PL 束纤维则排列得更加平行、规则。进一步研究发现，AM 束的上区域弹性纤维与胶原蛋白的比例最高（11.36±0.90%），下区域最低（4.87±0.34%）。这意味着 AM 束的上区域更具弹性和灵活性，下区域则在抵抗拉伸强度方面表现更出色。对比 AM 束和 PL 束的上区域，AM 束的弹性纤维比例更高，胶原蛋白排列更密集但无序；PL 束的胶原蛋白排列有序，但比例较低，弹性纤维呈分散、多向分布，比例也较低。在 ACL 的下区域，AM 束和 PL 束的弹性纤维与胶原蛋白的比例均低于上区域。而且，PL 束在致密区域（13.08%）和松散区域（4.70%）的弹性纤维与胶原蛋白比例差异，比其平均下区域比例（5.32%）更为显著。虽然 PL 束下区域的胶原蛋白含量低于 AM 束，但弹性纤维与胶原蛋白的比例却高于 AM 束。
四、研究结论与意义
本研究首次全面且深入地揭示了 ACL 的 AM 束和 PL 束与半月板之间独特的解剖连接方式，以及两束在组织学特征上的显著差异。AM 束与内侧半月板紧密相连，形成了一个稳固的复合体，在膝关节屈曲时，为关节提供了强大的稳定性，就像建筑中的承重墙，承担着重要的支撑作用。然而，这种紧密连接也使得该复合体在受到外力时，更容易因机械损伤或退变而受损。PL 束与外侧半月板松散连接，这种结构特点导致外侧半月板在面对韧带不稳定时更为脆弱，更容易受到损伤，如同脆弱的 “玻璃”，稍有外力干扰就可能破碎。
研究还发现，膝关节屈曲时，AM 束和 PL 束的变化不同。AM 束会随着内侧半月板的运动而弹性伸展，而 PL 束则会向外侧偏移，且刚性较低。这些差异深刻影响了膝关节在不同运动状态下的力学分布，为解释膝关节损伤机制提供了关键线索。例如，当膝关节过度屈曲或受到扭转外力时，由于两束与半月板的连接方式和自身特性不同，应力会在关节内不均匀分布，从而导致不同部位的损伤。
此外，研究中观察到的两束在胶原蛋白密度和机械行为上的差异，对于评估 ACL 损伤的易感性和膝关节运动学变化具有重要意义。这一发现为临床医生在诊断和治疗膝关节损伤时提供了全新的视角，有助于制定更加精准的治疗方案。在 ACL 重建手术中，医生可以根据这些研究结果，更精确地选择移植物的位置和张力，以更好地恢复膝关节的稳定性和功能，就像为重建的膝关节打造一个完美的 “内部结构”，让患者能够重新自由地活动。
尽管本研究取得了重要成果，但也存在一些局限性，如样本量较小、未对与横韧带相关的平移和扭转运动进行分析、样本年龄可能影响研究结果等。未来的研究可以在这些方面加以改进，进一步深入探究膝关节的奥秘，为膝关节损伤的防治提供更坚实的理论基础和更有效的临床策略。
