前交叉韧带损伤及重建膝关节中前外侧韧带解剖变异的生物力学评估

《Clinical Breast Cancer》：Biomechanical evaluation of anterolateral ligament anatomical variants in anterior cruciate ligament-injured and reconstructed knee joints

本研究通过构建含三种ALL类型（I、II、III）的膝关节有限元模型，模拟ACL-ALL联合损伤的力学表现，发现ACL缺失时胫骨内旋导致ALL损伤风险最高，III型ALL（股骨 insertion最远）在重建中能最佳提升内旋稳定性并降低腘绳肌肌腱峰值应力。

　　这项研究聚焦于膝关节中一种重要但常被忽视的结构——抗旋前外侧韧带（Anterolateral Ligament, ALL）的生物力学特性，特别是在前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament, ACL）损伤或重建的情况下，ALL的结构多样性对其功能和手术效果的影响。研究团队由来自中山大学生物医学工程学院的七位研究人员组成，他们通过建立有限元模型，结合实验数据，深入探讨了ALL在膝关节中的作用机制以及其在ACL损伤后的联合损伤情况。

研究发现，ALL的功能具有明显的类型依赖性。ALL在膝关节中的结构多样性主要体现在其在股骨上的附着位置相对于外侧副韧带（Lateral Collateral Ligament, LCL）的位置差异。根据解剖学研究，ALL的股骨附着点可以分为三种类型：后近端型（Posterior-Proximal）、前型（Anterior）和远端型（Distal）。这三种类型在膝关节的运动控制中扮演不同的角色，尤其是在涉及内旋和外翻的运动模式中。研究通过模拟不同条件下的膝关节运动，例如ACL完整、ACL损伤、ACL缺失以及ACL重建等情况，分析了ALL结构多样性对胫骨运动和韧带应力分布的影响。

在ACL缺失的情况下，研究指出内旋运动对ALL造成最大的损伤风险。这一发现强调了在ACL损伤后，ALL在维持膝关节旋转稳定性中的关键作用。此外，研究还探讨了在ACL和ALL联合重建时，不同类型ALL对胫骨内旋稳定性的提升效果。结果显示，后近端型的ALL在联合重建中表现出最优的稳定性增强效果，并能有效降低腘绳肌肌腱移植物的峰值应力。这一结果为临床实践中如何选择合适的ALL重建位置提供了重要的参考依据。

进一步地，研究通过有限元模型验证了ALL在限制胫骨前移和内旋方面的功能。尽管ALL的峰值应力相对较低，但其在维持膝关节正常运动模式中的作用不可忽视。尤其是在ACL损伤后，ALL的结构差异可能显著影响其在联合损伤中的表现，进而影响手术重建的效果。因此，了解不同ALL结构类型在膝关节中的具体作用，有助于制定更加个性化的手术方案，以更好地恢复膝关节的原生功能并降低移植物失败的风险。

在方法上，研究团队基于磁共振成像（MRI）数据，使用逆向工程和有限元分析技术构建了膝关节的有限元模型。该模型包括了四个骨骼、五个软骨、两个半月板以及五条主要韧带，其中ALL的三种类型被分别建模，以反映其结构多样性。通过应用模拟六自由度的载荷条件，研究团队对不同状态下膝关节的运动和应力分布进行了详细分析。这种计算方法的优势在于，它能够精确地分析每条韧带的变形和应力变化，从而更深入地理解ACL与ALL之间的生物力学相互作用。

研究的另一个重要发现是，尽管大多数文献认为ACL-ALL联合重建有助于维持膝关节的稳定性，但关于ALL结构多样性的研究仍然较为有限。因此，这项研究填补了这一空白，通过系统地分析ALL的结构类型及其对膝关节功能的影响，为未来的临床实践提供了新的视角。特别是在手术方案的设计上，研究建议在ACL重建时，应根据患者的具体解剖特征，将ALL的股骨附着点置于外侧副韧带的后近端位置，以优化手术效果并提高关节稳定性。

研究的意义在于，它不仅加深了对ALL生物力学特性的理解，还为个性化手术方案的制定提供了理论支持。由于ALL的结构在不同个体之间存在显著差异，传统的统一手术方法可能无法满足所有患者的临床需求。通过识别和分析这些差异，医生可以在手术前进行更精确的评估，并根据患者的解剖特点调整手术策略。这不仅有助于提高手术的成功率，还能减少术后并发症的发生，提升患者的生活质量。

此外，研究团队在方法学上的创新也值得关注。他们结合了MRI数据和有限元分析技术，构建了一个高度精确的膝关节模型，从而能够在不依赖于实验数据的情况下，对ALL的结构和功能进行深入研究。这种计算方法的应用，为未来膝关节生物力学研究提供了新的工具和思路，特别是在缺乏足够实验样本的情况下，能够有效模拟和预测膝关节的运动行为和组织应力分布。

研究的结论表明，ALL在膝关节中的作用不能被简单地忽略，尤其是在ACL损伤的情况下，其结构多样性对联合损伤的发生和手术重建的效果具有重要影响。因此，未来的膝关节损伤治疗策略应更加注重ALL的个体化评估，以确保手术方案的科学性和有效性。同时，研究还指出，进一步的临床研究和实验验证对于确认这些理论发现的适用性至关重要，特别是在不同人群和不同运动模式下的表现差异。

总体而言，这项研究为理解ALL在膝关节中的作用提供了新的视角，并为ACL-ALL联合损伤的临床处理提供了理论依据。通过揭示ALL结构多样性对膝关节功能的影响，研究团队为个性化手术方案的设计和优化提供了重要的参考。未来，随着更多关于ALL结构和功能的研究成果的积累，临床医生将能够更加精准地评估和处理膝关节损伤，从而实现更好的治疗效果和患者康复。