自体组织骨锚钉修复内外侧韧带对踝关节稳定性和活动度的影响:不同重建技术的生物力学比较

【字体: 时间:2025年07月29日 来源:Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery 2.0

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  本研究针对慢性踝关节不稳(CAI)的手术治疗争议,通过生物力学测试比较了开放与关节镜下外侧韧带修复技术,并首次评估了内侧副韧带(MCL)重建对踝关节旋转稳定的影响。研究采用10具新鲜冷冻尸体足标本,通过六自由度机器人系统进行多方向加载测试,发现外侧韧带(ATFL/CFL)修复可显著改善前移(AT)、内旋(IR)和旋后(SUP)稳定性,而额外MCL修复能进一步改善外旋(ER)和旋前(PRO)稳定性。研究证实关节镜技术与开放手术效果相当,为临床术式选择提供了重要依据。

  

踝关节扭伤是人类最常见的运动损伤之一,约20%的踝关节骨关节炎源于慢性踝关节不稳(CAI)。尽管外侧韧带(前距腓韧带ATFL和跟腓韧带CFL)修复已成为标准术式,但关于是否需要同期修复内侧副韧带(MCL)、以及开放与关节镜技术孰优孰劣的争议持续存在。更棘手的是,临床发现部分患者术后仍存在旋转不稳定,这可能与未被充分认识的MCL损伤有关。传统观点认为MCL在踝关节外旋和旋前运动中起关键作用,但其在CAI中的生物力学贡献缺乏实证依据。同时,微创关节镜技术虽已广泛应用于临床,其生物力学效果尚未经严格验证。

德国汉诺威医学院骨科DIAKOVERE Annastift研究所的Lea Marie Ke?ling团队在《Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery》发表的研究,通过精细的离体实验设计,首次系统评估了MCL重建的力学价值,并直接比较了开放与关节镜下ATFL修复的效果。研究采用10具新鲜冷冻尸体足标本,使用六自由度KUKA KR 16-2机器人系统施加前向60N载荷和1.7Nm旋转力矩,测量不同状态下踝关节在前移(AT)、旋后(SUP)、旋前(PRO)、内旋(IR)和外旋(ER)等五个维度的活动度(ROM)。开放手术组测试8种状态(从完整韧带→MCL切断→修复→ATFL/CFL分步切断与修复),关节镜组测试3种状态,所有重建均采用双线 FiberTak?骨锚钉配合改良Mason-Allen缝合技术。

主要技术方法
研究采用配对实验设计,通过机器人系统精确控制加载条件(精度0.05mm/0.25N),固定胫腓联合和距下关节以消除干扰因素。开放手术组通过解剖暴露精确切断韧带附着点5mm处模拟临床损伤,关节镜组采用2.0mm NanoScope系统经三入路完成ATFL修复。生物力学数据通过线性混合效应模型分析,重点关注不同修复状态下的ROM变化。

Open surgery- anterior
切断ATFL和CFL导致前移显著增加3mm(p<0.001),修复后稳定性恢复至接近原生状态。特别在30°跖屈位,单独ATFL修复仅部分改善稳定性,而联合CFL修复可使前移减少2.1mm(p=0.005)。追加MCL修复后,在15°和30°跖屈位获得额外0.8mm稳定效果(p<0.001),证实了复合重建的协同效应。

Open surgery-supination and internal rotation
ATFL/CFL切断导致旋后角度增加7°(p<0.001),内旋增加8°(p<0.001),这与临床查体中的"抽屉征"和"倾斜征"机制相符。修复后旋后角度在15°跖屈位减少4.2°(p<0.001),内旋减少5.3°(p=0.003)。值得注意的是,MCL修复对旋后稳定的贡献主要体现在中立位(减少1.8°,p=0.01),提示其在不同体位下的差异作用。

Open surgery- pronation and external rotation
MCL切断导致中立位旋前增加3.5°(p=0.001),外旋增加4.1°(p<0.001)。修复后外旋在中立位减少2.7°(p<0.001),15°跖屈位减少1.9°(p=0.04),验证了MCL作为"旋转稳定器"的核心功能。旋前角度在复合修复后恢复至原生水平(p>0.05),解决了单纯外侧修复无法纠正的旋转不稳定问题。

Arthroscopic surgery
关节镜下ATFL修复使前移减少2.3mm(p=0.02),旋后减少3.1°(p=0.003),内旋减少2.8°(p=0.005),效果与开放手术无统计学差异(p>0.05)。在30°跖屈位,两种技术均能恢复85%以上的原生稳定性,为微创技术提供了力学依据。

这项研究首次通过生物力学证据阐明:CAI治疗中,MCL修复能有效纠正传统外侧重建难以解决的旋转不稳定,特别是在跖屈体位(15°和30°)效果显著。关节镜技术虽仅修复ATFL,但其稳定性与开放手术相当,支持其在单纯外侧不稳中的应用。研究创新性地提出"踝关节三维稳定"概念,强调术前需通过应力位MRI或超声评估MCL状态,对合并旋转不稳定的CAI应考虑复合重建。这些发现为《国际踝关节联盟共识指南》的更新提供了关键证据,也将推动关节镜技术适应证的扩展。未来研究需关注不同MCL组分(如胫舟韧带vs胫跟韧带)的差异贡献,以及新型缝合材料对长期稳定性的影响。

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