膝单髁置换术治疗前交叉韧带缺失的前内侧膝骨关节炎的研究进展Kozinn和Scott在1989年提出的膝单髁置换术（UKA）患者选择标准一直以来被公认为“金标准”。尽管其中的年龄＜60岁、高活动水平、髌股疼痛等UKA禁忌证目前看来已成为非必要禁忌证，但前交叉韧带（ACL）功能完好依然被视为UKA患者选择的基本条件。近期关于ACL损伤患者膝骨关节炎的治疗引发争议，有越来越多的学者试图为前交叉韧带缺失（ACLD）患者施行UKA。面临UKA患者选择基本条件的挑战，本文从生物运动力学、临床预后等方面对UKA治疗ACLD的研究进展进行综述。

膝关节的运动力学

生理状态下ACL的运动力学      一般情况下，ACL分为前内侧束（AMB）及后外侧束（PLB）。在完全伸展时，AMB（34.0mm）和PLB（22.5mm）互相平行且长度有显著差异，并且在屈膝过程中的变化趋势是不同的。当开始屈曲时，AMB开始绕着其余部位进行旋转，这将导致两束不再平行且拉力集中在AMB上，大体上呈现出AMB拉长拉紧、PLB缩短松弛的趋势。有研究认为，AMB最初呈现缩短趋势直至屈曲30°，然后逐渐拉长至屈曲120°达到最长，也就是说在正常膝关节中，ACL在屈膝时缩短而后交叉韧带（PCL）在屈膝时伸展。根据以往的研究报道，ACL在对胫骨前平移的约束中起到了关键的作用，在屈曲30°时，ACL对施加的前向负荷的约束作用平均为82%~89%，在90°时下降至74%~85%。Beynnon等认为，前向负荷超过50N会产生ACL损伤。不仅如此，当接近完全伸展时，ACL起到了对内旋转的主要辅助约束作用，但对外旋和内翻、外翻仅有较小的辅助约束作用。

Shelburne等研究正常膝关节步行周期中各韧带受力时发现，在整个周期中ACL受到的力几乎是最大的，可达约300N，这也就意味着，在正常步行周期中，其他韧带对于膝关节稳定起到的作用远不及ACL，故拥有正常功能的ACL在UKA中起关键作用。在正常步态中，由于内侧和外侧髁（较小）曲率半径的不同，胫骨在摆动阶段发生内部旋转，而在伸展末端时发生外部旋转，两个交叉韧带的收紧最终将胫骨与股骨锁定在最稳定的位置，使站立更加稳定。

UKA与韧带张力      Kono等发现手术前后AMB和PLB的股骨和胫骨附着区的张力均随着屈曲而减小，当屈曲40°~60°时，术后前外侧束受力较术前增大（P＜0.05）。Hu等构建了有限元模型模拟固定平台UKA步行周期发现，在股骨假体外翻或胫骨假体内翻的状态下，ACL受力要大于中立位及股骨假体内翻或胫骨假体外翻，股胫假体对齐不良可能会产生更大的韧带作用力，进而加剧韧带损伤的可能性。Kwon等在此基础之上还研究了多组韧带［ALC、PCL、内侧副韧带（MCL）、外侧副韧带（LCL）］异常时UKA的结果，发现单个韧带缺失与自然膝关节相比差异有统计学意义，且在两个或两个以上韧带缺失的情况下，聚乙烯衬垫和关节外侧软骨上的接触应力和股四头肌力显著高于单个韧带缺失的情况。从Kwon等的研究中可以发现，ACLD或MCL缺失患者内侧UKA预后不良是可以预测的，应更加注意韧带状态，因为ACL或MCL对膝关节的影响是可叠加的。

UKA术后ACL受力不仅受膝关节屈曲伸展影响，应避免胫骨假体的外翻和在矢状面上后倾角过大。Sekiguchi等发现在冠状模型中，胫骨假体内外翻角度的变化对ACL张力的影响很小；在矢状位排列模型中，ACL张力随着后倾角度的增大而增加，而PCL张力降低。不仅如此，对于ACLD患者也有类似的报道，Suter等将术后胫骨后倾角（PTS）分别减小23%和39%，在ACLD组和前交叉韧带完整（ACLI）组间没有观察到力学和运动学上的显著差异，因此提出ACLD患者可进行UKA，减小PTS是一种有效的方法。Plancher等也发现ACLD组术前PTS显著大于ACLI组，通过术中调节ACLD组PTS，术后二者未见明显差异，膝关节损伤和骨关节炎预后评分（KOOS）、假体生存率与ACL是否损伤无直接关系，当PTS＞7°时会导致术后疼痛。ACLD患者UKA预后对PTS有一定的要求，从PTS是可控的角度来看，ACLD并不会影响UKA。Kwon等也有类似的发现，ACLD组另一侧间室的应力大于ACLI组，且随着PTS的增大而增加，同时发现胫骨前平移也呈增加的趋势。生物力学研究表明，减小PTS并不利于恢复旋转稳定性，但确实有助于恢复前后稳定性。因此ACL损伤伴有旋转不稳定的年轻患者通过UKA并调整PTS大小可能并不理想，相反可以认为，对于功能需求较低且无旋转不稳的老年患者进行UKA并调整PTS大小不失为一种合理的选择。

ACLD的膝关节

ACLD与膝骨关节炎      从传统意义上来说，UKA对于ACL有缺陷的患者并不是一个可行的选择，因为假体生存率低和不可预测的结果限制了其在ACL损伤的膝骨关节炎中的应用。White等描述了ACLD膝骨关节炎进展的基本病理生理学及Ritter等总结了ACL异常导致膝关节不稳的病例，在ACL异常的膝关节中因为前内侧骨关节炎没有得到及时治疗导致内侧胫骨平台上的磨损向后延伸，且ACL受到的力逐渐增大导致受损，并最终由于胫骨切迹处的骨赘而破裂，这些患者的磨损通常表现得较严重且主要涉及内侧胫骨平台的中后部，进一步支持了UKA在此类患者中不可取的观点。Springer等分析了ACL的功能状态与膝关节内翻畸形和冠状面胫骨半脱位（CTFS）的关系，发现ACL功能异常的膝骨关节炎患者常伴有更大的内翻畸形和更严重的CTFS。不仅如此，ACL损伤是继发膝骨关节炎的重要危险因素，ACL损伤导致胫骨前部半脱位从而使胫骨平台后外侧撞击股骨外侧髁的前侧，并可能对这些区域造成严重的骨和软骨损伤。当ACL损伤后，可在影像学中表现为皮质骨凹陷性骨折及不同程度的骨髓水肿，并且骨髓水肿模式的初始大小与随后的软骨退化之间存在关联。

Mortazavi等指出ACLD患者常伴有异常的关节面角（胫骨近端关节面和股骨远端关节面所成角），若关节面角＞14.5°则提示可能合并ACL损伤，且与胫骨后内侧的磨损有关。与之类似的是，Scott等通过X线片测量磨损最前端至胫骨前缘的距离评估软骨磨损的比例，发现当软骨磨损超过55%时预测ACL损伤的敏感度和特异度分别为93%和91%，受试者操作特征曲线下面积为0.97。Tao等还提出了采用磁共振成像（MRI）横断面测量胫骨平台前脱位的程度来预测ACL功能状态，当观测到前脱位＞1.2mm时特异度达100%，这有助于选取手术方案。

ACLD及ACL重建      UKA联合ACL重建的适应证包括在稳定关节内的急性ACL损伤，且必须排除其他导致UKA失败的原因，如假体周围感染、无菌性松动、假体周围骨折、骨溶解和聚乙烯衬垫的失效。Derreveaux等及Jaber等认为UKA合并ACL重建术在短期内有较好的疗效，虽然可能会有较高的并发症发生率，但并不影响再次干预之后的疗效。有研究表明，合并ACL重建的UKA能够消除胫骨向前的不稳定性。Ventura等通过随访发现，ACLD患者联合UKA和ACL重建术后胫骨前平移＜5mm，KOOS评分、牛津大学膝关节评分（OKS）、美国膝关节协会评分（KSS）显著增加，膝关节稳定性显著改善。该研究认为UKA联合ACL重建不仅是一种可行的办法，同时也指出这种联合手术在技术上要求很高，特别是在活动平台UKA的ACL重建中。联合手术可能出现相关的问题包括：术后关节僵硬、植入假体后ACL移植隧道位置不当、移植物撞击、潜在的应力增加或延迟的胫骨近端骨折及胫骨假体无菌性松动等。Dees等详细介绍了UKA联合ACL重建的手术方法，胫骨隧道的选择应该以更加垂直的方式定位且选取的点应在更外侧，风险则是可能导致胫骨平台周围骨折。不仅如此，接受过ACL重建术的患者可再次进行UKA。Albo等在一篇关于ACL重建联合UKA的文献综述中认为，有原发性内侧骨关节炎和继发性ACLD的患者不适合接受这一手术。

此外，在ACL重建术后的膝关节生物力学分析中发现，ACL重建的膝关节更接近正常的步态和关节运动学，但膝关节运动学上的异常并不能通过重建ACL而消除。有文献报道ACL重建后步长、负荷状态的最大膝关节屈曲角度、步行速度、检测被动运动的阈值和关节位置感均得到了恢复；然而，在整个步态周期中，站立时膝关节屈曲偏移最大角度、步行时膝关节屈曲最大力矩、膝关节最大屈曲角度或胫骨最大外旋角度没有显著改善。即使在ACL重建后6个月股四头肌仍然很弱，这可能导致膝关节机械结构的改变。对于ACL缺损的患者，ACL重建并不一定能防止软骨退化的风险增加，而是通过体重管理、避免过度负荷和周围肌肉的力量训练来预防骨关节炎。

不同类型假体对ACLD患者UKA的可行性

UKA的前提应具备功能完好的ACL，这样UKA术后膝关节运动学与自然膝关节更接近，但事实上并不是完全如此。有研究表明，UKA术后膝关节屈曲10°~60°时有明显的内翻，术后ACL受力高于正常和术前。虽然术后运动学与正常膝关节不完全一致，但可以认为是相似的，原因之一可能是由于在手术过程中保留了ACL和PCL。通过前面对ACL运动力学及作用的阐述可以明确ACL在膝关节运动中的重要地位，因此自UKA诞生以来临床上就需要正确评估ACL的状态。但是，也有关于ACLD进行UKA的成功报道。如Boissonneault等将42例植入Oxford单髁假体的ACLD患者与基本资料相匹配的ACLI患者进行随访5年的回顾性研究，两组患者的临床结果和假体生存期差异均无统计学意义。

活动平台UKA      有学者认为，ACLD时活动平台UKA失败率较高，缺少ACL会增加胫骨向前的平移，而导致聚乙烯衬垫加速磨损导致UKA的失败。对此也有不同的意见，Kikuchi等共统计了401例患者，发现当术前X线检查显示典型的前内侧膝骨关节炎时，中期随访结果来显示，活动平台UKA与固定平台UKA的OKS、KSS和膝关节活动度差异均无统计学意义，故认为ACLD并不总是活动平台UKA的禁忌证，理由是ACLD患者术后保持了较好的稳定性和活动性。

Pegg等认为可能由于肌肉失衡或本体感觉丧失导致ACLD患者比ACLI患者的运动学变化更大，但是这些似乎并不影响中期临床结果。Suter等纳入了18例膝骨关节炎患者，发现有、无ACL组具有相同的运动学且不影响短期预后结果。该研究通过减小PTS以平衡前后不稳及严格限制纳入标准得到了这一结果，如KOOS评分＞70分、术前MRI显示中部或后部磨损及没有严重的疼痛，并认为可以挑选无旋转不稳定的患者，通过减小PTS使ACLD患者可以进行活动平台UKA。上述成功的经验一致认为，对ACLD患者进行UKA需要谨慎，可能要面对更多的挑战。

固定平台UKA      对于固定平台UKA，早在1987年就有过失败的报道，在一项对79例固定平台UKA患者进行的至少5年随访的回顾性研究中，早期失败率不可接受，且在X线侧位片中15个膝关节松弛10mm甚至更多。还有研究结果显示，固定平台UKA中大部分的失败案例为ACLD患者（41%），涉及无菌性松动和胫骨半脱位。此后，Suggs等发现ACLD患者UKA术后股骨后移增加，虽然在屈曲0°、30°、120°时的胫骨旋转与正常膝关节差异无统计学意义，但在屈曲60°、90°时胫骨显著外旋，而在屈曲0°时胫骨显著内旋，且在0°、30°屈曲时ACLD患者更贴近于自然膝关节，这与Shelburne等发现ACL具有更大的张力相矛盾，可能的解释是：①UKA术后导致了膝关节运动学发生了改变，导致其与正常生理状态下的ACL受力发生了改变；②并不能将运动学上的差异简单解释为ACL存在的差异。Plancher等提出了相反的观点，随访了114例固定平台UKA患者，ACLD和ACLI患者的10年假体生存率均为97%，ACLD患者平均假体生存期为16.1年，ACLI患者平均假体生存期为15.6年，认为固定平台ACLD患者可进行UKA。

Kono等则认为，不同类型平台的UKA假体均会导致同样的运动学，并观察到在负重状态下UKA术后膝关节屈曲20°~80°时将会导致外侧髁接触点向后平移，出现与生理状态下相似的膝关节内侧轴枢运动。虽然UKA术后的内侧轴枢运动较术前出现较早，但这也提供了令人信服的证据。

总结

ACL对于UKA术后的关节稳定性起到了至关重要的作用，正确评估ACL对UKA预后起到关键的作用。UKA术后ACL受力不仅与步态周期的关节屈曲变化有关，还与PTS相关。合并ACLD的患者若拥有较好的稳定性，可以考虑进行UKA或UKA联合ACL重建，但还需长期的临床结果加以验证。对于ACLD患者究竟植入活动或固定平台假体仍尚有争议。