第五节　交叉韧带重建的移植材料

一、概述

早期由于对技术和认识的局限性，交叉韧带损伤多使用膝关节周围的韧带修补和加强膝关节的稳定性。1912年瑞典学者K.H.Giertz对一例膝关节化脓性关节炎导致关节完全不稳定的病例实施手术，他对屈曲45°畸形的关节一期行截骨纠正，稳定后2周采用自体阔筋膜肌腱束移植，增强关节稳定性，术后关节恢复了稳定和活动功能。这是首例自体移植材料重建前交叉韧带的报道。意大利学者V. Nicoletti于1913年报道了带蒂或不带蒂的阔筋膜及肌腱移植物重建交叉韧带的研究，术后膝关节的稳定性和功能恢复良好。同期俄罗斯学者Grekow亦采用阔筋膜作为替代物重建前交叉韧带的手术。1917年德国海军军医Hoelzel报道了1例陈旧性双膝前交叉韧带撕裂手术，选用阔筋膜作为移植物，修复前交叉韧带损伤并将外侧半月板切除。1918年Matti为膝关节脱位患者选用阔筋膜移植重建前交叉韧带取得成功。该报道比美国学者Bosworth的报道早了18年。

1932年在德国矫形外科学大会上，Verth报道了选用远端附着在胫骨结节的髌韧带作为前交叉韧带的替代物来治疗膝关节慢性不稳。1935年Wittek为16例患者应用Verth的方法进行治疗并取得了良好效果，他认为修补后交叉韧带时选用邻近的组织移植材料效果更好。

1963年Kenneth Jones提出选用带骨块的髌韧带重建前交叉韧带的新技术。德国学者H.Bruckner于1966年提出采用髌腱内1/3通过胫骨隧道和股骨远端隧道，将髌骨块向外上牵拉并固定重建ACL。1976年美国学者Feagin和Curl再次印证Jones的观点，前交叉韧带损伤缝合效果不佳，不能增强膝关节稳定性的代偿，建议对前交叉韧带损伤进行及时的重建。

Dandy首次报道关节镜下用人造碳素纤维代替移植材料进行前交叉韧带重建，实践证明人造碳素纤维材料重建ACL不是最佳选择。近20年来，交叉韧带的修复与重建技术有了长足进步。自体和异体肌腱、人工韧带等重建前交叉韧带的材料已广泛应用于临床，特别是关节镜技术的发展对交叉韧带重建具有重要意义。Rosenberg和Clancy等学者，进一步发展了关节镜下自体肌腱移植重建前交叉韧带的技术。

交叉韧带重建移植物和重建方法的选择非常重要，包括选取具有足够强度和刚度的移植物、提供对移植物有效的固定方法、固定要满足移植物初始强度等。目前可供选择的ACL移植替代材料很多。以自体组织最为常用，如骨-髌腱-骨、腘绳肌腱和股四头肌腱，异体肌腱和人工韧带都有其独特之处。

二、不同移植材料的生物力学

移植物张力对膝关节的运动有重要影响。移植物初期固定对其施加张力可显著改变关节的运动学和膝关节活动时移植物的原位作用力。理论上作用于移植物的理想张力应足以消除膝关节不稳（Lachman试验）。如果初始张力过小，不足以维持膝关节的稳定性，张力过大限制膝关节的活动，并可在以后的活动中，由于过分牵拉移植物而导致其断裂。张力过大还影响移植物的生物学重塑过程，增加关节软骨的接触应力，导致软骨退行性改变。

移植物初始张力有争议，因为日常活动中前交叉韧带的原位作用力尚不清楚，前交叉韧带移植物的黏弹性还未完全明确。至今，仍未确定移植物究竟应该施加多少张力为最佳应力数值，但应避免移植物张力过大。张力过大将影响移植物的生物学重塑过程，并增加关节软骨的接触应力，导致软骨的退行性变。张力太大也可能“锁住”关节，导致关节活动困难，由于改变了关节的运动形式而导致关节的退变。Yoshiya等在犬模型上证实移植物张力过大可导致移植物血运重建不良和移植物退变。术中应将膝关节屈伸活动15～20次，调整移植物张力后再固定。如果不给予移植物一定的周期性预张力，固定后其张力很快会下降30％。重建ACL的张力取决于移植材料本身的刚度和黏弹性，固定时给予的初始张力及膝关节的固定位置。要达到ACL重建前的张力，髌腱所需的初始张力最小为16.2N，双股的半腱肌肌腱为38.25N，髂胫束为61.2N。移植物的张力还取决于膝关节屈伸活动的角度，在完全伸直或完全屈曲的状态下，移植物承受的张力最大，屈曲30°～45°时张力最小。因此，术后用支具将膝关节固定在0°～30°比较合适。

Burks和Leland证实恢复稳定性所需要的移植物张力，具有组织学特异性，并与移植物的长度和刚度有关。髌骨-髌腱-胫骨移植物的张力较半腱肌移植物的要求低，因为前者的腱性部分较短且较硬。对移植物施加张力的效果，取决于施加张力时膝关节的位置和张力的方向。除非移植物进行了预张力，移植物固定后其作用力可降低30％。Yasauda等研究了移植物为双股腘绳肌腱时重建前交叉韧带的作用，最初的张力分别为20N、40N和80N，患者随机分为3组，随访至少2年，移植物最初张力为80N者，其向前松弛度显著小于移植物最初张力20N者。

ACL损伤可用不同的材料进行重建，如髌腱、半腱肌和半膜肌腱、阔筋膜、跟腱等。采用何种材料主要考虑一定形态、移植物的强度、移植物的愈合过程、对供区的损坏程度以及移植后能否建立正常韧带组织相似的附着点。正常人ACL的断裂负荷为2160N。力学试验表明，10mm宽的髌腱强度为2791N，股薄肌肌腱单股为889N，半腱肌肌腱单股为1484N。将股薄肌或半腱肌肌腱折成双股或四股将大大增加其强度，可达到3879N。拟选用的移植物从理论上来讲其强度应等于或大于正常ACL的强度。动物实验表明移植物随时间的延长强度下降。认清这一点对选择移植物及判定患者术后膝关节运动功能有帮助。

目前较常用的是两端带骨块的髌腱、半腱肌股薄肌肌腱。阔筋膜的强度较弱，已较少使用。在临床效果方面，使用髌腱和半腱肌肌腱似乎没有多大的差别。为了保持一定的强度，髌腱移植物不能＜10mm，否则移植物易断裂。髌腱移植物也不能太粗，否则易导致ACL髁间窝撞击。异体移植物在强度、移植后再血管化、临床效果方面与自体移植物没有大的差别。但移植物的韧带化重塑过程较慢。

1.骨-髌腱-骨移植材料的组织学与生物力学

一般认为ACL重建后移植物要经历以下变化：缺血坏死和细胞增生、再血管化和细胞新生、新生组织重塑。有学者用狗作为实验模型进行自体髌腱中1/3移植，术后组织学检查显示，2周时髌下脂肪垫有明显的血管反应；4周时移植物周围被含血管的滑膜包绕，其远端血供来自于髌下脂肪垫和胫骨ACL残端，近端血供来自于髁间窝后方滑膜组织。血管从两端向中央生长；6周时整个移植物包满带血管的滑膜，移植物中心区有细胞坏死、胶原断裂；8～10周时移植物内部可见血管从两端向中心长入。切片显示移植物内部有毛细血管侵入。16周时再血管化接近完成，只有中间一小部分仍没有血管。20周时整个移植物均显示有内部血管出现，髌下脂肪垫和后方滑膜的血管反应消失，胶原纤维沿移植物长轴排列。26周时移植物内部的血管反应减弱，髌下脂肪垫和后方滑膜的血管结构显示正常，细胞反应减弱。

有学者用兔自体B-PT-B移植物进行研究，术后2周时移植物形态与原始状态一样，内部出现缺血坏死，胶原结构尚存在。骨块-肌腱原始结合处细胞坏死，潮线断裂，肌腱-骨块界面可见隧道不连续，充填疏松纤维组织，骨栓在隧道内清晰可见。1个月时肌腱内部细胞完全坏死、细胞浸润，肌腱-骨道界面连续，可见疏松组织，血管、细胞丰富，骨的界面有骨坏死；3个月移植物的关节内部分有密集细胞聚集和血管增生，肌腱-骨道界面完全连接，有胶原纤维从肌腱到骨呈锐角排列，骨块完全重塑，无法和骨块分开。6个月时肌腱内部细胞减少，接近正常韧带，肌腱-骨道界面出现完整的纤维-软骨连接，有类似潮线的矿物层。

Noyes测量人的B-PT-B移植物直径为14mm时最大失效强度为2900N，而10mm时则为2646N，髌腱中1/3刚度为1553N/mm。10mm宽的髌腱横截面积为35～40mm2，其刚度为ACL的3～4倍。以犬为模型进行ACL重建的生物力学实验，发现最大抗拉负荷和肌腱断裂的部位与植入时间有关。术后2～12周时，最大拉出负荷或肌腱长度值有明显差异，而术后12周、26周时则没有明显差异，说明移植物强度在术后12周有明显增强。Shino将6条犬作为动物实验模型，用不带骨块的自体髌腱为移植物，末端缝线用纽扣固定，术后30周进行生物力学测定，测试时保持膝关节屈曲30°，发现有3例于移植物中央部断裂，2例于胫骨附着部断裂。髌腱平均最大失效负荷为1501N，应变率为50mm/min。研究显示在人膝关节B-PT-B重建ACL之后，通过关节镜向韧带内置入传感器，在不增加任何负荷的情况下被动屈伸20次，结果显示向B-PT-B施加负荷可能导致蠕变反应。肌腱中间部的蠕变反应类似于单轴张力测试的效果，而肌腱两端的蠕变则比较复杂。因为，手术后移植物已经不再保持原来的排列方向，其角度随着关节的运动而变化，可使肌腱延长，从而使胫骨相对于股骨发生前移。而移植物的滑动会降低负荷，在循环负荷下使移植物发生变化也会导致胫骨相对于股骨前移。因此，术后过早活动是不利的。

2.腘绳肌腱移植材料的生物力学

生物力学研究表明单股半腱肌腱移植物的抗拉强度低于ACL的70％，不能单独作为移植物。即使是选用强度最大的股薄肌腱补充，也不能满足早期康复运动的强度要求。双股半腱肌腱的强度可以满足移植物的要求，但Wolfgang临床随访研究发现，双股半腱肌腱移植后由于移植物的直径比骨隧道直径细小，关节运动时移植物在骨隧道内发生微小移动和摩擦，导致骨质溶解使骨隧道扩大和膝关节的稳定性降低。

单股、双股和四股肌腱的力学性能测量，结果显示单股股薄肌的最大负荷为837N，单股半腱肌的最大负荷为1060N。双股股薄肌的最大负荷为1550N，双股半腱肌为2330N。单股股薄肌的刚度为160N/mm，单股半腱肌的刚度为213N/mm。双股股薄肌的刚度为336N/mm，双股半腱肌的刚度为469N/mm。四股绳肌联合移植的最大负荷为4090N，刚度为776N/mm。Noyes测量单股半腱肌和股薄肌的最大负荷为1216N和838N。有人测量双股半腱肌-股薄肌联合移植的横截面积为50mm2时与正常ACL接近，生物力学特点与正常的ACL接近。

Zarzycki研究显示四股半腱肌腱最大载荷强度为ACL的229％，二股半腱肌腱强度为ACL的130％，中1/3髌腱骨（BPB）最大载荷强度为ACL的114％。四股腘绳肌腱的生物力学特性完全能够替代ACL的力学强度。Colombet P.等总结了200例腘绳肌腱重建ACL的临床效果，随访至少1年，证明自体腘绳肌腱移植重建ACL的临床效果是可靠的。Scranton PE等前瞻性研究了四股腘绳肌腱重建ACL随访2年的结果，Lysholm评分平均提高42分，Lachman试验、前抽屉试验、KT-1000和Tegner运动水平评分都有明显改善，30％的患者轻微膝前痛。

Ejerhed L等比较了自体髌腱移植和自体半腱肌腱移植重建ACL的2年随访结果发现两组间Lysholm评分、Tegner活动水平、KT-1000关节仪测试、单腿跳测试或IKDC没有显著差异。跪行疼痛，自体骨-髌肌腱-骨组占53％，半腱肌腱组占23％，两组相比差异显著。跪行能力障碍，半腱肌腱移植供区发生概率少，半腱肌腱重建ACL的临床效果与用骨-髌腱-骨重建ACL等同。

三股半腱肌腱重建前交叉韧带，既可以满足早期康复运动的强度要求，又可以避免移植物在骨隧道内移动。Hamada进行了79例三股半腱肌腱重建前交叉韧带，随访2年获得了良好的关节稳定性。三股半腱肌腱+松质骨移植重建方法获得很好的临床效果，其最大优点是骨块-韧带组织完全填充股骨隧道和胫骨隧道出口，移植物固定牢固，可以避免移植物在骨隧道内发生移动，消除骨隧道扩大或由于移植物异常移动而导致的固定失败。

四股半腱肌腱可单独用做前交叉韧带移植物，目前认为四股半腱肌腱可能是重建前交叉韧带最好的移植物。因为四股半腱肌腱强度能满足早期康复活动的要求。四股半腱肌腱移植物胶原纤维的数量相应增加，对骨隧道的顺应性好。

中国人四股腘绳肌腱一般截面直径为7～8mm。由于移植物材料均为黏弹性物质，具有蠕变和应力松弛的特性，也就是当应力维持在一定值时，随着时间的延长，移植物的应变逐渐增加；或者应变保持不变，随着时间的延长，移植物的应力逐渐减小。在固定移植物前，特别是应用半腱肌和股薄肌腱时，肌腱植入前绝对不能忽略预张力，先给予移植物一定的预张力（图6-27），有助于克服由于肌腱蠕变造成的韧带松弛影响膝关节的稳定性。

四股腘绳肌腱是否需要编织，Ferretti等比较了半腱肌腱、股薄肌腱编织和非编织的生物力学性质。结果显示半腱肌腱、股薄肌腱非编织组的平均最大载荷为（1709.3±581.9）N，而编织组（2428.3±475.4）N（P＜0.05）。平均强度分别为（213.6±72.4）N/mm和（310.3±97.3）N/mm。结果证明半腱肌腱和股薄肌腱编织比不编织的力学性能好。Tis J. E.等采用对照试验方法对编织腘绳肌腱重建前交叉韧带进行了生物力学分析，认为编织腘绳肌腱与非编织四股腘绳肌腱和骨-髌腱-骨相比，体外的平均拉力和强度均较差，编织肌腱在重建ACL时并没有力学上的优势。有学者研究了腘绳肌重建ACL的术后转归情况，通过对2例绳肌重建前交叉韧带术后1年后的组织学改变。其中一例四股半腱肌与周围骨道愈合良好，四股合为一束，胶原纤维排列分布正常，有类似sharpy纤维的结构从肌腱生长到骨；另一例肌腱组织明显退变，与骨道未愈合，胶原纤维溶解，被疏松组织代替，骨道壁出现广泛的骨吸收，认为后者是由于腱-骨界面的血运不良导致的，其原因可能是移植张力过高的肌腱-骨道直径不匹配所致。

3.多股肌腱等张与非等张编织的生物力学

多股肌腱编织缝合，在增强生物力学特性的同时，必然带来一个新问题，即肌腱移植物表面的缝线是否影响术后肌腱与骨道的愈合？为尽量减少缝线对腱骨愈合带来的不利影响，必须在保证编织缝合质量的同时，尽量减少缝线在移植物表面的暴露。Krappinger将人的半腱肌腱按照一种改良的Prusik结和Whipstitch法编织缝合，通过力学试验证实，在施加50N及100N的牵张力时，改良的Prusik结编织缝合的肌腱其刚度及位移均优于Whipstitch法编织的肌腱，但是两组肌腱的最大失效载荷无显著差异。

目前应用的肌腱预张力工作平台多为单轨道式，仅能对单条肌腱行预张力，不能多股肌腱同时预张，更不能在保持等张条件下完成多股肌腱的编织缝合。为解决多股肌腱等张编织缝合的问题，我们自行研发设计了双轨式多股肌腱等张编织工作平台。该平台特点为双轨道设计，可以同时对2条（四股）肌腱实行相同张力条件下编织缝合（图6-28），从而保证编织后的肌腱移植物获得更好的生物力学性能；可通过调节旋钮对肌腱施加不同的张力且施加的张力数可读；通过齿状卡扣装置自动保持牵张状态，摆脱了传统预张力平台需要手动牵拉施加张力，再调节固定预张力器的螺母等烦琐操作步骤。

4.腘绳肌腱移植不同固定方式的生物力学

Noyes等人研究表明，正常前交叉韧带最大负荷为（1725±269）N，刚度为（182±33）N/mm，Dyson L. Hamner研究了半腱肌和股薄肌的生物力学，认为四股腘绳肌腱移植物的抗拉强度超过了正常ACL抗张强度的250％，他认为腘绳肌腱是重建前交叉韧带（ACL）较好的移植物。采用何种固定方法一直是争论较多的话题。Christine Voigt等将ACL重建的固定方法分为远离关节面的间接固定法、骨隧道内靠近关节面的类直接固定法和直接固定法。国外众说云云，目前缺乏相关的国内研究数据。我们就腘绳肌腱移植，股骨与胫骨端选用不同的固定方法，模拟前交叉韧带重建，并进行了生物力学实验，研究了其生物力学特性，为国内学者ACL重建选择内固定方法提供参考。

生物力学实验采用美国明尼苏达MTS858 Mini Bionix Ⅱ型生物材料试验机。包埋股骨和胫骨标本后，分别将标本和移植的肌腱端固定在生物力学机的掐具上，从骨隧道口到夹具之间肌腱的距离为32mm（为正常ACL在关节内的平均长度）。加载速度为10mm/min，先行0～100N的预载荷10次，再行50～200N的循环载荷试验1000次，最后行拔出试验。记录循环载荷后的位移、载荷-位移曲线，分析失效载荷、最大载荷、抗拉刚度、100N位移和400N位移等数据，对数据进行统计学分析。实验研究表明，Endo-Button和Rigid Fix固定组的失效载荷均大于500N，固定强度显示有良好的生物力学特性，界面螺钉固定组，失效载荷8例中5例＜450N，说明界面钉对腘绳肌腱的固定存在一定的弊端。

肌腱植入骨道后，发生位移或肌腱张力降低，是引起ACL重建术后失效的主要原因，必须针对位移因素进行相应的处理，避免ACL重建术后失效。Howell S.M.等认为肌腱固定后在隧道内位移超过3mm为固定失效，循环载荷下位移指标非常重要。肌腱结嵌压固定法单一载荷的生物力学结果表明，肌腱结固定组位移曲线较B-PT-B界面螺钉组略微明显。将肌腱结在股骨隧道夯实和嵌压紧密后位移明显下降。

Rigid Fix固定系统是固定方式中最靠近关节面的一种固定方式，其固定刚度、强度、循环载荷后位移等生物力学性能，具有一定的优越性，能有效减少肌腱固定后移植物与骨隧道间的纵向运动“蹦极”效应和横向运动造成的“雨刷”效应。腘绳肌腱移植Rigid Fix横钉固定，为ACL重建提供了一种可靠有效的固定方式。

胫骨侧固定失败也较常见，界面螺钉的固定强度受多因素影响，包括螺钉长度、直径、材质、骨道的制备方法以及置钉部位的骨密度（BMD）等。增加螺钉的长度可以减少移植物在骨隧道内的摆动，使固定点靠近关节面增加稳定性；而螺钉-移植物-骨隧道接触面积增加是否能提高固定强度和改善腱骨愈合？Caborn D.N.等比较了28mm和35mm长的界面螺钉的固定强度，结果35mm长度的界面螺钉固定强度高于28mm界面螺钉。但也有学者持不同意见。Stadelmaier D.M.在尸体膝标本上比较了长度为25mm和40mm的界面螺钉固定效果，发现长钉组与短钉组在失败负荷、刚度上并没有明显差异。增加螺钉直径可能增加固定强度，目前通常使用比隧道直径大1mm的界面螺钉来进行固定。而对腘绳肌腱移植物来说，螺钉直径增大势必增加移植物的切割作用。Namkoong S.在其实验中以四股腘绳肌腱重建前交叉韧带骨道直径8mm，分别用8mm、9mm、10mm、11mm、12mm的界面螺钉进行固定，在循环负荷下发现移植物的滑移并不受螺钉直径的影响，直径11mm的界面螺钉失败负荷最大，比8mm界面螺钉要高20％，他认为螺钉直径超过隧道3mm，并不增加其固定的强度。虽然在100N和400N位移以及刚度方面，Intrafix固定系统与界面螺钉相比，差异没有统计学显著意义。但是，最大载荷界面螺钉为（476.640±64.226）N，Intrafix固定系统为（719.094±160.478）N，抗拉刚度界面螺钉为（63.976±31.003）N/mm，Intrafix固定系统为（96.770±36.848）N。Intrafix固定系统肌腱与螺钉之间有钉鞘相隔，避免了螺钉对肌腱的直径切割，螺钉位于肌腱的中央，对于肌腱的挤压面积大，肌腱与骨道密切接触，理论上增加挤压面积后有利于腱骨愈合。

三、自体移植材料

（一）骨-髌腱-骨移植材料

20世纪80年代中期，骨-髌腱-骨（B-PT-B）移植重建前交叉韧带被外科医师广泛应用于ACL重建术。该移植物的优点是最大载荷高（约2300N）、强度大（约620N/mm），带有骨块可进行坚强的内固定。Noyes测试骨-髌腱-骨的抗张力强度为2950N，而原ACL的抗张力在2160N左右。韧带的两端用可吸收的界面螺钉进行牢固地固定于骨性隧道内，足以承受活动及负重的载荷，骨-髌腱-骨曾被称为是ACL重建的“金标准”。

然而，金标准并不十全十美。B-PT-B手术并发症越来越引起广大学者的关注。如果界面螺钉发生骨块切割，将造成手术失败。如果翻修手术，由于骨道变大，处理起来相当困难。供区并发症也是关注的焦点，Rosenberg报道B-PT-B术后髌骨软化、髌股关节病变、髌韧带和脂肪垫纤维化、髌骨骨折、髌前疼痛、髌腱挛缩和跪行疼痛等问题不容忽视。术后患者爬楼、跳跃、滑雪等活动时膝前疼痛。研究发现髌腱移植术后膝关节髌前痛的发生率（17.4％）高于肌腱移植术后（11.5％）。术后6～12个月，活动时髌股关节疼痛及髌韧带炎的发生率上升。在日常生活中，患者常因膝痛而不舒服，这些症状的出现会影响患者的运动功能。髌腱移植术中和术后还可能会发生骨折，而且髌韧带也存在断裂的危险。中老年患者多合并骨性关节炎，青少年影响骨骺发育，均限制了应用B-PT-B界面螺钉固定法重建ACL的选择。Pinczewski L.A.等比较了关节镜下髌腱移植和腘绳肌腱移植重建ACL随访至少5年的结果，放射学检查显示腘绳肌腱组发生早期骨性关节炎的占4％，而髌腱组占18％。两组的手术结果相似，但髌腱移植的患者发生早期骨性关节炎的危险性更高。髌韧带较窄、髌韧带炎、髌股痛和膝骨关节炎的患者，不适合使用骨-髌腱-骨移植术重建前交叉韧带。

1.手术入路

取自体B-PT-B的手术入路有三种，即髌腱内侧入路、髌腱外侧入路和髌骨下极与胫骨结节两端联合入路。其中髌腱内侧入路（图6-29）用于取髌腱中1/3和髌腱内1/3，髌腱外侧入路主要用于取髌腱外1/3。髌尖和胫骨结节两处短切口取髌腱中1/3的手术入路主要是为了减少取腱时的皮肤切口小更加美观。但两个短切口也有缺点，如果利用很小的髌腱内侧小切口和移动窗口技术取B-PT-B，两个短切口的总长度与髌腱内侧小切口长度相比类似。两个短切口取腱时，髌腱中部潜行取材，可能导致髌腱中1/3处髌腱纤维分离，使更多髌腱纤维损伤。取髌腱的并发症之一是取材部位的髌腱在取材后因为不能被很好缝合，形成以取髌腱中1/3留下的裂隙为分界，将髌腱分为左、右两部分。研究表明取髌腱中1/3后将髌腱的腱周进行缝合，术后2年时与不缝合组进行比较，缝合组髌腱更接近正常。

2.骨-髌腱-骨取材（以髌腱内侧切口为例）

（1）切开皮肤、皮下和髌腱腱周组织　通过小切口的移动窗口技术暴露髌腱上止点附近的髌骨下极、髌腱下止点附近的胫骨结节及髌腱的内外缘。测量髌腱中段的宽度，计算髌腱中段中1/3所占的宽度，并在游标卡尺的指示下沿着髌腱的纤维方向将中1/3的髌腱分离开来。另外一种更简单快速的做法是，无论什么患者，都取髌腱中部9mm的宽度。这样做的好处是：用自体B-PT-B重建ACL的器械准备简单经济，除了胫骨骨道定位器外，准备一把5.5mm的股骨骨道定位器和一只直径9mm的钻头即可。术中修整移植物简单，骨-髌腱-骨移植物取下后，助手只需要将其修整成直径9mm即可。从临床观察来看这样做，即使对髌腱较细弱的女性患者，髌腱被取中1/3后，剩余的髌腱强度也足够。而且，9mm宽度的髌腱移植物重建ACL，即使对体重100kg以上的患者，强度也足够用。

（2）切取胫骨骨块　在髌前滑囊平面显露髌骨和髌腱，测量髌腱的宽度，如髌腱宽度不小于30mm，经腱全层做两个平行切口，间距9～10mm，从髌骨下极到胫骨结节附着处。如髌腱不足30mm宽，则仅用中1/3。经筋膜做平行切口，此筋膜是经髌骨的前面从髌骨的下极到股四头肌腱的止点，远端经胫骨结节上的骨膜延伸到肌腱止点下2～3cm。沿着前面做骨膜切口，用摆锯与骨的每一侧呈45°角锯开（图6-30），移除2～3cm长胫骨结节骨块。锯完两侧的胫骨结节后，用1cm宽的骨刀撬起游离移植物。用摆锯将胫骨结节长2.0cm（用游标卡尺测量）、宽1cm（用游标卡尺测量）的骨块取下。

注意采用摆锯取胫骨结节骨块时，摆锯的操作只能决定胫骨结节骨块的长度和宽度，而骨块的厚度是由摆锯摆动的深度和术者用骨刀取下骨块时，骨刀进入摆锯缝隙的深浅决定的。如果术者决定用直径1cm的骨道，骨块厚度掌握在1cm较好。最好不要将骨块取得太厚，否则需将多取的骨组织修掉，即使将修整后的骨碎削再植入回远处，也不如少取好。另外注意使用骨刀将胫骨结节骨块取下之前，应该在髌腱胫骨止点近侧用骨刀从左右两侧分别斜行断开所取骨块与近侧骨质的连续性（图6-31）。游离连带髌腱中1/3（或9mm髌腱）的胫骨结节骨块。用剪刀分离髌腱和髌下脂肪垫直到髌骨下极。

为了保持术后植入物的强度，髌腱移植物直径应10mm左右，不能太细，否则移植物易断裂。但是髌腱移植物太粗易导致髁间窝撞击。髌骨端的骨块为10mm×23mm，胫骨侧骨块通常为10mm×25mm。可用直径为9～11mm的环形摆锯（Stryker）切取两端的骨块，最常用的是10mm的环形摆锯。切割太深有继发髌骨骨折的危险，太浅则移植物太薄不能满足固定的需求。

（3）取髌骨骨块　用摆锯取髌骨骨块，长度2.5cm（用游标卡尺测量）。对于PCL重建，可以将骨块长度延长到3.0cm（用游标卡尺测量）。因为一般髌骨骨块都放在胫骨端，进行PCL重建时的胫骨骨道较长，可以将胫骨骨块取长一些，这样骨块位于骨道口附近的机会会大一些，界面螺钉将骨块与骨道口附近的皮质骨挤压在一起的可能性就会多一些。这样的固定会更结实可靠。如果术者打算使用的骨道直径是9mm，髌骨骨块的厚度取7～8mm即可。这样修整后的髌骨骨块在胫骨端用直径9mm的界面钉固定的可靠性不受影响，同时，考虑到髌骨的特殊性，应尽量少从髌骨上取骨组织。髌骨骨块的厚度像胫骨骨块的厚度一样，是由摆锯摆动的深度和骨刀放置在髌腱下方时与骨刀平行的髌骨表面切线与骨刀之间的距离决定厚度（图6-32）。

髌骨取骨后呈半环形缺损，可降低髌骨的应力，有发生骨折的可能性。沿胫前切开皮肤、筋膜。距髌骨下极20～25mm的皮质使用摆锯平行切割，将膝关节完全伸直，压低髌骨上极以显示髌骨下极，并让助手向上牵拉远端，分离移植物，注意不要破坏或减弱髌腱移植物在髌骨下极的止点。骨块切取后，用巾钳将其夹住，千万小心防止移植物滑落。

3.骨-髌腱-骨移植物植入前的准备

骨-髌腱-骨移植物植入前的修整是完成从取材到术中植入的重要步骤。移植物由助手作植入前准备，术者进行膝部手术，每例手术可以节省30min以上的时间，以便缩短ACL重建的手术时间。将移植物安放在工作平台上进行软组织修整。腱与骨结合部用无菌记号笔标记，沿骨块的长轴画一条线，以便骨块拉入股骨隧道后协助判断其旋转方向。用锉或咬骨钳修平髌骨锐利的边缘。髌骨-髌腱-胫骨移植物的大小恰好通过直径10mm的圆筒状测量器（图6-33）。尽量保持骨块与隧道直径的匹配，骨块应该很容易地通过空芯量具。无论是进行ACL重建的移植物修整，还是PCL重建的移植物，拉入股骨骨道的骨块的末端要修整成“子弹头”样，以便植入时不受额外阻挡（图6-34）。

用于ACL重建的骨块，胫骨结节骨块往往被修整成直径9mm、长度2cm；髌骨骨块往往被修整成直径9mm、长度2.5cm。植入时，胫骨骨块往往被植入股骨骨道，髌骨骨块往往被植入胫骨骨道。用于PCL重建的骨块，胫骨结节骨块也被修整成直径9mm、长度2cm。但是，有时为了术时的移植物通过PCL的胫骨骨道植入方便，要将直径修整得更容易通过测量套管。而且，为了使得植入时骨块更容易通过胫骨骨道后出口处的折弯处，故意将胫骨结节骨块的长度缩短为1.8cm。在PCL重建的移植物修整中，髌骨骨块往往被修整成直径9mm、长度3.0cm。植入时，像ACL重建时一样，胫骨骨块往往被植入股骨骨道，髌骨骨块往往被植入胫骨骨道。

为了便于术中挤压螺钉固定时辨认松质骨一侧，骨块的远端要用亚甲蓝（美蓝）进行标记。亚甲蓝标记的技巧是：只将骨块远端骨面的松质骨面的边缘进行标记。如果标记面太大，几乎将整个远端骨面都标成蓝色，术中反而不容易辨认哪边是松质骨面，哪边是皮质骨面。另外，标记要延伸到松质骨面和远端骨面交界处的拐弯处。因为如果只进行松质骨面标记，拐弯处不标记，手术时，一旦松质骨面与骨道壁紧贴，就不能看见蓝色标记了。胫骨结节骨块和髌骨骨块分别用2mm克氏针钻取2个骨孔，以便于牵拉线对骨块的牵拉。

进行翻修手术时不一定按着胫骨结节骨块要在股骨骨道、髌骨骨块要在胫骨骨道的原则。如果翻修手术时股骨骨道的骨缺损较大，因为胫骨结节骨块可以取得比髌骨骨块大得多，此时就可以将胫骨结节骨块放在股骨骨道一侧。骨块修整时要尽量保留允许直径范围内的骨组织，松质骨一侧尽量修整成与整个骨块呈扁椭圆形外观［图6-35（b）］。尽量避免因为松质骨面比较容易修整而休整后骨块几乎成了只剩下皮质骨的情形［图6-35（c）］。一味地追求将骨块修整成圆柱状会导致髌腱在皮质骨上的止点的部分丧失和固定可靠性更高的皮质骨的部分丧失。

在髌骨块钻两个孔，在胫骨结节骨块也钻两个孔，在孔内穿5号缝线。移植物准备完成后，将髌骨-髌腱-胫骨移植物保存在含有抗生素的生理盐水中。也可在胫骨块上钻三个细孔，穿入5号缝线。孔道彼此之间呈直角，以尽量减少缝线被界面螺钉切断的机会。在髌骨块上只钻一个孔，穿入30英寸2号尼龙缝线。用带色的缝线或记号笔标记骨-肌腱连接处。

（二）自体腘绳肌腱移植材料

腘绳肌腱指半腱肌和股薄肌腱。20世纪70年代Zaricznyi采用开放手术进行半腱肌腱移植重建ACL，至今已经30多年的历史。随着关节镜技术的发展和成熟，应用腘绳肌腱移植重建前交叉韧带的技术已经有了长足的发展。1989年Billotti首次完成了关节镜下单股半腱肌腱重建前交叉韧带，1994年Wolfgang等进行了34例双股半腱肌腱移植关节镜下重建前交叉韧带的报道。1989年Thomas和Rosenberg首次应用三股和四股半腱肌腱镜下重建ACL，1994年Falan等用三股半腱肌腱镜下进行重建ACL的临床研究。

自体腘绳肌腱移植与骨-髌腱-骨相比，取材部位隐蔽，手术切口小，不会损伤伸膝结构，无取材部位并发症，术后康复快，而且在切取移植物后不影响伸膝装置。中老年人如果有髌股关节疾病，有膝前痛病史者、职业需要跪或爬行的人，不愿使用骨-髌腱-骨的患者，对切口瘢痕美容方面有要求的患者，ACL翻修术但髌腱已经被切取过的患者，都可以采用腘绳肌腱重建。

在过去的几年里，由于肌腱固定技术的改进，腘绳肌腱的供区并发症相对较低，使用肌腱移植物者有所增多。采用腘绳肌腱移植进行ACL重建术没有绝对的禁忌证，除非患者从前已经切取过腘绳肌腱，无法再次提供移植物。

腘绳肌腱移植材料的切取：自胫骨结节的内侧1.5cm开始，向远侧做一个2～3cm长的纵行或直切口。筋膜下钝性分离，显露鹅足。确定鹅足后内侧的半腱肌腱（此肌腱是鹅足肌腱的最低处），股薄肌腱位于半腱肌腱的近侧（图6-36）。半腱肌的止点可由胫骨前内侧和胫骨嵴的Y形止点加以鉴别，常与小腿筋膜混合在一起。注意勿损伤隐神经的缝匠肌支和隐静脉。剪断肌腱上所有的筋膜附着，使肌腱剥离器能顺利通过，否则剥离器可将肌腱分离或切断，导致移植物过短。膝关节屈曲约90°，将肌腱牵引拉紧，肌腱剥离器顺其纵轴推进（图6-37），分别剥离半腱肌和股薄肌腱，取肌腱后肌腹自由回缩。切取半腱肌肌腱时注意连同肌腱止点的扩张部和骨膜组织一起切下，有助于增加半腱肌肌腱的长度（图6-38）。将肌腱上残留的肌肉组织刮除，用2-0不可吸收缝线编织缝合两端。测量肌腱的直径（图6-39），中国人四股肌腱的直径为7～8mm。用亚甲蓝（美蓝）在肌腱末端以上2cm处标记，确定被拉入股骨隧道内组织的长度。对于合并有膝关节后内侧韧带复合结构损伤的患者，不宜采用半腱肌肌腱进行前十字韧带重建，因为此方法会进一步损伤膝关节后内侧的稳定性。如果切取肌腱长度＜18cm，宜再切取股薄肌肌腱，组成四股肌腱进行重建，不要勉强用两股半腱肌肌腱，以确保膝关节稳定性。

四、异体肌腱移植材料

1998年世界范围的调查显示自体骨-髌腱-骨ACL重建占70％，半腱股薄肌腱占25％；四头肌腱和其他材料占4％，异体肌腱占1％。1983年Webster首次报道用冻干同种异体肌腱重建ACL的动物实验研究，1988年Wainer首次报道冻干肌腱重建ACL的临床研究，1994年Bullis首次报道应用异体移植物重建PCL。许多学者做了相关的基础及临床研究。1983～2004年从MEDLINE中共检索出应用异体移植物重建ACL文献144篇，重建PCL26篇，相关研究论文有逐年递增的趋势。根据2001年出版的美国组织库协会统计，在过去5年里有200万例异体肌腱骨骼移植。国内起步较晚，国内2001年首次报道应用异体跟腱重建ACL,2003年应用异体跟腱重建PCL。

1.异体移植物的优点

无供区损伤和无自体组织移植的并发症（髌骨损伤、供区薄弱、断裂等）；可根据需要取足够大的移植物，解决了多发伤交叉韧带重建材料匮乏的问题；简化手术操作，缩短手术时间；手术切口小，有利于美容；关节僵硬发生率低。异体移植物缺点是病毒疾病传播的可能（＜1:1500000）；重塑及生物转化缓慢，容易松弛；有免疫反应的可能，费用高。异体移植物重建交叉韧带适合于多发韧带损伤、前后交叉韧带重建术后翻修、内侧副韧带损伤或髌骨骨折等特殊情况下不能取自体材料用于移植的情况下，年龄大伴有关节退行性变的患者不能取自体骨-髌腱-骨的情况下，可选用同种异体移植物。

2.异体移植物的获取

异体移植物的获取由组织库专业人员完成。移植物取自志愿者的离断肢体或遗体，供体需要经过严格筛选，详细询问医疗、社交、性接触史，供体有无近期感染史，有无传染病、自身免疫性疾病、肿瘤病史、长期应用激素等药物史和吸毒史。进一步物理检查及实验室检查。美国FDA及组织库协会要求，供体必须做血清学检查、供体血液有氧及厌氧菌培养、组织细菌培养、Ⅰ型和Ⅱ型HIV抗体、乙肝表面抗原、丙肝抗体、梅毒抗体、人类T细胞亲淋巴病毒抗体。感染HIV个体6个月才能产生抗体，应用抗体法检测HIV尚有不能检出的可能性，新技术核酸放大试验可更早发现HIV感染个体。移植物获取最好在供体死亡4h以内，最长不宜超过36h。采用无菌技术，保留腱周组织，跟腱需包括跟骨，髌腱应包括髌骨及部分胫骨以便于固定。移植物不能及时储存，应放于保护液中（改良dulbecco's介质），在冷冻条件下运抵组织库储存。

3.异体移植物的储存方法

（1）深低温冷冻（deep-freezing）用生理盐水冲洗2次，用MEM（minimal essential medium，含10％胎牛血清）液浸泡10～15min，置入深低温冷冻箱内。从-20℃逐步降至-80℃，深低温冷冻箱温度控制在-75～-85℃，冷冻10d后用于移植。深低温冷冻是最简单、最常用的异体韧带移植物的保存方法。移植物无活细胞，在冷冻箱内可保存3～5年。Arnoczky等通过对狗ACL重建术后异体移植物的组织相容性和微血管形态学的观察，发现新鲜移植物有排斥反应，而深低温冷冻异体移植物抗原性小。认为冷冻使细胞表面标记蛋白变性，破坏细胞膜，从而减少了抗原性。术前30min取出异体移植物，放入庆大霉素生理盐水中自然复温。

（2）冷冻干燥（freeze-drying）移植物先经过深低温冷冻10d后，然后在真空-45℃/105Pa冷冻干燥处理，剩余湿度＜5％。移植物无活细胞，在室温下可保存3～5年。Indelicato比较新鲜冷冻异体移植与冻干异体移植重建ACL，结果表明：新鲜冷冻异体移植优于冻干异体移植。移植物移植前至少需要30min的复水，待移植物恢复正常组织形态即可应用。

（3）超低温冰冻（cryopreservation）应用冰冻保护介质剂如亚甲砜抽出细胞内水，控制性降温，每分钟降1℃，至-135℃。移植物最终储存在-196℃液氮中，保持活性超过10年。这种方法通常用来保存精子及胚胎，冷冻过程中细胞内液不结晶，防止细胞死亡。在动物模型中可以看到冰冻后韧带细胞存活，胶原合成。冰冻保护介质剂如亚甲砜能促进血管生成并减少宿主细胞血管内免疫反应。移植物放于正常生理盐水中漂洗，在移植前去除保护介质。

4.移植物二次消毒

移植物应用以前进行二次消毒处理，可进一步减少病毒传播的危险性，但二次消毒有可能改变移植物性能及重塑。目前使用的二次消毒方法是γ射线照射。美国组织库协会推荐用2.5megarads消毒软组织移植物，Fideler认为至少需要3.0megards能杀灭艾滋病病毒，然而超过4.0megarads可降低强度和最大应力。移植物是否进行二次消毒尚无一致意见。以往曾经用环氧乙烷进行二次消毒，现已废弃。文献报道：应用环氧乙烷消毒异体移植物，ACL重建术后14个月在患者的移植物和关节液中检测到了氯乙烯-环氧乙烷的毒性代谢产物。组织学和滑液检查证实环氧乙烷毒性代谢产物的堆积导致移植物的转化与重塑受阻，最后造成移植物破裂和完整性丧失。Roberts等报道应用环氧乙烷消毒的髌腱移植物重建ACL失败率高（53％）。25％的患者持续关节腔积液，36％的患者（36人中的13人）出现胫骨或股骨隧道周围囊肿，22％的患者出现移植物完全溶解。

5.最常用的异体移植物

髌腱、跟腱、ACL、半腱肌、胫前肌腱和阔筋膜较常应用。异体移植物重建前交叉韧带，术中可以根据需要取足够的移植物，手术操作及固定更方便。根据所选择的移植物可分为两类粗大腱性移植物：跟腱、髌腱等重建时用作单束移植物，移植物一端或两端带有骨块便于固定，重建方法与取自体髌腱固定方法相似。细小腱性移植物包括指屈肌腱、足趾屈肌腱等移植物需要多束，固定方法与腘绳肌腱重建韧带方法相似。

6.异体移植物的组织学转归

任何生物材料，不管是自体还是异体移植物，作为ACL的替代材料都会经历一个生物相容过程。这一过程包括移植物坏死、细胞再生、血管再生和胶原重塑。异体移植物在韧带重建中起支架作用，为细胞再生提供一个胶原构架组织，最终生成一个类似韧带的结构。移植物的作用在于形成直径很小的胶原纤维。应用DNA探针技术研究表明：重塑过程中异体移植物无成活细胞，2周内供体细胞开始减少，第4周无任何供体DNA存在于移植物中。在山羊模型中将成熟的活性成纤维细胞（ACL细胞）植于移植物周围，被移植的活性成纤维细胞未存活。异体移植物在术后4～6周细胞再生，重塑过程中细胞的再生起源于滑膜的成纤维细胞，再生是在移植物坏死完成后进行的，且由外膜向内进行。移植物经30周形成足够的血管，在1年内达到正常。人的ACL由具有双峰直径的胶原纤维组成。胎儿的ACL为单一模式的小直径（25～50nm）纤维。随着年龄的增长，到成人时一种双峰直径的纤维出现，近1/2的纤维直径为25～55nm，另1/2为77～125nm，在＞65岁的患者中，小直径的纤维又占优势。Shino对在重建术后3～96个月的患者韧带中部表面活检组织进行观察。这组患者包括采用冷冻跟腱、胫骨、腓骨周围筋膜作为移植物，纤维为大直径胶原纤维组成，术后6个月异体移植物活检组织均为小直径纤维组成。说明移植物重塑为小直径纤维对普通大直径纤维的代替。

7.临床疗效

文献报道多数异体移植物重建ACL及PCL获得与自体移植物相似的临床疗效。Nin等报道应用异体新鲜冷冻髌韧带移植重建ACL平均随访47个月，有85％患者膝关节功能正常或接近正常，术后再次关节镜检查与正常韧带相似，ACL表面由正常的带血管滑膜覆盖，无疾病传播和组织反应。Shino等报道应用异体移植物重建ACL平均随访5年，疗效良好。Collette等报道18例自体移植随访2年与20例异体移植的临床效果相似。Harner等报道应用自体与异体移植物重建ACL效果相似，自体移植组伸膝受限发生率较高。Fanelli等报道41例深低温冷冻异体跟腱重建PCL，应用股二头肌腱重建LCL，随访2～10年Lysholm评分平均值为91.7分，Tegner评分4.92分和HSS评分88.7分。Shelton等比较30例自体和30例异体髌腱重建ACL的疗效，分别在3个月、6个月、12个月、24个月，对如下项目进行了比较：关节活动度、肿胀、疼痛、活动范围、髌股关节疼痛、捻发音、Lachman试验、轴移试验、大腿周径，所获结果用chisquare试验分析，两组无明显差别，异体移植组有2例浅表感染。Victor对48例自体和25例异体髌腱移植重建ACL进行比较，随访2年临床和物理检查无明显不同。用KT-1000测定3个月、6个月、12个月自体移植组有较大的前方位移，但2年异体移植组有较大前向不稳定，异体肌腱移植有3例再断裂。

五、人工韧带

ACL重建移植材料中，自体组织移植物的优点在于无免疫排斥反应，其缺点取材有限、供区“拆东墙补西墙”；同种异体移植物的应用虽然方便手术操作，但异体材料质量难以控制、免疫排斥反应、愈合延迟、感染以及费用昂贵等问题。另外在世界部分国家和地区，由于法律和宗教的制约，无法获得和使用异体组织，许多学者研究应用人工韧带重建ACL。人工韧带来源不受限制，能避免自体移植物取材供区并发症和异体移植物的弊端。人工韧带重建ACL操作方便、手术时间短、创伤小、术后可早期活动，康复快，可获得足够的抗拉强度（详见有关章节）。