引用本文: 任富繼, 吳疆, 黃競敏. 內側半月板后根部撕裂與脛骨旋轉病理機制和臨床關聯性的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2024, 38(3): 368-372. doi: 10.7507/1002-1892.202311035 復制
版權信息: ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國修復重建外科雜志》版權所有,未經授權不得轉載、改編
內側半月板后根部撕裂(medial meniscus posterior root tear,MMPRT)是內側半月板損傷的一種特殊且常見類型,是指內側半月板后角與脛骨連接部位發生撕脫以及1 cm以內的放射狀撕裂。其通常為退變性,多見于中老年女性[1],約占內側半月板后角撕裂的21.5%[2]。目前認為,MMPRT與其他疾病的發生、發展密切相關,如膝關節骨關節炎、自發性骨壞死等,還會造成膝關節運動學改變[3-5]。
MMPRT的發生與脛骨旋轉密切相關,被認為是在半月板退變基礎上,施加低能量損傷外力后,脛骨與股骨發生相對旋轉所致[6]。內側半月板的后根部位于膝關節內側髁間嵴后方、錨定于脛骨平臺上,是關節穩定性的重要組成部分。然而,當脛骨發生過度旋轉時,內側半月板后根部承受的壓力和應力將會增加,從而導致撕裂。但目前對于MMPRT的病理機制以及與脛骨旋轉的具體關系仍未完全明確。本文將對MMPRT與脛骨旋轉相關的研究進展進行綜述,旨在增進對此類損傷的理解,為指導臨床實踐奠定基礎。
1 MMPRT的臨床表現及診斷
MMPRT的臨床表現包括膝關節疼痛、腫脹、關節積液和活動受限等,均不是特異性癥狀。一部分患者發病時有輕微低能量外傷史,如下臺階/樓梯、走下坡路等情況時出現膝關節后內側爆裂性疼痛事件[7-8]。MMPRT與中年、女性、身體質量指數較大、膝內翻等危險因素相關[9]。查體示關節間隙壓痛、屈膝活動受限,臨床上還發現在屈膝90° 時脛骨外旋角(external tibial rotation,ERA)較對側增大[10]。另有文獻報道在內翻應力試驗狀態下觸及前內側外凸的半月板,有助于診斷MMPRT[11]。
MRI是診斷MMPRT及其伴隨病變的首選影像學檢查方式,特異性73%,靈敏度77%,陰性預測值97%[12]。典型征象包括:① 矢狀位無正常半月板信號——鬼影征[9,13-14];② 軸位上表現為內側半月板后根部區域放射狀線形或圓形缺損區;③ 冠狀位表現為內側半月板后內緣走行突然中斷,伴隨內側半月板向外凸出超過 3 mm[15]。
2 MMPRT發生后的生物力學變化
內側半月板后根對于內側半月板發揮正常功能具有重要意義,完整半月板可將脛股關節軸向負荷轉換為半月板環形匝力[5],一旦半月板錨定于脛骨平臺根部組織撕裂,就會導致半月板功能喪失,繼發半月板外凸和膝關節運動學改變。這會導致膝關節負荷分配不均和異常,從而縮小脛股關節面接觸面積并增加峰值接觸壓力[5]。由于MMPRT增加的接觸壓力對關節軟骨不利,如果治療不充分可能導致早期膝關節骨關節炎的發生或進展[16-17]。
Allaire等[5]對MMPRT發生后的膝關節運動學進行了生物力學研究,從軸向旋轉、內翻變化、側向平移和前向平移多個方向進行檢測,發現與正常狀態相比,切除內側半月板后根可使內側間室峰值接觸壓力增加25%,與內側半月板全部切除后狀態相似,而內側半月板后根修復后可使內側間室峰值接觸壓力恢復正常。另外,該研究還發現與完整膝關節相比,MMPRT和內側半月板全部切除狀態下,脛骨外旋和脛骨外側移位均顯著增加,分別為2.98°、4.45° 及0.84、0.80 mm,但這種改變可通過修復內側半月板后根得到糾正。因此,MMPRT不僅導致了內側半月板分散載荷的功能下降或消失,更重要的是引發了脛股關節旋轉對位關系的變化。
3 MMPRT的病理機制
MMPRT的病理機制涉及多個因素。導致內側半月板后根放射狀撕裂的損傷通常是半月板退行性變化引起,主要發生在40~50歲和/或肥胖人群[9,18-19]。還有研究發現MMPRT常發生在深蹲或涉及屈膝活動中,與某種類型旋轉同時發生[2,13]。
首先,內側半月板退變導致其抗拉強度受損。退變會導致纖維軟骨變性、變薄和組織結構疏松,主要表現為內側半月板的彈性和韌性降低,使得內側半月板的抗拉強度下降。當內側半月板遭受外力沖擊或扭曲時,容易發生撕裂或斷裂。Lee等[20]認為膝關節內側間室退變先于MMPRT的疼痛爆裂事件。Furumatsu等[6]的研究也發現,在MMPRT患者中無Kellgren-Lawrence(K-L)0級膝關節骨關節炎者。該研究進一步發現膝關節骨關節炎程度可能不是MMPRT發生的主要影響因素,因為在不同損傷模式中患者的K-L分級差異無統計學意義。作者認為,膝關節輕度退變及無癥狀的活躍患者(K-L分級≤2級)發生MMPRT的相對風險較高;而在K-L分級≥3級的重度膝關節骨關節炎患者中,內側半月板后體部或后角的嚴重退行性變會降低MMPRT發生率,因為此時半月板將垂直應力轉換成環形應力的功能不足。這與我們臨床實踐中觀察到的情況一致,MMPRT通常是退變性的,常伴發于骨關節炎;但臨床中確實也發現了一些內側間室重度骨關節炎患者,其內側半月板后根并未撕裂、但外凸相當嚴重,這些患者或存在內側半月板嚴重退變,或合并較嚴重的后體部放射狀撕裂。
其次,脛骨旋轉也是導致MMPRT的重要因素。在正常情況下,內側半月板的后根部與脛骨之間形成穩定連接;然而,當膝關節在某些狀態(如下樓梯)下可能會發生脛骨向外旋轉,這種旋轉力可產生較大張力和剪切力,使內側半月板的后根部受到損傷或撕裂。既往研究顯示,正常膝關節屈曲過程中股骨內髁向內后移動[21-22],而脛骨相對股骨發生前外側旋轉,內側半月板在90° 屈曲時亦向內后運動[23],所以在屈曲位時內側半月板后根部承受的扭轉力量增加,從而增加了撕裂風險。
急性MMPRT可能主要由膝關節屈曲角度<30° 的下降運動或踏步動作觸發[6]。也有研究認為膝關節的高屈曲活動會導致內側半月板后根部反復撞擊,并在內側半月板后根產生過大壓力,導致隨后的半月板退行性變和MMPRT[24-26]。Furumatsu等[6]通過對MMPRT患者損傷模式的研究發現,膝關節下降動作(包括下樓梯、臺階、溝渠/排水溝、巴士站臺、山路、斜坡)是急性MMPRT發作的最常見原因(38%),其次是行走(平地行走、小跑、帶狗散步)損傷模式(18%)和與膝關節高屈曲活動(深蹲、除草)相關的下蹲動作(13%);其他損傷模式,如站立、跌倒、扭曲、輕度運動和輕微交通事故傷等,均<10%。這與我們臨床實踐發現MMPRT常發生于患者下樓梯、臺階或下坡等低能量損傷一致。目前認為,依賴于“高屈曲理論”的損傷模式可能不是與急性MMPRT相關的后內側疼痛爆裂事件最主要原因,需要進一步行膝關節下降運動期間的運動分析,以了解確切損傷機制。
其他因素還包括膝關節負荷分布不均、肌肉力量不平衡、關節穩定性差等,也可能影響內側半月板根部的穩定性,從而增加撕裂概率。
4 MMPRT與脛骨旋轉的臨床關聯性
近年來,通過生物力學模型和計算機模擬等技術手段,對MMPRT與脛骨旋轉的關聯性進行了深入研究。這些研究揭示了脛骨旋轉對內側半月板后根部的受力分布和應力傳遞的影響,并為其發病機制研究提供了更深入的認識和理解。此外,新的影像學評估技術也有助于準確診斷和評估MMPRT與脛骨旋轉之間的相關性。
4.1 MMPRT與脛骨旋轉的生物力學研究
生物力學研究可以通過模擬運動和測試膝關節的力學行為來揭示相關機制。一些研究[27-29]使用人體骨骼解剖模型或動物模型來模擬脛骨旋轉對內側半月板的影響,通過在試驗中應用強制運動或外力負荷,可以測量內側半月板的應力和變形情況,研究人員可以進一步分析脛骨旋轉角度、速度和力量等參數與MMPRT的關系。此外,還可以研究不同運動技術和姿勢對脛骨旋轉和內側半月板的影響[26,30-31],研究人員可以通過改變運動技術、肌肉控制和體位來評估不同條件下的脛骨旋轉力量。這些研究為理解MMPRT的發生機制和相關因素提供了重要參考。
有實驗運動學研究顯示,健康受試者在水平行走的站立階段,股脛軸方向的關節應力有兩個主要峰值[27],第1個峰值出現在早期姿勢,達體質量的2.8倍;第2個峰值出現在晚期姿勢,達體質量的2.0倍。一項人膝關節有限元模型研究顯示,在模擬水平行走的2 000 N壓力下,內側半月板后根附近區域應力增加達7%以上[28]。還有研究發現,在下樓梯過程中,膝關節承受的最大應力為體質量的6.31~8.89倍[30]。一項人類尸體研究[26]顯示,在100 N和500 N脛股關節軸向負荷下,股骨內旋會增加內側半月板后根部張力,而股骨外旋會降低由此產生的張力;在股骨中立位和股骨內旋位,觀察到膝關節從0° 到屈曲90°,內側半月板后根部張力逐漸增加,最高的60 N張力發生在股骨內旋、500 N負荷和膝關節屈曲90° 位置。基于這些發現,我們可以認為與其他損傷模式(如行走和扭轉膝關節運動)相比,伴有股骨內旋(或脛骨外旋)的膝關節下降運動可能具有更高的誘導MMPRT的風險。
Marsh等[30]通過基于CT創建的脛股關節三維運動模型,對MMPRT患者整體運動學變量和脛股關節接觸的具體測量值進行了評估,發現MMPRT會引起膝關節運動學顯著變化,尤其是脛骨外側平移(相當于脛骨相對股骨的旋轉)增加,并且這些變化程度受動態任務(平地行走、下降行走和深蹲)難度的影響。
Harner等[31]通過尸體研究發現,MMPRT導致內側間室峰值接觸壓力比完整狀態下增加25%(P<0.001),修復后峰值接觸壓力恢復正常;內側半月板全部切除術后的峰值接觸壓力與根部撕裂的峰值接觸壓力之間無差異。與完整狀態膝關節相比,MMPRT顯著增加了脛骨外旋(2.98°)和外側平移(0.84 mm),修復后這些指標均可得到糾正。
4.2 MMPRT手術方式及脛骨旋轉變化影像學評估
影像學評估是通過使用各種成像技術來觀察和診斷MMPRT及其與脛骨旋轉之間的關聯性,最常用技術是MRI。MRI可以提供非侵入性的高分辨率圖像,通過觀察內側半月板的形態、位置、損傷情況以及與脛骨旋轉之間的關系,可以評估MMPRT的程度、類型和修復后愈合狀態。
Okazaki等[10]通過MRI觀察MMPRT修復手術前后脛骨旋轉的變化,發現MMPRT可能在膝關節屈曲時導致脛骨病理性外旋,并且在MMPRT隧道拉出法修復術降低了膝關節屈曲位脛骨的病理性外旋。Okazaki等[32]進一步研究證實MMPRT會導致膝關節運動學異常,并可能在膝關節屈曲位誘發脛骨病理性外旋。作者通過觀察屈曲10° 和90° 位MRI影像中前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)長度和角度的變化,證實MMPRT導致脛股關節旋轉對位關系變化(即脛骨外旋),MMPRT膝關節的ACL長度增加,冠狀面傾斜角度增加,而當內側半月板后根修復后ACL的長度及冠狀面傾斜角度均下降。Hiranaka等[33]研究表明ERA與術后半月板愈合狀態成負相關(r=?0.280,P<0.001);最佳ERA臨界值為0.5°,靈敏度68%,特異性63%。所以控制脛骨旋轉可能改善MMPRT修復后的愈合。隨著MRI技術發展,在今后研究中,功能性MRI也可能用于評估膝關節運動和動態變化,通過測量膝關節在不同運動狀態下信號變化,可以揭示MMPRT與脛骨旋轉之間的關聯。
還有學者通過對X線片的研究,發現了MMPRT患者一些特征性表現。Kodama等[34]通過研究MMPRT患者的Rosenberg位X線片,發現了脛骨旋轉的變化,并認為內側髁間嵴與股骨內髁外緣之間距離增加和內側關節間隙寬度變窄,可以作為初步判斷MMPRT依據。然而,負重位X線片會增加患者負擔,膝關節可能痛到無法正常行走[24];所以Okamura等[35]對非負重tunnel位X線片進一步研究,也得出類似結論。由此分析,患者MMPRT后繼發的病理性脛骨外旋與負重與否可能無關,需要進一步研究來分析負重與非負重tunnel位X線片對MMPRT診斷的臨床意義是否有差異。
生物力學研究和影像學評估是探究MMPRT與脛骨旋轉關聯性的重要方法,可以幫助我們深入理解MMPRT的發生機制、脛骨旋轉對其影響的程度以及開發相關治療策略。
4.3 ACL損傷合并MMPRT的機制研究
MMPRT是退變性的,但本質是創傷性,并常伴發于ACL損傷[36]。臨床上ACL損傷合并MMPRT患者不多見,文獻報道也較少,大多是個案或手術技術介紹[37-38]。Kim等[39]的研究發現MMPRT伴韌帶損傷發生率為2.74%(10/365);LaPrade等[40]MRI觀察發現3%MMPRT與ACL撕裂相關。在解剖方面,內側半月板與脛骨緊密相連,較外側半月板相對固定。因此,當ACL斷裂后,內側半月板后角作為膝關節二級穩定結構,在對抗脛骨前移和旋轉過程中受到的影響更大。多項生物力學研究表明,ACL斷裂會導致膝關節前向不穩定和前外旋轉不穩定,這種不穩定可能是繼發MMPRT原因[36-39,41]。
臨床我們發現與ACL損傷相關的MMPRT患者大多是陳舊性ACL損傷,已經出現不同程度膝關節骨關節炎,所以ACL損傷后繼發的膝關節復雜運動學變化可能是MMPRT發生原因。而對于急性ACL損傷合并MMPRT的機制是我們今后研究方向,通過回顧文獻及總結臨床經驗,初步分析MMPRT發生機制可能類似于慢性損傷機制中的外旋應力,在急性ACL損傷一瞬間,突然增加的脛骨外旋應力導致MMPRT發生。
因此,MMPRT合并ACL損傷的機制尚不清楚,但目前認為ACL損傷后,長期復雜的應力(至少包括脛骨前移和旋轉)可能誘發退行性MMPRT的發生[42]。
5 總結
MMPRT與脛骨旋轉之間的關系是運動醫學領域中一個重要的研究課題。盡管目前已取得了一些進展,但仍需深入研究其病理機制和臨床關聯性,以便更好地理解該損傷,并為其診斷和治療提供更精確和有效的方法。進一步對其研究將有助于發展更有效的預防和治療策略,以減少MMPRT的發生概率和改善患者康復結果。未來研究方向包括對生物力學研究、解剖學研究、臨床觀察和病例分析、預防和治療策略等領域的進一步探索,旨在深化對MMPRT與脛骨旋轉之間關系的認識,并推動臨床實踐的發展。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 任富繼:文獻資料收集、整理及文章撰寫;吳疆:文獻資料收集、整理;黃競敏:文章設計、內容審閱與修改
內側半月板后根部撕裂(medial meniscus posterior root tear,MMPRT)是內側半月板損傷的一種特殊且常見類型,是指內側半月板后角與脛骨連接部位發生撕脫以及1 cm以內的放射狀撕裂。其通常為退變性,多見于中老年女性[1],約占內側半月板后角撕裂的21.5%[2]。目前認為,MMPRT與其他疾病的發生、發展密切相關,如膝關節骨關節炎、自發性骨壞死等,還會造成膝關節運動學改變[3-5]。
MMPRT的發生與脛骨旋轉密切相關,被認為是在半月板退變基礎上,施加低能量損傷外力后,脛骨與股骨發生相對旋轉所致[6]。內側半月板的后根部位于膝關節內側髁間嵴后方、錨定于脛骨平臺上,是關節穩定性的重要組成部分。然而,當脛骨發生過度旋轉時,內側半月板后根部承受的壓力和應力將會增加,從而導致撕裂。但目前對于MMPRT的病理機制以及與脛骨旋轉的具體關系仍未完全明確。本文將對MMPRT與脛骨旋轉相關的研究進展進行綜述,旨在增進對此類損傷的理解,為指導臨床實踐奠定基礎。
1 MMPRT的臨床表現及診斷
MMPRT的臨床表現包括膝關節疼痛、腫脹、關節積液和活動受限等,均不是特異性癥狀。一部分患者發病時有輕微低能量外傷史,如下臺階/樓梯、走下坡路等情況時出現膝關節后內側爆裂性疼痛事件[7-8]。MMPRT與中年、女性、身體質量指數較大、膝內翻等危險因素相關[9]。查體示關節間隙壓痛、屈膝活動受限,臨床上還發現在屈膝90° 時脛骨外旋角(external tibial rotation,ERA)較對側增大[10]。另有文獻報道在內翻應力試驗狀態下觸及前內側外凸的半月板,有助于診斷MMPRT[11]。
MRI是診斷MMPRT及其伴隨病變的首選影像學檢查方式,特異性73%,靈敏度77%,陰性預測值97%[12]。典型征象包括:① 矢狀位無正常半月板信號——鬼影征[9,13-14];② 軸位上表現為內側半月板后根部區域放射狀線形或圓形缺損區;③ 冠狀位表現為內側半月板后內緣走行突然中斷,伴隨內側半月板向外凸出超過 3 mm[15]。
2 MMPRT發生后的生物力學變化
內側半月板后根對于內側半月板發揮正常功能具有重要意義,完整半月板可將脛股關節軸向負荷轉換為半月板環形匝力[5],一旦半月板錨定于脛骨平臺根部組織撕裂,就會導致半月板功能喪失,繼發半月板外凸和膝關節運動學改變。這會導致膝關節負荷分配不均和異常,從而縮小脛股關節面接觸面積并增加峰值接觸壓力[5]。由于MMPRT增加的接觸壓力對關節軟骨不利,如果治療不充分可能導致早期膝關節骨關節炎的發生或進展[16-17]。
Allaire等[5]對MMPRT發生后的膝關節運動學進行了生物力學研究,從軸向旋轉、內翻變化、側向平移和前向平移多個方向進行檢測,發現與正常狀態相比,切除內側半月板后根可使內側間室峰值接觸壓力增加25%,與內側半月板全部切除后狀態相似,而內側半月板后根修復后可使內側間室峰值接觸壓力恢復正常。另外,該研究還發現與完整膝關節相比,MMPRT和內側半月板全部切除狀態下,脛骨外旋和脛骨外側移位均顯著增加,分別為2.98°、4.45° 及0.84、0.80 mm,但這種改變可通過修復內側半月板后根得到糾正。因此,MMPRT不僅導致了內側半月板分散載荷的功能下降或消失,更重要的是引發了脛股關節旋轉對位關系的變化。
3 MMPRT的病理機制
MMPRT的病理機制涉及多個因素。導致內側半月板后根放射狀撕裂的損傷通常是半月板退行性變化引起,主要發生在40~50歲和/或肥胖人群[9,18-19]。還有研究發現MMPRT常發生在深蹲或涉及屈膝活動中,與某種類型旋轉同時發生[2,13]。
首先,內側半月板退變導致其抗拉強度受損。退變會導致纖維軟骨變性、變薄和組織結構疏松,主要表現為內側半月板的彈性和韌性降低,使得內側半月板的抗拉強度下降。當內側半月板遭受外力沖擊或扭曲時,容易發生撕裂或斷裂。Lee等[20]認為膝關節內側間室退變先于MMPRT的疼痛爆裂事件。Furumatsu等[6]的研究也發現,在MMPRT患者中無Kellgren-Lawrence(K-L)0級膝關節骨關節炎者。該研究進一步發現膝關節骨關節炎程度可能不是MMPRT發生的主要影響因素,因為在不同損傷模式中患者的K-L分級差異無統計學意義。作者認為,膝關節輕度退變及無癥狀的活躍患者(K-L分級≤2級)發生MMPRT的相對風險較高;而在K-L分級≥3級的重度膝關節骨關節炎患者中,內側半月板后體部或后角的嚴重退行性變會降低MMPRT發生率,因為此時半月板將垂直應力轉換成環形應力的功能不足。這與我們臨床實踐中觀察到的情況一致,MMPRT通常是退變性的,常伴發于骨關節炎;但臨床中確實也發現了一些內側間室重度骨關節炎患者,其內側半月板后根并未撕裂、但外凸相當嚴重,這些患者或存在內側半月板嚴重退變,或合并較嚴重的后體部放射狀撕裂。
其次,脛骨旋轉也是導致MMPRT的重要因素。在正常情況下,內側半月板的后根部與脛骨之間形成穩定連接;然而,當膝關節在某些狀態(如下樓梯)下可能會發生脛骨向外旋轉,這種旋轉力可產生較大張力和剪切力,使內側半月板的后根部受到損傷或撕裂。既往研究顯示,正常膝關節屈曲過程中股骨內髁向內后移動[21-22],而脛骨相對股骨發生前外側旋轉,內側半月板在90° 屈曲時亦向內后運動[23],所以在屈曲位時內側半月板后根部承受的扭轉力量增加,從而增加了撕裂風險。
急性MMPRT可能主要由膝關節屈曲角度<30° 的下降運動或踏步動作觸發[6]。也有研究認為膝關節的高屈曲活動會導致內側半月板后根部反復撞擊,并在內側半月板后根產生過大壓力,導致隨后的半月板退行性變和MMPRT[24-26]。Furumatsu等[6]通過對MMPRT患者損傷模式的研究發現,膝關節下降動作(包括下樓梯、臺階、溝渠/排水溝、巴士站臺、山路、斜坡)是急性MMPRT發作的最常見原因(38%),其次是行走(平地行走、小跑、帶狗散步)損傷模式(18%)和與膝關節高屈曲活動(深蹲、除草)相關的下蹲動作(13%);其他損傷模式,如站立、跌倒、扭曲、輕度運動和輕微交通事故傷等,均<10%。這與我們臨床實踐發現MMPRT常發生于患者下樓梯、臺階或下坡等低能量損傷一致。目前認為,依賴于“高屈曲理論”的損傷模式可能不是與急性MMPRT相關的后內側疼痛爆裂事件最主要原因,需要進一步行膝關節下降運動期間的運動分析,以了解確切損傷機制。
其他因素還包括膝關節負荷分布不均、肌肉力量不平衡、關節穩定性差等,也可能影響內側半月板根部的穩定性,從而增加撕裂概率。
4 MMPRT與脛骨旋轉的臨床關聯性
近年來,通過生物力學模型和計算機模擬等技術手段,對MMPRT與脛骨旋轉的關聯性進行了深入研究。這些研究揭示了脛骨旋轉對內側半月板后根部的受力分布和應力傳遞的影響,并為其發病機制研究提供了更深入的認識和理解。此外,新的影像學評估技術也有助于準確診斷和評估MMPRT與脛骨旋轉之間的相關性。
4.1 MMPRT與脛骨旋轉的生物力學研究
生物力學研究可以通過模擬運動和測試膝關節的力學行為來揭示相關機制。一些研究[27-29]使用人體骨骼解剖模型或動物模型來模擬脛骨旋轉對內側半月板的影響,通過在試驗中應用強制運動或外力負荷,可以測量內側半月板的應力和變形情況,研究人員可以進一步分析脛骨旋轉角度、速度和力量等參數與MMPRT的關系。此外,還可以研究不同運動技術和姿勢對脛骨旋轉和內側半月板的影響[26,30-31],研究人員可以通過改變運動技術、肌肉控制和體位來評估不同條件下的脛骨旋轉力量。這些研究為理解MMPRT的發生機制和相關因素提供了重要參考。
有實驗運動學研究顯示,健康受試者在水平行走的站立階段,股脛軸方向的關節應力有兩個主要峰值[27],第1個峰值出現在早期姿勢,達體質量的2.8倍;第2個峰值出現在晚期姿勢,達體質量的2.0倍。一項人膝關節有限元模型研究顯示,在模擬水平行走的2 000 N壓力下,內側半月板后根附近區域應力增加達7%以上[28]。還有研究發現,在下樓梯過程中,膝關節承受的最大應力為體質量的6.31~8.89倍[30]。一項人類尸體研究[26]顯示,在100 N和500 N脛股關節軸向負荷下,股骨內旋會增加內側半月板后根部張力,而股骨外旋會降低由此產生的張力;在股骨中立位和股骨內旋位,觀察到膝關節從0° 到屈曲90°,內側半月板后根部張力逐漸增加,最高的60 N張力發生在股骨內旋、500 N負荷和膝關節屈曲90° 位置。基于這些發現,我們可以認為與其他損傷模式(如行走和扭轉膝關節運動)相比,伴有股骨內旋(或脛骨外旋)的膝關節下降運動可能具有更高的誘導MMPRT的風險。
Marsh等[30]通過基于CT創建的脛股關節三維運動模型,對MMPRT患者整體運動學變量和脛股關節接觸的具體測量值進行了評估,發現MMPRT會引起膝關節運動學顯著變化,尤其是脛骨外側平移(相當于脛骨相對股骨的旋轉)增加,并且這些變化程度受動態任務(平地行走、下降行走和深蹲)難度的影響。
Harner等[31]通過尸體研究發現,MMPRT導致內側間室峰值接觸壓力比完整狀態下增加25%(P<0.001),修復后峰值接觸壓力恢復正常;內側半月板全部切除術后的峰值接觸壓力與根部撕裂的峰值接觸壓力之間無差異。與完整狀態膝關節相比,MMPRT顯著增加了脛骨外旋(2.98°)和外側平移(0.84 mm),修復后這些指標均可得到糾正。
4.2 MMPRT手術方式及脛骨旋轉變化影像學評估
影像學評估是通過使用各種成像技術來觀察和診斷MMPRT及其與脛骨旋轉之間的關聯性,最常用技術是MRI。MRI可以提供非侵入性的高分辨率圖像,通過觀察內側半月板的形態、位置、損傷情況以及與脛骨旋轉之間的關系,可以評估MMPRT的程度、類型和修復后愈合狀態。
Okazaki等[10]通過MRI觀察MMPRT修復手術前后脛骨旋轉的變化,發現MMPRT可能在膝關節屈曲時導致脛骨病理性外旋,并且在MMPRT隧道拉出法修復術降低了膝關節屈曲位脛骨的病理性外旋。Okazaki等[32]進一步研究證實MMPRT會導致膝關節運動學異常,并可能在膝關節屈曲位誘發脛骨病理性外旋。作者通過觀察屈曲10° 和90° 位MRI影像中前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)長度和角度的變化,證實MMPRT導致脛股關節旋轉對位關系變化(即脛骨外旋),MMPRT膝關節的ACL長度增加,冠狀面傾斜角度增加,而當內側半月板后根修復后ACL的長度及冠狀面傾斜角度均下降。Hiranaka等[33]研究表明ERA與術后半月板愈合狀態成負相關(r=?0.280,P<0.001);最佳ERA臨界值為0.5°,靈敏度68%,特異性63%。所以控制脛骨旋轉可能改善MMPRT修復后的愈合。隨著MRI技術發展,在今后研究中,功能性MRI也可能用于評估膝關節運動和動態變化,通過測量膝關節在不同運動狀態下信號變化,可以揭示MMPRT與脛骨旋轉之間的關聯。
還有學者通過對X線片的研究,發現了MMPRT患者一些特征性表現。Kodama等[34]通過研究MMPRT患者的Rosenberg位X線片,發現了脛骨旋轉的變化,并認為內側髁間嵴與股骨內髁外緣之間距離增加和內側關節間隙寬度變窄,可以作為初步判斷MMPRT依據。然而,負重位X線片會增加患者負擔,膝關節可能痛到無法正常行走[24];所以Okamura等[35]對非負重tunnel位X線片進一步研究,也得出類似結論。由此分析,患者MMPRT后繼發的病理性脛骨外旋與負重與否可能無關,需要進一步研究來分析負重與非負重tunnel位X線片對MMPRT診斷的臨床意義是否有差異。
生物力學研究和影像學評估是探究MMPRT與脛骨旋轉關聯性的重要方法,可以幫助我們深入理解MMPRT的發生機制、脛骨旋轉對其影響的程度以及開發相關治療策略。
4.3 ACL損傷合并MMPRT的機制研究
MMPRT是退變性的,但本質是創傷性,并常伴發于ACL損傷[36]。臨床上ACL損傷合并MMPRT患者不多見,文獻報道也較少,大多是個案或手術技術介紹[37-38]。Kim等[39]的研究發現MMPRT伴韌帶損傷發生率為2.74%(10/365);LaPrade等[40]MRI觀察發現3%MMPRT與ACL撕裂相關。在解剖方面,內側半月板與脛骨緊密相連,較外側半月板相對固定。因此,當ACL斷裂后,內側半月板后角作為膝關節二級穩定結構,在對抗脛骨前移和旋轉過程中受到的影響更大。多項生物力學研究表明,ACL斷裂會導致膝關節前向不穩定和前外旋轉不穩定,這種不穩定可能是繼發MMPRT原因[36-39,41]。
臨床我們發現與ACL損傷相關的MMPRT患者大多是陳舊性ACL損傷,已經出現不同程度膝關節骨關節炎,所以ACL損傷后繼發的膝關節復雜運動學變化可能是MMPRT發生原因。而對于急性ACL損傷合并MMPRT的機制是我們今后研究方向,通過回顧文獻及總結臨床經驗,初步分析MMPRT發生機制可能類似于慢性損傷機制中的外旋應力,在急性ACL損傷一瞬間,突然增加的脛骨外旋應力導致MMPRT發生。
因此,MMPRT合并ACL損傷的機制尚不清楚,但目前認為ACL損傷后,長期復雜的應力(至少包括脛骨前移和旋轉)可能誘發退行性MMPRT的發生[42]。
5 總結
MMPRT與脛骨旋轉之間的關系是運動醫學領域中一個重要的研究課題。盡管目前已取得了一些進展,但仍需深入研究其病理機制和臨床關聯性,以便更好地理解該損傷,并為其診斷和治療提供更精確和有效的方法。進一步對其研究將有助于發展更有效的預防和治療策略,以減少MMPRT的發生概率和改善患者康復結果。未來研究方向包括對生物力學研究、解剖學研究、臨床觀察和病例分析、預防和治療策略等領域的進一步探索,旨在深化對MMPRT與脛骨旋轉之間關系的認識,并推動臨床實踐的發展。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
作者貢獻聲明 任富繼:文獻資料收集、整理及文章撰寫;吳疆:文獻資料收集、整理;黃競敏:文章設計、內容審閱與修改