前交叉韧带修复与内支架增强与前交叉韧带修复不增强的生物力学比较

开放获取发表:2020 年 5 月 27 日内政部://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2020.105065

      强调

      • 内支架增强修复前交叉韧带的失败负荷很高。
      • 与没有增强的前交叉韧带修复相比,前交叉韧带修复的失败负荷更高。
      • 使用内支架修复前交叉韧带具有更高的刚度。
      • 有更多的能量,直到使用内支架修复前交叉韧带失败。
      • 内支架增强前交叉韧带修复的不同失败模式。

      抽象的

      背景

      较新的前交叉韧带撕裂修复技术,包括内支架增强,已显示出有希望的临床结果。很少有生物力学研究比较前交叉韧带修复与内部支架修复。本研究的目的是比较前交叉韧带修复与内部支架增强与仅修复的失败和刚度的负载。

      方法

      20 具尸体膝关节造成股骨近端撕脱型前交叉韧带损伤。使用关节镜工具进行仅前交叉韧带修复或使用内部支架修复。收集失效载荷和失效模式,并计算刚度和失效能量。

      发现

      内部支架组的平均失效载荷高于仅修复组:693 N (SD 248) 与 279 N (SD 91), P = .002。内部支架组的刚度和失效能量值高于仅修复组:83 N/mm 对 58 N/mm, P = .02 和 16.88 J (SD 12.44) 与 6.91 J (SD 2.49), P = .04,分别。组之间的故障模式不同(P = .00097) 80% 的修复失败是由于缝合线拉过前交叉韧带,90% 的内部支架组失败是由于缝合纽扣拉过股骨。

      解释

      与仅修复组相比,内部支具组的失效载荷、刚度和失效能量更高,并且内部支具组的骨密度和失效载荷之间呈高度正相关。

      临床意义

      前交叉韧带修复与内部支架增强显示显着更高的失败负荷。在愈合的早期阶段,它可能是保护前交叉韧带修复免受失败的有用辅助手段。

      关键词

      1. 介绍

      早在 1895 年就有文献报道前交叉韧带(ACL)修复术。
      • 罗布森 A.W.V.I.
      关键韧带断裂并通过手术修复。
      ),但直到 1930 年代和 50 年代才开始流行(
      • 坎贝尔 W.C.
      膝关节韧带重建。
      ;
      • 麦卡洛克 P.C.
      • 拉特曼 C.
      • 博兰德
      • 小巴赫,B.R.
      前交叉韧带手术的图解历史。
      ;
      • 奥多诺霍 D.H.
      膝关节韧带重大损伤手术治疗的最终结果分析。
      ;
      • 帕尔默 I。
      关于膝关节韧带损伤:一项临床研究。 1938 年。
      )。这些手术是公开进行的,虽然在 1970 年代和 80 年代在美国普遍采用,但它们缺乏支持其疗效的长期随访。
      • 麦卡洛克 P.C.
      • 拉特曼 C.
      • 博兰德
      • 小巴赫,B.R.
      前交叉韧带手术的图解历史。
      )。 Feagin 和 Curl 报告的 ACL 修复数据表明,中长期随访恶化,五年时再损伤率为 53%,同时疼痛、不稳定和僵硬的发生率很高。
      • Feagin Jr., J.A.
      • 卷曲 W.W.
      前交叉韧带的孤立撕裂:5 年随访研究。
      )。在整个 1980 年代和 90 年代,其他几项研究表明,中等物质 ACL 修复的失败率较高,而近端撕脱修复的失败率较低。
      • 卡普兰 N。
      • Wickiewicz T.L.
      • 沃伦 R.F.
      前交叉韧带断裂的初步手术治疗。长期跟踪研究。
      ;
      • 奥登斯腾 M。
      • 莱瑟姆 J。
      • 吉尔奎斯特 J。
      缝合前交叉韧带新鲜断裂。 5年随访。
      ;
      • 谢尔曼 M.F.
      • 利伯L。
      • Bonamo J.R.
      • 等。
      原发性前交叉韧带修复术的长期随访。定义增强的基本原理。
      ;
      • 韦弗 J.K.
      • 德卡什 R.S.
      • 弗里曼 J.R.
      • 等。
      主要膝关节韧带修复 - 重新审视。
      ).
      最近,人们对 ACL 修复重新产生了兴趣。为了保护 ACL 修复并改善结果,已经开发了带内支架 (IB) 的增强修复。麦凯等人。报道了用重编织增强缝合线(2.5 毫米聚乙烯胶带)补充初级 ACL 修复。这是因为使用了使用悬吊纽扣技术而不是缝合锚钉的替代固定方法。
      • 麦凯 G。
      • 安东尼·I.C.
      • 詹金斯 P.J.
      • 布莱斯 M。
      )。在他们的研究中,27 名接受内部支架结构初步修复的患者中,只有 1 人失败,随后转为正式重建。内部支架背后的理论是它可以保护修复并在早期愈合期间增加强度,允许早期活动(
      • 麦凯 G。
      • 安东尼·I.C.
      • 詹金斯 P.J.
      • 布莱斯 M。
      )。悬吊固定失败的机制已被证明是由于纽扣拉过骨头而不是缝合失败。
      • 阿瑟克斯 I。
      ACL TightRope 和 EndoButton® 生物力学测试。
      )。使用这种悬吊式的固定方式,当按钮穿过较软的骨头时,骨密度较低的骨头可能具有较低的失败负荷。
      虽然使用 IB 增强进行 ACL 修复的临床数据越来越多,但很少有研究评估这种新技术的刚度和失效载荷。本研究的目的是比较使用 IB 增强的 ACL 修复与不使用增强的 ACL 修复的失败和刚度的负载。假设是用 IB 增强的 ACL 修复将比单独的 ACL 修复具有更高的故障负荷和刚度。次要目的是评估每组之间的失败模式,并确定骨密度和两组的失败负荷之间是否存在相关性。

      2. 方法

      2.1 标本

      由于这项研究是一项尸体生物力学研究,根据当前的指导方针,它不需要机构审查委员会的批准。本研究中使用了 20 个新鲜冷冻尸体膝盖,每组 10 个:仅 ACL 修复 (RO) 组或 ACL 修复与 IB 组。在20个尸体膝盖中,有10个右膝盖和10个左膝盖。 14 个膝盖来自同一具尸体,而其余 6 个膝盖来自 6 个不同的供体。 6 个膝盖代表 3 个右膝和 3 个左膝,并根据人口统计数据配对。在每对膝盖内,将左膝和右膝分配给每组随机选择到 RO 组和 IB 组。对于最后一组,有 5 对左膝 IB 对 5 对右膝 RO 对和 5 对右膝 IB 对 5 对左膝 RO 对。尸体膝盖的平均年龄为 62.2 岁 (SD 4.0),其中男性 7 位,女性 13 位。
      膝盖在室温下解冻 24 小时。软组织被仔细解剖,包括去除侧副韧带和后交叉韧带,因此 ACL 仍然是股骨和胫骨之间唯一剩余的附着点。胫骨和股骨从关节线切开 6 英寸,以标准化力臂。在股骨上标记近端 ACL 足迹的中心,并使用手术刀将 ACL 从股骨上抬高(以模拟股骨上的 ACL 撕脱)。然后进行ACL修复或IB修复。为了减轻可变性,两组中的所有修复均由主要作者进行。

      2.2 仅修复 (RO) 技术

      为了模拟关节镜条件,将胫骨和股骨放置在单独的虎钳中,膝关节呈 120 度屈曲。 #2 FiberWire (Arthrex, Naples, FL USA) 以常见的 Krackow 方式通过 3 条锁定缝合线从 ACL 的一侧沿纵向向下传递到韧带的中点,然后传递到韧带的另一侧并用另外三个锁定针向近端向上跑。一个 2.4 毫米的导针穿过 ACL 的足迹,并放置了一个 7 毫米的偏移导向器(以模拟前内侧方法)。修复缝合线的两端用导针穿过,用手拉紧,然后系在股骨外侧的四孔 12 毫米纽扣(Arthrex,那不勒斯,美国佛罗里达州)上(见 Fig. 1)。所有的结都系在外科医生的结上,另外还有 5 个半结。
      Fig. 1
      Fig. 1一种。左膝 ACL 缝合线修复的图示,仅在近端 ACL 的每一侧使用 3 条锁定缝合线(白色)。 2 缝线末端穿过股骨隧道并系在纽扣上。湾左膝 ACL 缝合修复与内部支架增强的图示。将内支撑缝合带(蓝色)穿过股骨隧道,然后将两条带子绑在胫骨前内侧的按钮上,并使用 3 条锁定缝合线(白色)进行 ACL 修复。 (为了解释这个图例中对颜色的引用,读者可以参考本文的网络版本。)

      2.3 使用内支架 (IB) 技术修复

      缝合带增强组 ACL 修复膝关节的技术与 RO 组相似。股骨和胫骨以 120 度屈曲固定,同时 #2 FiberWire® (Arthrex, Naples, FL USA) 如上所述穿过近端 ACL。相同的 2.4 毫米导针穿过股骨上的 ACL 足迹,并使用相同的 7 毫米偏移导向。与 RO 技术相比,4.5 毫米铰刀穿过导针。接下来,将 2 毫米宽的聚乙烯胶带(InternalBrace,Arthrex,Naples,Fl USA)穿过 ACL TightRope(Arthrex,Naples,Fl USA)的环。 TightRope 按钮与来自 ACL 修复的 FiberWire 一起穿过股骨隧道并在股骨外侧翻转。 ACL TightRope 被收紧,使胶带环与股骨隧道并列。也通过钢索按钮的#2 FiberWire 被拉紧并系紧。对于 InternalBrace ®(Arthrex,那不勒斯,美国佛罗里达州)的胫骨侧,使用设置为 55 度的 ACL 导向器钻出 2.4 毫米的胫骨隧道,瞄准点设置在胫骨 ACL 足迹的中心。然后将缝合带的两个肢体穿过胫骨隧道(见 Fig. 2)。为了设置内部支架的标准长度并模拟后抽屉,将股骨平放在一英寸厚的聚乙烯块上,胫骨平放在桌子上。聚乙烯胶带的两个肢体用手拉紧,然后系在胫骨上的四孔纽扣上。准备好修复后,胫骨和股骨沿着内外侧方向用一根 3 英寸长的 3/16 英寸不锈钢棒固定,并使用聚酯树脂(3 M Bondo、Maplewood、 MN)。
      Fig. 2
      Fig. 2一种。使用 #2 FiberWire 修复修复的右膝 ACL 仅系在按钮上。湾使用 #2 FiberWire 和 InternalBrace(Arthrex,那不勒斯,美国佛罗里达州)修复左膝。

      2.4 测试

      在机械测试期间,股骨被约束到伺服液压测试系统(型号 8874,Instron,Canton,MA)的致动器上,相对于固定胫骨处于弯曲位置,以模拟前抽屉测试(见 Fig. 3)。在 50 到 200 N 的载荷范围内以 0.5 Hz 的频率对样品进行 100 次循环预处理,然后以 20 mm/min 的速率加载拉伸直至失效。失效条件定义为负载减少量相当于最大测量负载的 80%。每个试样的机械性能通过破坏载荷、刚度和韧性进行评估。
      Fig. 3
      Fig. 3使用 Instron 测试 ACL 修复,右侧胫骨盆栽并夹紧,膝盖弯曲 90 度,右侧股骨盆栽并夹紧。前抽屉是施加的力。
      破坏载荷(Fmax) 定义为测试期间测得的峰值负载。韧性计算为达到峰值载荷所消耗的能量 (E顶峰),直至失败 (E失败)。移植物刚度的特征在于刚度值测量为线性回归的斜率,该线性回归是为 50 N 的间隔建立的,参考载荷为 50 (S50), 150 (S150) 和 300 N (S300)。这三个负载值用于考虑在步态期间报告 ACL 所承受的负载(
      • 赫尔格森 B.
      • 佩里利 E.
      • 斯基莱奥
      • 等。
      骨密度和机械性能之间的数学关系:文献综述。
      )。参考的刚度是 S150 价值,因为大多数维修都能在 150 牛顿之后幸存下来。
      在测试过程中,注意到 IB 组的主要失败模式发生在骨植入物界面;因此决定评估样本的骨密度,以确定失败与骨密度之间是否存在关系作为次要目标。股骨远端的密度先前已通过以亨斯菲尔德单位 (HU) 表示的 CT 衰减系数值进行估计(
      • 格拉西 L.
      • 斯基莱奥
      • 塔迪·F。
      • 等。
      人类股骨近端侧向载荷配置有限元预测的准确性。
      ;
      • 赫尔格森 B.
      • 佩里利 E.
      • 斯基莱奥
      • 等。
      骨密度和机械性能之间的数学关系:文献综述。
      ;
      • 塔迪·F。
      • 克里斯托福利尼 L.
      • 马泰利 S.
      • 等。
      长骨的特定主题有限元模型:整体准确性的体外评估。
      )。相应地,用 LightSpeed VCT(GE Healthcare,Little Chalfont,United Kingdom)在 120 kV/100 mA 下对每个孤立的股骨进行 CT 扫描,像素大小为 0.516 毫米,切片厚度为 0.625 毫米。每个股骨的重建 3D 图像在 3D 切片器中进行分割(
      • 基基尼斯 R.
      • 皮珀 S.D.
      • 沃斯堡
      3D 切片器:用于特定主题的图像分析、可视化和临床支持的平台。
      )。使用计算机模型在垂直于解剖轴并通过滑车最近点的平面中测量每个节段的密度,考虑 0 HU(Hounsfield Unit)作为阈值的下限(
      • 施赖伯 J.J.
      • 安德森 P.A.
      • 罗莎·H.G.
      • 等。
      用于评估骨矿物质密度和强度的 Hounsfield 单位:骨质疏松症管理工具。
      )。然后计算平均 HU 值作为每个获得的片段中包括的体素的平均 HU。骨密度值用于评估组之间的任何差异或失败负荷与骨密度之间的相关性。

      2.5 统计数据

      进行了先验功效分析以确定每组中功效等于或 1 - β 等于 0.8 所需的数量。基于先前研究比较 ATFL(前距腓韧带)修复(平均 68.2 N SD 27.8)和带 IB 增强的 ATFL 修复(平均 250.8 N SD 122.7)的失败负载的失败负载,确定需要的数量每组为 3 (
      • Viens N.A.
      • 威迪克斯 C.A.
      • 坎贝尔 K.J.
      • 等。
      前距腓韧带断裂,第 1 部分:增强 Brostrom 修复技术与完整的前距腓韧带的生物力学比较。
      ;
      • Waldrop 3rd, N.E.
      • 威迪克斯 C.A.
      • 詹森 K.S.
      • 等。
      解剖缝合锚与 Brostrom 技术用于前距腓韧带修复:生物力学比较。
      )。这些是唯一可用的研究报告了韧带修复与使用 IB 增强韧带修复的失败负荷。
      使用匹配学生的两个样本评估和比较破坏载荷、刚度和骨密度 t- 使用 SPSS(IBM SPSS Statistics,Armonk,NY)进行测试以比较两组。对 RO 和 IB 组计算了 95% 置信区间。进行回归分析以评估基于 HU 的骨密度与失败负荷之间是否存在任何相关性。卡方用于比较两组之间的分类差异(
      • 罗斯纳 B.
      生物统计学基础。
      ).

      3. 结果

      测试了 20 个人类尸体膝盖,RO 组 10 个,IB 组 10 个。尸体膝盖的平均年龄为 62.2 岁 (SD 4.0)。 RO 组的平均年龄为 62.3 岁(SD 3.3),而 IB 组为 62.1 岁(SD 4.8),没有显着差异(P = .91)。 RO组与IB组性别分布差异无统计学意义(RO组4男4女,IB组3男7女, P = .64)。 IB 组的平均故障负载为 693 N (SD 248),范围为 430 到 1128,高于 RO 组的故障负载为 279 N (SD 91),范围为 100 到 392, P = .002 (see Fig. 4)。 IB 失效载荷 95% 置信区间为 539 N 至 846 N,而 RO 组为 223 N 至 335 N。IB 组的刚度也高于 RO 组(83 N/mm2 versus 58 N/mm2, P = .02)。 IB 组的失败能量高于 RO 组(P = .04) (see 表格1).
      Fig. 4
      Fig. 4ACL 仅修复组与使用内部支撑组修复的平均故障负载 (N), P = .0001。标准偏差用误差线表示。
      表格1仅 ACL 修复组与带内支架的 ACL 修复组的生物力学数据。
      团体加载到故障 (N)标准差(N)刚度 (N/mm)标准差(牛顿/毫米)最大负载能量 (J)标准差 (J)
      仅维修27991589.66.912.49
      用内支架修复6932488322.716.8812.44
      P Value0.0020.020.04
      RO 组的失败模式是韧带的 8 缝线切除(见 Fig. 5) 和 2 个 ACL 中间物质在修复下方或远端破裂。在 IB 组中,由于按钮穿过股骨外侧皮质而导致的失败模式为 8 种(参见 Fig. 5b), 1 次将远端按钮穿过胫骨,将近端按钮穿过股骨外侧皮质,1 次 ACL 中间物质撕裂。 RO组和IB组的失败模式有统计学显着差异(P = .00097).
      Fig. 5
      Fig. 5一种。仅进行 ACL 修复的右膝后视图。通过韧带拉出锁定缝合线导致失败。湾ACL 修复后左膝侧视图,内支架增强。失败发生在按钮拉过股骨外侧。
      所用股骨的平均总骨密度为 238 HU (SD 65)。两组之间基于 HU 的骨密度没有静态显着差异,RO 组与 IB 组的平均值分别为 245HU (SD 65) 和 233HU (SD 54), P = .68。基于 HU 的骨矿物质密度与总体失败负荷之间存在很小的相关性,r2 = 0.26。然而,只有 IB 组显示出与骨密度与失败负荷的强相关性,r2 = 0.82 (P = .003)。仅修复组与骨密度与失败负荷之间呈弱负相关,r2 = −0.16 (P = .61).

      4. 讨论

      虽然 ACL 修复技术在历史上已经证明了高失败率,但更新的关节镜技术已经取得了更成功的结果。
      • 迪菲利斯 G.S.
      • 维勒加斯 C.
      • 泰勒 S。
      前交叉韧带保留:用于缝合锚初级前交叉韧带修复的新型关节镜技术的早期结果。
      ;
      • 迪菲利斯 G.S.
      • 范德利斯特 J.P.
      近端前交叉韧带撕裂的关节镜一期修复。
      ;
      • 麦凯 G。
      • 安东尼·I.C.
      • 詹金斯 P.J.
      • 布莱斯 M。
      )。几位作者假设 ACL 修复可能提供许多临床益处,包括保留血液供应、保留本体感觉、加快愈合时间的潜力和降低发病率。这些作者还提出,故障率较低的原因可能是由于较新的器械以及通过缝合带增强保护修复的能力。虽然 ACL 修复的早期临床结果很有希望,但仍有许多问题。目前的研究表明,与 RO 技术相比,使用 IB 进行 ACL 修复具有更高的失效载荷、刚度和失效能量。此外,各组之间的失败模式不同,IB 组的骨密度与失败负荷之间存在相关性。
      在日常生理活动中施加在 ACL 上的力各不相同。一些研究报告称,地面行走时的峰值力高达 303 到 355 牛顿(
      • 埃斯卡米拉 R.F.
      • 麦克劳德 T.D.
      • 威尔克
      • 等。
      负重和非负重运动的前交叉韧带应变和张力:运动选择指南。
      )。坐姿伸膝等活动的峰值力可高达 349 N 和 396 N (
      • 埃斯卡米拉 R.F.
      • 麦克劳德 T.D.
      • 威尔克
      • 等。
      负重和非负重运动的前交叉韧带应变和张力:运动选择指南。
      )。我们的研究表明,仅 ACL 修复的平均失效载荷为 279 N,低于步行时施加在 ACL 上的峰值力。 van der List 和 DiFelice 最近的一项研究评估了仅使用缝合纽扣与缝合锚钉修复 ACL 近端残端的情况。他们表明,缝合纽扣修复组的失效载荷为 310 N,而缝合锚钉组为 176 N,两种技术之间没有差异(P = .144) (
      • 范德利斯特 J.P.
      • 迪菲利斯 G.S.
      前交叉韧带的保留:基于撕裂位置和组织质量的治疗算法。
      )。这些 RO 失效负荷也低于平地行走期间施加在 ACL 上的生理负荷(
      • 埃斯卡米拉 R.F.
      • 麦克劳德 T.D.
      • 威尔克
      • 等。
      负重和非负重运动的前交叉韧带应变和张力:运动选择指南。
      )。 van der List 和 DiFelice 进行的带按钮缝合修复的失败载荷与我们研究中的 RO 组相当,这也低于平地行走期间的峰值力。这可以解释 ACL RO 的高故障率,因为修复缝合线可能无法承受正常行走的峰值负荷。
      Hoogeslag 等人进行的另一项研究。评估了 ACL 完整膝盖、ACL 缺陷膝盖、使用缝合带增强的 ACL 修复和使用动态韧带间增强的 ACL 修复的胫骨前移。虽然没有确定失败的负荷,但作者确实比较了内部支架类结构(静态增强)与 ACL 完整和有缺陷的膝盖。他们表明,使用静态胶带增强的 ACL 修复具有前胫骨平移,这在统计学上与 ACL 完整膝盖没有区别,并且小于 ACL 缺陷膝盖。
      • Hoogeslag R.A.G.
      • Brouwer R.W.
      • Huis In 't Veld R.
      • 等。
      动态增强在 ACL 缝合修复中恢复胫骨前部平移:非、静态和动态增强技术的生物力学比较。
      ).
      为原生 ACL 生物力学特性提供了基线,对原生 ACL 和各种悬吊结构进行了多项研究。之前的一项比较 Endobutton(Smith & Nephew,伦敦,英国)与 ACL TightRope 的研究显示,极限载荷 (N) 分别为 656 N 和 749 N(
      • 阿瑟克斯 I。
      ACL TightRope 和 EndoButton® 生物力学测试。
      )。另一项猪研究表明,TightRope 和 ZipLoop(Zimmer Biomet,华沙,IN)的平均失效载荷分别为 849 N 和 645 N(
      • 阿瑟克斯 I。
      Arthrex ACL TightRope 和 Biomet ZipLoop 与 ToggleLoc:机械测试。
      )。构造失败,因为按钮在所有情况下都拉过皮层。作者认为,人骨的破坏载荷较低,因为猪模型通常更强。
      • 阿瑟克斯 I。
      Arthrex ACL TightRope 和 Biomet ZipLoop 与 ToggleLoc:机械测试。
      )。 Noyes 和 Grood 的另一项研究表明,老年人类尸体(48 至 86 岁)的 ACL 失效载荷为 622 N,能量失效为 4.89 Nm(
      • 诺伊斯 F.R.
      • 格鲁德 E.S.
      人类和恒河猴前交叉韧带的强度。
      )。先前的研究表明,原生 ACL 和悬吊装置的故障负载范围从 622 N 到 849 N,与当前研究中 IB 组的故障负载相当。悬吊装置研究的失败模式也类似于我们的研究,其中按钮拉过皮质(
      • 阿瑟克斯 I。
      Arthrex ACL TightRope 和 Biomet ZipLoop 与 ToggleLoc:机械测试。
      )。先前的尸体研究表明,原始 ACL 刚度范围为 57.2 N/mm 至 129 N/mm(
      • 诺伊斯 F.R.
      • 格鲁德 E.S.
      人类和恒河猴前交叉韧带的强度。
      ;
      • Paschos N.K.
      • 加佐尼卡斯 D.
      • 巴库拉
      • 等。
      沿韧带单轴张力下前交叉韧带失效模式的尸体研究。
      )。目前的研究表明,使用 IB 进行 ACL 修复的刚度值为 83 N,与原生 ACL 的这些值相当。更高的刚度不一定更好;但是与单独的 ACL 修复相比,使用 IB 的 ACL 修复可能具有更类似于天然 ACL 的刚度。
      虽然 IB ACL 生物力学数据有限,但 IB 已在前距腓 (ATFL) 修复技术上进行了更广泛的测试。 Viens 等人针对不同的 ATFL 修复技术对 IB 的失效载荷和扭矩进行了生物力学评估。在他们的研究中,缝合带增强 Brostom 修复和天然 ATFL 之间的负荷失效或刚度没有显着差异。
      • Viens N.A.
      • 威迪克斯 C.A.
      • 坎贝尔 K.J.
      • 等。
      前距腓韧带断裂,第 1 部分:增强 Brostrom 修复技术与完整的前距腓韧带的生物力学比较。
      )。他们确定 IB 修复的最终载荷为 250.8 N,而另一项研究确定 ATFL 修复的最终载荷仅对腓骨为 79.2 N(
      • Viens N.A.
      • 威迪克斯 C.A.
      • 坎贝尔 K.J.
      • 等。
      前距腓韧带断裂,第 1 部分:增强 Brostrom 修复技术与完整的前距腓韧带的生物力学比较。
      ;
      • Waldrop 3rd, N.E.
      • 威迪克斯 C.A.
      • 詹森 K.S.
      • 等。
      解剖缝合锚与 Brostrom 技术用于前距腓韧带修复:生物力学比较。
      )。仅 ATFL 修复的刚度计算为 6.8 N/mm,而另一项研究表明 ATFL 修复与 IB 刚度为 21.1 N/mm。 Schuh 等人的另一项研究。证明使用 IB 的 ATFL 修复比单独的 ATFL 修复具有更高的故障扭矩(分别为 11.2 Nm 和 8.0 Nm, P = .04) (
      • 舒尔·R。
      • 本卡·E。
      • 威莱格 M。
      • 等。
      Brostrom 技术、缝合锚修复和胶带增强重建前距腓韧带的比较。
      )。这些结果与当前的研究相当,其中 IB 的失效载荷和刚度都高于 RO。
      在目前的研究中,仅修复组的主要失败模式是通过 ACL 韧带拉穿缝线。这与之前关于 ATFL 修复的研究一致,其中所有 RO 结构都在韧带 - 缝合界面处失败。
      • 舒尔·R。
      • 本卡·E。
      • 威莱格 M。
      • 等。
      Brostrom 技术、缝合锚修复和胶带增强重建前距腓韧带的比较。
      )。在当前的研究中,IB 的主要失败模式是将按钮拉过股骨,在一种情况下,通过胫骨和股骨。之前的牛股骨研究显示了类似的悬吊固定失败机制,其中 6/6 的皮质纽扣用缝合纽扣拉过骨头,3/6 的皮质纽扣用紧绳拉过骨头。
      • 阿瑟克斯 I。
      ACL TightRope 和 EndoButton® 生物力学测试。
      )。此外,这种故障模式与 ATFL IB 研究相当。之前的一项研究表明,4/6 个标本中 IB 螺钉从距骨拔出,2/6 个标本从腓骨拔出。
      • 舒尔·R。
      • 本卡·E。
      • 威莱格 M。
      • 等。
      Brostrom 技术、缝合锚修复和胶带增强重建前距腓韧带的比较。
      )。另一项 ATFL IB 研究表明,5/6 的结构因从腓骨螺钉拔出而失败,1/6 因从距骨螺钉拔出而失败。
      • Viens N.A.
      • 威迪克斯 C.A.
      • 坎贝尔 K.J.
      • 等。
      前距腓韧带断裂,第 1 部分:增强 Brostrom 修复技术与完整的前距腓韧带的生物力学比较。
      )。在所有这些使用胶带增强的研究中,主要的失败模式是在螺钉或按钮与骨骼的接口处,这是我们 IB 组的主要失败模式。
      当前研究的另一个目标是评估骨密度与 ACL 修复失败负荷之间是否存在相关性。我们研究中的平均骨密度为 238 HU。之前的一项研究表明,-1.0 或更高的正常骨密度 T 分数与 CT 测量的密度 133 HU 相关。(
      • 施赖伯 J.J.
      • 安德森 P.A.
      • 罗莎·H.G.
      • 等。
      用于评估骨矿物质密度和强度的 Hounsfield 单位:骨质疏松症管理工具。
      ) 在同一项研究中,骨质疏松骨(T 分数≤ -2.5)的密度为 78.5 HU。(
      • 施赖伯 J.J.
      • 安德森 P.A.
      • 罗莎·H.G.
      • 等。
      用于评估骨矿物质密度和强度的 Hounsfield 单位:骨质疏松症管理工具。
      ) 与之前的这项研究相比,我们的标本没有骨质疏松。然而,IB 组较低的骨密度 (HU) 和较低的失败负荷之间存在相关性。 IB 在比 RO 更高的负载下失效,因此,主要是通过按钮拉动穿过骨骼而失效。这可能解释了为什么 IB 组显示出负荷失败和骨密度之间的相关性。由于 IB 的破坏负荷要高得多,它通过按钮拉过骨头而不是缝合线破裂而失败。
      此外,最近一项针对内侧副韧带 (MCL) 的生物力学研究比较了天然完整 MCL、MCL 修复、带 IB 的 MCL 修复和同种异体移植重建。使用 IB 进行 MCL 修复的失效时刻比单独修复高 29.4%:分别为 95 Nm (SD 31.9) 和 73.4 Nm (SD 27.6), p = .05) (
      • 吉尔默 B.
      • 克莱尔 T。
      • 德龙 J.
      • 等。
      内支架治疗膝关节内侧损伤的生物力学分析。
      )。值得注意的是,通过在固定锚固件的同时使用结构深处的止血器解决了过度拧紧和应力屏蔽 ATFL 缝合带增强的问题。这个过程不容易通过关节镜进行 ACL 修复,并且在执行 IB 时提出了技术挑战。内部支架的理想长度或张力尚未描述。对于当前的研究,内部支架使用标准协议固定,以设置一致的长度。缝合带增强 ACL 修复的适当张紧操作需要进一步评估以确定对愈合和过度张紧的影响。最近报告的早期临床数据显示了成功的早期结果。一项对 56 名患者的回顾性研究显示,单独修复的失败率为 14.3%,而修复和缝合增加的失败率为 7.1%。
      • 琼克古 A.
      • JPvd 列表
      • 迪菲利斯 G.S.
      近端前交叉韧带撕裂的关节镜初步修复:有或没有额外的缝合增强?。
      )。对 68 名接受 IB ACL 修复的患者进行的额外病例系列显示,一年后结果成功,只有一次失败。虽然早期临床数据很有希望,但应选择性地进行 IB 增强的 ACL 修复。 Van der list 和 DiFelice 建议,当存在良好的 ACL 组织时,在急性情况下为近端撕脱保留修复。此外,在执行时,如果组织质量或位置禁止直接修复,外科医生应准备好进行重建。虽然用 IB 保护修复可以防止修复在生理负荷期间失败,但这并不一定会转化为更好的愈合。仍然有人担心,临床上,内部支架可能会过度约束膝盖。虽然我们的研究显示内部支架的刚度值与先前报告的天然 ACL 值相似,但应进行进一步研究以评估过度拧紧内部支架的影响。未来的分析应评估如何适当地拉紧 IB 以重建膝关节的正常功能。此外,应该进行未来的研究以评估 IB 对 ACL 组织愈合的影响。

      4.1 限制

      描述了有关本研究的以下限制。首先,这项研究不是通过关节镜进行的。在准备股骨近端 ACL 撕脱术时,有必要打开膝盖并小心地将其从脚印中切除。尽管关节镜器械和标本的定位提供了模拟的关节镜条件,但关节镜检查如何在生物力学上影响这些修复仍不清楚。其次,我们样本的平均年龄为 62 岁,男女比例为 13:7。使用较旧的女性模型进行 ACL 修复测试的问题是骨质减少对测试数据的潜在影响。我们能够通过骨矿物质密度与 IB 组的失败相关性来解决这个问题。然而,这并不能真正反映 ACL 修复程序通常会在其中进行的年轻人群。由于与 IB 组的骨界面而导致的数据变化也可能因隧道轨迹问题而进一步复杂化。根据标本解剖结构,股骨隧道轨迹可能会导致倾斜,因为它刺穿关节外皮质。结果是按钮所在的卵形隧道开口。需要进一步的研究来确定股骨隧道放置的最佳方法和位置,以获得最大的拔出强度。此外,RO 技术被绑定在一个简单的按钮上;而 IB 增强技术是用走钢丝按钮进行的​​。这样做是为了重新创建先前描述的技术(
      • 琼克古 A.
      • JPvd 列表
      • 迪菲利斯 G.S.
      近端前交叉韧带撕裂的关节镜初步修复:有或没有额外的缝合增强?。
      ;
      • 麦凯 G。
      • 安东尼·I.C.
      • 詹金斯 P.J.
      • 布莱斯 M。
      ;
      • 韦弗 J.K.
      • 德卡什 R.S.
      • 弗里曼 J.R.
      • 等。
      主要膝关节韧带修复 - 重新审视。
      )。尽管如此,尽管在按钮放置和使用方面存在这些限制,IB 组仍然比 RO 组具有更高的故障负载。最后,这项尸体研究的目的仅仅是确定失效载荷和刚度。在评估 ACL 修复与 IB 增强的 ACL 修复之间的差异时,应进行进一步研究以确定临床相关性。

      5. 结论

      与单独的 ACL 修复相比,使用 IB 进行 ACL 修复的失败负荷更高。与单独的 ACL 修复相比,使用 IB 的 ACL 修复具有更高的刚度和失效能量。两组之间的失败模式也存在差异,骨密度与 IB 组 ACL 修复失败的负荷之间呈高度正相关。

      作者贡献声明

      以下六位作者以下列方式在本手稿的发展中发挥了重要作用:
      医学博士帕特里克·梅西:撰写介绍、方法、结果和结论,绘制图表和表格,并编辑手稿。
      大卫·帕克, MD:参与讨论,修改了数据并编辑了手稿。
      医学博士 Kaylan McClary:撰写摘要,参与讨论,编辑手稿。
      詹姆斯·罗宾逊:创建了参考部分,在整篇论文中应用了参考,并编辑了手稿。
      R Shane Barton, MD:参与了手稿的讨论和编辑。
      Giovanni Solitro 博士:为手稿的方法和结果部分做出了贡献。
      所有作者都已阅读并批准了最终提交的手稿。

      竞争利益声明

      这项研究由 Arthrex 提供的用于尸体标本、用品和测试费用的赠款资助。 Patrick Massey、David Parker、Kaylan McClary、James Robinson、R. Shane Barton 和 Giovanni Solitro 声明,除了上述拨款之外,他们没有任何利益冲突。
      本文不包含任何作者对人类参与者进行的任何研究。

      致谢

      我们要承认,这项研究是由 Arthrex 提供的用于尸体标本、用品和测试费用的赠款资助的。

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