前交叉韧带损伤与康复
一、概述
前交叉韧带（ACL)是膝关节中最经常完全断裂的韧带；绝大多数损伤发生在运动员身上)。美国每年有超过100000例的前交叉重建。
大约80%的运动相关的前交叉韧带撕裂都是非接触性的，而是发生在旋转运动中或是跳跃降落时。女性非接触性的前交叉韧带损伤比男性更常见（参见女性运动员前交叉韧带损伤的相关章节）。每年只有60000有前交叉缺损的人真正进行了前交叉韧带重建。
Hewett等（2005)在一个二级研究中发现预筛选出来而后来发生前交叉韧带损伤的女14运动员显示了增加的动态膝关节外翻以及在跳跃降落时较高的膝外展压力。膝关节外展的瞬间，直接导致下肢动态外翻和膝关节压力负荷，对于预测未来前交叉韧带损伤的灵敏度达到78%,而特异性则是73%。神经肌肉训练被证明可以减少膝关节的内收（Hewett等，1996),这点将在接下来的章节中提到。虽然膝关节前交叉韧带缺损的自然病程没有被明确的定义，但普遍认为前交叉韧带损伤是由长时间存在的问题所引起的，例如继发于半月板损伤，无法达到后续的稳定以及逐渐发展的骨性关节炎。
图4-1 前交叉韧带及膝关节的解剖纺构（经Miller MD Howard RF Planchar KD的允许再次印制。运动医学的外科手术图册，费城，2003, Saunders，74页，图10-3)
Figure 4-1 Anterior cruciate ligament and anatomic knee structures. (Redrawn with permission from Miller MD, Howard RF, Planchar KD.Surgical Atlas of Sports Medicine. Philadelphia, 2003,Saunders, p. 74, Fig. 10-3.)
图4-2 A.动态外翻被定义为一种位置或运动，在三维空间下的测量，即从股骨远端到胫骨远端这一段远离身体的中线。动态外翻包括象征性的运动和瞬间。B.有膝前疼痛的病人一般下肢都显得十分笔直，沒有过度的膝关节内翻者外翻，但有明显的股骨内旋，提示有股骨的前倾。髌骨总是互相指向对方（左图），当膝关节处于屈曲位时则更明显：股骨将会更加内收及内旋（右图）。(经过Hewett TE, Myer GD, Heidt RS Jr, Colosimo AJ. McLean SG， van den Bogert AJ.等，膝关节的神经肌肉控制及外翻负荷的生物力学测量可以预计女性运动员前交叉韧带损伤的风险。Am J Sport Med, 2005, 33: 4)
虽然有不少研究显示在60% ~ 90%的前交叉韧带损伤患者中，骨性关节炎也在不断加重(Beynnon, 2005，第一部分；Andersson等，2009)，最近一项对文献的系统回顾（Ojestad等，2009)主要是对前交叉韧带损伤后胫股关节骨性关节炎超过10年的观察，发现之前的评估过高。缺少统一的影像方法学分类导致很难得出严格的结论，但这些研究者坚定地认为在最高级的研究中，单独前交叉损伤后出现膝关节骨性关节炎的报道率为〇~ 13%,如果合并半月板损伤，则为21%~48% (n级证据）。
前交叉韧带损伤后引起骨性关节炎的最常见原因就是合并半月板损伤，接下来则是关节软骨损伤。一个7年的有关急性前交叉軔带损伤病人进行重建的前瞻性研究发现66%同时切除半月板的患者会导致骨性关节炎，而没有半月板损伤的患者导致骨性关节炎的概率则为11% Uomha等，1999)。对928位前交叉韧带重建术后的病人进行为期5 ~ 15年的主观随访发现87%具有双侧半月板病人的膝关节是正常或者接近正常的，而部分或全部切除半月板的病人则是63%。
(Shelbourne和Gray, 2000)。54位国家足球联盟的运动员，接受过半月板切除、前交叉韧带重建或两者都有的人，那些经有这两种手术经历的运动员的职业生涯较那些只经历过一种手术的要短（开始更少的比赛，参与更少的比赛，更少的参与运动的年限）（Brophy等，2009)。
成功地重建前交叉韧带被证明可以改善短期的功能并可能减少随后半月板损伤的风险，但无法减低骨性关节炎发生的概率（Lohmander和Roos, 1994),特别是那些同时有半月板或关节软骨损伤的病人。
二、前交叉韧带损伤的治疗
(一）非手术治疗（前交叉韧带有缺陷的膝关节）
Levy和Meier (2003)报道膝关节前交叉韧带有缺陷时，如果最开始没有治疗前交叉韧带损伤的话1年左右继发半月板撕裂的概率是40%，5年是60%, 10年是80%。
Lohmander和Roos (1994)通过对33项研究的meta分析发现重建前交叉韧带在延缓骨性关节炎发展的功效未能被证实。前交叉韧带损伤时合并半月板损伤与最终导致关节炎有很大的关系。
然而，有些前交叉韧带有缺陷的病人，通过生理反应及运动控制的办法成功代偿前交叉韧带的缺失（Copers)。Copers被定义为那些可以重新参与运动并能达到受伤前的活动能力且超过1年没有不稳定的患者。
Nakayama和Beard有相似的描述：通过包括干扰训练在内的恢复，前交叉韧带有缺陷的病人的膝关节动态稳定性及功能得到较大的改进。对于那些通过非手术治疗及前交叉韧带重建术后的病人来说，除了传统的强化训练，干扰训练也是值得推荐的。
虽然目前前交叉韧带重建的办法是成功的，但不是所有的患者都需要通过手术来进行重建。目前来说，没有严格的标准来定义哪些患者需要进行前交叉韧带重建，而哪些病人则不需要。
一些作者给出了前交叉韧带撕裂而不需要行手术治疗的标准：Fitzgerald等（2000)研发出正确选择不需要手术治疗的前交叉缺陷病人的指南（例如初始的干扰训练及强化项目）。第一条原则是没有合并的韧带（例如内侧副韧带）或半月板损伤以及是单侧的前交叉韧带损伤。其他原则如下。
- 在规定时间内，跳跃测试的分数达到健肢的 80%。
- 膝关节在日常生活中实际使用效果能在80%或以上。
- 膝关节的综合功能水平达到60%或以上。
- 从受伤到测试期间没有超过一次的病情加重病史。
Fitzgerald对前交叉韧带恢复组的干扰训练的成功率达到92% (11/12病人）。对该研究计算得来的可能性提示病人接受干扰训练比只接受标准的前交叉韧带强化恢复训练有多5倍的机会重新回到高标准的日常生活水平。
Moksnes等在一个lb研究（2008)发现被Fitzgerald的原始筛查检测认为是潜在的非Copers的病人，有70%经过1年的非手术治疗成为真正的Copers。
这些作者观察的是在这些非手术治疗的前交叉韧带损伤的病人身上，膝关节功能的恢复主要依靠的是时间。
通过1年的随访，70%开始被Fitzgerald标准定义为非Copers的病人是真正的Copers(Beynnon等，2005)。非手术治疗前交叉韧带的其他可能的标准如下：
- 极小的可能参与高风险活动，如运动或重体力劳动；
- 自愿避免高风险的活动；
- 年龄>40岁，
- 成功延长了对付或适应前交叉韧带缺损的时间，
- 受累关节出现了后期的关节炎；
- 没有办法或不愿意遵守术后的恢复。
绝大多数关于成功地非手术治疗前交叉韧带损伤的报道都是来自系列的例子（iv级证据）。一项对100例为连续的通过非手术治疗（早期的活动限制及膝关节神经肌肉恢复）的前交叉韧带损伤病人的前瞻性队系列研究发现，通过15年的随访，68%的病人膝关节没有临床症状（Neuman等，2008)。
4项比较非手术治疗与手术治疗的随机控制研究（I级证据），其中一个报道两者的结果没有差异（Sandberg等，1987),而另外3项研究则认为手术治疗会有更好的效果（Andersson等，1989和 1991，Odensten等，1984)。
虽然年龄>40岁被考虑为是一个非手术治疗的相对适应证，但有几个研究报道老年病人手术治疗的结果与年轻人相似，而且单纯年龄因素不是绝对的非手术治疗的指征。许多40岁或年龄更大的患者仍保持竞技运动并且不愿意接受膝关节不稳定对他们活动带来的限制。
(二）通过手术进行前交叉韧带重建
病人有高风险的生活方式，如需要中提高劳动或参与某些特定的运动或休闲活动，几乎都要求前交叉韧带重建。其他前交叉韧带重建的适应证包括在恢复过程中反复出现的病情恶化，半月板撕裂，其它膝关节韧带的严重损伤，整体的韧带松弛以及在日常生活中反复出现的不稳定(Beynnon等，2005,第一部分）。一旦选择通过手术进行前交叉韧带重建，一系列存在争议的问题将不得不考虑：手术时间、移植的选择（自体移植或同种异体移植）、单束或双束的技术、固定方法、恢复方案（加速或不加速）。
一项对国家篮球联盟中运动员前交叉韧带损伤及随后由运动医学医师进行重建的研究发现：即使通过重建，22%的患者无法重新回到比赛中，而44%的患者即使回到比赛中但是其竞技水平也有所下降（Busfield等，2009, IV级证据)。
- 手术时间 由于许多病人在急诊或早期重建后再获得膝关节最大屈曲上存在困难，推迟重建被认为能使术后膝关节纤维化的可能性最小化。在绝大多数的回顾性系列案例中，无论是早期还是晚期的重建，效果都被证明是良好的。一项前瞻性研究比较了患者伤后在48h内、3~7d、1~3周、超过3周这4个不同的时间点进行前交叉韧带重建。他们发现前交叉韧带重建后膝关节的活动度及前交叉韧带的完好程度与手术时间无关。Shelboume和Patel (1995)建议前交叉韧带手术的时间不应仅由伤后的时间限制所决定。
他们发现不论手术时间的早晚，那些术前膝关节具有良好活动范围，只有轻微肿胀，较好的腿部控制以及良好精神状态的患者总的来说手术效果都比较好。Mayer等（2004)通过对223位前交叉韧带重建病人的回顾性研究后证实了这一观察结果：70%在前交叉重建时有膝关节浮肿或感染的患者术后会出现关节纤维化。重建的时间不如术前膝关节的条件重要：膝关节的最大活动范围，最少的关节积液，最少的疼痛是必须的。
- 移植选择 虽然其他的选择较其他的移植办法也能得到良好的效果，尤其是利用膝关节内侧的肌腱（图4-4),但是骨-髌骨、肌腱一骨(BPTB)自体移植（图4-3)—直被认为是前交叉韧带重建的金标准。不少研究比较了 BPTB移植与四股腿部肌腱移植，绝大多数认为虽然通过BPTB移植的患者在跪时存在困难更普遍，但两者在功能方面没有明显差异。
Yunes等（2001)的一项meta分析发现通过BPTB移植的患者比通过四股腿部肌腱移植的患者膝关节前后的松紧程度更接近正常，而且Goldblatt等（2005)的更新的meta分析发现更多BPTB移植的患者与通过四股腿部肌腱移植的患者相比，使用kt -1000人工最大化侧方松弛程度<3mm；较少通过BPTB的患者有明显的屈曲能力丢失。通过四股腿部肌腱移植的患者髌股关节摩擦音较小，膝关节前部疼痛较少，以及更少的伸膝功能缺损。
图4-3 A.骨-髌骨肌腱-骨移植切割。暴露肌腱，腱旁组织被切除。测量出移植物的合适尺寸，韧带沿着其纤维走行切割。用摇摆锯从胫骨或髌骨上切下25mm长的骨块。B.骨凿用来移除骨块（经过Miller MD、Howard RF，Planchar KD的允许再次印刷。运动医学中的外科手术图谱。Saunders.费城，2003第46页，图7-4)。C.前交叉韧带骨-髌骨-骨移植固定（经过Miller MD, Howard RF, Planchar KD的允许再次印刷。运动医学中的外科手术图谱。Saunders,费城，2003,第57页，图7-14.)
图4-4 A和B.大腿内侧肌腱移植切割。先剥离缝匠肌下方的筋膜然后游离股薄肌腱（上方）及半腱肌腱（下方）。C.在起始部分编织肌腱；并用取腱器取肌腱。D.如果取腱器走行与半腱肌下方悬吊筋膜的外侧则会导致取腱器通过错误的路径进人大腿并提早隔断需要移植的半腱肌。E.每根肌腱上的肌肉都用刮匙刮去。F.编织肌腱的另一端。
图4-4（继续）G.测量好移植物的尺寸后则准备一个固定装置。H.前交叉韧带移植通道包括固定在股骨外侧皮质的金属内固定纽扣（A, B, C，E, F, G经过Miller MD, Howard RF, Planchar KD的允许重新绘画。运动医学中的外科手术图谱。Saunders,费城，2003，图7-5A，C, D,图7-8A,图7—13。D部分经过Brown CH, Sklar JH.同意后改编。关节镜下利用股四头肌腱及股骨内固定纽扣固定进行前交叉韧带重建。Tech Orthop, 1998, 13: 285)
自体移植与同种异体移植对比。同种异体移植比自体移植可能更优越的地方在于发病率减低，保护伸膝和屈膝装置，减少手术时间，可以得到更大的移植物，关节纤维化的概率减少以及更美观的效果。同种异体移植的缺陷包括感染的风险，移植物的适应减慢或无法完全适应，更高的费用，可以得到的，更大的通道，因为杀菌及手术导致移植物的结构性质发生改变。两个比较自体移植与同种异体移植的meta分析发现短期的临床结果没有显著差异（Foster等，2010,Carey等，2009)；然而，Metha等（2010)发现BPTB同种异体移植比自体移植有更高的翻修率及IKDC (国际膝关节文献委员会）评分。
通过对37例自体移植的患者与47例同种异体移植的患者的前瞻性比较（II级证据）发现在术后3 ~6年的时间里临床结果评分是相似的(Edgar等，2008)。一项对3126例前交叉韧带重建（1777例是自体移植，1349例是同种异体移植）的回顾性研究发现用同种异体移植并不增加感染的风险（两组中均<1%)；用膝关节内侧的肌腱进行自体移植比通过BPTB进行自体移植或同种异体移植，都具有更高的继发感染的可能。
3.单束或双束重建 双束重建是基于清楚的辨认前交叉韧带的两束：前内侧束（AM)和后外侧束（PL)(图4-5)。当膝关节伸直时，两束在股骨上的止点是垂直的，但当膝关节屈曲90°时则是水平的，而后外侧束的止点在前内侧束的止点之前。当膝关节伸直时，前内侧束与后外侧束是平行的；当膝关节屈曲时，他们是交叉的。当膝关节弯曲时，前内侧束变紧，而后内侧束松驰，当膝关节伸直时则是后外侧束变紧，前内侧束松弛。
这些观察表明每一束膝关节在不同屈曲角度时的活动度都有着独特的作用。尸体解剖研究证明，双束重建比单束重建更能恢复膝关节活动至更接近正常的水平（Tsai等，2009； Morimoto等，2009, Yagi等，2002)，包括更接近正常的胫股接触面积（Morimoto等，2009)。多项前瞻性的对比（I级证据）两项技术的研究表明，双束重建有客观上的优越性但即使在高水平的运动员身上主观及功能结果也没有显著差异(Sastre等，2010； Jarvela等，2008 Aglietti等，2010, Siebold等，2008)。
一项对文献的meta分析（Meredick等，2008)发现，无论是双束或单束重建，在KT-1000或轴心移动结果方面都没有明显的临床差异。其他作者则报道双束重建比单束重建有更显著的旋转稳定性。（Tsai等，2009；Hofbauer等，2009, Kondo等，2008)。双束重建最大的缺点在于它的复杂性及技术上的难度。建立多条通道增加通道之间错位的风险以及使翻修手术的难度大增。
单束重建的优点在于被证明是成功的，更低的技术难度，更小的通道宽度，更少的并发症，翻修起来更容易，当使用同种异体移植时移植的花费更少，更低的内植物花费，以及更短的手术时间（Prodromos等，2008)。
4.固定的方法 前交叉靭带重建中，有许多装置是可以用来固定韧带的，但哪种是最好的仍没有一致的意见。大致上来说，固定可被分为用界面钉的、皮质的或穿钉（Prodromos等，2008)。界面钉及皮质固定可用在股骨和胚骨上。界面钉的作用是增加移植物与骨隧道壁的摩擦力（Prodromos等，2008)。皮质固定可以是直接的，将内植物挤压到皮质上，或者是非直接的，通过某种媒介连接内植物与皮质，通常一个编制的或金属的环与移植物一起通过。穿钉是一项相对较新的技术，优点在于比皮质固定更靠近通道的开口。然而，这个优点尚未被证实。一项meta分析显示皮质固定被证明比孔隙固定更稳定（Prodromos等，20〇5)，一项对三种固定方法的前瞻性比较，包括穿钉固定，在2年的随访中没发现有统计学或临床上的相关差异结果(Harilainen和Sandelin，2009)。所有目前使用的固定技术都被证明有足够的牢固程度来允许前交叉韧带重建后早期的主动恢复。
(三）前交叉韧带恢复的基本原理
前交叉钮带重建后的恢复方案遵循以下几条基本指导原则。
- 术前达到膝关节全程活动范围以及消除关节内的炎症及肿胀来避免关节纤维化。
- 早期浮肿及活动膝关节，强调早期开始被动的完全伸直膝关节。
- 早期开始股四头肌及大腿内侧肌肉的活动。
- 控制肿胀及疼痛对肌肉的限制及萎缩。
- 正确使用开放或闭合系列性运动练习，避免早期的开放系列性练习，因为可能导致剪断或撕裂脆弱的未成熟的前交叉韧带移植物（参考开放及闭合动态系列性练习部分）。
- 下肢肌肉全面拉伸、强化及条件作用。
- 重新训练神经肌肉及本体感觉，包括干扰训练（见下文）。
- 循序渐进达到治疗目的（例如接下来的原则）（康复方案4-1)。
- 恢复运动前的功能测试机运动相关的功能训练。
(四）开放及闭合的系列性运动练习
近年来有许多关于前交叉韧带重建后使用闭合系列性运动活动对比开放动态系列性活动的争论。一个开放系列性运动练习的例子就是用一个腿部伸直机器（图4-6)。一个闭合系列性运动练习的例子就是使用腿部挤压机器（图4-7)。理论上来说，闭合系列性运动练习可以通过股四头肌及胭绳肌活动性协同收缩对膝关节提供更显著的压力。这两股力量被认为可以减少膝关节前方的剪切力，否则剪切力会作用在未成熟的前交叉靭带移植物上。正因为如此，闭合系列性运动活动在前交叉韧带重建后的恢复过程中比开放动态系列性活动更受青睐。然而，文献对这种方法的支持并不是起决定性作用的。许多普通的动作不能被清晰的分为是开放的或是闭合的系列性运动，这增加了混乱。步行、跑步、上楼梯、跳跃都包括了开放与闭合的系列性运动的联合。
Jenkins和同事们（1997)测量了有单侧前交叉韧带缺损病人，在开放系列性运动练习（膝关节伸直）及闭合系列性运动练习（腿部挤压）时膝关节弯曲30°及60°时胫骨前脱位时边缘到边缘的差距，并得出开放系列性练习在较小的弯曲角度时会导致前方剪切力增加并可能使前交叉韧带松弛的结论。
Yack及同事（1993)发现了当膝关节在0° ~64°弯曲时，开放系列性运动练习（膝关节伸直）比闭合系列性运动练习（平行下蹲）前脱位的概率要增大。Kvist和Gillquist (1999)描述即使在低强度的肌肉活动中脱位也能发生：股四头肌最大力矩的最初10%的形成可以导致80%的股四头肌在最大力矩时能见到的全部胫骨移动。数学模型也提示当开放系列性练习时作用在前交叉韧带上的剪切力也较大。Jurist和Otis (1985)，Zavetsky和同事（1994)，以及Wilk和Andrews (1993)都认识到在等动力的开放系列性运动装置上改变阻力垫的位置则可以修改前方剪切力及胫骨前脱位。Wilk和Andrews尚发现胫骨前脱位在等动力更低速的时候情况更严重。
Beynnon和同事（1997)用内置传导器测量各种练习时完好的前交叉的张力发现闭合系列性运动装置与开放系列性运动装置没有持续的差别。这个发现否认了之前的研究比指出某些闭合系列性活动如下蹲，并不像数学模型预计的那样安全，尤其是在低屈曲角度时。
认为有腘绳肌的保护作用是基于发现当前交叉韧带的张力很小甚至缺如时腘绳肌单独收缩或与股四头肌一起收缩。股四头肌与腘绳肌协同收缩在闭合系列性运动中会出现，当膝关节弯曲角度增加时，胴绳肌收缩活动逐渐减少。协同收缩在开放系列性运动中不会出现在任何一个明显的角度。
开放及闭合系列性运动联系之间的其他区别也有描述。闭合系列性运动练习造成大肌肉群更多的活动，而开放系列性运动练习更多的是让股直肌运动。开放系列性活动产生更多独立肌肉的运动，因此可以使某块特指的肌肉得到强化。然而，因为疲劳，任何这些独立的肌肉产生的稳定效果都会消失并导致前交叉韧带处于高危状态。闭合系列性运动，允许主动肌肉活动，可能无法提供某块指定肌肉的强化，但当疲劳时它们能为前交叉韧带提供一个更安全的环境。
总的来说，闭合系列性练习可以在前交叉韧带恢复时安全地使用，因为在几乎膝关节屈曲范围全程内只产生较低的前方剪切力及胫骨脱位，尽管现有的一些证据表明闭合系列活动在某些低屈曲角度是可能会像开放系列性活动那样拉伸移植物且不如之前想的那么安全。在移植物恢复期间何种程度的拉力是有害的及是否某些拉力是有益的目前尚未知。直到有答案为止，目前倾向于那些能使移植物张力最小化的动作，使前交叉韧带松弛的风险降到最低。开放系列性弯曲占主导地位是因为胴绳肌活动在这个弯曲过程中对前交叉韧带产生的风险最小，但是开放系列性伸直会使显著的拉力作用于前交叉韧带及髌股关节且这是应该避免的。一项对随机控制训练的评估发现闭合系列性运动练习在使主观结果得到更好的改善时比开放系列性运动练习产生更少的疼痛与松弛（Andersson等，2009)。
三、前交叉韧带重建后其他恢复中应该考虑的问题
疼痛与肿胀在任何外科手术后都是常见的。因为它们反射性地抑制肌肉活动所以会导致术后肌肉萎缩，迅速控制这些问题达到早期改进活动度及强化活动是十分重要的。减少疼痛与肿胀的标准治疗方式包括冷冻疗法、挤压以及抬高患肢。
冷冻疗法经常被用于减少前交叉韧带重建后的疼痛、感染以及肿胀。冷冻疗法通过局部效果起作用，导致血管收缩，减少液体流出，抑制传入神经传导，减少疼痛及肌肉抽搐，并且防止细胞死亡，限制导致疼痛、炎症以及水肿的化学物质的释放。表皮冻伤及神经失用等并发症可以通过避免长时间将冷冻源直接与皮肤来预防。冷冻疗法的禁忌证包括对寒冷过于敏感，如雷诺综合征（雷诺综合征是由于寒冷或情绪激动引起发作性的手指（足趾）苍白、发紫然后变为潮红的一组综合征。没有特别原因者称为特发性雷诺综合征；继发于其他疾病者，则称为继发性雷诺综合征——编辑注。）、全身性红斑狼疮、动脉外膜炎及类风湿关节炎。
选自：《临床骨科康复学——基于循证医学方法（第3版）》第4章 前交叉韧带损伤 译者：洪毅，蒋协远
说明：本网站选用了英文版彩色图片
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