Abstract
目的
探讨前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）重建术后移植物成熟度与膝关节功能的相关性。
方法
以 2016 年 8 月—2018 年 8 月接受自体肌腱 ACL 重建术的 50 例患者作为研究对象，其中男 28 例，女 22 例；年龄 18～50 岁，平均 31.0 岁。术后 6 个月、2 年行 MRI 检查并测量移植物胫骨端与股骨端信噪比（signal to noise quotient，SNQ），取两端均值作为移植物 SNQ 值；采用 Tegner 评分、Lysholm 评分、国际膝关节文献委员会（IKDC）评分评价膝关节功能。统计分析术后各时间点移植物胫骨端及股骨端 SNQ 值差异，术后 6 个月移植物 SNQ 值与术后 2 年膝关节功能评分相关性；同时根据术后 6 个月移植物 SNQ 值将患者分为 A 组（SNQ 值≥12）及 B 组（SNQ 值<12），进一步分析 SNQ 值与膝关节功能评分相关性。
结果
术后切口均Ⅰ期愈合，无感染及血管神经损伤发生。患者均获随访，随访时间 24～28 个月，平均 26.6 个月。术后 6 个月及 2 年膝关节 IKDC 评分、Lysholm 评分、Tegner 评分均较术前增加，且术后 2 年高于术后 6 个月，差异均有统计学意义（P<0.05）。术后 6 个月及 2 年移植物 SNQ 值分别为 12.517±6.272、10.900±6.012，差异有统计学意义（t=1.838，P=0.007）。其中，术后 6 个月移植物胫骨端、股骨端 SNQ 值与术后 2 年对应部位 SNQ 值比较，同时间点移植物胫骨端与股骨端 SNQ 值比较，差异均有统计学意义（P<0.05）。50 例患者术后 6 个月 SNQ 值与术后 2 年 Lysholm 评分、IKDC 评分、Tegner 评分均成负相关（r=–0.965，P=0.000；r=–0.896，P=0.000；r=–0.475，P=0.003）。患者根据 SNQ 值分为 A、B 组，各 25 例；两组术后 6 个月 SNQ 值与术后 2 年 Lysholm 评分、IKDC 评分、Tegner 评分亦均成负相关（P<0.05）。
结论
ACL 重建术后患者膝关节功能评分和移植物成熟度均逐渐提高，早期 SNQ 值越低，后期膝关节功能评分越高，通过术后早期 SNQ 值可预估患者后期膝关节功能。
Keywords: 膝关节, 前交叉韧带, 韧带重建, 移植物成熟度, 关节功能, 相关性研究
Abstract
Objective
To investigate the correlation between graft maturity and knee function after anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction.
Methods
A total of 50 patients who underwent ACL reconstruction with autologous tendons between August 2016 and August 2018 were included in the study. There were 28 males and 22 females, with an average age of 31.0 years (range, 18-50 years). At 6 months and 2 years after operation, the signal to noise quotient (SNQ) values of tibial and femoral ends of graft were measured by MRI, and the mean value was taken as the SNQ value of graft. The function of knee joint was evaluated by Tegner, Lysholm, and International Knee Documentation Committee (IKDC) scores. The differences in SNQ values between tibial and femoral ends were analyzed at 6 months and 2 years after operation. The correlation between SNQ value at 6 months after operation and knee function score at 2 years after operation was analyzed. According to SNQ value at 6 months after operation, the patients were divided into group A (SNQ value≥12) and group B (SNQ value<12) and the correlation between SNQ value and knee function score was further analyzed.
Results
All incisions healed primarily without infection or injury of blood vessels and nerves. All patients were followed up 24-28 months (mean, 26.6 months). The IKDC, Lysholm, and Tegner scores at 6 months and 2 years after operation were significantly higher than those before operation (P<0.05), and all scores at 2 years after operation were also significantly higher than those at 6 months (P<0.05). The SNQ values at 6 months and 2 years after operation were 12.517±6.272 and 10.900±6.012, respectively, and the difference was significant (t=1.838, P=0.007). The SNQ values of graft at 6 months after operation were significantly different from those at 2 years after operation (P<0.05), and the SNQ values of tibial and femoral ends of graft at the same time point were significantly different (P<0.05). The SNQ value of 50 patients at 6 months after operation was negatively correlated with Lysholm, IKDC, and Tegner scores at 2 years after operation (r=–0.965,P=0.000; r=–0.896,P=0.000; r=–0.475,P=0.003). The patients were divided into groups A and B according to the SNQ value, each with 25 cases; the SNQ values of the two groups at 6 months after operation were negatively correlated with Lysholm, IKDC, and Tegner scores at 2 years after operation (P<0.05).
Conclusion
After ACL reconstruction, the knee function scores and graft maturity of patients gradually improved. The lower the SNQ value in the early stage, the higher the knee function score in the later stage. The SNQ value of MRI in the early stage after ACL reconstruction can predict the knee function in the later stage.
Keywords: Knee, anterior cruciate ligament, ligament reconstruction, graft maturity, knee function, correlation study
关节镜下重建术是治疗前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）损伤的有效方式，主要目标是尽可能恢复膝关节稳定性、改善膝关节功能[1-2]。Tegner 评分、Lysholm 评分、国际膝关节文献委员会（IKDC）评分是目前 ACL 重建术后膝关节功能重要评价指标[3-5]。Weiler 等[6]发现基于 MRI 图像的信噪比（signal to noise quotient，SNQ）能很好地显示重建术后移植物血管化及韧带化过程，可以用其表示移植物成熟度，而且与移植物最大失效负荷、拉伸强度和刚度成负相关[7-8]。但是，目前关于 SNQ 值与膝关节功能评分关系的研究较少，为此我们回顾分析了于大连大学附属中山医院接受 ACL 重建术的患者临床资料，探讨上述两指标相关性，以期在重建术后根据移植物成熟情况指导患者功能锻炼，解决目前术者主要根据临床经验指导功能锻炼的不足，最大程度保证康复锻炼的安全性及可行性，提高 ACL 重建术成功率。报告如下。
1. 临床资料
1.1. 一般资料
患者纳入标准：① 术前影像学及体格检查诊断为 ACL 断裂；② 年龄 18～50 岁；③ 初次接受单侧 ACL 单束重建术；④ 术后配合医师进行康复锻炼及随访。排除标准：① 患侧膝关节合并严重骨关节炎（Kellgren-Lawrence 分级达Ⅲ级及以上）；② MRI 检查或关节镜下探查明确合并半月板损伤且需行缝合术；③ 关节镜下探查明确软骨损伤（Outerbridge 分级达Ⅲ级及以上）；④ 合并多发韧带损伤及感染；⑤ 体质量指数≥28 kg/m2[9]。2016 年 8 月—2018 年 8 月，共 50 例患者符合选择标准纳入研究。
本组男 28 例，女 22 例；年龄 18～50 岁，平均 31.0 岁。左膝 23 例，右膝 27 例。致伤原因：运动伤 31 例，交通事故伤 9 例，摔伤及重物砸伤 7 例，其他 3 例。受伤至手术时间 6～93 d，平均 38.4 d。
1.2. 手术方法
全麻（11 例）或持续硬膜外麻醉（39 例）后，患者取仰卧位，大腿根部上气囊止血带止血。建立膝关节镜标准前外、前内侧入路，镜下探查明确 ACL 断裂，并排除需要手术治疗的半月板损伤及内侧副韧带、后交叉韧带损伤。于胫骨结节内侧 2 cm 作长约 3 cm 纵切口，显露股薄肌肌腱和半腱肌肌腱止点，分离肌腱周围组织后，以取腱器取出肌腱，并于胫骨止点切断，将 2 根肌腱编织成 4 股备用。移植物直径 6～8 mm、长度 9～10 cm。
经关节镜前内侧入路放置胫骨隧道导向器，导向器调整为 55° 并定位于 ACL 胫骨足印区，于胫骨结节内侧切口植入钻头钻取与移植物直径相等的胫骨隧道；利用住院医师嵴定位 ACL 股骨足印区，膝关节屈曲 120°，经关节镜前内侧入路于足印区钻入导针 1 枚，选取与移植物直径相等的空心钻钻取股骨隧道，股骨隧道长度≥25 mm。通过牵引线将移植物自胫骨隧道牵引至股骨隧道，股骨端以可调悬吊钛板（Mitek 公司，美国）固定。然后给予 20 N 拉力牵拉移植物胫骨端，反复屈伸关节 20 次，同时关节镜下再次确认移植物与髁间窝无撞击后，于伸膝位以挤压螺钉（Mitek 公司，美国）固定胫骨端。再次探查移植物张力及固定良好后关闭切口。
1.3. 术后处理
术后麻醉恢复后患者即可在床上进行直腿抬高及踝泵练习，24 h 后佩戴膝关节支具开始主动屈膝、被动伸膝训练；4～12 周继续主动屈膝、被动伸膝训练，屈膝角度逐渐增加，8 周时达 90°～ 120°，可以通过静蹲加强股四头肌肌力；3～6 个月可全范围活动膝关节，视患者耐受情况继续负重步行，活动量逐渐增大，避免剧烈活动及疲劳活动；6～9 个月时开始游泳、跳绳及慢跑等活动。
1.4. 疗效评价指标
1.4.1. SNQ 值测量
术后 6 个月、2 年患侧膝关节行 MRI（Siemens 公司，德国）检查。扫描条件：重复时间/回波时间 3 000/41 ms，视野 15 cm×15 cm，矩阵 240×320，层厚 3.0 mm。将图像导入 RadiAnt DICOM viewer 5.0 软件（Medixant 公司，波兰），取矢状面抑脂成像中间层面图像，选取移植物股骨端、移植物胫骨端、股四头肌肌腱、背景（髌腱前 2 cm 处）区域测定信号强度，兴趣区域为 0.2 cm2，选取位点区域面积相同（图1）。然后对移植物各位点信号强度进行量化，按照以下公式计算 SNQ 值：（移植物各位点信号强度−股四头肌肌腱信号强度）/背景信号强度[10]。以胫骨端与股骨端 SNQ 值均值作为移植物 SNQ 值。由 2 名医师分别测量，共测量 2 次，间隔 2 周，取 2 次结果均值进行分析。
图 1.
Schematic diagram of signal intensity measurement site of graft
移植物信号强度测量位点示意图
1：移植物股骨端 2：移植物胫骨端 3：股四头肌肌腱 4：背景
1: Femoral end of graft 2: Tibial end of graft 3: Quadriceps femoris tendon 4: Background
1.4.2. 临床疗效评价
术后 6 个月、2 年采用 Tegner 评分、Lysholm 评分、IKDC 评分，评价膝关节功能恢复情况。
1.5. 统计学方法
采用 SPSS20.0 统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，多时间点间比较采用重复测量方差分析，两两比较采用配对 t 检验。术后 6 个月 SNQ 值与术后 2 年 IKDC 评分、Lysholm 评分、Tegner 评分相关性分析采用 Spearman 检验；同时根据术后 6 个月移植物 SNQ 值中位数，将患者分为 A 组（SNQ 值≥12）及 B 组（SNQ 值<12），对 SNQ 值及膝关节功能评分进一步进行相关性分析。检验水准α=0.05。
2. 结果
2.1. 临床疗效
术后切口均Ⅰ期愈合，无感染及血管神经损伤发生。患者均获随访，随访时间 24～28 个月，平均 26.6 个月。所有患者均于术后 6 个月恢复日常活动，术后 6 个月及 2 年膝关节 IKDC 评分、Lysholm 评分、Tegner 评分均较术前增加，且术后 2 年高于术后 6 个月，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表1。
表 1.
Comparison of the knee function scores between pre- and post-operation (n=50,
)
手术前后膝关节功能评分比较（n=50，
）
| 时间
Time |
IKDC | Lysholm | Tegner |
|
#与术后 6 个月比较P<0.05，*与术后 2 年比较P<0.05
#Compared with the value at 6 months after operation, P<0.05;* compared with the value at 2 years after operation, P<0.05 | |||
| 术前
Preoperative |
43.9±3.2#* | 38.5±3.9#* | 1.8±0.7#* |
| 术后 6 个月
Six months after operation |
60.2±4.0* | 58.9±5.0* | 2.7±0.5* |
| 术后 2 年
Two years after operation |
77.6±6.2# | 76.6±7.6# | 4.7±0.7# |
| 统计值
Statistic |
F=142.036
P=0.000 |
F=86.374
P=0.000 |
F=18.576
P=0.001 |
2.2. SNQ 值分析
术后 6 个月及 2 年移植物 SNQ 值分别为 12.517±6.272、10.900±6.012，差异有统计学意义（t=1.838，P=0.007）。其中，术后 6 个月移植物胫骨端、股骨端 SNQ 值与术后 2 年对应部位 SNQ 值比较，差异均有统计学意义（P<0.05）；同时间点移植物胫骨端与股骨端 SNQ 值比较，差异亦有统计学意义（P<0.05）。见表2。
表 2.
Comparison of SNQ values of the tibial and femoral ends of the graft (n=50,
)
移植物胫骨端与股骨端 SNQ 值比较（n=50，
）
| 时间
Time |
胫骨端
Tibial end |
股骨端
Femoral end |
统计值
Statistic |
| 术后 6 个月
Six months after operation |
9.069±5.892 | 16.491±7.964 |
t=7.532
P=0.000 |
| 术后 2 年
Two years after operation |
8.162±4.518 | 14.413±8.959 |
t=6.958
P=0.000 |
| 统计值
Statistic |
t=2.359
P=0.000 |
t=1.943
P=0.000 |
2.3. 相关性分析
50 例患者术后 6 个月 SNQ 值与术后 2 年 Lysholm 评分、IKDC 评分、Tegner 评分均成负相关（r=–0.965，P=0.000；r=–0.896，P=0.000；r=–0.475，P=0.003）。见图2。
图 2.
Correlation analysis of SNQ value at 6 months after operation and knee function score at 2 years after operation in 50 patients
50 例患者术后 6 个月 SNQ 值与术后 2 年膝关节功能评分相关性分析
a. Lysholm评分；b. IKDC评分；c. Tegner评分
a. Lysholm score; b. IKDC score; c. Tegner score
根据 SNQ 值分组，A、B 组各 25 例。A 组术后 6 个月及 2 年时 SNQ 值分别为 17.557±4.766、13.597±4.669，B 组为 7.476±2.167、6.531±2.387；两组各膝关节功能评分见表3。A、B 组术后 6 个月 SNQ 值与术后 2 年 Lysholm 评分、IKDC 评分、Tegner 评分均成负相关（P<0.05）。见图3。
表 3.
Knee function scores at different time points in groups A and B (n=25,
)
两组手术前后膝关节功能评分（n=25，
）
| 组别
Group |
IKDC | Lysholm | Tegner | ||||||||
| 术前
Preoperative |
术后 6 个月
Six months after operation |
术后 2 年
Two years after operation |
术前
Preoperative |
术后 6 个月
Six months after operation |
术后 2 年
Two years after operation |
术前
Preoperative |
术后 6 个月
Six months after operation |
术后 2 年
Two years after operation |
|||
| A | 42.5±4.2 | 58.0±4.7 | 73.8±6.4 | 39.6±3.9 | 56.9±6.0 | 70.6±6.2 | 2.0±0.8 | 2.4±0.5 | 4.7±0.7 | ||
| B | 45.3±3.2 | 62.2±4.0 | 81.4±2.6 | 37.4±3.8 | 60.9±5.0 | 82.6±2.4 | 1.7±0.7 | 3.0±0.6 | 4.8±0.6 | ||
图 3.
Correlation analysis between SNQ value at 6 months after operation and knee function score at 2 years after operation of two groups
两组患者术后 6个月 SNQ 值与术后 2 年膝关节功能评分相关性分析
从左至右分别为 Lysholm评分、IKDC评分、Tegner评分a. A 组；b. B 组
From left to right for Lysholm score, IKDC score, and Tegner score, respectively a. Group A; b. Group B
3. 讨论
ACL 重建术后移植物愈合不佳是造成膝关节功能不良及翻修的主要原因之一[11]。Li 等[12]基于 MRI 组织信号强度分析，发现术后 12 个月移植肌腱-骨愈合程度与临床功能评分成正相关，但研究未对移植物含水量、成熟度与临床功能评分的相关性进行分析。以 ACL 重建术后移植物信号强度反映移植物含水量及成熟度[8, 13]，安全性及可靠性均较好，患者易于接受。为此，本研究利用 MRI 工作站基于移植物兴趣区域信号强度计算 SNQ 值，以定量评价 ACL 重建术后移植物成熟度，SNQ 值越小，移植物成熟度越好。研究表明，ACL 重建术后移植物成熟过程分为早期坏死、血运重建和移植物韧带化 3 个阶段，移植物含水量高时 SNQ 值更高[14-15]。本研究结果显示重建术后移植物逐渐成熟，术后 6 个月时 SNQ 值高于术后 2 年，与上述研究结果相似，进一步证实 SNQ 值可较好地反映移植物成熟度。
本研究进一步评估了 SNQ 值与重建术后膝关节功能评分的相关性，结果显示术后移植物 SNQ 值逐渐降低，临床功能评分逐渐提高，术后 6 个月 SNQ值与术后 2 年各膝关节功能评分均成负相关（P<0.05），提示术后 6 个月移植物成熟度可初步反映术后 2 年患者膝关节功能。在此基础上，根据术后 6 个月 SNQ 值中位数将患者进行分组，通过相关性分析进一步验证了 SNQ 值越高时，膝关节功能评分越低，而 SNQ 值越低时，膝关节功能评分越高。因此，我们认为通过术后早期 SNQ 值可以评估 ACL 重建术后移植物成熟度，并进一步预测患者后期膝关节功能恢复情况。对于术后早期移植物成熟度较差的患者（SNQ 值较高），可以给予个性化康复方案或其他措施来促进移植物成熟，比如使用富血小板血浆[16]、自体血纤维蛋白凝块[17]、干细胞移植[18]等。
另外，本研究发现移植物股骨端 SNQ 值高于胫骨端，提示移植物胫骨端成熟度优于股骨端。研究发现胫骨端残端覆盖更多、相对运动较少，这可能是其成熟度较好的原因[19]。本组患者移植肌腱和骨隧道定位等重建术方式均一致，但是术后 SNQ 值仍存在差异，分析可能是 ACL 残端对移植物愈合的影响，而残端保留程度取决于 ACL 损伤程度及部位，如股骨侧 ACL 撕脱患者胫骨端残端保留更多，靠近胫骨止点断裂患者则残端保留较少。关于残端对移植物成熟度的影响将在后续研究中进一步讨论。
综上述，随着 ACL 重建术后时间延长，移植物成熟度及膝关节功能评分均逐渐改善，术后早期移植物成熟度可作为预测患者膝关节远期功能的指标。但本研究样本量较小、随访时间短，该结论有待大样本量、长期随访研究明确。同时，移植物胫骨端和股骨端采用不同固定装置是否会影响移植物成熟度及膝关节功能评分，均有待进一步研究。
作者贡献：陈荣进负责研究设计、撰写文章；陈荣进、顾心怡负责患者临床数据收集及统计分析、术后患者康复及功能评价；向先祥负责指导课题设计、实施及文章审核。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。
机构伦理问题：研究方案经大连大学附属中山医院医学伦理委员会批准（2019172）。
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