后交叉韧带与相关结构的生物力学

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1、后交叉韧带与相关结构的生物力学【关键词】生物　　人们对膝关节后交叉韧带(posteriorcruciateligament，PCL)的基本解剖和功能已有了一定的认识。PCL有一个相对密集的胫骨附着部，位于内、外侧半月板后角之间，关节线下方的胫骨后窝，纤维向上前方走行，呈扇形，在股骨有相对更广泛区域的附着部，位于股骨内侧髁的髁间窝面，自临近髁软骨面的前上部向后下延伸。许多研究己表明PCL是跨越膝关节最强大的韧带，主要限制胫骨后移。尽管有了这些基本知识，但PCL仍是未解之谜，一部分PCL断裂的病人膝关节功能并无明显障碍，许多医生对单纯PCL损伤不主张手术

2、治疗［1,2］。按生物力学—组织形态适应的法则，强大的韧带应承受大的应力。很明显，如此强大的PCL断裂后并不引起明显膝关节功能障碍的确令人费解。自从膝关节前交叉韧带(anteriorcruciateligament，ACL)损伤的后果和轴移不稳定现象被描述以来，30多年前人们先是尝试关节外重建手术，以减少胫骨平台外侧面的过度前移。后来关节内髌腱移植重建术兴起，关节外重建的方法渐渐被放弃，医生们更注重如何关节内解剖重建交叉韧带，而忽略了关节外韧带结构的重要性，忽视了除交叉韧带损伤外，如果存在关节外韧带损伤也需修复重建。本文的目的在于揭示相对不被重视的关

3、节外韧带结构与PCL的协同作用，并解答为什么单纯PCL断裂后膝关节仍能保持较好功能。　　1PCL生物力学　　1.1强度许多研究者报道了PCL的整体张应力强度。Kennedy报道为1051N，Marinozzi报道为855N，Prietto报道为1627N，Trent报道为739N［3］。这些数据可能低估了PCL的强度，因为PCL纤维走行方向不同，单向牵拉整个韧带时，韧带纤维被拉紧时发生相继的断裂。Butler等［4］发现分束对PCL进行测试，其总强度高于整个PCL的测试强度。一般认为PCL由两个功能纤维束构成，按它们在股骨附着的相对位置被称为前外侧束

4、和后内侧束。Race和Amis［5］分束测试PCL强度，发现前外侧束强度为1620N，后内侧束为258N，这种差别与两束的截面积(分别为43mm2，10mm2)和组织承受最大应力(分别为35.9MPa，24.4MPa)的不同有关，这一研究表明前外侧束是PCL最强的部分。以上测试标本均取自平均75岁的老年人，青年人ACL强度是老年人的2.5倍，若在PCL也是如此，估计在青年人PCL强度为4.5kN，为体重的5～6倍。　　1.2胫骨后移单纯切断PCL，在伸膝位很少发生胫骨后移，而在屈膝位则胫骨后移增大。故此，临床检查PCL应采用屈膝90°位的后抽屉试验。

5、多数研究认为PCL的两束在伸屈膝关节不同位置的松紧度是明显不同的，前外侧束在伸膝位松弛，MRI表现为PCL信号呈弧线状，而中度屈膝位拉紧；后内侧束则在完全伸膝位拉紧，中度屈膝位松弛。Race和Amis［6］在选择性切断试验中发现，前外侧束在屈膝30°～120°，是限制胫骨后移的主要结构，在此屈伸活动弧内，后内侧束分担前外侧束的部分负荷；而在深度屈膝时后内侧束成为限制胫骨后移的主要结构。虽然后内侧束在完全伸膝位时拉紧，但它对限制胫骨后移的作用并不大，因为它的纤维主要是上下排列，此种排列走向不利于限制胫骨后移。以上研究表明，PCL的两束在不同屈膝角度时限

6、制胫骨后移的作用交互变化，但是Papannagari等［7］和Jordan［8］的人体MRI研究发现：PCL前外侧束与后内侧束在膝关节0°～120°伸屈范围，其长度均在增加，超过120°后其长度均减少，提示两束间并不存在交互功能变化。两束的行走方向提示在深度屈膝位前外侧束主要限制内外移位，而后内侧束主要限制前后移位。值得注意的是在完全伸膝位至屈膝20°位，主要限制胫骨后移的是其它结构，而不是PCL。这就是说若近伸膝位后侧不稳定很可能是其它结构而并非PCL损伤。此种情况下，单纯重建PCL不能恢复正常稳定性。　　1.3胫骨内、外旋和内、外翻许多研究表明P

7、CL对于完整膝关节的旋转与内外翻仅是次要稳定结构，这是因为PCL接近膝关节中心，仅有相对小的力矩，对于旋转与内外翻稳定的作用处于力学上不利的位置。　　2后外侧结构　　2.1功能解剖膝关节后外侧区又称后外侧角(posterolateralcorner，PLC)，其韧带样结构的解剖既复杂又有变异。其中一些结构，如弓形韧带、小豆腓韧带在许多人并非恒定存在。腘腓韧带是直接连接股骨与腓骨的韧带结构，具有限制胫骨外旋的作用，但多年来对它们解剖及功能一直认识不足［9］。腘腓韧带与腘肌的主动张力作用相复合，而腘肌是具有内旋胫骨的作用。总的来说，外侧副韧带(later

8、alcollateralligament，LCL)和所有附着于股骨外上髁LCL止点后侧的其它结构，如关节囊、