内侧髌胫韧带、髌半月板韧带解剖学、组织学、 放射学参数及生物力学研究

髌股关节不稳是年轻患者中最主要的膝关节损伤疾病之一。大多数患者都存在髌内侧软组织结构的薄弱或损伤。髌内侧软组织结构的重建是恢复髌股关节稳定重要的手术方式之一。既往对于内侧髌股韧带的解剖学，生物力学的研究较为深入，但对于髌股关节起到二级稳定结构的髌胫韧带和髌半月板韧带的研究相对较少。来自于巴西圣保罗大学的矫形和创伤临床医院的医生及医学院校的学生，对于内侧髌胫韧带和髌半月板韧带的内侧髌胫韧带、髌半月板韧带解剖学、组织学、放射学参数及生物力学进行完整描述。

以下是这篇文章的全文：

摘要

目的： 描述尸体膝关节中的内侧髌股韧带（ MPFL）、内侧髌胫韧带（ MPTL）和内侧髌半月板韧带（ MPML）的解剖（大体和组织学）、放射学参数，生物力学特征。 因为 MPTL 和 MPML 不如 MPFL 知名，前者是本研究的重点。

方法：解剖 9 具尸体的内侧髌股韧带（ MPFL）、内侧髌胫韧带（ MPTL）和内侧髌半月板韧带（ MPML），进行组织学评估，根据解剖确定韧带的长度、宽度、比邻关系。在韧带植入点进行金属物标记，拍摄膝关节正侧位像，明确韧带植入点与基线之间的距离，进行韧带拉伸试验。

结果：所有的样本都显示出致密的韧带组织特征。MPTL 植入点：胫骨近端（关节线远端 13.7 mm）和髌骨远端（距离髌骨下极近端 3.6 毫米）。 MPTL的长度为 36.4 mm，宽度为 7.1 mm。 MPML 插入内侧半月板，插入髌骨远端（在髌骨下极近端的 5.7 mm）。通过影像学膝关节正侧位像， 明确 MPTL 的胫骨植入点位于关节线远端 9.4 mm 处，内侧髁间嵴的内侧。从侧面看， MPTL和 MPML 的在髌骨植入入点分别为：髌骨下极近端的 4.8 和 6.6 mm。 MPTL比 MPFL 刚性更大（ 17.0 N/mm vs 8.0 N/mm， p=0.024）。最大拉伸强度变形较小（ 8.6 mm vs 19.3 mm， p=0.005）。

结论： MPTL 植入胫骨近端和髌骨远端。 MPML 植入内侧半月板和髌骨远端。它们具有各自的解剖学特征和放射学参数。常规移植物应足以重建 MPTL。 临床相关性：研究有助于了解 MPTL 的解剖学、影像学和生物力学知识，改善重建的效果。

引言

在年轻患者当中，髌骨脱位是最常见的膝关节损伤之一。内侧髌股韧带（ MPFL）、内侧髌胫韧（ MPTL）和内侧髌半月板韧带（ MPML）维持髌股关节的稳定性。内侧髌股韧带（ MPFL）是一级稳定结构，内侧髌胫韧带（ MPTL）和内侧髌半月板韧带（ MPML）是二级稳定结构。Philippot et al.发现内侧髌胫韧带（ MPTL）和内侧髌半月板韧带（ MPML）作为统一的结构，在对抗髌骨外侧脱位中， 在膝关节伸直到屈曲 90°：从 26%增加到 46%。 另外， 在屈曲 90°时，内侧髌胫韧带（ MPTL）和内侧髌半月板韧带（ MPML）可以起到 72%的作用防止髌骨倾斜， 90%的作用防止髌骨旋转。髌骨不稳的手术治疗通常包括： MPFL 重建，力线调整和髌股对合关系的改善。单一的 MPFL 重建（没有解剖学异常的病历）可以提供良好的临床和功能效果。然而系统回顾发现,12%的病历存在主观和客观的不稳。另外许多临床研究显示单一的 MPTL 可以获得良好的临床效果。一些研究显示联合 MPTL 和 MPFL 重建可以减少病发率。但是没有研究进行单一和联合的比较研究。联合 MPFL 和 MPTL 的重建进一步提供了髌骨的稳定性，相对于单一的 MPFL重建改善了临床效果，减少了对于轻微骨性风险因素需要截骨的手术，减少了手术的风险性。优化手术效果并阐明髌股关节复杂的解剖关系，最近的研究已评估多年来被忽略的 MPTL 和 MPML。为了进行解剖重建，韧带的植入点需要确定。影像学参数的分析增加了植入位置的准确性，减少重建技术上的失误。韧带的拉伸性能可以确定需要重建移植物的选择。之前的研究很少报道 MPTL 的解剖细节，仅根据解剖知识推荐了重建技术。本项研究的目的描述尸体解剖（大体和组织学），植入点的影像学参数，和髌骨内侧限制性韧带（ MPFL, MPTL, 和 MPML）的生物力学特征。 MPTL 和MPML 不像 MPFL 知名，本项研究主要聚焦于 MPTL 和 MPML。我们假设， MPTL 和 MPML 是韧带组织，解剖学和影像学标记确定植入点，确定 MPTL 和 MPML 不同于 MPFL 的生物力学特性。

方法

本研究获得审查委员会的批准， 10 具尸体膝盖（ 55-75 岁，平均 67.4 岁， 5名女性 4 名男性）获得了巴西圣保罗圣保罗临床医院死亡核查。在研究之前，所有标本保存在-20℃，。标本在室温下解冻。标本在室温下解冻 12 小时，进行解剖学研究。在冰箱内 5℃进行保存，转天进行生物力学研究。以前的外伤、手术、肿瘤、传染病，或退行性疾病（包括骨关节炎）引起的膝关节解剖改变被排除。影像学和解剖学检查同时进行。所有膝关节通过解剖明确 MPFL、 MPTL 和 MPML，并按照顺序进行解剖学，影像学，生物力学和组织学研究。切开暴露：按照 Warren and Marshall 描述的 3 层结构进行解剖，髌骨内侧的纵行切开进入到内侧组织。韧带组织的确认通过观察和触摸（关节内外的触摸）。解剖沿着股内侧肌远端至 MPFL 上缘。 MPFL 和 MPML 的观察确认在MPFL 下缘和髌腱内侧缘之间。

解剖学研究（大体和组织学）：在 MPFL、 MPTL、 MPML 植入点做标记。韧带张力的测量通过手动向近端和外侧推拉髌骨。看到韧带变直。距离的测量：数字卡尺（ Mitutoyo， Aurora， IL），带有分辨率为 0.01 mm，重复性为 0.01mm，以及精度为 0.02 mm。对于角度测量，使用普通测角仪。

测量的方法：髌骨的长度：髌骨上下极； MPFL：股骨植入点的长度和宽度，髌骨植入点的宽度，股骨植入点的位置（定性，相对于股骨内髁和内收肌结节的位置），到髌骨侧植入点的距离。 MPTL： 韧带的长度和宽度（韧带中间部位的宽度）， 距离关节线的距离（胫骨植入点和关节面前缘之间的距离）， 髌腱距离（髌腱内侧缘和胫骨植入点之间的距离），和髌腱之间的角度（膝关节屈曲90°，横断位上 MPFL 和髌腱之间的角度），髌骨距离和深度（分为前、中、后各占三分之一）图 1。 MPML： 韧带长度、宽度，半月板植入点（分为进入前角、体部、后角和三者之间），关节距离，髌腱距离，髌腱角，髌骨距离。

对于 MPFL，髌骨部位的测量从近端至远端； MPTL 和 MPML 的测量从远端至近端，有利于临床数据的应用。所有膝关节由同一检查者进行测量。生物力学评估后进行组织学检查。组织学检查的部位位于韧带中间部位。载玻片用 5 毫米组织切片制成。并用 H&E 染色。我们进行了描述性组织学检查。通过光学显微镜进行分析。显微照片应用蔡司（ oberkochen，德国） AXIOSKOP2Plus 设备。影像学参数： 2MM 的金属标记物放置于 MPFL、 MPTL、 MPML 髌骨植入中心位置； MPTL 放置于胫骨植入中心位置。植入的中心位置之前通过解剖学研究标记。影像学拍照包括：正位像（伸直位），纯侧位像（屈曲 30°）， 纯正位像胫骨近端和腓骨头重叠 50%，纯侧位像股骨内外髁重叠。 设备（飞利浦 Duo-诊断，阿姆斯特丹，荷兰）使用荧光透视，直到获得真正的正位和侧位像，然后再进行了 X 光拍照。影像分析应用数字影像分析软件（ Horos; www.horosproject.org）允许精度为 1/100 毫米。所有的测试由两名检查者独立完成（ B.B.H. and R.G.G.）， B.B.H. and R.G.G.是膝关节外科专家进行观察者之间可靠性评估。两周后重复进行观察者内部相关性的评估。MPFL、 MPTL、 MPML 髌骨的植入点根据三条参考线进行测量。髌骨后侧皮质线（线 1）：关节面的最近端和最远端骨质边缘，线 2：垂直于线 1 近端的交叉线，线 3：垂直于线 1 远端的交叉线。测量： MPFL 金属标记点至线 2 的最短距离； MPTL、 MPML 金属标记点至线 3 的最短距离；髌骨的长度，线 2 至线 3 的距离，线 1 的植入点的比率。 MPFL、 MPTL、MPML 髌骨的植入点和髌韧带之间的比率。 MPTL 植入的深度，髌骨被分成三份：前、中、后各三分之一。在正位和侧位像测量 MPTL 胫骨的植入点。侧位像基线：内侧平台线（线 4）：最近端前侧和后侧之间的切线。线 4 和胫骨标记点之间的距离（关节距离）测量。正位像：三条基线，胫骨平台线（线 5）：最近端内外侧的切线，线 6：胫骨内侧缘垂直于（线 5）的交叉线，线 7：胫骨内侧髁间嵴垂直于（线 5）的交叉线（图 3）。胫骨标记点和线 5 和线 6 之间的距离。胫骨标记点和内侧胫骨髁间嵴之间的关系（胫骨标记点和线 7 之间的距离）。距离内侧＞ 1MM：阳性，距离外侧＜ 1MM：阴性。

MPFL 和 MPTL 进行拉伸测试，拉伸测试（ KRATOS K5002 mechanicaltesting (Kratos Dynamometros, Sao Paulo, Brazil)）负荷传感器： 981N（ 100KGf）速度： 20 mm/min。机器测试的力和变形实时储存在电脑上，捕获软件速率： 30 样本/S， MPTL 首先进行测试，股骨内髁去除测试 MPFL。MPFL 测试，胫骨被通过螺钉进行夹持固定。髌骨侧机器的移动部分用长方的夹子固定（相同的方法用在 MPFL 测试）。股骨是固定在机器底座上，使其重量不会干扰测试。管夹用虎钳固定在机器底座上（图 4a）允许 MPTL 与试验机的驱动轴在同一力线。髌骨和股骨内侧髁，应用矩形夹具（表面带槽以增加附着力）。通过固定夹上的2 个螺钉加压固定。调整位置，使韧带轴与由试验机产生牵引力的轴向一致；一个夹具（其中在髌骨）附着在机器的移动部分（载荷传感器的部分），以及另一部分夹具是用台钳固定在机座上的。另一个夹具是用台钳固定在机座上（图4b）。 每次拉伸测试的参数：最大刚性、变形和最大拉伸强度（ MTS）和完全破裂所需要的力量。

统计学分析

所有变量的平均值、标准差、 95%置信区间，以及所有的最小值和最大值均进行计算。影像学分析：组内相关系数（ ICC）评估组间和组内相关性分析。ICC > 0.8 评估为优。生物力学分析：每个膝关节的 MPFL 和 MPTL 应用 ttest 和 P 检验进行比较。

结果

最初为 10 个样本，由于一个样本有严重骨关节炎，所以最后为 9 个标本。确定 MPFL、 MPTL 和 MPML 在膝盖上的位置。其中一个膝盖的照片显示在（图 5）。确定了 MPFL 和 MPTL 在第 2 层。两个韧带在髌骨侧融合为一层。MPML 在第 3 层，与髌下脂肪混合。髌骨的平均长度为 45.2±5.1MM。解剖学分析显示： MPFL 在膝关节内侧第二层。韧带位于内收肌结节和股骨内侧髁之间。在髌骨侧 3 个膝关节的 MPFL 延伸到股四头肌腱。有一个膝关节MPFL 植入的延伸非常广泛，中心点不在髌骨。那个髌骨侧距离认为是 0。

5 个膝关节 MPFL 和 MPTL 在髌骨侧形成统一的植入点。三个膝关节 MPML的植入点在 MPTL 的近端。其中一个标本 MPTL 的植入点在 MPML 的近端。除外 1 例膝关节，其余的标本的 MPTL 和 MPML 的植入点均位于髌骨的远端三分之一。所有的植入点均位于髌骨远端的一半。在 5 个膝关节标本，两个韧带中的一个的植入点位于髌骨的最远端。因此髌骨的距离认为是 0。

MPTL 在髌骨侧植入的深度： 1 /3：在前三分之一， 1 /3：在中三分之一， 1 /3：在后三分之一。MPML 半月板插入位置： 7 例位于前角， 2 例位于前角和体部之间。有两例标本植入点延伸至胫骨，距离关节线的距离：分别为 6.0 和 4.9 mm。分析结果显示在（表 1）。

所有的观察者内和观察者之间的 ICC＞ 0.95。影像学分析显示， MPFL 的插入髌骨近端的一半。有 7 个标本插入髌骨近端三分之一。除外 1 例 MPML，其余标本的 MPTL 和 MPML 在髌骨侧的插入点均位于所有髌骨远端三分之一处，韧带植入的深度， 5 个膝关节标本， MPTL 插入到髌骨中三分之一。 MPFL，MPTL， MPML 在髌骨侧的分析见（表 2）。

MPTL 在胫骨侧影像学的植入分析见（表 3），胫骨内侧髁间嵴的内侧作为参照， 5 例在这个参照点， 3 例在内侧髁间嵴外侧， 1 例在平台中间。植入点在参照点直径的 5MM 范围内。所有的韧带在测试中均断裂。与 MPFL 相比，MPTL 的刚性更强（ P=.024），最大拉伸力量(P ＜ 0.005)下的变形更小。MPTL 和 MPFL 在对抗(P = .520)最大拉伸力量(P = .073)和导致断裂的力量(P=.265)上没有差别。在刚性和对抗断裂的力量上具有中等相关性倾向，但没有统计学意义。 MPFL 和 MPTL 的生物力学分析显示在（表 4）。

讨论

此项研究我们最重要的发现是：确认 MPTL 和 MPML 为韧带组织。 MPTL 解剖研究证实：距离关节线 13.7MM，距离髌骨下极 3.6MM， 影像学研究： 正位像： MPTL 距离关节线 9.4MM，位于内侧髁间嵴的内侧。可以作为重建时的解剖位点。 另外，我们进一步证实 MPTL 具有不同的生物学特性（ MPTL 相比MPFL 刚性更强），可以作为选择移植物时的考虑。尽管 MPTL 和 MPML 是二级限制结构，但在维持髌股关节的稳定性上具有重要的作用，特别是在最后的伸直的阶段，可以对抗股四头肌向外侧的牵拉力量，在过度屈曲时，二者紧张在限制了髌骨向外侧移位上起到了重要作用。另外， MPTL 和 MPML 是维持髌骨正常轨迹的基础。维持髌骨正常的倾斜和旋转。1922 年 Galeazzi 首次描述了 MPTL 重建， Kaplan 在 1957 年初次报道了该韧带的存在。 1988 年首先报道了 MPTL 的植入位点。我们的研究发现了 MPTL和 MPML 的解剖学和影像学参数和生物力学特征。本研究可以改善 MPTL 重建的临床效果。MPTL 的解剖学研究显示：该韧带位于第二层，和之前的研究相同。 MPTL 髌骨植入点位于髌骨下极近端 3.6MM，植入的深度变异很大，分布在前侧，中间和后侧。在我们的研究中，使用了植入的中心点作为所有测量的参考。以前的研究未能指定特定的植入点作为测量的参考，由于应用和不同的方法，可能会出现一些变化。我们对于 MPTL 和 MPML 研究在 Kaleka et al 之前的报道的范围内。另外对于 MPTL 的研究结果相似于 Panagiotopouloset al.。 MPML 的研究相似与Philippot et al 。但是我们对于 MPTL 的研究不同于 Philippot et al 的报道。他们报道： MPTL 位于第三层，长度 54,6MM，宽度： 21.8MM，尽管存在人种的变异和方法的不同，但和 Philippot et al 存在很大不同。 我们认为他们可能和我们评估的不是同一个组织。 我们和 Panagiotopouloset al 的研究（长度 20-25MM）存在一些差异，可能是解剖的变异和方法的不同。经组织学和解剖学研究确认：所有的样本均与韧带组织相符合。我们的研究发现： MPFL 在髌骨的植入点位于髌骨上极 9.4mm 的位置，在髌骨长度 20%的比率。因此该韧带的植入点比 Barnett et al 的报道（ 30%）更靠近近端。 MPTL 的植入点下髌骨下极近端的 4.8mm 处，在髌骨长度的比率为 10%，因此 MPTL 在髌骨内侧的植入点非常靠近远端。 另外我们发现 MPTL 在胫骨的植入点在关节线远端： 9.4mm（正位像）， 13.5mm（侧位像）。 对于内外侧的定位点， 我们的研究发现胫骨内侧髁间嵴可以作为参考点，大约胫骨平台宽度三分之一的位置。比较之前的生物力学研究，我们重要的发现：当韧带和肌腱增加负荷，其刚度和能量储存随之增加。在断裂之前有更多的能量和伸展。对比之前的研究发现有更大的刚性和变形能力。 Criscenti et al 发现韧带的刚性和能量。在他们中解释了髌骨的方向和韧带纤维，为我们的研究提供了研究方向：韧带的刚性，最大负荷，最大能量。文献关于 MPFL 的生物力学研究结果（表 5）。

我们的研究显示： MPFL 和 MPTL 断裂平均的变形长度为： 19.3 和 8.6mm。因此髌骨大约需要移动 50mm，才会形成脱位， 韧带在植入点的断裂或撕脱骨折是发生脱位的必要条件。 由于 MPTL 断裂产生更少的变形，可以发生该韧带议采用刚性更大一些的移植物。局限性样本量较少解剖学仅有一名专家操作。韧带组织切取进行组织学分析，会残留一些临近组织。影像学参数获取会存在差异，导致偏倚。MPTL 和 MPML 具有统一植入点，选择中间的位置进行生物力学评估，导致髌骨脱位的牵拉力量（ 20 mm/min） ,比实际速度要慢，在活体需要更大的拉力和能量才会导致韧带断裂。研究中牵拉力沿着韧带的方向可能和实际导致韧带断裂的牵拉力方向不同，低估韧带自身的回弹力量。结论MPTL 和 MPML 植入点位于胫骨近端和髌骨下极。 MPML 植入点位于内侧半月板和髌骨远端。两者呈现了独特的影像学参数。基于解剖学和影像学测量，常规移植物可以作为 MPTL 韧带重建的要求。综上所述，通过对于尸体研究认为：恢复髌股关节的稳定，不但需要内侧MPFL 的重建，也需要 MPTL 的重建恢复髌骨正常的稳定性和生物力学。文章对“髌股内侧韧带，内侧髌胫韧带和内侧髌半月板韧带： 解剖、组织学、放射学生物力学进行了研究， 分析最重要的内侧软组织限制结构（防止髌骨外侧脱位）这个有争议的结构的特点。通过解剖 10 具尸体的膝关节准确的解剖分析，宏观解剖和微观组织学分析，提供放射学参数和生物力学特征。本研究认为 MPTL 的刚性强于 MPFL。认同了之前 Zaffagnini et al 关于MPFL 的研究工作。指出了 MPTL 在生物力学上的重要性， MPTL 不仅是二级限制性结构， MPTL 和 MPML 在维持髌股关节的稳定性上起到重要的作用。特别是在伸直的最后阶段对抗股四头肌向外侧牵拉力量；在高度屈曲时，张力增加，增加了髌骨向外侧脱位的限制作用。髌股关节的手术过程和患者满意度，是临床医生和患者都要达到的最终目的。本项高等级的研究带给了我们专家级的指导建议，使得医生和患者能更好的达到治疗的最终目标。