Разрыв передней крестообразной связки коленного сустава


Разрыв передней крестообразной связки коленного сустава: лечение

Передняя крестообразная связка коленного сустава обычно рвется при падении или при прямом, направленном ударе. В момент травмирования пострадавший ощущает пронизывающую боль. Она настолько сильная, что устранить ее можно медикаментозно. Консервативное лечение проводится только при незначительном повреждении волокон. А полный разрыв передней крестообразной связке требует хирургического вмешательства.

Физиология разрыва передней крестообразной связки коленного сустава

Важно знать! Врачи в шоке: "Эффективное и доступное средство от боли в суставах существует..." Читать далее...

Одно из мест крепления передней крестообразной связки — задневерхняя часть внутренней поверхности наружного мыщелка. От этого костного выступа бедренной кости, прочный соединительнотканный тяж направляется через полость коленного сустава и крепится другим концом к передней части межмыщелковой ямки большеберцовой кости. Основные функции связки — удержание наружного мыщелка большеберцовой кости и стабилизация коленного сустава. Она не дает голени излишне смещаться вперед, обеспечивая тем самым правильное передвижение человека.

Что происходит с суставом

Передняя крестообразная связка рвется под действием силы, которая направлена на заднюю поверхность коленного сустава. Повреждение происходит, если голень согнута и одновременно повернута внутрь. Изолированные травмы диагностируются довольно редко — обычно выявляется триада Турнера. Этим термином обозначают одновременные разрывы внутреннего мениска, передней крестообразной и внутренней боковой связок.

Нередко обнаруживаются сочетанные травмы, например, переламывается межмыщелковое основание. А иногда связка отрывается вместе с костными пластинками, служащими основаниями для их крепления.

Степени

В процессе диагностики обязательно выявляется степень повреждения связки. Это основной критерий, определяющий тактику лечения.

Степень разрыва передней крестообразной связки колена Характерные особенности
Растяжение Отмечается нарушение целостности небольшого количества волокон. Боль ощущается только в момент разрыва, а затем ее интенсивность быстро снижается
Надрыв Повреждено около 50% волокон. Симптоматика выражена ярко — пострадавший ощущает сильную боль, но может полноценно опереться на стопу
Полный отрыв от костного основания Происходит повреждение более 50% волокон или полный отрыв соединительнотканного тяжа от кости. Боль настолько сильная, что человек иногда теряет сознание, упор на стопу невозможен

Травмы, как основные причины

Связка рвется при падении, прыжке, сильном ударе, нефизиологичном изгибе ноги во время спортивных занятий. В группе риска находятся футболисты, хоккеисты, баскетболисты, гимнасты, горнолыжники. Если повреждение произошло в быту или на спортивной тренировке, то оно обычно изолированно. А при дорожно-транспортном происшествии или падении с высоты, помимо разрыва связки, часто диагностируют тупую травму живота, черепно-мозговую травму, переломы конечностей, тазовых костей.

Определение симптомов

В момент разрыва большей части волокон слышится резкий звук, напоминающий хруст переламываемой толстой сухой палки. Интенсивность болевого синдрома напрямую зависит от степени тяжести травмы. При растяжениях клинические проявления быстро исчезают. А при надрывах и сильных отрывах спустя примерно сутки в области повреждения формируется воспалительный отек. Он давит на чувствительные нервные окончания, что приводит к усилению боли.

Отек может распространяться на голень, а иногда даже лодыжку. После его рассасывания образуется гематома яркой сине-фиолетовой окраски. Постепенно клетки крови распадаются, поэтому цвет кожи становится зеленовато-желтым.

Последствия и осложнения

Нередко при сочетанных травмах выявляется гемартроз — скопление в полости коленного сустава крови. Это может спровоцировать воспаление синовиальной оболочки (синовит) с дальнейшей утратой прочности хрящевых и костных структур. Отмечены случаи развития инфекционного процесса в полости колена из-за проникновения в нее патогенных микроорганизмов, чаще стафилококков.

Иногда пострадавшие неправильно оценивают тяжесть травмирования и не обращаются за медицинской помощью. В результате происходит неполноценное сращение передней крестообразной связки. В таком состоянии сустав не способен правильно функционировать. Чтобы не нагружать его, человек переносит тяжесть тела на другую ногу. Изменяется не только походка, но также запускаются деструктивно-дегенеративные процессы, способные стать причиной развития деформирующего остеоартроза.

Как проводится диагностика

"Врачи скрывают правду!"

Даже "запущенные" проблемы с суставами можно вылечить дома! Просто не забывайте раз в день мазать этим...

>

Симптом «переднего выдвижного ящика» — основной диагностический признак разрыва передней крестообразной связки колена. Травматолог выявляет его осторожным смещением голени вперед. Если связка разорвана, то голень излишне выдвигается. Но такой симптом не всегда информативен. При застарелой травме в области повреждения формируется жировая клетчатка. Она частично стабилизирует коленный сустав, что затрудняет диагностику.

Внешний симптом.

Пострадавшим обязательно назначается ряд инструментальных исследований, в том числе для выявления сопутствующих травм:

  • рентгенография для исключения внутрисуставных переломов;
  • МРТ, КТ для оценки состояния связки, расположенных поблизости мягких тканей, кровеносных сосудов, нервов.

Артроскопия (введение в полость сустава артроскопа с камерой) применяется только при необходимости.

Возможные методы лечения

При растяжении используются только консервативные методы лечения. Терапия надрывов зависит от степени тяжести травмы и профессии пострадавшего. Например, спортсменам или танцорам сразу проводится операция по восстановлению связки. Ее сильный разрыв или полный отрыв от кости также является основанием для хирургического вмешательства.

Медикаментозное лечение

Фармакологические препараты применяются только для устранения болей, отеков, гематом. Острый болевой синдром обычно купируют внутримышечным введением нестероидных противовоспалительных средств (НПВС) — Ортофена, Мовалиса. Практикуются и медикаментозные блокады с анестетиками, глюкокортикостероидами. Для снижения интенсивности болей слабой или средней выраженности пациентам назначаются НПВС в таблетках или мазях (Диклофенак, Нимесулид, Ибупрофен).

Избавиться от отечности и синяков можно с помощью нанесения гелей с троксерутином или гепарином (Троксевазин, Лиотон, Тромблесс).

Оперативное вмешательство

Показания для сшивания или пластики связки — свежие полные разрывы и нестабильность коленного сустава после консервативной терапии.

Отсроченная реконструкция (через 1-1,5 месяца) проводится при разболтанности колена, нарушении функций стопы. В таких случаях сшивать связки бесполезно — в качестве трансплантата берут часть связки надколенника или искусственные материалы.

Ортопедическая коррекция

Для снижения нагрузки на сустав пациентам показано ношение ортопедических приспособлений — эластичных бандажей, жестких или полужестких ортезов. Также может быть наложена гипсовая лангетка, надежно иммобилизующая колено. За счет фиксация сочленения исключается смещение его структур, а восстановление соединительнотканного тяжа происходит значительно быстрее.

Лечебная физкультура и массаж

После полного сращения передней связки колена пациентам рекомендованы ежедневные занятия лечебной физкультурой и гимнастикой, классический, точечный или вакуумный массаж. Оздоравливающие мероприятия способствуют укреплению мышц, улучшению кровообращения, микроциркуляции.

Народная медицина

Средства, изготовленные по рецептам народной медицины, не используются в терапии разрыва связок. Их применение может исказить клиническую картину и даже спровоцировать развитие воспалительного процесса. Слабое анальгетическое действие народных средств нередко приводило к неправильному сращению волокон из-за отсутствия врачебного вмешательства.

Реабилитационные мероприятия

В зависимости от тяжести травмы реабилитация может длиться до 3-4 месяцев. В восстановительный период пациенту показано ношение бандажей, физиотерапевтические процедуры (аппликации с парафином и озокеритом, магнитотерапия, лазеротерапия), регулярные занятия лечебной физкультурой для оптимального функционирования колена.

Похожие статьи

Как забыть о болях в суставах?

  • Боли в суставах ограничивают Ваши движения и полноценную жизнь…
  • Вас беспокоит дискомфорт, хруст и систематические боли…
  • Возможно, Вы перепробовали кучу лекарств, кремов и мазей…
  • Но судя по тому, что Вы читаете эти строки - не сильно они Вам помогли…

Но ортопед Валентин Дикуль утверждает, что действительно эффективное средство от боли в суставах существует! Читать далее >>>

загрузка...

Краткая история реконструкции передней крестообразной связки

Реконструкции передней крестообразной связки (ПКС) в настоящее время являются одними из наиболее часто выполняемых операций в хирургии коленного сустава. История хирургии ACL восходит к египетским временам. Первые годы отражают усилия по созданию жизнеспособной, неизменно успешной техники реконструкции, в то время как в начале 20 века мы наблюдаем растущее понимание и интерес к связке и ее поражениям.Наконец, мы выделяем наиболее важные шаги в эволюции хирургии восстановления ПКС, обсуждая различные методы, охватывающие годы, с использованием не только аутологичных трансплантатов (широкая фасция, мениск, подколенное сухожилие, сухожилие надколенника, кость-надколенник-сухожилие и двойной пучок трансплантаты), но также синтетические и аллотрансплантаты.

1. Введение

Разрыв передней крестообразной связки (ПКС) - частая травма у активных людей и одна из самых частых травм колена в спорте.Подсчитано, что ежегодная частота травм передней крестообразной связки составляет примерно 1 из 3000 среди населения США в целом. Это означает, что ежегодно разрывается более 150 000 новых ACL [1]. Реакция на заживление после разрыва ПКС слабая. Без хирургической реконструкции колено с дефектом ACL ограничено. Такова деятельность пациента, и такой дефицит ACL может привести к дегенеративным изменениям в будущем [2–5]. В настоящее время реконструкция передней крестообразной связки является важным направлением исследований во всем мире. Частично это связано с тем, что большое количество спортсменов занимается профессиональным спортом, где быстрое восстановление и реабилитация необходимы для быстрого возвращения в спорт.Это также связано с большей осведомленностью широкой общественности об их собственном здравоохранении и более высокими ожиданиями, которые сейчас проявляются как у любителей спорта, так и у неспортивных людей.

Мы представляем краткую историю травмы ПКС и хирургические меры, принятые для ее устранения на протяжении многих лет, а также современные методы реконструкции ПКС.

2. Ранние годы

Крестообразные связки известны с древних египетских времен, а их анатомия описана в знаменитом папирусе Смита (3000 г. до н.э.).Гиппократ также (460–370 до н.э.) упоминал о подвывихе коленного сустава с патологией связок, но Клавдий Гален, греческий врач в Римской империи, был первым, кто описал истинную природу ACL [6].

До описания Галена считалось, что крестообразные связки являются частью нервной системы, но Гален был первым, кто описал ПКС как структуру, которая поддерживает сустав и предотвращает аномальные движения колена. Он назвал крестообразные связки genu cruciata, но подробно не описал их функцию [6, 7].

В 1836 году братья Вебер из Геттингена в Германии отметили аномальное передне-заднее движение большеберцовой кости после перерезки ACL. Они также описали механизм поворота и скольжения колена и характер натяжения различных пучков крестообразных связок и, насколько нам известно, были первыми, кто описал, что каждый пучок крестообразных связок был натянут при разной степени сгибания колена. совместное [6].

В 1845 году Амад Бонне (1809–1858) из Лиона, Франция, опубликовал свои первые трупные исследования механизма повреждения связок колена в своем трактате о лечении заболеваний суставов [6].Однако первое зарегистрированное описание разрыва ПКС было сделано Старком в 1850 г. [8].

В 1875 году грек Георгиос К. Нулис [6] впервые описал методику теста Лахмана. Он писал: «зафиксируйте бедро одной рукой, а другой рукой держите голень чуть ниже колена, держа большой палец впереди, а пальцы сзади. Затем попробуйте сместить голень вперед и назад. Когда пересекается только передняя крестообразная связка, это движение вперед наблюдается, когда колено почти не согнуто, тогда как движение назад отмечается при сгибании 110 градусов, когда пересекается задняя крестообразная связка.«Его 110 градусов сгибания сегодня превратились бы в 70 градусов сгибания, поскольку в то время они использовали 180 градусов как полное разгибание.

В 1879 году Пол Сегонд описал отрывной перелом переднебокового края большеберцового плато. Это обычно связано с нарушением ACL. Этот перелом теперь повсеместно известен как перелом Сегонда и считается патогномоничным для разрыва ПКС.

В 1900 году Battle впервые сообщил о ремонте ACL. Сделали это двумя годами ранее во время лечения вывиха колена.Результаты были удовлетворительными. Дальнейшего описания не производилось [7].

Battle опубликовал первый отчет, и Мэйо-Робсон выполнил первый ремонт.

В 1903 году он сообщил о восстановлении обеих крестообразных связок колена у 41-летнего шахтера. Был поставлен диагноз разрыв передней и задней крестообразных связок. Дальнейшая артротомия показала, что связки были вырваны из их бедренных прикреплений, и они были должным образом восстановлены кетгутовыми швами. После нескольких недель иммобилизации гипсовой повязкой колено было позволено двигаться, и через шесть лет после операции пациент сообщил, что колено «совершенно крепкое» [9].

Мэйо-Робсон считал, что этот случай следует опубликовать и что хирургическое лечение «возможно и обнадеживает». Еще позже, в 1903 году, Ф. Ланге из Мюнхена попытался заменить ACL, используя плетеный шелк, прикрепленный к полусухожильной мышце, в качестве замены связки. В конечном итоге это не удалось. Важность передней крестообразной связки (ACL) была признана Фиком еще в 1911 г. [10].

В 1913 году Гётес провел подробное исследование разрывов крестообразных связок [7]. Он обсудил функцию связок и механизмы разрыва, определенные исследованиями на трупах.Он выступал за лечение острой травмы и консервативное лечение хронических разрывов. К 1916 году Джонс [11] заметил, что зашивание связок абсолютно бесполезно: «Натуральная рубцовая ткань… является единственным надежным средством восстановления». Раннее наблюдение Джонса было подтверждено 60 годами позже Feagin и Curl [12], когда они опубликовали результаты своего длительного наблюдения за курсантами Вест-Пойнта, которым в студенческие годы сделали операцию по восстановлению связок крестообразных связок.

Они пришли к выводу: «долгосрочные последующие обследования не оправдывают надежды ... что анатомическая репозиция остаточной связки приведет к заживлению.Такие взгляды привели к тенденции отказа от первичного восстановления ACL (без увеличения) к концепции немедленного восстановления ACL.

3. Аутологичные трансплантаты передней фасции и мениска

В 1912 году К. Х. Гертц прооперировал 13-летнюю девочку с совершенно нестабильным коленом. Когда ей был год, у нее был септический артрит колена. Сначала он исправил фиксированную деформацию сгибания 45 градусов путем остеотомии. Две недели спустя он стабилизировал колено с помощью трансплантированных свободных полосок широкой фасции, пришитых с медиальной стороны к медиальному надмыщелку бедренной кости и к бугорку большеберцовой кости, а с латеральной стороны от латерального надмыщелка к головке малоберцовой кости.В послеоперационном периоде у девочки не было симптомов, и в течение 6 месяцев не наблюдалась. Для всех практических целей колено было стабильным [13].

В 1917 году Хей Гровс опубликовал краткий отчет о реконструкции ACL [14]. Он отделил полоску широкой фасции от места введения и направил ее через туннель в большеберцовой кости. В следующем 1918 году Смит опубликовал статью о девяти случаях, которые он лечил с помощью техники Хей Гроувса. Смит критически относился к неполному характеру конструкции, которая не могла укрепить медиальную коллатеральную связку.Год спустя Хей Гровс представил четырнадцать дополнительных случаев, в которых он модифицировал свою технику, оставив трансплантат прикрепленным к большеберцовой кости и отсоединив его сверху, следуя тому же маршруту, что и в предыдущих случаях. Hey Groves в 1920 году был первым, кто четко заявил, что сгибание и разгибание колена влияет на напряжение в ACL [14].

4. Трансплантат подколенного сухожилия

В 1934 году итальянский хирург-ортопед Риккардо Галеацци описал методику реконструкции ПКС с использованием сухожилия полусухожильной мышцы.Сухожилие освободили от его мышечно-сухожильного соединения и поместили внутрисуставно через костный туннель диаметром 5 мм, просверленный в эпифизе большеберцовой кости, и туннель, просверленный через латеральный мыщелок бедренной кости, где оно было прикреплено к надкостнице. Галеацци использовал три разреза: один для удаления сухожилия полусухожильной мышцы, другой для артротомии и третий латерально для фиксации. Он использовал гипс в течение 4 недель и частичную нагрузку в течение 6 недель. Он сообщил о трех случаях. Один оперированный в 1932 году наблюдался в течение 18 месяцев, и конечным результатом было стабильное колено с полным разгибанием и лишь небольшим уменьшением сгибания.Galeazzi был первым, кто когда-либо опубликовал использование аутотрансплантата сухожилия подколенного сухожилия при реконструкции ПКС [15].

В 1939 году Macey сообщил об использовании сухожилия полусухожильной мышцы для реконструкции ACL [16]. Брали только сухожильную часть полусухожильной мышцы. Во время сбора урожая Мейси остановился перед мышечно-сухожильным соединением и прикрепил трансплантат, удерживая колено в полном разгибе. В течение многих лет считалось, что Мейси был первым, кто использовал подколенные сухожилия при реконструкции ACL.Ортопедическое сообщество не приняло во внимание публикацию Галеацци пятью годами ранее.

В 1950 году Линдеманн использовал сухожилие полусухожильной мышцы в качестве динамического стабилизатора коленных суставов с недостаточностью ПКС [17]. Августин сообщил о подобной процедуре [18]. Макмастер и др. в 1974 г. использовали только сухожилие тонкой мышцы бедра [19]. Его оставили прикрепленным дистально, протянули через большеберцовый и бедренный туннели и зафиксировали к латеральному мыщелку с помощью скоб.

5. Трансплантаты сухожилия надколенника

В 1935 году Кэмпбелл сообщил о первом использовании трансплантата на основе большеберцовой кости медиальной трети сухожилия надколенника, удерживателя надколенника и части сухожилия четырехглавой мышцы [20].

Техника Кэмпбелла заключалась в просверливании двух туннелей, одного в большеберцовой кости и другого в бедренной кости. Трансплантат подшили к надкостнице на проксимальном конце бедренного канала. Процедура не сразу получила широкое одобрение. Несколько лет спустя Макинтош вновь представил его.

В 1944 году Эбботт отметил, что в отсутствие перелома обследование коленного сустава слишком часто было поверхностным и поверхностным, со многими паттернами связок, сгруппированными вместе как «внутренние заболевания колена» и не леченными должным образом [21] .Он сообщил, что во избежание более позднего развития болезненного, нестабильного сустава с рецидивирующими излияниями, последующими артритическими изменениями и сопутствующей стойкой инвалидностью, «в суставе такой разнообразной сложности необходима гораздо большая точность диагностики и лечения» [21 ].

6. Трансплантаты кость-надколенник-сухожилие-кость

В 1963 году Джонс опубликовал новую хирургическую технику восстановления безвозвратно поврежденной ПКС [22]. Джонс прокомментировал, что, хотя потребность в хирургической реконструкции непоправимо разорванной ПКС давно осознается, существует потребность в удовлетворительной технике для решения этой проблемы.Описанная техника считалась более простой и «почти физиологической», чем предыдущие. Джонс описал свою технику как наиболее применимую при старых травмах, предполагая, что хирургическое лечение по-прежнему является предпочтительной процедурой при острых травмах. В процедуре Джонса используется медиальный парапателлярный разрез, простирающийся от одного дюйма дистальнее к надколеннику и чуть дальше от бугорка большеберцовой кости. После просверливания бедренного канала средняя треть сухожилия надколенника надрезается по всей его длине, при этом надрезы продолжаются проксимально через надколенник и в сухожилие четырехглавой мышцы.Затем пилой вырезают треугольный кусок кости из поверхностной коры надколенника в соответствии с продольными надрезами. Суставная поверхность надколенника не нарушена. Таким образом создается трансплантат, состоящий из костного блока из надколенника и центральной трети сухожилия надколенника, который все еще находится в непрерывности с большеберцовой костью через большеберцовое соединение надколенника. Затем этот трансплантат пропускают через бедренный туннель, встраивая надколенный компонент трансплантата в бедренный туннель, когда натягивается туго натянутое сухожилие надколенника и кожный разрез закрывается.Джонс сообщил об 11 пациентах, перенесших эту процедуру, с отличными клиническими результатами.

Критика этой техники была сосредоточена вокруг того факта, что из-за такой короткой длины трансплантата бедренный туннель нужно было просверлить у переднего края выемки, а не у места прикрепления родной ПКС. Однако техника была проста, вызывала минимальную хирургическую травму и поэтому получила широкое распространение.

Брюкнер описал похожую технику в 1966 году с использованием медиальной трети сухожилия надколенника [23].Трансплантат, собранный вместе с костным блоком надколенника, оставался прикрепленным к большеберцовой кости, а затем пропущен через большеберцовый туннель, давая трансплантату большую рабочую длину, чем в методике Джонса. После прохождения через сустав трансплантат затем помещали в гнездо в бедренной кости и прикрепляли к латеральному аспекту латерального мыщелка бедренной кости с помощью швов, проходящих через пуговицу.

К 1969 году Франке развил методы, описанные Джонсом и Брукнером. Franke впервые применил трансплантат кость-надколенник-сухожилие-кость, состоящий из одной четверти сухожилия надколенника с костными блоками, образованными из надколенника и проксимального отдела большеберцовой кости на противоположных концах трансплантата [24].Его трансплантат был зафиксирован с помощью клиновидного куска кости, закрепленного на плато большеберцовой кости, и кусочка кости в форме раковины, имплантированного в мыщелок бедренной кости. Хотя это очень похоже на методы Джонса и Брукнера, это было первое описание свободного трансплантата, использованного таким образом.

Marshall et al. в 1979 г. также использовали центральную треть сухожилия надколенника, но оставили его прикрепленным дистально, и добавили по длине полоску сухожилия четырехглавой мышцы, которая была прикреплена сверху к латеральному мыщелку [25].

К 1990-м годам техника использования свободного трансплантата кость-надколенник-сухожилие-кость, полученная из центральной трети надколенника, стала «золотым стандартом» лечения. Этот метод получил широкое название «Процедура Джонса» в связи с новаторской работой, проделанной Кеннетом Джонсом в 1960-х годах [22]. Он был популярен, потому что был относительно простым и давал неизменно хорошие результаты. В этот период исследователи изобрели металлический интерферентный винт как форму фиксации большеберцового и бедренного трансплантатов.Вскоре последовали биопоглощающие интерференционные винты.

7. Синтетические трансплантаты

Бенсон предположил потенциальное биологическое и биомеханическое значение чистого углерода в 1971 году [26]. В течение 1970-х и в начале 1980-х группа из Кардиффа интенсивно экспериментировала с использованием углеродных имплантатов в качестве агента для индукции синтеза новых сухожилий на животных моделях [27–30]. Дженкинс утверждал, что «поскольку большая часть тканей живых организмов состоит из углеродных соединений, возможно, неудивительно, что имплантаты из чистого элемента должны хорошо переноситься этими тканями» [29].Первоначальные результаты были многообещающими: новое сухожилие образовалось вокруг углеродных трансплантатов через три месяца после имплантации, а на модели овцы не было явной клинической дисфункции [29]. Jenkins et al. пришли к выводу, что нитчатый углерод принимается в живых тканях практически без побочных реакций и что он может быть использован для индукции образования нового сухожилия или связки с физической силой, равной силе нормальной структуры [29]. Имплантаты очень хорошо переносились на модели овец в отношении реакции на инородное тело, и это побудило группу из Кардиффа перейти к клиническим испытаниям на нижней конечности человека [31].Это исследование включало две изолированные реконструкции ПКС и тридцать одну комбинированную операцию на связках колена. Две реконструкции ACL пересматривались ежегодно после операции (максимум три года), и обе сообщили о значительном улучшении функции колен. Единственным осложнением, задокументированным в этом предварительном отчете, было образование пазухи поверх трансплантата в 2 лодыжках, где трансплантат считался слишком поверхностным. В группе коленного сустава не сообщалось об осложнениях.

В 1983 году Rushton et al.сообщили о клинических, артроскопических и гистологических данных десяти коленных суставов, подвергшихся реконструкции ПКС с использованием трансплантата из углеродного волокна [32]. Трансплантаты ПКС из углеродного волокна были имплантированы 39 пациентам, и в десяти зарегистрированных случаях после операции они испытали боль и дискомфорт. У всех десяти пациентов был синовит с признаками углеродного волокна в суставе. Иногда волокно окрашивало суставную поверхность и мениски. Бедренная вырезка у некоторых пациентов содержала воспаленную синовиальную оболочку.Такая синовиальная оболочка была окрашена в черный цвет. У некоторых пациентов, казалось, образовалась «новая связка», но осторожное зондирование тупым крючком показало, что это тонкая фиброзная оболочка, покрывающая неизмененный трансплантат из углеродного волокна. Гистологически два пациента продемонстрировали фибробластический ответ на углеродное волокно. У пяти пациентов были обнаружены признаки хронического синовиального воспаления, и папиллярная пролиферация синовиальной оболочки присутствовала во всех десяти коленях. Мягкая реакция гигантских клеток на инородное тело на волокна углеродного волокна и гемосидерин наблюдалась в поверхностных клетках синовиальной оболочки, в макрофагах и вокруг некоторых фрагментов углеродного волокна.Другие осложнения включали изъязвление кожи над подкожными узлами из углеродного волокна, используемыми для фиксации трансплантата, аналогично результатам исследования Jenkins, проведенного тремя годами ранее [31].

8. Использование аллотрансплантата

В 1980-х годах возник значительный интерес к использованию ткани аллотрансплантата для реконструкции ПКС. Первые опубликованные экспериментальные исследования механических, биологических и функциональных свойств [33–37] были компенсаторными, и это побудило хирургов спортивной медицины использовать аллотрансплантаты для реконструкции ПКС у людей.

Вебстер и Вернер в 1983 году провели исследование на собаках, в ходе которого они извлекали сухожилия сгибателей передних и задних лап беспородных собак [33]. Эти сухожилия сушили вымораживанием, а затем оттаивали, регидратировали и имплантировали собакам-реципиентам в качестве трансплантата, заменяющего ACL. Целью исследования было выяснить, функционируют ли лиофилизированные трансплантаты так же хорошо, как и аутотрансплантаты с течением времени. Теоретически использование аллотрансплантатов снизит хирургические осложнения, связанные с получением аутотрансплантата, а также позволит имплантировать более точный размер, форму и количество трансплантата, чем аутотрансплантат.Webster и Werner сообщили о предварительных результатах, аналогичных результатам для трансплантата из сухожилия надколенника для прочности трансплантата и аналогичным результатам нормальной ACL для режима отказа.

В 1985 г. Curtis et al. сообщили о аналогичном исследовании, в котором лиофилизированные трансплантаты широкой фасции были имплантированы собакам в качестве трансплантата, заменяющего ACL [34]. При умерщвлении все трансплантаты оказались неповрежденными без явных доказательств биологической несовместимости. Колени демонстрировали лишь легкую нестабильность при клинических испытаниях без признаков артроза.Гистологически трансплантаты функционировали как коллагеновая основа для реваскуляризации и фиброваскулярного ползучего замещения. Шино и др. повторил эти выводы. Они не обнаружили существенных различий между механическими свойствами аллотрансплантатов и аутотрансплантатов, а также не сообщили о доказательствах отторжения имплантата [35].

Nikolaou et al. в 1986 году казались настолько уверенными в будущем лиофилизированных аллотрансплантатов, что пытались разработать и реализовать экспериментальную модель для проверки возможности криоконсервированной аллотрансплантации ACL [36].Группы собак были использованы для оценки влияния криоконсервации на прочность связок и для сравнения относительной эффективности трансплантатов ACL как аутотрансплантата, так и аллотрансплантата в период до 18 месяцев после имплантации. Связки исследовали механически, гистологически и микроангиографически. Они сообщили, что процесс криоконсервации и продолжительность хранения не повлияли на биомеханические или структурные свойства связки. Механическая целостность аллотрансплантатов была такой же, как и у аутотрансплантатов, и оба достигли почти 90% прочности контрольных связок к 36 неделе.Реваскуляризация приблизилась к норме к 24 неделям как аутотрансплантата, так и аллотрансплантата. Никаких признаков структурной деградации или иммунологической реакции не наблюдалось. Основываясь на этих результатах, Nikolaou et al. считал, что криоконсервированный аллотрансплантат ПКС может обеспечить идеальный материал для реконструкции ПКС, и таким образом обрисовал в общих чертах хирургическую технику сбора и имплантации этого трансплантата клинически.

В 1987 году Джексон и др. сообщили о неутешительных результатах имплантации лиофилизированного трансплантата кость-ACL-кость у коз [37].

К 1991 г., однако, та же группа сообщила о гораздо лучших результатах в аналогичном испытании, в котором материал трансплантата был заморожен на месте, а затем подвергнут процессу замораживания-оттаивания, в результате чего материал трансплантата был мертвым и деваскуляризован перед сбором [38]. Это привело к значительному увеличению прочности трансплантата и уменьшению дряблости колена через шесть недель и шесть месяцев. Авторы пришли к выводу, что потеря прочности аллотрансплантатов после операции была не результатом замораживания и реваскуляризации, а скорее следствием неправильной ориентации и натяжения трансплантата.Они пришли к выводу, что методы имплантации, которые точно обеспечивают правильную ориентацию и натяжение трансплантата, могут минимизировать потерю прочности.

В 1980-х годах все более популярными становились техники артроскопической реконструкции ПКС. По этому поводу существовало две различные школы. Некоторые хирурги предпочитают метод снаружи внутрь, когда связка вводится в сустав через бедренный канал [39, 40]. Однако другие хирурги предпочли технику наизнанку, когда связка вводится изнутри сустава в бедренную впадину [41].Несмотря на различия в методах, 80-е годы были временем, когда стала популярной артроскопическая реконструкция ПКС, что привело к гораздо лучшему пониманию связки и мест ее прикрепления.

9. Двухслойный трансплантат

У процедуры Джонса, конечно же, были свои недостатки, в том числе боль в донорском участке трансплантата и жесткость разгибателя коленного сустава. Это привело к дальнейшим экспериментам с использованием трансплантатов подколенного сухожилия.

В 2003 году Marcacci et al.описали трансплантат из двух пучков тонкой и полусухожильной мышц, который, по их утверждениям, гарантировал более анатомическую реконструкцию ПКС и позволил избежать использования аппаратуры для фиксации трансплантата [42].

Метод разработан для воспроизведения кинематического эффекта как переднемедиального, так и заднебокового пучков ПКС с реконструкцией из 4 пучков. Модификации этой методики описаны рядом авторов [43–48]. Исследования в этой области продолжаются, и хотя сейчас многие хирурги практикуют вариации этой техники, многие процедуры реконструкции ПКС все еще выполняются с использованием костно-надколенничного сухожилия-костного трансплантата.

10. Заключение

История реконструкции ACL восходит к египетским временам. В этой области имеется множество исследований и инноваций, при этом постоянно улучшаются клинические результаты. Знания об эволюции реконструкции ACL бесценны для тех, кто продолжает попытки улучшить результаты процедуры, чтобы способствовать уже достигнутым успехам, но также и для снижения риска повторения ошибок прошлого.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов, финансового или иного, в отношении этой статьи.Он не подавался в другие журналы на рассмотрение для публикации.

.

Взаимосвязь между травмой передней крестообразной связки и остеоартрозом коленного сустава

Разрыв передней крестообразной связки (ПКС) - распространенная травма, особенно у спортсменов и молодежи. Известная связь между повреждением ACL и последующим остеоартритом (OA) коленного сустава заслуживает более глубокого понимания взаимосвязи между повреждением ACL колена и остеоартритом. Повреждение ПКС, особенно при сопутствующей патологии мениска или другой связки, предрасполагает колено к повышенному риску остеоартрита.Недостаточность ACL приводит к ухудшению нормального физиологического сгибания коленного сустава, что приводит к увеличению трансляции в переднюю часть большеберцовой кости и увеличению внутренней ротации большеберцовой кости. Это приводит к увеличению средних контактных напряжений в заднем медиальном и латеральном отделах при передней и вращательной нагрузке. Однако не было показано, что хирургическая реконструкция ACL снижает риск будущего развития ОА до исходного уровня и имеет вариабельность в зависимости от операционных факторов выбора трансплантата, времени операции, наличия аномалий мениска и хрящей и хирургической техники.Известные стратегии для развития Предотвратить ОА применимы к пациентам с дефицитом ACL или после реконструкции ACL и включают в себя управление веса, отказ от чрезмерной мышечной нагрузки и силовые тренировки. Реконструкция ACL не обязательно предотвращает остеоартрит у многих из этих пациентов и может зависеть от нескольких внешних факторов.

1. Введение

В отличие от многих сухожилий и связок, разорванная передняя крестообразная связка (ПКС) редко срастается до своего анатомического или физиологического положения.Это обычно связано с повреждением менисков, других связок, суставного хряща, субхондральной или губчатой ​​кости [1–3]. Эти сопутствующие травмы могут возникать одновременно с острым повреждением ПКС, а также со временем в коленном суставе с недостаточностью ПКС [1]. Насечка может возникнуть при хроническом повреждении ПКС из-за нарушения и потери костной ткани в переднебоковом мыщелке бедренной кости из-за защемления переднелатерального и / или заднебокового края большеберцовой кости и мениска в этой области [1]. Субхондральный склероз, дегенерация мениска и костно-хрящевые дефекты также часто наблюдаются при хроническом дефиците ACL в коленном суставе [1].Ретикулярные паттерны, включающие отек костного мозга, составляют примерно 70% таких поражений, а географические паттерны ушиба костей наблюдались у 66% пациентов [1–4].

Исследования показывают, что подростки и молодые люди, получившие травму ПКС, подвергаются значительно повышенному риску развития в будущем остеоартрита (ОА) пателлофеморальных и тибиофеморальных суставов [1, 3–9]. ОА в этой ситуации определяется объективными структурными признаками, включая износ хряща или изменения линии сустава, полученные с помощью рентгенографии или прямой визуализации.Некоторые исследования предполагают, что до 80% пораженных ПКС коленных суставов могут демонстрировать рентгенологические доказательства ОА через 5–15 лет после первоначальной травмы, особенно при сопутствующем повреждении мениска [3, 4, 10–12]. Фундаментальные научные исследования продемонстрировали увеличение концентрации биомаркеров обновления хряща после повреждения ПКС, что указывает на роль в процессе ОА [13]. Пациенты с тяжелым рентгенологическим остеоартритом имеют более низкое качество жизни, связанное со здоровьем, и поэтому клинические последствия значительны [14].Кроме того, исследования показали, что у людей, получивших травму ПКС во время игры в футбол, на 51% выше вероятность развития рентгенологических изменений, вторичных по отношению к ОА, через 12–14 лет после травмы [15, 16] и что риск развития ОА увеличивается в 100 раз в спортсмены, получившие травму колена [17, 18]. В свете этих результатов неудивительно, что только одно исследование показало, что коленный хрящ может сохраняться через 20 лет после повреждения ПКС без реконструкции [19].

В то время как считается, что повреждение суставного хряща, мениска и / или других связок колена способствует развитию ОА в коленном суставе с недостаточностью ПКС, вторичное повреждение из-за нестабильности и изменений нормальной биомеханики колена также считается причиной играют роль в развитии ОА [9, 20–25].Следовательно, травма ПКС оказывает сильное влияние на нормальную кинематику коленного сустава, делая его очень восприимчивым к дальнейшим травмам, хронической нестабильности и долгосрочным дегенеративным изменениям.

Современная литература по реконструкции ПКС продемонстрировала воспроизводимые среднесрочные благоприятные клинические результаты с низкой частотой осложнений и отказов трансплантата, высокой частотой отрицательных результатов тестирования смещения оси и аналогичными измерениями артрометра KT-1000 между операционным и контралатеральным коленями [26].В то время как операция направлена ​​на воспроизведение естественной анатомии ПКС, лучшие попытки реконструкции ПКС по-прежнему не позволяют оптимально восстановить нормальную кинематику коленного сустава. В результате вторичные поражения и дегенеративные изменения продолжают влиять на популяцию с реконструированной ПКС. Недавний метаанализ девяти долгосрочных исследований выявил частоту 20% (121 из 596) коленных суставов с повреждениями ACL с умеренными или тяжелыми радиологическими изменениями (степень III или IV) по сравнению с 5% (23 из 465) случаев. контралатеральные неповрежденные колени.Авторы сообщили, что относительный риск развития минимальных изменений остеоартрита после травмы ПКС составил 3,89 независимо от того, перенесли ли пациенты операцию, в то время как относительный риск развития ОА от умеренной до тяжелой составлял 3,84 [27]. Недавнее испытание Barenius et al. [28] сообщили, что при 14-летнем наблюдении после реконструкции ПКС частота ОА в 57% была значительно выше, чем в 18% случаев ОА в контралатеральном колене, причем ОА чаще всего обнаруживался в медиальном отделе. Ретроспективная серия случаев Leiter et al.[29] аналогичным образом пришли к выводу, что колени, перенесшие ACLR, имели значительно большую частоту и тяжесть ОА, чем их коллеги без травм ACL. В поперечном исследовании Roos et al. [30] у пациентов с травмой ПКС первые рентгенологические признаки ОА (сужения суставной щели) наблюдались в среднем в возрасте около 40 лет.

2. Структура и кинематическая функция ПКС

Основная функция связочных структур вокруг колена - сопротивление растягивающим силам в соответствии с их функциональной осью.Сложная кинематика колена включает несколько осей вращения, которые постоянно меняются под действием физиологических нагрузок [31]. Таким образом, силы в колене поглощаются и уравновешиваются за счет избирательного взаимодействия пучков волокон в различных связках в ответ на угол сгибания и приложенную нагрузку. Следовательно, отдельные связочные структуры, такие как ACL, могут функционировать как первичные или вторичные стабилизаторы в зависимости от положения конечности в пространстве [32].

Крестообразные связки являются основными стабилизаторами переднезаднего перемещения большеберцовой кости по отношению к бедренной кости при сгибании колена, обеспечивая более 80% сопротивления при углах сгибания от 30 до 90 градусов [32].При этих углах сгибания такие структуры, как подвздошно-большеберцовая связка, коллатеральные связки, суставная капсула и мениски, практически не обеспечивают дополнительной вторичной фиксации [32]. Переднее перемещение большеберцовой кости является наибольшим при сгибании от 20 до 45 градусов [33]. При углах сгибания более 90 градусов оба компонента MCL становятся важными переднезадними стабилизаторами.

Биомеханические исследования также показали, что рассечение ПКС приводит к значительному увеличению внутреннего вращения большеберцовой кости вблизи разгибания, в то время как дополнительное рассечение коллатеральных связок не вызывает дальнейшего увеличения, что указывает на то, что ПКС также является важным сдерживающим фактором против моментов внутреннего вращения во время сгибание-разгибание [34, 35].При увеличении углов сгибания переднебоковые и заднемедиальные капсульные структуры задействуются во время внутренней ротации, так как ПКС расслабляется, а задняя крестообразная связка сжимается [31].

Между 20 градусами сгибания и полного разгибания крестообразные связки способствуют вращению между большеберцовой и бедренной костями, известному как механизм «винтового выхода», который является ключевым элементом устойчивости колена при стоянии. Во время нормальной походки большеберцовая кость внутренне вращается во время фазы качания, а внешнее вращение происходит во время конечного разгибания из-за разницы в радиусе кривизны медиального и меньшего латерального мыщелков.Конечным результатом является сжатие обеих крестообразных связок, которое фиксирует колено с голенью в положении максимальной устойчивости по отношению к бедренной кости.

2.1. Колено с дефектом ACL

Дефицит ACL приводит к неоптимальной кинематике, поскольку эффективная передача нагрузки зависит от механической устойчивости. Недостаточность ACL вызывает ухудшение физиологического механизма скольжения-качения, что приводит к увеличению трансляции в переднюю большеберцовую кость, а также к увеличению внутренней ротации большеберцовой кости [31].Это приводит к увеличению среднего контактного напряжения в медиальном и латеральном задних секторах компартмента при передних и вращательных нагрузках соответственно [36]. При мышечной усталости или плохом нервно-мышечном контроле пациенты испытывают комбинированную переднюю и ротационную нестабильность в виде подвывиха тибио-бедренного сустава. В конечном итоге отказ первичного ограничения, такого как ACL, требует задействования вторичных структур (например, менисков), чтобы противостоять внешним силам и стабилизировать движение сустава.Более высокие нагрузки, воспринимаемые вторичными конструкциями, могут сделать их более подверженными дегенерации или вторичному разрушению (рис. 1).

Многочисленные биомеханические исследования коленного сустава с дефицитом ACL были выполнены, чтобы лучше понять измененную кинематику в колене с этим анатомическим изменением. Когда колено перемещается от разгибания к 70 градусам сгибания колена во время приседания со стенкой, большеберцовая кость значительно больше внутренне вращается в колене с дефицитом ПКС, что, возможно, мешает механизму «завинчивания» кинематики тибио-бедренной кости [37].Трехмерная большеберцовая кинематика коленного сустава с недостаточностью ACL во время вертикального сгибания с опорой на вес демонстрирует задний подвывих латерального мыщелка бедра в ранних положениях сгибания с сопутствующим избыточным внешним вращением бедра; латеральный мыщелок смещается немного назад, вызывая снижение внешней ротации бедра во время сгибания от дуги от 15 до 60 градусов [38]. Во время подъема и спуска по лестнице, а также во время всего цикла походки, колени с дефицитом ACL демонстрируют более варусное и внутренне повернутое положение большеберцовой кости по сравнению с коленями без ACL [39, 40].Значительное уменьшение разгибания наблюдалось в середине фазы в коленях с дефицитом ACL [39], но со значительно более высоким передним перемещением большеберцовой кости и более высокими углами сгибания, чем на неповрежденной контралатеральной стороне [41], и значительно уменьшились группы мышц-сгибателей и разгибателей вокруг колена. [42]. При активностях с высокими требованиями, таких как боковые режущие движения, колено с недостаточностью ACL увеличивает смещение в сторону уменьшения вальгусной деформации и большей внешней ротации большеберцовой кости, потенциально в качестве адаптации, чтобы избежать динамического смещения поворота [43].

Было дополнительно проведено несколько биомеханических анализов колена после ACLR для оценки восстановления естественной кинематики сустава; почти всегда было обнаружено, что аномалии кинематики не устраняются реконструкцией ACL. Длина шага, максимальный угол сгибания колена во время реакции на нагрузку, скорость ходьбы, порог обнаружения пассивного движения и чувство положения сустава восстанавливаются после ACLR; однако не наблюдается значительных улучшений в максимальном угловом сгибании колена в стойке, максимальном моменте сгибания колена во время ходьбы, максимальном угле сгибания колена или максимальном внешнем угле поворота большеберцовой кости на протяжении всего цикла походки [44].Gao et al. обнаружили, что реконструированные ACL колени были более похожи на нормальные пространственно-временные параметры походки и кинематику суставов, но все же с дефицитом по сравнению с коленями без ACL [40]. Значительное уменьшение разгибания наблюдалось во время фазы качания в коленях с дефицитом ACL [39]. Четырехглавая мышца остается слабой даже в течение 6 месяцев после ACLR, потенциально способствуя измененной механике колена [45].

3. Сопутствующая патология костей, хрящей и синовиальной оболочки с травмой ПКС

Повреждение ПКС приводит к переднему подвывиху большеберцовой кости с ущемлением заднего латерального плато большеберцовой кости по передней поверхности латерального мыщелка бедренной кости и может вызвать значительный костный и хрящевой повреждение этих регионов [46].Кортикальные депрессивные переломы, рассматриваемые как различные объемы отека костного мозга после повреждения ПКС, часто присутствуют и, как было установлено, связаны с более низкими оценками клинических исходов через 1 год после ПКС [46]. Изредка описываются более распространенные ушибы костей в области нижней надколенника и переднемедиального плато большеберцовой кости [47].

Повреждение хряща, связанное с повреждением ПКС, широко оценивалось с помощью передовых методов визуализации, включая количественную Т (1) p МРТ [48]. Potter et al.[49] проспективно оценили 40 коленных суставов с острым изолированным повреждением ПКС и обнаружили, что все пациенты получили острую травму хряща во время разрыва ПКС. С использованием морфологической МРТ и количественного картирования T2 были зарегистрированы следующие скорректированные риски потери хряща с течением времени: двухкратный исходный уровень для латерального компартмента и медиального мыщелка бедренной кости и трехкратный исходный уровень для надколенника через 1 год после травмы. Скорректированные риски также включали 50-кратный базовый уровень для латерального мыщелка бедренной кости, 30-кратный базовый уровень для надколенника и 19-кратный базовый уровень для медиального мыщелка бедренной кости через 7–11 лет после травмы.Кроме того, была выявлена ​​связь между начальным размером отека костного мозга и последующей дегенерацией хряща [49]. Сообщается, что хрящ, покрывающий последующее отекоподобное поражение костного мозга после повреждения ACL, имеет стойкие изменения сигнала T (1p) MRI через 1 год после травмы, несмотря на улучшение костных изменений; Эти изменения сигнала МРТ дополнительно демонстрируют, что поверхностные слои хряща в месте повреждения имеют большее повреждение матрикса, чем глубокие слои латеральной большеберцовой кости после разрыва ПКС [50].Изменения T (1) p МРТ все еще не возвращаются к исходному уровню в заднебоковом хряще большеберцовой кости, в дополнение к количественным значениям T2 MRI в хряще по центральному медиальному мыщелку бедренной кости, даже через 2 года после ACLR [51]. Все эти вышеупомянутые изменения могут быть связаны с возможным развитием посттравматического остеоартрита коленного сустава после травмы ПКС и ПКС.

Предполагается, что синовиальные биомаркеры могут обеспечивать прогностические индикаторы ОА у пациентов с дефицитом ПКС и реконструированных пациентов до того, как станет очевидным рентгенологическое повреждение, и могут представлять продолжающееся воспалительное состояние коленного сустава.Биомаркеры синовиальной жидкости демонстрируют повышенный обмен коллагена как у пациентов с дефицитом, так и у реконструированных пациентов, а у реконструированных пациентов обнаруживается продолжающееся повышение синовиальных воспалительных цитокинов после операции по сравнению с дооперационными значениями [52]. Предполагается, что повышенные уровни провоспалительных цитокинов Интерлейкин- (ИЛ-) 6, ИЛ-8, гамма-интерферон, воспалительный белок макрофагов 1B и хемотаксический белок моноцитов в острой фазе (уже через 1 день) после повреждения ПКС играют роль в запуске раннего катаболизма хряща [53, 54].С-реактивный белок (СРБ), как маркер продолжающегося повреждения ткани, дополнительно значительно повышается на 3-й день после повреждения ПКС, а затем возвращается к нормальным значениям до травмы [55]. Повышенные уровни эпитопа хондроитинсульфата WF6 в сыворотке дополнительно обнаруживаются у пациентов после повреждения ПКС и могут быть полезны в будущем в качестве ранних тестов для выявления посттравматического развития ОА [56].

4. Факторы риска, связанные с коленом
4.1. Менискэктомия

Считается, что примерно 50% разрывов ПКС сопровождается повреждением мениска во время острой травмы, в то время как в коленном суставе с хроническим дефицитом ПКС разрывы мениска наблюдаются у 80% пациентов [ 3, 9].Менискэктомия может быть наиболее важным фактором риска развития остеоартрита коленного сустава после травмы ПКС (рисунки 2 и 3). Обзор факторов риска, ответственных за развитие ОА коленного сустава после хирургического лечения разрывов мениска, выявил значительно более высокий результат в отношении остеоартрита при выполнении частичной менискэктомии по сравнению с субтотальной и тотальной менискэктомией [57]. Таким образом, авторы пришли к выводу, что объем резецированного мениска был наиболее важным хирургическим прогностическим фактором развития ОА.При оценке факторов риска, позволяющих прогнозировать тибиофеморальный ОА после ACLR, наиболее сильным дискриминатором была менискэктомия в когортном исследовании Keays et al. [58]; это также был самый сильный предиктор пателлофеморального ОА. В своем систематическом обзоре литературы Øiestad et al. [59] подробно описали, что наиболее часто упоминаемым фактором риска развития ОА коленного сустава является повреждение мениска (определяемое как менискэктомия, разрыв мениска или операция на мениске) в 7 проспективных и 24 ретроспективных исследованиях, включенных в обзор.Вложенный когортный анализ в базе данных MOON (Multicenter Orthopaedic Outcomes Network) показал, что колени, реконструированные с помощью ACL с менискэктомией, имели более узкую минимальную ширину суставной щели по сравнению с их контралатеральными нормальными коленями [60].

4.2. Graft Choice

Систематический обзор выбора аутотрансплантата, сравнивающий аутотрансплантаты подколенного сухожилия и надколенника, не выявил различий между трансплантатами в клинической оценке или исходах, сообщаемых пациентами [61]. Реконструкция ПКС обеспечивает хорошие краткосрочные и промежуточные результаты, независимо от используемого трансплантата [62–64], но дегенеративные изменения хряща коленного сустава могут стать очевидными со временем после операции [65], и существует вероятность увеличения частоты ОА в сухожилие надколенника. группа [61, 66].Проспективное сравнительное исследование аутотрансплантата сухожилия надколенника и подколенного сухожилия дополнительно продемонстрировало значительно более высокие показатели радиологически определяемого пателлофеморального ОА (степень А: 46% при использовании сухожилия надколенника и 69% при использовании сухожилия подколенного сухожилия) [67]. Барениус и др. [28] не сообщили о каких-либо существенных различиях в ОА медиального отдела при использовании BPTB или четырехкратного трансплантата сухожилия полусухожильной мышцы через 14 лет после ACLR, хотя данные также имели тенденцию к более высокому уровню OA после BPTB (65% против 49%).Это объединение с меньшим ОА может быть результатом уменьшенного относительного изменения в родной механике коленного сустава, присущей подколенные привитый урожай [7], но эта связь является спорной и до сих пор не доказана окончательно в литературе. При оценке факторов риска тибиофеморального ОА после ACLR трансплантаты сухожилия надколенника были вторым наиболее сильным дискриминатором в когортном исследовании Keays et al. [58].

4.3. Консервативное и хирургическое лечение

Одно только повреждение ПКС является хорошо известным фактором риска развития ОА коленного сустава с реконструкцией или без нее [68].Ретроспективно, частота рентгенологического ОА и ограничений в повседневной активности наиболее высока у нереконструированных пациентов с сочетанными травмами колена. Авторы также обнаружили, что реконструкция ПКС не предотвращала развитие ОА, но в некоторых исследованиях приводила к меньшей распространенности его возникновения [69]. В других исследованиях, напротив, было обнаружено больше рентгенографических свидетельств изменений ОА в когортах ACL после хирургической коррекции по сравнению с когортами пациентов с хроническим дефицитом ACL, леченных неоперативно [70].Любое повреждение, полученное после травмы ПКС, имеет важные клинические последствия, когда рассматривается реконструкция ПКС. Систематический обзор литературы показал, что хирургическая реконструкция ПКС превосходит консервативное лечение [11, 71], поскольку оно предлагает лучший подход для восстановления нормальной кинематики сустава и структурной целостности и, таким образом, сводит к минимуму вероятность дальнейшего повреждения пораженного колена. или ухудшение [71]. В то время как множество факторов усложняют проблему, включая сопутствующее повреждение мениска, хирургическую технику и уровни активности пациента [7], метаанализ Aljuied et al.[27] сообщили о значительно более высоком относительном риске (4,98) развития ОА любой степени после неоперационного лечения коленного сустава с травмой ПКС, чем у пациентов, получавших реконструкцию (3,62). Кроме того, у пациентов с ревизионной реконструкцией было показано больше признаков ОА и ухудшилось качество жизни, чем у их первичных сверстников [72]. Недавний систематический обзор литературы, проведенный Chalmers et al. [73], однако, не обнаружили каких-либо значительных различий в рентгенологически очевидном ОА в когорте из 1484 пациентов, перенесших ACLR, по сравнению с 685 пациентами, которые лечились без операции.

4.4. Время операции

Исследование также показало худший результат хирургического вмешательства при отсроченной реконструкции ACL (ACLR) по сравнению с подострой реконструкцией. Sernert et al. [74] обнаружили увеличение разрыва мениска в сочетании с худшим исходом у пациентов, перенесших отсроченную реконструкцию ПКС, по сравнению с пациентами, которым была произведена подострая реконструкция. Результаты анализа марковской модели принятия решений Mather et al. [75] с использованием вероятностей исходов и эффективности, полученных из баз данных KANON (передняя крестообразная связка колена, нехирургическое или хирургическое лечение) и MOON, был обнаружен дополнительный прирост 0.28 QALY (лет жизни с поправкой на качество) при более низких общих затратах для общества в 1572 доллара с ранним ACLR, чем с реабилитацией плюс необязательный отсроченный ACLR. У педиатрических пациентов метаанализ дополнительно выявил несколько тенденций в пользу ранней хирургической стабилизации по сравнению с неоперационной или отсроченной ACLR, поскольку последняя испытывала большую нестабильность или патологическую слабость и неспособность вернуться к предыдущим уровням активности [76]. В проспективном рандомизированном клиническом исследовании, сравнивающем ранний и отсроченный ACLR, проведенное Bottoni et al.[77], диапазон движений, время операции, различия артрометра KT-1000 и субъективные оценки коленного сустава существенно не различались между двумя когортами. Хотя эти анализы не сообщают об изменениях остеоартрита при сравнении времени ACLR, проспективный анализ Jomha et al. [78] из 72 пациентов через 7 лет после артроскопической BPTB ACLR определила, что ранняя реконструкция коленных суставов с дефицитом ACL продемонстрировала наименьшую частоту дегенеративных изменений при последующем рентгенологическом наблюдении.Напротив, Harris et al. [79] пришли к выводу, что через 5 лет после ACLR ранний ACLR не обеспечил превосходных результатов и имел более высокую долю развития тибиофеморального рентгенографического остеоартрита (16% против 7%), чем отсроченный ACLR в когорте из 121 умеренно активного взрослого человека.

4.5. Двойная реконструкция по сравнению с одинарной связкой

Испытания, сравнивающие остеоартрит после реконструкции ПКС с двойной связкой и с одной связкой, ограничены, но их количество увеличивается, учитывая превосходный контроль вращения после реконструкции с двойной связкой, который может лучше восстановить кинематику вращения колена во время функциональной активности [7].Однако Ventura et al. [80] ретроспективно сравнили 36 пациентов, которым была выполнена реконструкция одинарного пучка, с 14 пациентами, перенесшими реконструкцию двойного пучка, и не сообщили об отсутствии разницы в частоте радиологических изменений остеоартрита в среднем через 4,4 года после операции. Результаты Suomalainen et al. [81] были аналогичными в своем проспективном исследовании 90 пациентов при 5-летнем наблюдении. Аналогичным образом Song et al. [82] не обнаружили разницы между методами профилактики ОА в своем проспективном рандомизированном контролируемом исследовании с 9.6% пациентов в когорте с двойной связкой и 10% в когорте с одной связкой показали результаты более позднего ОА при окончательном наблюдении. Кроме того, в проспективных рандомизированных исследованиях Zhang et al. Значимых различий в оценках результатов травмы колена и остеоартрита (KOOS) между методами не наблюдалось. [83], Альден и др. [84], а также Aglietti et al. [85].

5. Демографические факторы риска
5.1. Остаточная дряблость / мышечная слабость

Мышцы вокруг колена способствуют подвижности и устойчивости колена, а также способствуют передаче силы через коленный сустав.Слабость мышц связана с развитием ОА [86, 87] и может быть одной из самых ранних и часто наблюдаемых находок у пациентов с ОА [86]. При оценке факторов риска тибиофеморального ОА после ACLR, слабые четырехглавые мышцы и низкое соотношение силы четырехглавой мышцы и подколенного сухожилия были очень близкими дискриминаторами в когортном исследовании Keays et al. [58]. Ранние протоколы профилактики травм ПКС были сосредоточены на усилении защиты коленного сустава за счет подколенных сухожилий, но исследования Simonsen et al.[88] показали, что они могут быть неэффективными при защите связок колена из-за замедленного нервно-мышечного ответа. Тем не менее проспективное когортное исследование Tourville et al. [89] продемонстрировали, что пациенты, перенесшие реконструкцию ПКС и у которых была подтверждена слабость четырехглавой мышцы после операции, значительно сузили рентгенологическое пространство большеберцового сустава через четыре года наблюдения, что, возможно, характеризует начало посттравматического остеоартрита до клинического проявления болезни.Пациентам с предыдущими травмами ПКС могут быть полезны упражнения для предотвращения или задержки прогрессирования ОА [90], включая укрепление четырехглавой мышцы. Мышечная функция редко полностью восстанавливается у пациентов с дефицитом ACL, независимо от того, проводилась ли хирургическая реконструкция, и эта результирующая слабость считается потенциальным фактором развития ОА. Нервно-мышечная реабилитация коленного сустава и последующее укрепление и понимание проприоцепции были связаны с низкой распространенностью рентгенологического ОА коленного сустава у пациентов с травмой ПКС, получавших лечение без реконструкции [91].

5.2. Возраст

Что касается ACL, возраст старше 50 значительно увеличивает (отношение рисков 37,28 по сравнению с возрастом менее 50 лет) риск остеоартрита, требующего артропластики коленного сустава, через пятнадцать лет после реконструкции ACL [92]. У пожилых пациентов во время ACLR была продемонстрирована большая степень пателлофеморального OA при последующем наблюдении через 12 лет после ACLR [93]. Однако отдельные исследования показали, что уровень ОА статистически не увеличивается более чем через 32 месяца после ALCR у пациентов старше 50 лет [80].Вышеупомянутое вложенное когортное исследование MOON, проведенное Jones et al. [60] дополнительно обнаружили значительную связь между пожилым возрастом и меньшей шириной суставной щели на рентгенограмме через 2–3 года после ACLR. При оценке факторов риска, позволяющих прогнозировать пателлофеморальный ОА после ACLR, пожилой возраст на момент операции был определенным дискриминатором в когортном исследовании Keays et al. [58]. В модели на животных после перерезки ПКС деградация хряща была значительно выше у крыс среднего возраста, чем у молодых крыс [94].

5.3. Пол

Сообщалось, что женский пол является важным фактором риска возникновения травмы ПКС [95]. Кроме того, сообщалось о связи женского пола с рентгенологическим ОА коленного сустава после ACLR [96]. Недавние данные также показали, что женский пол оказывает заметное влияние (отношение рисков 1,58 по сравнению с мужским полом) на риск пациентов после реконструкции ПКС, которым требуется артропластика коленного сустава через пятнадцать лет [92].

5.4. Выравнивание колена

Интересно, что варусное выравнивание неповрежденного колена связано с ОА в коленном суставе с травмой ACL через 15 лет после травмы, согласно данным Swärd et al.[97]. Развитие дегенеративных изменений после травмы ПКС было связано с варусной деформацией коленных суставов в когортной оценке McDaniel Jr. и Dameron Jr. [98]. При сравнении пациентов, подвергшихся ревизии и первичной ACLR, Won et al. [99] продемонстрировали, что пациенты, подвергавшиеся ревизии ACLR, имели более частое смещение варуса, и это было связано с большей тенденцией к рентгенологическому ОА более высокой степени в медиальном тибио-бедренном суставе. Сагиттальное смещение большеберцовой кости было оценено Egund и Friden [100], которые сообщили в когортном исследовании 29 пациентов, что у 5 из 11 пациентов со сагиттальным смещением от 10 до 19 мм, несмотря на возраст, развился ранний остеоартрит через 10 лет после операции. колеблется от 23 до 28 лет.Возникновение смещения в результате повреждения ПКС рассматривается в отчете Dejour et al. [101], которые продемонстрировали, что развитие варусной деформации, характеризующей прогрессирующий ОА, происходит из-за износа заднемедиального плато большеберцовой кости из-за слабости ПКС.

6. Профилактика

Профилактика ОА коленного сустава у лиц с травмой ПКС, которым выполняются нехирургические или хирургические методы лечения, является предметом текущего исследования. В настоящее время усилия ограничиваются в основном контролируемыми лабораторными исследованиями.Шен и др. [102] недавно продемонстрировали, что через 18 месяцев вязаный каркас из шелково-коллагеновой губки, использованный в модели повреждения ПКС кролика, имел повышенную экспрессию генов связок и лучшую микроструктурную морфологию. Это эффективно защищало суставной хрящ и сохраняло суставное пространство в послеоперационном периоде времени, что позволяет предположить его клиническое использование в качестве функционального биологического каркаса для предотвращения ОА в условиях реконструкции ПКС. Мюррей и Флеминг [103] провели контролируемое лабораторное исследование мини-свиней Юкатана, которое продемонстрировало, что биоусиление (биоактивный каркас, используемый для стимуляции заживления) восстановление ПКС может обеспечить новый, менее инвазивный вариант лечения, который снижает макроскопическое повреждение хряща и, следовательно, прогрессирование ОА в послеоперационном периоде.Наконец, Jean et al. [104] продемонстрировали на крысах Wistar, что внутрисуставная инъекция гиалуроновой кислоты ограничивает повреждение суставного хряща и синовиальной оболочки, снижает уровни нейротрансмиттеров возбуждающих аминокислот и, в конечном итоге, снижает развитие ОА в коленном суставе, перерезанном ACL, что указывает на потенциальную связь с его клинической полезностью для продления или устранения раннее развитие ОА у лиц с дефицитом ACL.

7. Заключение

Повреждение ПКС, особенно с сопутствующей патологией мениска или другой связки, предрасполагает к повышенному риску остеоартрозных изменений в коленном суставе.Недостаток ACL приводит к неоптимальной кинематике, поскольку эффективная передача нагрузки зависит от механической стабильности. Доказательства показали, что реконструкция ПКС не обязательно предотвращает повышенный риск деградации хряща и зависит от таких факторов, как выбор трансплантата, время операции и хирургическая техника. Общая профилактика изменений ОА с помощью контроля веса, избежания чрезмерной нагрузки и силовых тренировок окружающих мышц особенно актуальна для этой группы пациентов.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи. Раскрывая общий конфликт интересов, не связанный с подачей данной статьи, авторы заявляют следующее: Бернард Р. Бах-младший получил гонорары, не связанные с поданной работой (SLACK Incorporated), и исследовательскую поддержку в качестве ИП от Arthrex, Inc. CONMED Linvatec, DJ Orthopaedics, Össur, Smith & Nephew и Tornier.Питер Макдональд получил исследовательскую поддержку от компании или поставщика (Conmed Linvatec) в качестве ИП, а также от редакции / руководящего совета медицинских / ортопедических публикаций (Journal of Shoulder and Elbow Surgery и Clinical Journal of Sport Medicine). Брайан М. Зальцман получил гонорары, не имеющие отношения к представленной работе (Nova Science Publishers). Остальные авторы, Дэвид Саймон, Рэнди Маскаренхас и Миган Роллинз, не имеют какого-либо существующего потенциального конфликта интересов.

.

Обзор биомеханики передней крестообразной связки и материалов для реконструкции

Передняя крестообразная связка - одна из шести связок в коленном суставе человека, которая обеспечивает стабильность во время суставов. По сравнению с другими связками он относительно подвержен острым и хроническим травмам. Восстановление и самовосстановление поврежденной передней крестообразной связки - процесс трудоемкий. Для персонала, возобновляющего активную спортивную жизнь, необходимо хирургическое вмешательство или замена.Необработанный разрыв передней крестообразной связки часто приводит к остеоартриту. Следовательно, понимание биомеханики повреждения и свойств собственной связки имеет решающее значение. Здесь представлен сокращенный обзор известной литературы с акцентом на ключевые темы кинематики и кинетики коленного сустава и различных нагрузок, действующих на переднюю крестообразную связку в зависимости от угла сгибания, с акцентом на зазоры. Вкратце, мы также рассматриваем состав механических характеристик и анатомию передней крестообразной связки, а также материалы трансплантата, используемые для операций по замене / реконструкции.Ключевые выводы этого обзора заключаются в следующем: (а) наибольшие силы сдвига на передней крестообразной связке возникают во время гиперэкстензии / малых углов сгибания коленного сустава; (б) характеристика передней крестообразной связки при переменных скоростях деформации имеет решающее значение для моделирования вязкоупругого поведения; однако исследования передней крестообразной связки человека с переменной скоростью деформации еще не опубликованы; (в) в более ранних работах наблюдалось существенное несоответствие в характере максимального напряжения / деформации передней крестообразной связки; (г) почти все синтетические трансплантаты отозваны с рынка; и (д) восстановление мостовидного протеза, разработанное Мюрреем, является многообещающим методом реконструкции передней крестообразной связки, который в настоящее время проходит клинические испытания.Важно отметить, что полное разгибание колена невозможно в случае большинства животных, и, следовательно, характер нагрузки ПКС человека отличается от моделей на животных. Многие из опубликованных обзоров ACL в большей степени сосредоточены на ACL животных, чем ACL человека. Кроме того, в этой обзорной статье обобщаются проблемы с аутотрансплантатами и синтетическими трансплантатами, которые использовались до сих пор. Аутотрансплантаты (сухожилие надколенника и сухожилие подколенного сухожилия) остаются золотым стандартом, поскольку почти все синтетические трансплантаты, представленные для клинического использования, были сняты с рынка.В этой работе также подчеркивается механическая прочность при лигаментизации аутотрансплантатов.

1. Введение

Коленный сустав человека - сложный сустав и один из важных несущих суставов тела. Коленный сустав имеет два сочленения: один между большеберцовой и бедренной костью через мениски (тибио-бедренный сустав), а другой между надколенником и бедренной костью (надколенник-бедренный сустав). Передняя крестообразная связка (ACL) - одна из шести связок, обеспечивающих стабильность во время сочленения.ACL в первую очередь ограничивает переднее скольжение большеберцовой кости по бедренной кости, тем самым предотвращая перерастяжение коленного сустава [1]. ACL составляет от 25 до 35 мм в длину, приблизительно 10 мм в ширину и от 4 до 10 мм в ширину. Он имеет примерно треугольную форму в поперечном сечении и сужается по длине от обоих концов до середины сечения; то есть ACL имеет более высокое поперечное сечение на костных поверхностях и более тонкое в средней части. Крестообразные связки соединяют бедренную и большеберцовую кости в центральной области и по большей части не подвергаются сгибанию и разгибанию, в отличие от медиальных и боковых коллатеральных связок.ACL соединяется с бедренной костью немного позади медиальной поверхности латерального мыщелка (LC) и с большеберцовой костью в передней части межмыщелковой области (ICR), как показано на рисунке 1. Среди различных видов травмы бесконтактные действия ( во время занятий спортом) являются важной причиной повреждения ПКС [2]. При бесконтактном воздействии ПКС травмируется частично или полностью, когда колено сгибается, а большеберцовая кость одновременно вращается в латеральном направлении [2–6]. ACL растягивается во время сгибания [7] и скручивается во время медиального / латерального вращения.Травма ACL влияет на активный образ жизни людей, заставляя их меньше заниматься сердечно-сосудистой деятельностью [8], тем самым влияя на общее состояние здоровья человека. Поскольку самовосстановление травмированной ПКС буквально отсутствует [9] и учитывая тяжесть травмы (степень 2 или выше [10, 11]) или нестабильность колена, пациенту требуется хирургическое лечение и / или замена. вернуться к активной спортивной жизни. В этой работе мы систематически рассматриваем следующее: анатомию связок, биомеханические силы при различных кинематических положениях, конечно-элементный анализ связок и трансплантаты ПКС.

1.1. Анатомия связок

Связки представляют собой жесткую, серебристо-белую, плотную соединительную ткань, которая прямо или косвенно соединяет кости и стабилизирует кинематические суставы. При прямом прикреплении переход связки в кость происходит в следующей последовательности: связка, волокнистый хрящ, минерализованный волокнистый хрящ и кость. При непрямом введении поверхностные волокна прикрепляются к надкостнице, а глубокие волокна прикрепляются непосредственно к кости [12]. Ткани связок жесткие, но несколько податливые.Связки состоят из клеток фибробластов и внеклеточного матрикса (ВКМ). Фибробласты - это незрелые клетки, сохранившие способность делиться. Эти клетки большие, разветвленные и плоские, они секретируют (а) коллагеновые волокна и (б) основное вещество, из которого состоит ВКМ. Клетки фибробластов могут мигрировать через ЕСМ. Коллагеновые волокна представляют собой регулярно расположенные пучки волокон, расположенные параллельно. Такое расположение обеспечивает механическое сопротивление тяговому усилию вдоль оси волокон [1]. Существует около 28 типов коллагеновых волокон [13].Из них I и III типы наиболее распространены в связках [14]. Каждая фибриллярная молекула коллагена имеет три цепи полипептидов, известных как α цепей. Каждый тип коллагена имеет похожие или разные цепи α ; то есть молекулы коллагена могут быть гомотримерными или гетеротримерными. Коллаген типа I имеет две разные цепи α из трех, коллаген типа II имеет три идентичные цепи α , а коллаген типа III имеет три разные цепи α [13].Коллаген I типа является наиболее распространенным волокном, за ним следует тип III. Два типа коллагена обычно находятся вместе в сухожилиях, кровеносных сосудах и т. Д. Два типа коллагена могут образовывать либо отдельные фибриллы, либо одну связанную фибриллу [15].

Основное вещество составляет другую часть ЕСМ. Основное вещество образует матрицу и выполняет несколько функций, таких как (i) поддержание и связывание клеток друг с другом, а также с матрицей, (ii) хранение воды и (iii) служение в качестве среды / платформы для обмена материалами между клетки и кровь.Основное вещество контролирует общую метаболическую активность ткани [1]. Он также контролирует процесс изменения формы ткани. Основное вещество в основном состоит из полисахаридов (также известных как гликозаминогликаны (ГАГ)) и белков, таких как эластин и так далее. GAG задерживают воду, что, в свою очередь, придает желеобразный вид. ГАГ в основном связаны с белковым ядром с образованием протеогликанов. ГАГ связаны с белковой сердцевиной, как щетинки от бутылочной щетки [16]. Основное вещество также включает в себя несколько белков адгезии, которые играют важную роль в связывании компонентов основного вещества друг с другом и с поверхностью клеток.Интегрины (семейство белков клеточной поверхности) играют главную роль в поддержании каркаса между цитоскелетом клетки и матрицей [17]. Фибронектин - один из таких белков, который связывает волокна коллагена с основным веществом. Гиалуроновая кислота (полисахарид, содержащийся в связках) вязкая и скользкая, находится в капсуле коленного сустава. Он смазывает коленные суставы и помогает связывать клетки. Состав связок кратко представлен на рисунке 2. Поскольку сухожилия довольно близки к связкам с точки зрения механических и биохимических характеристик, состав сухожилий также представлен на рисунке 2 [14, 16].


Микроструктура связки имеет иерархический характер и показана на Рисунке 3 [18]. Связка состоит из связанных пучков диаметром от 50 до 300 мкм м. Волокна имеют многомодальное распределение диаметра, и диаметр волокон варьируется по длине. Он включает в себя как маленькие, так и большие волокна (от 10 до 500 нм) [19], причем волокна плотно упакованы с меньшими волокнами, зажатыми в промежутках, не занятых большими волокнами. Фибриллы формируются из коллагеновых фибрилл (от 50 до 500 нм), а фибробласты выстраиваются вдоль длинной оси связки.Коллагеновые фибриллы имеют волнистую или синусоидальную форму, известную как извитость. Кривизну можно наблюдать на гистологических изображениях и изображениях сканирующей электронной микроскопии вдоль продольного среза. Коллагеновые фибриллы и пучки демонстрируют извитую форму через каждые 67 нм и 45 мкм, м, соответственно [18]. Рисунок обжима при разном увеличении приводит к постепенному усилению жесткости под действием растягивающей нагрузки. Механическое поведение связки объясняется узором изгиба. На нижнем уровне фибриллы коллагена состоят из микрофибрилл (3.5 нм).


1.1.1. Медленное заживление травмы ПКС

Nagineni et al. провела исследование in vitro на культуре клеток на клеточных линиях ACL и MCL. По сравнению с клетками MCL, клетки ACL обладают низким потенциалом пролиферации и миграции в ответ на повреждение [20]. Кроме того, на миграцию фибробластов может влиять изобилие фибронектина в ACL и PCL по сравнению с MCL и сухожилием надколенника [21].

Силверс и Мандельбаум классифицировали повреждения связок на три типа.Травма первого класса (степень I) возникает в результате разрыва менее одной трети волокон связки и представляет собой дряблость колена менее 5 мм. Ко второму классу (степень II) относятся травмы, возникшие в результате разрушения от одной трети до двух третей волокон, присутствующих в связке, с дряблостью колена 5–10 мм. Травмы III степени возникают в результате разрыва более двух третей волокна при расшатывании колена 10–15 мм. Потеря функции и болезненность заметна при травмах II и III степени.Дряблость коленного сустава измеряется как перевод передней большеберцовой кости в результате процедур, используемых для клинической диагностики. Тест переднего выдвижного ящика и тест Лахмана выполняются клинически для диагностики недостаточности ПКС [22].

2. Биомеханика ACL
2.1. Биомеханические свойства ACL

График зависимости напряжения от деформации ACL, полученный при растягивающей нагрузке, показывает трехфазный график, состоящий из (i) области пальца, (ii) линейной области и (iii) области текучести, как показано на рисунке 4. Рисунок извитости коллагеновых фибрилл распрямляется при низких напряжениях, маркируя область пальца [23].Сила сопротивления постепенно увеличивается в линейной области с упругой деформацией. Начало остаточной деформации отмечено областью текучести [24]. В этот момент стресс уменьшается из-за разрыва фибрилл коллагена, что в конечном итоге приводит к разрыву связок. Судя по литературе по исследованиям трупов, предельная сила растяжения ACL варьируется от 600 до 2300 Н (Таблица 1). Ползучесть, релаксация напряжения и гистерезис с зависимостью от скорости деформации, что указывает на вязкоупругость связок, также являются характеристиками связок.Связки можно изучить, экспериментируя либо с изолированной ACL, либо с ACL с костными опорами, такими как комплекс бедра-ACL-берцовая кость (FATC). Исследовательские группы предпочли образцы FATC изолированным образцам ACL, чтобы избежать проскальзывания во время испытаний на растяжение. Исследование поведения изолированной ПКС с переменной скоростью деформации проводилось как на животных, так и на людях. Kennedy et al. изучили поведение переменной скорости деформации изолированной ПКС человека. Авторы сообщают, что с увеличением скорости деформации максимальная нагрузка и деформация до максимальной нагрузки увеличиваются [25].Об отдельных исследованиях ACL на животных с переменной скоростью деформации не сообщалось.



Авторы (год) Количество испытуемых и возраст Усилие / сила растяжения, среднее значение (СО) в Ньютонах Жесткость, среднее значение (СО) в Ньютон / мм Примечания / особенности / комментарии

Kennedy et al. (1976) 10 изолированных образцов ПКС
Средний возраст 62
626 (51) - Было проведено исследование скорости деформации изолированных образцов ПКС.Разрушающая нагрузка и деформация увеличиваются в зависимости от скорости деформации [25]

Trent et al. (1976) 10 образцов FATC
Возраст от 29 до 55 лет
633 141 Образцы FATC [34]

Noyes and Grood (1976) 6 образцов FATC
Возраст от 16 до 26 лет
1730 (660) 182 (56) Представленное поведение FATC при растяжении считается золотым стандартом [35]
20 образцов FATC
Возраст от 48 до 86 лет
734 ( 266) 129 (39) Прочность и жесткость связок уменьшаются с возрастом [35]

Woo et.al (1991) 54 образца FATC
Были изучены 3 возрастные группы (22–35, 40–50 и 60–97)
2160 (157) групп, 22–35 лет
1503 (83) группы, 40– 50 лет
658 (129) групп, 60–97 лет
242 (28) группы, 22–35 лет
220 (24) группы, 40–50 лет
180 (25) групп, 60–97 лет
были изучены эффекты возраста и ориентации (анатомическая и большеберцовая ориентация). Было замечено, что более молодое население обладает большей силой. Образцы, испытанные в анатомическом направлении, имели большую прочность на разрыв, чем образцы, испытанные в большеберцовой ориентации [36]

Chandrashekar et al.(2006) 17 FATC (8 мужчин FATC, 9 женщин)
Средний возраст был 37 лет
1818 (699) мужчин, 1266 (527) женщин 308 (89) мужчин, 199 (88) женщин Мужчины Было обнаружено, что образцы FATC ломаются при более высоких нагрузках, чем образцы FATC самок [37]

Исследования переменной скорости деформации FATC проводились только на кроликах [26], собаках [27], и приматы [28]. Pioletti et al. выполнили исследование скорости окрашивания бычьего FATC при уровнях нагрузки намного ниже, чем нагрузка отказа, то есть до тех пор, пока не произойдет 10% деформация [29].Нагрузка разрушения и удлинение при разрыве увеличивались со скоростью деформации по данным нескольких исследовательских групп [26, 28], в то время как по данным других групп наблюдалось снижение нагрузки до разрушения и удлинения при разрыве [27]. Следовательно, модели поведения FATC животных не были последовательными. В случае FATC человека поведение переменной скорости деформации еще не сообщалось. Методы консервации образцов, такие как хранение в физиологическом растворе (при комнатной температуре), глубокое замораживание и бальзамирование, влияют на прочность на излом ACL под нагрузкой [30].Не существует метода консервации, позволяющего сохранить образцы (используемые для биомеханических испытаний), а также свежие образцы (т.е. образцы, доступные сразу после смерти человека / животного или отделения ткани от живого человека / животного). Вийдик и Левин изучали влияние методов консервации на механическое тестирование ПКС кролика. По словам авторов, характер кривых удлинения нагрузки, полученных как для забальзамированных, так и для свежих образцов, был аналогичен, но величина разрушающей нагрузки была разной.Команда смогла сравнить свежие и забальзамированные образцы ПКС кролика. Кроме того, вскрытие трупов человека без бальзамирования не рекомендуется из-за возможности заражения.

Микроскопически ACL состоит из двух пучков, а именно переднемедиального пучка (AMB), который натягивается во время сгибания колена, и заднебокового пучка (PLB), который натягивается во время разгибания колена [31]. Другими словами, какая-то часть связки всегда находится под напряжением. На рис. 5 показана зависимость деформации пучков от угла сгибания коленного сустава [32].В большинстве хирургических вмешательств работают с AMB [7].


2.2. Кинематика и кинетика коленного сустава при горизонтальной ходьбе и подъеме по лестнице

При ходьбе и подъеме по лестнице происходит сгибание и разгибание в коленном суставе. Четырехглавая мышца и подколенное сухожилие - пара мышц-антагонистов, которая помогает сгибанию и разгибанию в коленном суставе [38]. Сгибание и разгибание коленного сустава включает как вращение большеберцовой кости (относительно бедренной кости), так и перемещение бедренной кости по большеберцовой кости (вперед / назад).При ходьбе по горизонтали сгибание в коленном суставе может достигать 30 °. В случае подъема по лестнице угол сгибания колена варьируется от 60 ° до 135 °, в зависимости от высоты каждой ступеньки. Центр вращения (CoR) коленного сустава зависит от угла сгибания. Для первых 30 ° сгибания (т.е.позиции с 1 по 4 на рисунке 6 (а)) мыщелок бедренной кости подвергается минимальному смещению кпереди. Между 30 ° и 135 ° мыщелок бедренной кости подвергается большему смещению кпереди.

Некоторые мышечные силы, такие как сила подколенного сухожилия (HAMS), сила икроножной мышцы (GAS), сила сухожилия надколенника / четырехглавой мышцы (PT) и сила тибио-бедренного сустава (TF), действуют во время сгибания и разгибания коленного сустава.Четырехглавая мышца сокращается эксцентрически при сгибании колена и концентрически при разгибании. С другой стороны, мышцы задней поверхности бедра выполняют обратное действие, и поэтому две мышцы - четырехглавая мышца и подколенные сухожилия - являются антагонистами. Мышцы подколенного сухожилия прикрепляются за коленом и поэтому прикладывают заднюю сдвигающую силу к большеберцовой кости. Сила сдвига, создаваемая сухожилием надколенника (высокая сила четырехглавой мышцы), имеет наибольшую долю в определении общей силы сдвига и возникает во время отрыва контралатерального пальца стопы (CTO).Во время ходьбы в дополнение к приведенному выше списку сил возникает сила реакции опоры (GRF) (рис. 7). GRF всегда применяет заднюю поперечную силу, так как линия действия результирующей силы проходит за коленом. Общая поперечная сила в коленном суставе должна зависеть от величины и направления отдельных сил. Однако максимальная сила сдвига в значительной степени зависит от силы, прилагаемой четырехглавой мышцей через сухожилие надколенника. Как передняя, ​​так и задняя поперечные силы перемещают бедро по большеберцовой кости в соответствующих направлениях.Эти движения сдерживаются ACL.


2.2.1. Исследования in vivo кинетики коленного сустава

Силы, действующие на коленный сустав, были измерены с помощью инструментальных телеметризованных имплантатов (in vivo) несколькими исследовательскими группами. Авторы измерили осевую силу вместе с двумя поперечными силами (перпендикулярными оси имплантата). В следующей системе координат силы, измеренные вдоль оси -оси и оси - (сагиттальная и корональная плоскость), были известны как сила сдвига, а силы, измеренные вдоль оси -оси, назывались осевой силой (осевая плоскость).Авторы также измерили три компоненты импульса [39, 40] с помощью шести тензодатчиков на основе полупроводников. Было обнаружено, что поперечные силы составляют менее 10% от величины осевой силы. Наибольшие поперечные силы наблюдаются при ходьбе по ровной поверхности, подъеме по лестнице и спуске по лестнице по сравнению с сидением, вставанием и сгибанием колен.

2.3. Силы, действующие на ACL
2.3.1. Cadaveric Study

Markolf et al. проанализировали силы, действующие на ПКС под разными углами сгибания при комбинированной нагрузке (передняя сила, внутренний / внешний момент и варусно-вальгусное движение) на изолированной трупной ноге [42].Измерения силы были получены с помощью тензодатчика, расположенного ниже точки введения ACL на большеберцовой кости. Кожа и другие анатомические образования в коленном суставе остались нетронутыми. Это исследование проводилось в горизонтальном положении или на спине; то есть нагрузки от веса тела трупа и силы реакции опоры отсутствовали. Механическое приспособление было выполнено для приложения (а) внутреннего или внешнего крутящего момента (10 Нм) и (б) либо варусного, либо вальгусного момента (10 Нм) в коленном суставе. ПКС испытывала наибольшую силу при углах сгибания менее 30 ° для всех комбинаций экспериментальных нагрузок.Наибольшая сила ACL в 300 Н наблюдалась при гиперэкстензии (-5 ° сгибания) колена с передним усилием 100 Н и внутренним крутящим моментом 10 Нм. Силы ACL при различных комбинационных нагрузках показаны на рисунке 8.


Силы, действующие на ACL, были оценены с использованием смоделированных моделей во время различных фаз ходьбы. Цикл походки во время ровной ходьбы можно разделить на восемь фаз: (1) начальный контакт - удар пяткой (HS), (2) стопа плоскостопия или реакция на нагрузку, (3) среднее или контралатеральное отключение пальца ноги (CTO), (4) конечный Стойка с отрывом пятки или контралатеральным ударом пяткой (CHS), (5) предпусковой замах или отрыв носка, (6) начальный замах, (7) средний замах и (8) конечный замах.Эти фазы показаны на рисунке 9.


Моррисон был первым исследователем, который рассчитал силу, действующую на ACL, путем моделирования. Девять самцов и 3 самки заставляли ходить по силовой пластине и одновременно отображались как спереди, так и сбоку. Ускорение на каждом сегменте нижней конечности рассчитывалось для каждого кадра путем визуализации походки. Сила реакции земли и ускорение от силовой пластины и изображений обеспечивали общую силу, действующую на колено.Максимальная сила, действующая на ACL, была рассчитана и составила 156 Н. ACL была нагружена в течение от 5% до 25% цикла походки после удара пяткой [43]. Соответствующий угол колена варьируется от 15 ° до 20 °. В другом исследовании, опубликованном Коллинзом, модель сагиттальной плоскости использовалась для оценки сил, действующих на ПКС во время цикла походки. Эффекты антагонистических и синергических мышц были включены в динамический анализ горизонтальной ходьбы. По оценкам, сила около 900 Н действовала на ACL во время ранней фазы опоры [44].

2.3.2. Вычислительные исследования

Shelburne et al. [41] вычислили и объяснили характер нагрузки на ACL в цикле походки при нормальной ходьбе. Прогнозируемые силы ACL показаны на Рисунке 9 как функция цикла походки, а также угла колена. Авторы извлекли пользу из модели, разработанной и проверенной независимо Андерсоном и Панди [45, 46]. Силы мышц ног, углы коленного сустава и силы реакции опоры оценивались на основе «модели всего тела» с использованием теории динамической оптимизации.Эти прогнозируемые силы реакции мышц и опоры на основе «модели всего тела» использовались для оценки сил ACL с помощью скелетно-мышечной модели нижней конечности. В исследовании сообщается, что максимальная нагрузка на ACL происходит в середине упражнения. Соответствующий угол колена варьируется от 15 ° до 20 °. Во время фазы свинга ACL был минимально загружен. Связки предполагались эластичными в приведенных выше математических моделях Shelburne et al. [41].

2.4. Половые различия в биомеханических свойствах

Сообщается, что самки страдают от двух до семи раз травмы ПКС, чем их коллеги-мужчины того же возраста [47, 48].У женщин ожидаются чрезмерные нагрузки на ACL на единицу массы тела из-за меньшей жесткости мышц колена [49]. В обширном и подробном исследовании Hewett et al. [50], как юные спортсмены, так и юные спортсмены оценивались в течение десяти лет с использованием комбинированных биомеханико-эпидемиологических подходов. Исследование показало, что у женщин-игроков было четыре нервно-мышечных дисбаланса, а именно: доминирование связок , доминирование четырехглавой мышцы , доминирование ног и доминирование туловища . При приземлении колени игроков женского пола имеют тенденцию заходить в вальгусную позицию. Задняя кинетическая цепь: ягодичные мышцы (большая и средняя), подколенные сухожилия, икроножная и камбаловидная мышцы не поглощают достаточную силу реакции опоры (GRF), заставляя сустав и связку поглощать большое количество силы. Несмотря на непродолжительность возникновения GRF, поражаются связки колена. Это явление называется доминированием связок . Второй дисбаланс, называемый доминированием четырехглавой мышцы , относится к женщинам, использующим четырехглавую мышцу для придания жесткости колену и стабилизации сустава без вовлечения задней мышечной цепи, что приводит к возникновению передней поперечной силы в колене.ACL, которая служит для проверки передне-заднего перемещения, терпит вредное воздействие из-за передней поперечной силы. Третий тип дисбаланса - это доминирование ног , которое относится к преобладанию одной ноги у женщин, что приводит к большей асимметрии между нижними конечностями и большему риску травм в будущем. Четвертый тип дисбаланса - это доминирование ствола . Дисбаланс связан с неспособностью точно контролировать туловище в трехмерном пространстве. Учитывая тот факт, что центр масс (ЦМ) у женщин выше над землей по сравнению с ЦО мужчин, увеличение массы туловища после созревания без контролируемых мускулов усиливает дисбаланс, приводящий к более высокому боковому движению во время занятий спортом. виды деятельности.Распределение массы по-новому, более высокий уровень COM и отсутствие мышечного контроля способствуют дисбалансу туловища [50]. Кроме того, площадь поперечного сечения, длина и объем ПКС у женщин меньше, чем у мужчин [51–54].

Максимальная нагрузка при разрушении (1266 Н (SD 527)), жесткость (198 Н / мм (SD 88)) и модуль упругости (99 МПа (SD 50)) ACL, полученного от трупов женщин, были ниже, чем у трупы мужчин (1818 Н (SD 699), 308 Н / мм (SD 89) и 128 МПа (SD 5), соответственно). Поскольку модуль упругости не зависит от размера, вышеупомянутые различия в значении модуля между полами указывают на изменение состава ACL.В отдельном исследовании in vitro на ПКС человека было обнаружено, что эстроген снижает концентрацию коллагена, что может отвечать гендерным различиям в механических свойствах ПКС [56]. Хашеми и др. сообщили, что ACL женщин имеет более низкую концентрацию фибрилл и процент площади, занятой фибриллами коллагена, чем ACL мужчин [57].

3. Замещающие трансплантаты

Структурные и механические свойства трансплантатов до имплантации, размещения трансплантата, реваскуляризации, реабилитации и защиты являются критическими факторами при выборе трансплантатов.

3.1. Натуральные трансплантаты

Натуральные трансплантаты можно разделить на (i) аутотрансплантаты, (ii) аллотрансплантаты и (iii) ксенотрансплантаты. Трансплантаты, взятые из собственного сухожилия пациента (частично) для восстановления разорванной ПКС [10], называются аутотрансплантатами. Аутотрансплантаты уменьшают отторжение инородных тел, потенциальные аллергические реакции и передачу любых заболеваний. Наиболее распространенными вариантами аутотрансплантатов являются кость-надколенник-сухожилие-кость (B-PT-B), сухожилие четырехглавой мышцы и сухожилие подколенного сухожилия (полусухожильная мышца-тонкая мышца).Хирургические методы ПКС на основе аутотрансплантата требуют больше времени на операцию, а также времени восстановления из-за дополнительного разреза на теле пациента. Заболевание места трансплантата также могло оказать пагубное влияние на процесс. Ширина трансплантата и наличие точек прикрепления костей определяют успех аутотрансплантата для замены ПКС. Из-за некроза тканей после имплантации все аутотрансплантаты ослабляются. Следовательно, исходная прочность аутотрансплантатов во время сбора должна быть достаточно большой, чем нативная ACL, чтобы компенсировать потерю прочности, возникающую из-за некроза ткани [33].Рисунок 4 [33] иллюстрирует прочность на разрыв ACL и связки надколенника (PT), чтобы подчеркнуть разницу в механическом поведении. Разница в составе основного вещества и расположении волокон заставляет сухожилие растягиваться короче и воспринимать большую нагрузку. Однако из-за более коротких характеристик деформации аутотрансплантатов PT может быть несоответствие в дряблости имплантированного PT колена по сравнению с контралатеральным коленом с естественной ACL. Аутотрансплантаты (в основном сухожилие надколенника или сухожилия подколенного сухожилия) подвергаются процессу лигаментизации в течение 24 месяцев после операции.Эта активность хорошо документирована на животной модели. В немногих доступных исследованиях на людях время, необходимое для полной лигаментизации, варьировалось, как сообщают исследовательские группы [58, 59]. Гистологически сухожильный трансплантат претерпел изменения в сторону связки, но распределение коллагена все еще остается неизменным или минимально измененным [60]. Weiler et al. оценили биомеханические свойства расщепленного трансплантата ахиллова сухожилия у овец в течение двух лет. Максимальная нагрузка до разрушения, жесткость и прочность на разрыв были значительно меньше, чем у неповрежденной ПКС даже после 104 недель [61].Кондо и др. выполнили аналогичное исследование трансплантата сухожилия полусухожильной мышцы в течение одного года у овец и получили аналогичные результаты [62]. Сила разрушения трансплантата была значительно ниже, чем у интактной ПКС через 52 недели, несмотря на лигаменизацию. Только жесткость (т.е. крутизна силы по сравнению с деформацией) трансплантата была сопоставима с интактной ПКС через 52 недели. Эта тенденция предполагает, что процесс лигаментизации восстанавливает трансплантат гистологически, а не механически. Основные результаты исследований Weiler et al.и Кондо и др. суммированы на Фигуре 10. Сила разрушения двух аутотрансплантатов для ПКС в различные моменты времени после операции сравнивается с интактной ПКС.


Трансплантаты, полученные из человеческих трупов, называются аллотрансплантатами [63]. B-PT-B, ахиллово сухожилие, сухожилия подколенного сухожилия и передняя / задняя большеберцовая мышца - это различные варианты аллотрансплантатов. Операции по замене аллотрансплантата требуют сокращения времени операции на пациенте и, следовательно, более короткого времени восстановления. С помощью этой процедуры исключается заболеваемость донорским участком.С другой стороны, это требует повышенных хирургических затрат. Доступность донора, история болезни донора и процессы стерилизации аллотрансплантатов влияют на качество трансплантата для замены. Однако высока вероятность заражения некоторыми заболеваниями и отторжения трансплантата в целом. Кроме того, высокая температура и давление во время процесса стерилизации могут изменить биомеханические свойства. Третий источник натуральных трансплантатов - это прививки от других видов животных, таких как свиньи и крупный рогатый скот, и эти прививки вместе называются ксенотрансплантатами.Эти трансплантаты похожи на аллотрансплантаты, но с повышенным риском передачи заболеваний и отторжения инородного тела [64]. В опросе, проведенном среди хирургов, первым предпочтительным выбором аутотрансплантата было сухожилие подколенного сухожилия (63%), за которым последовал трансплантат сухожилия надколенника (23%). Третий вариант - аллотрансплантаты (11%) [65]. Трансплантация сухожилий надколенника ограничивает разгибание колена и вызывает боль и дискомфорт в течение длительного периода по сравнению с пересадкой сухожилий подколенного сухожилия. Кроме того, у сухожилия надколенника отличная начальная фиксация и лучшая костно-костная интеграция [65].

3.2. Синтетические трансплантаты

Серебро, нержавеющая сталь, нейлон, шелковые струны и т. Д. - несколько материалов, из которых экспериментировали для синтетических связок. Исследования с использованием этих материалов не подтвердили результатов исследований на животных из-за раннего разрыва и неудовлетворительных результатов [66]. Синтетические трансплантаты включают устройства для увеличения и постоянной замены [67]. Устройства для аугментации обеспечивают первоначальную защиту аутотрансплантата, пока он не созреет и не произойдет реваскуляризация. Постоянные протезы для замены включают углеродные волокна и полимерные волокна (политетрафторэтилен, полиэстер и т. Д.).). Различные коммерческие трансплантаты на основе углепластика были «Proplast» [Vitex Inc., Хьюстон, США], «Polyflex» [Ричард, Мемфис, США] и «Intergraft» [Osteonics Biomaterials, Ливермор, Калифорния, США]. Продукты не оказали воздействия из-за высокой скорости разрыва, отложения углеродных частиц в тканях печени и воспалительной реакции в окружающих тканях [68]. Изъятые трансплантаты на основе полимерных волокон представляют собой Gore-Tex на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) [W. Л. Гор, Флагстафф, Арканзас, США, 1986 [69]], «Лидс-Кейо» на основе полиэстера [Neoligaments Ltd., Лидс, Великобритания, 1982 [70]], «Дакрон» на основе полиэстера [Stryker Corp., 1989, Country [71]], «Kennedy LAD» на основе полипропилена [St. Paul, MN, США, [72]], и «LARS» на основе полиэтилентерефталата [Surgical Implants and Devices, Arc-sur-Tille, France [73]]. Из-за эффектов выщелачивания в организме были обнаружены полимерные частицы, например, Gore-Tex [74], что привело к изъятию этих продуктов с рынка. Другими причинами разрушения полимерных трансплантатов были низкая биосовместимость, плохое сопротивление истиранию и скручиванию, что привело к более высокому уровню разрывов, и износу, вызывающему осложнения.

3.3. Инженерные биотрансплантаты

Подходы тканевой инженерии включают in vitro культивирование неолигаментов с использованием биоразлагаемых каркасов, засеянных клетками и факторами роста. Затем новые связки используются в качестве трансплантата для замены ПКС. Наиболее часто используемые биологические материалы каркаса - это коллаген [75], шелк [76], гиалуроновая кислота [77], хитозан [78] и альгинат [79]. В качестве материала каркаса использовались синтетические материалы, которые включают, помимо прочего, полидиаксонан [80], полигликолевую кислоту [81], поли-L-молочную кислоту [82], сополимер молочной кислоты и гликолевой кислоты. кислота [83] и поли-капролактон [84].Поскольку ACL представляет собой фиброзную ткань, для инженерии связок использовались в основном волокна. Freeman et al. комбинированное плетение и скручивание для создания каркаса для тканевой инженерии ПКС [23]. Точно так же Chung et al. разработал каркас, имеющий иерархическую структуру, с использованием плетения и скручивания волокон [85]. Полимерные нити были сплетены для получения волокон, которые затем переплетались с образованием трансплантатов. Применяя разные техники плетения волокон на разных уровнях увеличения, иерархия была достигнута аналогично естественной ACL.Комбинации угла скручивания, угла плетения и диаметра нити регулируют пористость этих трансплантатов. Другой вариант конструкции включает прикрепление костей к концам каркаса для интеграции кости с ACL. Laurencin et al. и Chung et al. сообщили о каркасах с тремя зонами: двумя костными концами и одной внутрисуставной областью, различающейся пористостью [85, 86].

В последнее время набирает популярность метод восстановления ACL с помощью мостовидного протеза, задуманный и разработанный Мюррей и ее командой. Команда использует полипропиленовый шов в качестве ориентира и гидрогель богатой коллагеном и тромбоцитами плазмы (PRP) в качестве моста (содержащий клетки и факторы роста).Тромбоциты в плазме были идентифицированы как источник временного каркаса и инициирования продукции белка ЕСМ фибробластами. Отсутствие временного каркаса при травмах ПКС является основной причиной отсутствия самовосстановления [87–90]. Биоусиленная реконструкция ПКС сравнивалась с операциями по замене ПКС у свиней. У животных, оперированных с помощью мостовидного протезирования ACL, не было зарегистрировано остеоартрита в течение одного года по сравнению со свежезамороженными аллотрансплантатами на основе PT [91]. Было обнаружено, что биомеханические свойства, нагрузка текучести и жесткость ПКС, восстановленной гидрогелем коллаген-PRP, аналогичны свойствам ПКС человека [92, 93].FDA получило разрешение, и испытания на людях продолжаются.

4. Выводы

В этом обзоре кинематика и кинетика коленного сустава во время различных упражнений, таких как ходьба по прямой и подъем по лестнице, а также нагрузки, действующие на ACL во время вышеупомянутых действий (в зависимости от угла сгибания ), обсуждаются подробно. Кроме того, представлен краткий обзор следующего: (а) состав и анатомия ПКС, (б) естественные трансплантаты (аутотрансплантаты, аллотрансплантаты и ксенотрансплантаты), (в) синтетические трансплантаты и (г) инженерные биотрансплантаты для замены / реконструктивные операции.Основные результаты представленных исследований заключаются в следующем: (i) Механическое поведение ACL / FATC трупа (а) Образцы поведения ACL при квазистатической, крутильной и комбинационной нагрузке в опубликованной литературе не перекрываются друг с другом. Различные факторы, такие как демография, методы сохранения образцов, различия в используемых захватах / техниках захвата, изолированные ACL по сравнению с образцами FATC и различные скорости деформации могли способствовать различиям. (Ii) Кинематика коленного сустава при ходьбе по ровной поверхности и подъеме по лестнице (а) Сгибание и разгибание коленного сустава включает как вращение голени (относительно бедренной кости), так и перемещение бедренной кости над большеберцовой костью (вперед / назад).При ходьбе по прямой требуется сгибание в коленном суставе до 30 °, а при подъеме по лестнице - угол сгибания до 135 °, в зависимости от высоты каждой ступеньки. (B) Центр вращения (CoR) коленного сустава зависит от угол сгибания. Для первых 30 ° сгибания мыщелок бедренной кости подвергается минимальному смещению кпереди. Между 30 ° и 135 ° мыщелок бедренной кости подвергается большему смещению кпереди. (Iii) Силы, действующие на ACL. (а) Наибольшие силы сдвига на передней крестообразной связке возникают во время гиперэкстензии (-5 ° сгибания) коленного сустава.Комбинированная нагрузка (т. Е. Сдвигающая нагрузка вместе с крутящей нагрузкой) является аддитивной для углов сгибания от -5 ° до 20 ° в коленном суставе. (B) Силы, прилагаемые к ACL во время сгибания / разгибания колена, в сочетании с крутящим моментом и моментом сообщил об изолированном трупном колене, экспериментированном в положении лежа на спине. Следовательно, этот тест исключил влияние силы тяжести и веса тела. Фактическая сила воздействия на живую ткань ПКС не была определена количественно при различных реальных нагрузках и ситуациях, вызывающих травмы.Из-за практических ограничений прогнозирования сил ACL на живом субъекте, эти силы были рассчитаны с помощью аналитических моделей. (C) Характеристика ACL при переменных скоростях деформации дает информацию о вязкоупругой природе ACL. Хотя сообщалось об исследованиях переменной скорости деформации FATC на приматах, собаках, кроликах и т. Д., О подобных исследованиях на FATC человека не сообщалось. В дополнение к исследованию переменной скорости деформации, исследования ползучести и релаксации напряжения передней крестообразной связки человека могут помочь в выборе материала для конструкции имплантата.(iv) Трансплантат для реконструкции ПКС (а) Натуральные трансплантаты, такие как аутотрансплантаты, являются наиболее предпочтительным вариантом в последнее время. Большинство синтетических трансплантатов отозвано с рынка. Однако восстановление ACL с помощью мостовидного протеза, разработанное Murray et al. кажется многообещающим методом реконструкции ACL.

Конфликт интересов

Конфликта интересов нет.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить финансирующие агентства за их постоянную поддержку: Департамент науки и технологий (YSS / 2014/000880 и IDP / MED / 05/2014), Индо-немецкий центр науки и технологий (IGSTC / Call 2014 / Sound4All / 24 / 2015-16), Военно-морской исследовательский совет (NRB / 4003 / PG / 359) и BIRAC, Департамент биотехнологии (BIRAC / BT / AIR0275 / PACE-12/17).

.

Разрыв крестообразной связки

Особый риск травм: дзюдо, футбол, лыжи и аналогичные виды спорта

Задняя крестообразная связка повреждается только в результате очень травмирующих событий, таких как автомобильная авария или подобные аварии.

Хотя передняя крестообразная связка такая же толстая и крепкая, как и задняя крестообразная связка, она повреждается значительно чаще.Он может разорваться полностью (полный разрыв крестообразной связки) или могут быть разорваны отдельные волокна (частичный разрыв крестообразной связки).

Особую опасность получения травм представляют дзюдо, футбол, лыжи и аналогичные виды спорта. В большинстве случаев колено сгибается внутрь, а верхняя часть тела одновременно сгибается назад. Волокна очень часто разрываются там, где связка входит в бедренную кость.

Другой причиной травмы является врожденная аномалия крестообразной связки, которая приводит к постоянному перенапряжению до разрыва связки по незначительной причине.

Пациенты иногда испытывают сильную боль в коленном суставе, который обычно опухает в течение первых нескольких часов. Другой признак - излияние в суставы и выраженная нестабильность суставов.

Лечение разрыва крестообразной связки

  • Как только острая боль уменьшилась, обычно назначают регулярную физиотерапию. Это улучшает стабильность пораженного коленного сустава за счет укрепления мышц и координации тренировок.
  • Электрофизиотерапия, ультразвук и пакеты со льдом также могут использоваться для лечения, индивидуально или в комбинации. Это улучшает перфузию и снимает боль.
  • Но наиболее важным фактором является постоянная тренировка мышц на протяжении всей жизни, чтобы помочь мышцам взять на себя задачу разорванной крестообразной связки.
  • Поддерживающие наколенники используются, в частности, во время занятий спортом и после операций. Они позволяют шаг за шагом восстанавливать подвижность и снимают нагрузку на коленный сустав, стабилизируя его.
  • При необходимости операции обычно проводят пластику крестообразных связок. В этой процедуре кусок собственного сухожилия имплантируется в колено в качестве замены. После операции необходим реабилитационный уход с применением физиотерапии и других методов, как описано выше.

Лечебная физкультура как дополнение к лечению после травм задней крестообразной связки

Уважаемый пациент,

medi будет оказывать вам активную поддержку на этапе реабилитации.С помощью серии упражнений, которые вы найдете в следующем PDF-файле, вы можете активировать и укрепить мышцы ног. Просто распечатайте PDF-файл, чтобы вы могли выполнять упражнения где и когда захотите.

Надеемся, вам понравится, и желаем успехов!

Одно важное замечание перед началом: пожалуйста, заранее обсудите упражнения со своим врачом и терапевтом.

Лечебная физкультура Часть I

Сгибать и растягивать голеностопный сустав

Сгибание и растяжка голеностопного сустава: упражнения для активации мышц бедра
Дозирование
  • 15 повторений по 3 цикла каждый
  • 30-секундный перерыв после каждого цикла

Обратите внимание:

  • Выполняйте движения медленно
  • Напрягите мышцы бедра
  • Это упражнение можно выполнять обеими ногами, чтобы предотвратить тромбоз

Сдвинуть коленную чашечку

Перемещение коленной чашечки: упражнение для мобилизации коленной чашечки
Дозирование
  • Выполняйте каждое упражнение около одной минуты
  • Упражнение можно выполнять несколько раз в день

Обратите внимание:

  • Перемещайте коленную чашечку влево и вправо, а также вверх и вниз
  • Выполняйте движения медленно
  • Расслабьте мышцы бедра

Поднять ногу в положении лежа

Поднять ногу в положении лежа: упражнение для укрепления мышц бедра
Дозирование
  • 10 повторений по 3 цикла каждый
  • 30-секундный перерыв после каждого цикла

Обратите внимание:

  • Поднимите прямую ногу примерно на 20 дюймов
  • Выполняйте движения медленно
  • Потяните пальцы ног вверх на себя

Лечебная физкультура Часть II

Поднять ногу лежа на боку

Поднять ногу лежа на боку: упражнение для укрепления мышц ягодиц и бедра
Дозирование
  • 15 повторений по 3 цикла каждый
  • 30-секундный перерыв после каждого цикла

Обратите внимание:

  • Травмированная нога сверху
  • Держите вытянутую ногу на одной линии с телом
  • Выполняйте движения медленно
  • Потяните пальцы ног вверх на себя

Поднять ногу стоя

Поднимите ногу стоя: упражнение для укрепления бедра и сгибателей бедра
Дозирование
  • 15 повторений по 3 цикла каждый
  • 30-секундный перерыв после каждого цикла

Обратите внимание:

  • Держите тело прямо
  • Активно подтягивайте пальцы ног вверх
  • Выполняйте движения медленно

Поднять ногу в сторону стоя

Поднимите ногу в сторону стоя: упражнение для укрепления мышц ягодиц и бедер
Дозирование
  • 15 повторений по 3 цикла каждый
  • 30-секундный перерыв после каждого цикла

Обратите внимание:

  • Держите тело прямо
  • Активно подтягивайте пальцы ног вверх
  • Выполняйте движения медленно

Приглашаем вас загрузить здесь нашу листовку по физиотерапевтическим упражнениям.

Ортез на колено от medi

Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о коленных ортезах от medi.

.

Смотрите также