作者：高竞宇，赵其纯

来源：中国科学技术大学附属第一医院

前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL）损伤是一种常见的膝关节运动损伤，可导致膝关节功能受损，继发半月板和关节软骨损伤。随着国内全民体育活动参与度的提高，ACL损伤逐渐呈现高发病率、低龄化的趋势。ACL重建术能有效恢复膝关节稳定性和运动功能，是目前首选的ACL损伤治疗方式。ACL重建术虽临床效果优良，但仍存在诸多问题，随着病理生理学的发展、关节镜技术的改进、手术适应证的精选，ACL修补术作为一种生理干扰小、具有潜力的ACL治疗手段，再次成为焦点。本文从ACL损伤修补术的历史演变、适应证、现代主要技术和局限性等方面对前交叉韧带损伤修补术的进展进行综述。

ACL损伤最早是由古希腊人描述的[1]。1895年，Mayo Robson报道了第一例ACL修补术，他在股骨连接部位使用猫肠线重新连接ACL两个断端，患者术后功能恢复效果显著[2]。在20世纪70年代和80年代，一期ACL修复被进一步完善，最终开放式ACL修补术成为当时ACL治疗的主流[3]。开放式ACL修补术的早期结果令人满意[4]，但中期随访即出现严重问题，5年时的再撕裂率为50%，且术后关节不稳定、再损伤、松弛发生率很高[5]。因此，20世纪90年代，开放式ACL修补术几乎完全被放弃，转而采用ACL重建术。

随着全民健身和体育运动的发展，ACL损伤有逐年增加的趋势，据统计[6]，人群ACL损伤的患病率为68.6/10万，年青患者多见。ACL损伤将导致膝关节不稳，继发半月板、关节软骨损伤，影响关节功能，远期形成骨关节炎。ACL重建术的短期结果通常很理想，大多数患者恢复良好的膝关节功能[7]，但中长期随访显示，ACL重建术后发生骨关节炎（Osteoarthritis, OA）的风险并未降低[8]，大约20%至50%的患者将在10至20年内出现骨关节炎的症状[9]。临床研究发现，仅65%的患者运动能力恢复到受伤前的水平，55%的患者恢复到竞技运动[10]，25岁以下患者的ACL再损伤率为 21%，重返竞技运动的运动员的ACL再损伤率为 20%[11]。

此外，ACL重建术还存在供区并发症（如腘绳肌腱力量丢失和膝前疼痛[12-15]）、骨隧道扩大[16-17]、内固定失效[18-19]、本体感觉恢复不足[20]、移植物血管化不足[21-22]、移植物松弛[23-24]等问题。

鉴于ACL重建术仍存在一系列的临床问题，ACL一期修复的概念重新引起了人们的兴趣。与ACL重建术相比，由于保存了天生的ACL组织，ACL修补术具有很多明显的优势，包括手术创伤小、治疗成本低、恢复时间短，避免了自体取腱的损伤和较大的重建骨隧道，因而降低了取腱区并发症、肌力下降、感染和术后疼痛，减少了骨质的损失。由于ACL含有由胫神经支配的机械感受器，保留自然的ACL结构或其残端有助于改善膝关节的本体感觉，从而降低再次损伤韧带和半月板的风险，这对于康复训练和运动恢复尤为重要[25-28]。而且，如果ACL修补失败，仍可选择ACL重建术作为后续手术，这与ACL重建失败后只能进行预后更差的翻修重建手术相比，显然更具有优势[29]。此外，ACL修补术对远期关节功能恢复和降低骨关节炎的风险有积极作用[30]。对于儿童患者而言，ACL修补术还有助于保护生长板[31-33]。

急性ACL损伤时，愈合相关细胞因子的基因表达高，愈合潜力大。随着时间的延长，细胞因子浓度下降，愈合能力降低。因此，对于慢性期ACL损伤，不支持ACL修补手术[34]。

急性期近端ACL损伤且残余韧带质量良好，是理想的修补手术适应证。基于MRI改良的Sherman分类将ACL损伤撕裂分为近端（I型和II型）、中间（III型）和远端撕裂（IV型和V型）。I型（股骨切迹顶部的ACL撕脱损伤），II型（75%-90%远端韧带完整），III型（25%-75%远端韧带完整），IV 型（10%-25%远端韧带完整），V 型（<10%远端韧带完整）[35-36]。关节镜检查既可明确撕裂的部位，又可以评判残余韧带的质量，研究发现，90%的I型撕裂和88%的组织质量好的II型撕裂修补成功，而只有23%的组织质量一般的II型撕裂、0%的组织质量差的II型撕裂和14%的III型撕裂可以修补[36]。因此，只有ACL损伤急性期组织质量较好的近端撕裂（I型和II型）才具有更高的修补可能[37-38]。

在确定是否行ACL修补时，还需要考虑患者的年龄、性别、活动水平以及个人偏好。虽然有研究指出愈合反应与年龄有关，年幼动物的细胞与青春期以及成年动物的细胞相比，展现出更强的增殖和迁移能力，临床上较年轻的患者通常也有更好的愈合效果。然而，也有研究显示，年轻患者接受ACL修补术的失败风险更高，其三年内的失败率高达48.8%。鉴于以上争议，建议年轻患者在进行ACL修补术时应更加谨慎[39]。此外，ACL修补术在高中生、大学生、职业运动员或军人等群体中尚未进行深入研究，这些高强度活动人群中的成功病例报告有限，建议在这些群体中谨慎进行ACL修补术。同时，有研究显示ACL修补术在性别方面存在差异，相较于男性，女性在ACL修补术后的肌肉力量和功能恢复更快[40]。总的来说，在ACL修补术时，应当制订严格的纳入标准。

1、内环境稳定增强修复技术

ACL残端主要构成为纵向纤维，缝合过程中线材易于沿纤维束纵向滑移。因此，仅对ACL残端进行修复并不能有效改善术后矢状面的松弛现象，也无法显著降低术后失败的风险[41]。通过在股骨侧和胫骨切迹之间增设缝合桥梁，可显著改善矢状面的松弛情况，尤其是对于韧带的中央及前部区域而言。采用不同种类的缝合材料会对修复效果产生不同影响。相比之下，使用不可吸收的线材进行修复，其强度表现显著优于可吸收线材。例如，在猪模型的实验中，运用不可吸收线材进行缝合明显提高了修复的强度[42]。类似地，在绵羊模型中，应用聚乙烯胶带不仅提高了韧带的抗拉伸强度，同时也增强了植入物的刚度，从而优化了修复后ACL的生物力学特性[43]。综上所述，运用不可吸收线材或聚乙烯胶带，将ACL从股骨端桥接至胫骨端，能够有效提升ACL的稳定性，分散下肢承受的压力，增强整体的修复效果。

（1）动态韧带内稳定技术

（Dynamic Intraligamentary stabilisation, DIS）

ACL损伤后，胫股关节会出现前后向的平移现象，从而导致韧带残端的交错失稳。这种不稳定性阻碍了韧带残端间自然愈合过程以及瘢痕组织的形成，进而影响到韧带的稳定性和愈合效果[44]。DIS技术旨在实现ACL机械稳定的愈合。该技术采用含预加载弹簧的装置，以及将弹簧通过螺纹套筒固定在胫骨中。通过连接在套筒上的聚乙烯线，穿过损伤的ACL，并通过股骨骨道将其从股骨远端外侧引出并固定。在股骨端进行的广泛微破裂刺激了生物愈合过程。该装置一经固定，即对胫骨近端施加持续的后抽屉力，使胫骨在膝关节屈曲时向后平移。装置允许高达8毫米的动态偏移，确保整个运动过程中绳索保持张力，促使韧带残端尽量保持接近，从而提供必要的机械稳定性[44-45]。

在绵羊模型上的应用证实了DIS技术在促进ACL断端愈合、恢复膝关节前后稳定性方面的成功，且未观察到其它关节内损伤。组织学检查显示，韧带末端形成了密集的瘢痕组织，伴有细胞增生和血管增生[46]。人体研究也显示，DIS技术能够在常规康复程序中实现并维持膝关节的矢状面稳定性[47]。在急性ACL损伤的修复中，DIS技术使患者能够在术后进行全方位运动和完全负重，其功能测试结果和膝关节稳定性与传统的ACLR相当[48-49]。DIS技术的特点是在ACL损伤后的前三周内进行手术，这不仅缩短了患者的康复周期，还最大限度地保护了半月板[50]。然而，术后可能出现的局部不适可能导致植入物移除率增加。有研究指出，DIS修复后的功能性锻炼对ACL的体积和瘢痕组织形成有影响，但其具体因素和机制仍需进一步研究[51]。总体而言，DIS修复后的ACL功能和客观的临床改善效果与ACLR相当，可以作为特定患者治疗ACL损伤的一种有效临床替代方案[52]。

（2）内支架韧带增强技术

（Internal brace ligament augmentation, IBLA）

内支架韧带增强技术（IBLA）在促进韧带愈合和支持早期活动方面发挥着重要作用。该技术涉及将前交叉韧带（ACL）远端残端通过股骨骨道拉伸至股骨外侧髁的内侧壁或近端残端。在此过程中，聚乙烯胶带被用作内部支持结构，贯穿ACL，并经由股骨和胫骨骨道将残端连接。该技术的关键环节包括在股骨端使用微型钛板固定，以及在胫骨端使用外排锚钉固定。在膝关节伸展时，内支架被拉紧，并在股骨侧形成广泛的微小破裂，以促进生物学上的愈合过程[45、53-54]。

Mackay等在急性ACL近端损伤中应用了IBLA技术，术后随访显示，IBLA在患者相关的结局评分（PROMS）方面与传统的ACL重建术相当，所需的骨隧道较小，患者在短期运动能力和临床松弛测试中表现出色[55-56]。五年的随访数据也证实了IBLA的良好临床效果。这表明在适当的病例中，IBLA可以作为ACL重建术的替代方案[57]。此外，与单纯的ACL缝合修补相比，IBLA修复后的承重能力、韧带刚度和性能均表现更佳[54]。

2、生物补充增强修复技术

（1）再生干细胞技术（MSCs）

鉴于ACL本身再生能力较弱，人们尝试通过干细胞技术促进ACL的再生干细胞，特别是间充质干细胞（MSCs），以其高增殖能力、自我更新性和多向分化潜能而备受重视。在兔模型研究中，骨髓来源的MSCs被发现能增加肌腱/骨界面处胶原纤维的数量和组织以及软骨样细胞的增殖。大鼠模型中的研究表明，骨髓来源的MSCs能增强成纤维细胞的增殖分化和胶原蛋白的合成，降低肌腱-骨界面处的炎症反应，从而促进ACL的愈合[58-59]。而滑膜来源的MSCs则通过促进胶原蛋白生成和肌腱直接附着形成纤维软骨来加速早期重塑[60]。兔模型中添加的脂肪来源MSCs能够改善生物力学强度，并通过过表达成骨调节因子加速腱骨愈合，从而改善肌腱的强度[61]。同时，从ACL两束之间隔膜血管周围组织中提取的MSCs显示出成纤维细胞分化的潜力[62]，可能有助于部分韧带的自发再生。在大鼠模型中，关节内注射的ACL衍生MSCs增加了纤维软骨细胞，并增强了血管生成和成骨作用[45、63]。目前仍需进一步研究以确定用于ACL修复的MSCs的最佳类型或来源，以及评估其长期可行性。

（2）生物支架技术（水凝胶）

在ACL损伤的治疗中，生物学支架技术通过提供结构性支持来促进ACL残端的稳定化，并有助于血管形成。增强的血管化能刺激细胞增殖和ACL成纤维细胞的激活，从而提升愈合组织的性能。在众多生物支架材料中，水凝胶因其与结缔组织细胞外基质（ECM）的结构相似性而备受关注，既可用作组织替换材料，也可作为生长因子的载体。透明质酸作为一种生物相容性材料，已在动物实验中有较多应用，研究显示，注射透明质酸后，实验组兔的III型胶原增多，血管生成增加，炎症反应减少，促进了ACL的修复[45]。

工程化的胶原蛋白作为一种生物支架，同样被用于增强ACL的机械稳定性。体外实验表明，ACL断裂处的组织工程胶原蛋白支架内部发生了成纤维细胞的定植，从而增强了ACL的稳定性[64]。然而，单纯的胶原蛋白支架效果有限。当在胶原支架中加入血小板后，修复的韧带在生物力学和组织化学特性上都得到显著改善，且富血小板的胶原蛋白能显著降低再次损伤的风险，提高愈合效果[65-66]。

（3）桥增强前交叉韧带修复技术

（Bridge-Enhanced Anterior Cruciate Ligament Repair，BEAR）

由于ACL血管的缺乏和血栓的过早流失，ACL修复面临着较高的失败率。新型的桥增强前交叉韧带修复（BEAR）技术旨在优化ACL修复后所需的生物环境。BEAR技术通过将含有自体血液的BEAR支架置于ACL残端之间的间隙中，辅助ACL的生物活性修复[67-69]。该支架是由ECM蛋白质构成的可吸收性植入物，能够促进残端的愈合，且不需要严格地拉近残端，因此减少了免疫排斥反应的可能性[70]。该技术包括在股骨和胫骨上钻出小型隧道（4mm），并在髌腱内侧边界进行关节切开手术，通过Vicryl缝合线和Ethibond缝合线固定撕裂的ACL残端，并通过股骨和胫骨隧道将BEAR支架置于ACL残端之间。经患者血液浸润后的BEAR支架被传递至撕裂的ACL胫股两端，然后通过Ethibond缝合线在胫骨侧固定。通过这一过程，撕裂的ACL残端逐渐生长进入支架并最终取代BEAR支架，实现愈合[68、71]。

动物实验表明，BEAR技术在机械性能方面与ACL重建术相当，且骨关节炎的发生率较低[36]。BEAR术后3个月的患者随访中未观察到积液或感染现象，而2年的随访中未出现膝关节失稳或手术失败的案例[70-71]。BEAR手术的优势在于保留了撕裂的ACL组织，无需自体移植物，且具有较短的恢复周期和较低的骨关节炎风险。BEAR技术也被应用于ACL中段撕裂的修复，拓宽了ACL修补的适应证。然而，该技术可能存在远期愈合不佳的风险[72]。总而言之，BEAR是一种有效且有前景的ACL修复技术，但需进一步的研究和探索。

（4）血小板和富血小板血浆技术

（Platelets and platelet rich plasma, PRP）

近年来，PRP技术在治疗肌肉骨骼系统疾病方面备受关注[73]。PRP是一种通过离心处理全血获得的自体血液制品，其血小板浓度超过正常生理水平的三倍[74]。血小板中富含的α颗粒能释放大量生长因子（Growth factor, GF），这些GF在促进血管生成、细胞增殖和组织愈合方面起着关键作用[75]。由于ACL残端组织血供不足，GF水平较低，难以有效愈合。因此，将PRP应用于ACL残端，可以提供超生理水平的GF，刺激愈合过程。PRP还参与纤维蛋白凝胶的形成，作为生物导电框架，促进愈合细胞的迁移[76]。当将胶原蛋白与PRP结合使用时，可以产生生物增强效果，既充当机械支架，又促进GF的持续释放[77]。实验表明，将胶原蛋白与PRP结合注射至犬的ACL损伤模型中，能显著改善ACL的生物力学和组织学特性[78]。在猪ACL损伤模型中，此类结合物的使用与单纯缝合修复相比，展现了更强的生物力学性能[79]。

然而，需要注意的是，细胞对GF的响应受细胞表面受体数量的限制，过高的血小板浓度和GF的过度释放并不会带来更多益处。研究发现，接近全血血小板浓度的PRP是促进ACL成纤维细胞表达胶原蛋白基因的最适浓度，过高的血小板浓度反而会导致胶原蛋白基因表达受到抑制，并可能引起更高的细胞凋亡率[75、80]。因此，在使用PRP时，控制其血小板浓度至最佳水平是关键，以为韧带愈合创造最适宜的生物环境。

ACL修补术并非适用于所有患者，对患者筛选的严格要求。既往研究表明与ACL重建术相比，ACL修补术的失败率更高，这对其广泛应用构成了较大的障碍，因此外科医生在实施时应准备好必要时转向ACLR[81]。另一方面，关于ACL修补术后康复方案的研究以及修补失败后的再建结果研究尚存在不足[31、82]。此外，修补手术所需的专业设备和专科医生的培训周期也是需要考虑的因素，这意味着ACL修补术的发展和普及是一个漫长且复杂的过程。

ACL修补术因保存了天生的韧带组织，理论上优于ACL重建术。不需要移植物、避免取腱损伤、较小的骨隧道，更微创，术后疼痛轻微；保留天生ACL组织中的感受器，有助于改善膝关节的本体感觉，从而降低再次损伤韧带和半月板的风险；可能降低远期骨关节炎的发生。而且，如果ACL修补失败，仍可选择ACL重建手术。这些优点表明，ACL修补是一种生理干扰小的、具有潜力的手术。

ACL修补术的适应范围有限，简单来说，近股骨侧的Sherman I型和II型损伤、且残余韧带质量良好的病例，才有修补的可能。年轻患者、大中学生、职业运动员或军人等群体，可能出现较高的再断裂率，需谨慎进行ACL修补术。因此，重建术仍是目前治疗ACL损伤的主流手术，虽然修补术展现出令人鼓舞的短期结果，但仍不能取代之。

内环境机械增强技术、生物补充增强修复技术的应用，增强了ACL修补的可靠性，并可能扩大其手术适应证，提升手术效果。相信随着相关研究的深入，ACL修补手术将展现出更美好的应用前景。

赵其纯

中国科学技术大学附属第一医院骨科运动医学亚专科主任，主任医师，教授，博士生导师。

学术任职：中华医学会运动医疗分会常务委员，中国医师协会运动医学医师分会第一届委员会委员，中国医药教育协会运动医学分会常务委员兼肩肘运动医学规范化培训安徽中心主任委员，中国研究型医院学会运动医学专业委员会委员，安徽省医学会骨科学分会常委兼关节镜学组组长，安徽省医学会运动医学分会副主任委员，安徽省医师协会骨科医师分会委员。

科研成果：发表中英文论文20余篇。研究方向为运动损伤和关节疾病的基础和临床研究。

“肩关节镜技术的临床应用”获安徽省卫健委卫生适宜推广技术立项，在安徽省多家市县级医院推广。多次举办肩、膝关节镜技术培训班，数百名学员来自全国二十多个省市自治区。“全内技术重建膝交叉韧带的推广应用”，获批国家卫生健康适宜推广技术，单中心完成一千多例，并积极在全国各地推广。

高竞宇

安徽医科大学硕士在读，导师赵其纯教授。

参与科大新医学和省卫健委项目，多次荣获“大学生互联网+创新创业大赛”二等奖，在校期间多次荣获一等奖学金，以第一作者和共同第一作者等发表文章3篇。

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