成人后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的解剖学危险因素分析

doi:10.12307/2026.314

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折：是指膝关节后交叉韧带在胫骨附着点处的骨质因外力作用撕脱的损伤。该损伤通常由膝关节受到向后的剧烈冲击或过伸导致，常见于交通事故(如膝部撞击仪表盘)或运动损伤(如足球、滑雪时膝关节的扭转)。
髁间窝宽度指数：是一种在膝关节影像学中测量髁间窝形态的量化指标，其数值等于髁间窝宽度与股骨髁宽度的比值，该指标能够一定程度上避免年龄、性别等干扰因素，较为可靠地反映髁间窝的狭窄程度，对膝关节前后交叉韧带损伤的诊断、手术规划以及预后评估具有重要意义。

摘要
背景：股骨远端与胫骨近端的解剖形态对于胫股关节运动有重要影响，其在前交叉韧带损伤中的作用已被很好地描述。然而对于后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折解剖形态危险因素的研究尚有限，且未形成统一共识。
目的：探讨后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的解剖学危险因素。
方法：回顾性收集2021年3月至2024年9月因后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折行手术治疗的53例患者的病历资料，作为后交叉韧带止点撕脱组(男32例、女21例)，纳入同时期无后交叉韧带损伤的53例受试者资料，作为后交叉韧带正常组(男24例、女29例)。在MRI图像上测量和计算髁间窝宽度、股骨髁宽度、髁间窝宽度指数、髁间窝高度、髁间窝形态指数、髁间窝夹角、Blumensaat线倾角、内侧胫骨平台后倾角及外侧胫骨平台后倾角，分析两组解剖学数据差异；利用二元Logistic回归分析确定独立危险因素并通过受试者工作曲线建立危险因素预测模型。
结果与结论：①后交叉韧带止点撕脱组的髁间窝宽度指数、髁间窝形态指数、髁间窝夹角及内侧胫骨平台后倾角均小于后交叉韧带正常组，差异有显著性意义(P < 0.05)；两组数据在髁间窝宽度、股骨髁宽度、髁间窝高度、Blumensaat线倾角及外侧胫骨平台后倾角上差异无显著性意义(P > 0.05)；②二元Logistic回归发现髁间窝宽度指数与后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折相关；③提示与后交叉韧带正常者相比，后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折患者具有更小的髁间窝宽度指数、髁间窝形态指数、髁间窝夹角和内侧胫骨平台后倾角；髁间窝宽度指数是后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的独立危险因素。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折, 髁间窝, 胫骨平台, 解剖学, 危险因素

Abstract: BACKGROUND: The anatomical morphology of the distal femur and proximal tibia has an important influence on the movement of the tibiofemoral joint, and its role in anterior cruciate ligament injury has been well described. However, the research on the anatomical risk factors of posterior cruciate ligament tibial avulsion fracture is still limited, and no unified consensus has been formed.
OBJECTIVE: To investigate the anatomical risk factors for posterior cruciate ligament tibial avulsion fracture.
METHODS: The medical records of 53 patients who underwent surgical treatment for posterior cruciate ligament tibial avulsion fracture from March 2021 to September 2024 were retrospectively collected as the posterior cruciate ligament avulsion group (32 males and 21 females), and the data of 53 subjects without posterior cruciate ligament injury in the same period were included as the posterior cruciate ligament normal group (24 males and 29 females). The intercondylar notch width, femoral condyle width, intercondylar notch width index, intercondylar notch height, intercondylar notch shape index, intercondylar notch angle, Blumensaat's line inclination angle, medial tibial posterior slope, and lateral tibial posterior slope were measured and calculated in Magnetic Resonance Imaging to analyze the differences in the anatomical data of the two groups. Binary logistic regression analysis was used to determine the independent risk factors and to establish a risk factor model by receiver operating characteristic curve.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The intercondylar notch width index, intercondylar notch shape index, intercondylar notch angle, and medial tibial posterior slope of the posterior cruciate ligament tibial avulsion group were smaller than those of the posterior cruciate ligament normal group, and the differences were statistically significant (P < 0.05). The data of the two groups were not statistically different in the intercondylar notch width, femoral condyle width, intercondylar notch height, Blumensaat's line inclination angle, and lateral tibial posterior slope (P > 0.05). (2) Binary logistic regression found that the intercondylar notch width index was associated with posterior cruciate ligament tibial avulsion fracture. (3) It is indicated that patients with posterior cruciate ligament tibial avulsion fracture had smaller intercondylar notch width index, intercondylar notch shape index, intercondylar notch angle, and medial tibial posterior slope compared with those with a normal posterior cruciate ligament. The intercondylar notch width index was an independent risk factor for tibial avulsion fracture of the posterior cruciate ligament.

Key words: posterior cruciate ligament tibial avulsion fracture, intercondylar notch, tibial plateau, anatomy, risk factor

中图分类号:

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图/表（结果） 5

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引言

后交叉韧带起于股骨内侧髁外侧，经髁间窝止于胫骨平台后侧，是维持膝关节稳定的重要解剖结构之一，其强度是前交叉韧带的2倍，在膝关节屈曲过程中对胫骨平台过度后移起到限制作用[1-2]。后交叉韧带损伤占所有膝关节损伤的3%-20%，后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折是后交叉韧带损伤中较为特殊的一种损伤类型[3]，若不及时发现和治疗则会导致后续的半月板、软骨以及关节炎的进展[4-6]。当胫骨近端受到直接向后暴力或膝关节过伸时，后交叉韧带张力大过其承受范围，则发生后交叉韧带的损伤，甚至出现附着点骨质的撕脱[7-8]。在后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的潜在危险因素中，髁间窝和胫骨平台解剖形态存在一定争议。VAN KUIJK等[5]利用X射线片建立膝关节解剖模型，发现后交叉韧带损伤患者的髁间窝更狭窄和尖锐且胫骨隆起更平坦。相反，LIU等[9]基于MRI得出结论狭窄的髁间窝并不会导致后交叉韧带损伤。胫骨近端对于维持稳定的胫股关节稳定同样重要，既往多项研究表明胫骨平台后倾角与前交叉韧带损伤和后交叉韧带损伤相关，在运动过程中，增大的胫骨平台后倾角会增加前交叉韧带损伤风险[10-11]。与之相反，较大的胫骨平台后倾角会有效限制胫骨平台后移，减小的胫骨平台后倾角则会导致后交叉韧带受力增加，增加后交叉韧带损伤风险[12-14]。
股骨远端与胫骨近端的解剖形态对于胫股关节运动有重要影响，其在前交叉韧带损伤中的作用已被很好地描述，然而对于后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折解剖形态危险因素的研究尚有限，且未形成统一共识[15-16]。因而此次研究旨在探究髁间窝宽度、股骨髁宽度、髁间窝宽度与股骨髁宽度比值即髁间窝宽度指数(notch width index，NWI)、髁间窝高度、髁间窝宽度与髁间窝高度比值即髁间窝形态指数(notch shape index，NSI)、Blumensaat线倾角、髁间窝夹角、内侧胫骨平台后倾角(medial posterior tibial slope，MPTS)、外侧胫骨平台后倾角(lateral posterior tibial slope，LPTS)与后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的关系。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

材料方法

1.1 设计 回顾性病例分析。
1.2 时间及地点 试验于2021年3月至2024年9月在徐州医科大学附属医院关节外科开展。
1.3 对象
样本量计算：此次研究采用后验功效分析(post hoc power analysis)对现有样本量进行统计效能评估。基于G*Power 3.1.9.7软件，在双尾检验条件下，设定显著性水平α=0.05，效应量d=0.5作为输入参数。通过独立样本t检验功效计算模块分析显示，当前每组53例的样本量配置可实现统计功效80%，达到行为科学研究中推荐的效能阈值。
纳入标准：①年龄≥18岁；②非接触性后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折。
排除标准：①膝关节接触性受伤史(车祸、碰撞等接触性损伤)；②合并有其他韧带(前交叉韧带、内侧副韧带、外侧副韧带等)及半月板中重度损伤；③合并髌骨骨折或其他对测量胫股关节有影响的骨折；④Kellgren-Lawrence(K-L)>2级的关节炎患者；⑤明显骨质疏松患者。

此次研究回顾性收集了2021年3月至2024年9月于徐州医科大学附属医院行手术治疗的后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折53例患者的病历资料(包括MRI、CT等影像学资料以及年龄、性别、患侧膝、体质量指数等一般资料)，作为后交叉韧带止点撕脱组(男32例，女21例)(图1，2)。后交叉韧带正常组53例(男24例，女29例)为同时期于徐州医科大学附属医院行膝关节MRI和CT检查的就诊者。根据影像学及临床调查，后交叉韧带正常组无任何膝关节韧带损伤、半月板损伤或仅轻度半月板损伤。

此次研究经徐州医科大学附属医院医学伦理委员会批准(批号：XYFY2024-KL105-01，批准时间：2023-10-01)，免除患者知情同意。
1.4 方法 所有检查均在徐州医科大学附属医院Philips Elition 3.0T或Philips Ingenia 3.0T MRI扫描仪上完成，选择仰卧位扫描，使用标准的膝关节线圈，冠状面层厚4 mm，矢状面层厚4 mm。在冠状位MRI图像中，以可见腘肌腱沟和完整髁间窝的层面为标准层面，以股骨内外侧髁下缘切线为参考线，经腘肌腱沟平行于参考线测量髁间窝宽度、股骨髁宽度，NWI=髁间窝宽度/股骨髁宽度；由髁间窝顶做至参考线的垂线，该垂线长度即为髁间窝高度，NSI=髁间窝宽度/髁间窝高度；以髁间窝顶为顶点、内外侧缘为端点，测量两线夹角即髁间窝夹角。在矢状位MRI图像中，以可见髁间窝顶及后交叉韧带的层面为标准层面，Blummensaat线为股骨髁下缘切线；以两圆心定位法确定股骨干轴线，两圆均切于股骨干前后皮质，切线与股骨干轴线间的夹角即 Blumensaat线倾角[17-18]。见图3。

在矢状位标准层面，同样以两圆心定位法确定胫骨干轴线，两圆均切于胫骨干前后皮质，作胫骨干轴线的垂线，将胫骨干轴线覆盖全层。分别选择可见内侧、外侧胫骨平台的图层，作一条与胫骨上缘皮质相切线，切线与垂线夹角即为MPTS、LPTS[19]。见图4。

通过徐州医科大学附属医院医学影像信息系统 (picture archiving and communication systems，PACS)对所有参数进行测量。为确保测量结果的可靠性，选择另一名徐州医科大学附属医院骨科医生进行重新测量，再通过组内相关系数(intraclass correlation efficient，ICC)进行观察者间的可靠性评估，数值> 0.90表示一致性优秀，0.76-0.90表示一致性良好，0.60-0.75表示一致性尚可，< 0.60表示一致性较差。
1.5 主要观察指标 髁间窝宽度、股骨髁宽度、髁间窝高度、NWI、NSI、髁间窝夹角、Blumensaat线倾角、MPTS、LPTS。

1.6 统计学分析 采用SPSS 25.0进行统计分析，计数资料用例数(n)表示，组间比较通过χ2检验。计量资料若满足正态分布用x±s表示，组间差异通过独立样本Student’s t检验分析；若不满足正态分布则用中位数及四分位间距[M(P25，P75)]表示，组间差异通过两样本 Mann-Whitney U检验分析。将单因素分析筛选出来的显著变量进一步行二元Logistic回归分析。最后利用受试者工作特征曲线(receiver operati

ng characteristic curve，ROC)评估指标价值。统计结果以P < 0.05为显著差异标准。文章统计学方法已经徐州医科大学生物统计学专家审核。

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讨论

此次研究通过在MRI图像上对患者进行解剖学测量，比较后交叉韧带正常组和后交叉韧带止点撕脱组的髁间窝及胫骨平台解剖有无差异，在单因素分析中发现NWI减小、NSI减小、髁间窝夹角减小、MPTS减小是后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的影响因素；通过逻辑回归分析发现较小的NWI是后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的独立危险因素。此次研究为进一步了解后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的发病机制提供了重要依据，也为临床评估和治疗提供了新的方向。
此次研究得出了与HUANG等[20]和FAN等[21]一致的结论：NWI降低与后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折发生率升高有关，并且NWI为后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的一个独立危险因素。SOURYAL等[22]通过在X射线片上测量测量股骨髁宽度、髁间窝宽度，设计出NWI用以评估髁间窝的狭窄程度，他们认为该指标可以有效避免年龄、性别等干扰因素，更为可靠地反映狭窄程度。既往文献中，已经证实较小的NWI是前交叉韧带损伤的危险因素[23]。VAN KUIJK等[5]首先研究了后交叉韧带损伤的危险因素，利用X射线片建立胫股关节模型，发现后交叉韧带损伤患者的髁间窝狭窄而尖锐。BOURAS等[24]发现狭窄的髁间窝是前交叉韧带损伤的原因，他使用了撞击学说来解释这一现象，即髁间窝越狭窄，前交叉韧带越容易与其发生撞击。EVERHART等[25]同样发现，在膝关节运动过程中，前交叉韧带会与狭窄的髁间窝发生碰撞导致磨损，最终导致前交叉韧带的损伤。同样，后交叉韧带与前交叉韧带在髁间窝内为交叉型走向，髁间窝宽度越窄，髁间窝容积就会越小，在膝关节屈伸活动中，后交叉韧带也更容易与髁间窝的内壁撞击从而增加后交叉韧带损伤的可能性[26]。另外有研究表明，狭窄的髁间窝往往存在相对较细的前交叉韧带和后交叉韧带[27-28]。因此后交叉韧带在胫骨上的止点相对较小，能承受的力也较小，就更可能导致止点附近骨质撕脱。综合以上学说及此次研究结果，都说明了狭窄的髁间窝可能是发生胫骨止点撕脱的主要解剖因素。然而，LIU等[9]发现较大的冠状位NWI是女性后交叉韧带损伤的最大的危险因素，狭窄的髁间窝并不会增加后交叉韧带损伤的风险。此文结论与其不同可能是选择的观察对象损伤类型不同，此文选择非接触性后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折，LIU等[9]的观察对象则可能包含后交叉韧带接触性损伤；其次，可能是观察对象排除标准不同，此文在选择观察对象时排除了膝关节其他韧带损伤的人群，而LIU等[9]在纳入试验组和对照组时并未排除侧副韧带等韧带损伤。
髁间窝夹角和NSI也在一定程度上反映了髁间窝狭窄程度，NSI等于髁间窝宽度与髁间窝高度的比值，所以NSI越小说明髁间窝的整体形状就越高尖，髁间窝相对就更狭窄，髁间窝夹角也同样说明了这一现象。此次研究的测量过程中发现了髁间窝夹角和髁间窝宽度存在不匹配的情况，在对研究对象膝关节MRI的测量过程中，发现即使有一些髁间窝的宽度处于正常范围内，但是他的髁间窝底部偏狭窄，从而得到相对较小的髁间窝夹角，所以会出现髁间窝夹角小但NWI正常的人群。如上所述遇见NWI和髁间窝夹角不匹配的情况时，最好不要孤立地去以NWI来判断患者是否高危，应结合髁间窝夹角等其他因素来综合判断髁间窝狭窄程度。ALENTORN-GELI等[29]发现狭窄的髁间窝更容易引起前交叉韧带损伤，并且髁间窝夹角相比于髁间窝宽度更能反映髁间窝的狭窄程度，更具有临床价值。狭窄的髁间窝会限制后交叉韧带的活动范围，增加其应力和损伤风险。根据上述髁间窝解剖参数，可以对髁间窝狭窄的高危人群提出预防性的指导意见。后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的发生多见于运动过程中，建议避免膝关节过伸、急转动作以及外力的直接撞击等高风险动作，尽量选择一些少对抗低冲击的运动，如慢跑、游泳等。另外，由于膝骨关节炎的进展会进一步加重髁间窝狭窄程度，增加后交叉韧带损伤的可能，因此需预防膝关节退行性改变的发生发展[30]。明确患者的髁间窝狭窄程度有助于临床医生在术前判断后交叉韧带重建手术和胫骨止点再附着手术中，是否需要进行髁间窝扩宽、增大髁间窝角度以减少术后后交叉韧带再损伤的风险[31-32]。
既往多项生物力学研究得出胫骨平台后倾角减小增加后交叉韧带损伤的风险[33-34]。此次研究发现后交叉韧带胫骨止点撕脱患者较正常人群的MPTS显著减小。YOON等[35]通过对后交叉韧带重建术后10年的随访，发现随着后倾角的减小作用于移植物的力显著增加。 SHELBURNE等[36]通过数学建模得出，胫骨平台后倾角每增加1°，行走时后交叉韧带承受的力可减小6 N。BERNHARDSON等[37]在尸体标本的研究中发现，进行后交叉韧带重建手术后，移植物受力随着胫骨后倾角的减小而增加。值得注意的是，有学者认为胫骨后倾角的影响可能是通过间接机制实现：增加的胫骨后倾角会导致胫骨前位移的增加，从而减少后交叉韧带的张力[38]。通过截骨术增加胫骨后倾角可部分减少后交叉韧带损伤的胫骨平台后移，增加前移。AGNESKIRCHNER等[39]发现截骨术使得膝关节内侧间室接触面积和接触压力逐渐向胫骨平台前部移动，并且增加的胫骨后倾角导致胫骨平台相对于股骨远端向前平移。尽管具体机制存在争议，无论直接减轻后交叉韧带的负荷还是增加前位移从而对其形成保护机制，都说明胫骨后倾角增大会对后交叉韧带起到保护效应，不过尚无研究指出后倾角的最佳范围。WINKLER等[40]研究发现胫骨后倾角的减小对后交叉韧带重建术后膝关节功能评分并无影响，但胫骨后倾角每减少1°，手术失败的风险增加了1.3倍。因此在后交叉韧带重建术中可适当增加胫骨后倾角，以保证手术的成功率。
虽然通过多因素Logistic 回归分析显示NSI、髁间窝夹角、MPTS并不是后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的独立的危险因素，但在这3项解剖参数上，后交叉韧带止点撕脱组均显著小于后交叉韧带正常组。因此，NSI、髁间窝夹角、MPTS的作用不可忽视，仍需要进一步的研究明确其在后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折中的具体机制。此次研究通过NWI独立危险因素绘制ROC曲线，曲线下面积=0.70，说明此次研究的预测模型对后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折具有良好的风险预测能力。已有研究基于前交叉韧带损伤的风险预测，制定了特殊的训练计划，以最大限度降低运动员前交叉韧带损伤的可能[41-42]。因此可以通过以上对于后交叉韧带胫骨止点撕脱骨折的风险预测，为今后的个性化诊断和预防策略提供参考依据。
此次研究存在几个局限性：①为回顾性研究，相对于前瞻性研究部分变量无法主动控制，可能会对结果造成一定偏倚；②由于非接触性后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折相对于后交叉韧带体部损伤和前交叉韧带损伤较为少见，此次研究所收集到的样本量不够大；③没有进行严谨的生物力学研究后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的损伤机制。目前为止对于后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的解剖学研究尚少，且对其生物力学研究缺乏深入探究，因此，未来需要更为严谨和更大规模的生物力学研究，明确该疾病的解剖学危险因素。
结论：此次研究发现，与后交叉韧带正常者相比，后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折患者具有更小的NWI、NSI、髁间窝夹角和内侧胫骨平台后倾角。NWI是后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的独立危险因素。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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此文通过系统的影像学测量和统计学分析，全面探讨了成人后交叉韧带胫骨止点撕脱性骨折的解剖学危险因素，为该疾病的发病机制提供了新的视角。此次研究突破了传统单因素分析的局限性，采用多参数联合评估策略，系统分析了髁间窝形态与胫骨平台形态对后交叉韧带胫骨止点撕脱骨折的影响。通过二元 Logistic回归分析，证实髁间窝宽度指数是独立危险因素，并建立了基于髁间窝宽度指数的风险预测模型(曲线下面积=0.70)。为临床早期识别高危人群提供了量化指标。

此次研究发现，后交叉韧带止点撕脱组的髁间窝呈现窄而高尖的特征(NWI、NSI、髁间窝夹角均显著减小)，这一形态可能通过两种机制增加损伤风险：1)狭窄的髁间窝限制了后交叉韧带的活动空间，导致其在膝关节屈伸时与股骨髁发生摩擦或撞击，加剧韧带退变和止点应力集中；2)狭窄的髁间窝匹配相对细小的后交叉韧带，其抗应力的能力相对较小。#br# 研究结果对后交叉韧带损伤的个体化诊疗具有重要指导意义：通过MRI测量NWI可预判患者是否需要髁间窝扩大成形术，降低术后再损伤风险；针对髁间窝狭窄的高危人群，建议减少膝关节过伸、急转等高风险运动；术中调整胫骨平台后倾角可能改善后交叉韧带移植物力学环境，提高重建成功率。#br# 此次研究采用MRI测量结合严格的纳排标准，确保了测量结果的准确性。此外，通过组内相关系数(ICC>0.75)验证了观察者间的一致性，并利用后验功效分析(统计效能80%)证实了样本量的合理性，增强了研究结论的可信度。#br# #br# #br# 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程