第十三节　股骨Rigid Fix横穿钉固定重建前交叉韧带

四股腘绳肌腱和骨-髌腱-骨为代表的移植物在前交叉韧带重建中占有重要的地位。移植物采用何种固定方法是目前研究的重要课题。Rigid Fix横钉固定系统，是近几年推出的一种新的可吸收固定方法。由于Rigid Fix横钉固定系统具有良好的生物力学性能、移植物固定可靠、操作简便，临床应用越来越广泛。

Antonogiannakis E.在关节镜下用不带髌骨块的股四头肌腱重建ACL，股骨端及胫骨端均用Rigid Fix横钉固定，获得了良好的临床效果。Mahirogullari M.等对35例采用B-PT-B移植物重建ACL，股骨侧的固定均采用2.7mm的Rigid Fix横钉固定系统。术后进行了最少2年的随访，进行IKDC评分、Lyshlom评分、Tegner评分和关节动度的测量。结果显示术后Lysholm评分平均为94.7分，按膝关节疗效评定标准，优24例，良8例。术后28例胫骨前移少于3mm，7例少于5mm。在体育运动中所有患者都恢复到伤前的竞技水平，没有膝关节不稳。通过临床观察认为采用B-PT-B移植材料Rigid Fix横钉固定重建ACL，移植物的固定靠近关节面的位置，取得可靠的固定。Ahn回顾性研究了Rigid Fix横钉固定系统在腘绳肌腱重建ACL股骨侧固定中的应用和其临床效果，平均术后随访时间为26.9个月，分析了117例患者术前及术后的Lachmann实验、轴移实验、KT-2000关节动度测量、Lasholm评分和IKDC关节功能等级评定，其中有74例患者进行了二次关节镜的检查。术后Lysholm评分由术前平均72.6分提高到术后平均93.7分；按IKDC膝关节疗效评定标准，优75例，良36例，可6例，术后没有出现严重功能障碍；有112例患者的关节平均移动度为1.3mm。二次关节镜检查74例患者中，52例移植物张力良好，22例重建的ACL略有松弛，没有移植物失效情况。

Rigid Fix横钉是靠近关节面的一种固定方式，其远端钉距关节面为13mm，是所有横钉设计中最靠近关节面的一种，可有效地减少移植物与骨道间的纵向运动和横向摆动，其固定方式也符合正常ACL的生物力学特性，同时避免界面螺钉固定对肌腱移植物的切割。通过对移植物的挤压和悬吊固定，提供了可靠的固定强度。多数学者认为腘绳肌腱移植Rigid Fix横钉固定重建ACL，是一种安全、可靠和有效的固定方式。

有关于Rigid Fix横钉断裂后进入关节腔引起关节绞锁的报道，可能是由于Rigid Fix横钉穿入髁间窝失效所致。Neal研究了股骨远端轴位MRI，通过测量股骨外上髁到内侧髁之间的距离、股骨外上髁到髁间窝外侧壁之间的距离，以外侧髁后内侧的宽度，确定了沿A-B线的方向为Rigid Fix横钉固定的安全区，避免Rigid Fix横钉进入髁间窝和关节腔。

Rigid Fix横钉是一种生物可吸收材料，在移植物和骨隧道之间提供了挤压和悬吊两种固定方式，使移植物和骨隧道之间到达360°全方位的接触，有利于促进腱骨愈合。

骨质的强度对其固定效果有关，如果严重的骨质疏松，会降低横钉固定的强度。肌腱移植物的强度也会影响横钉固定效果。身体状况不良如贫血、感染等将会导致腱骨愈合延迟和固定失效；其他因素如高龄患者、心理疾病和酗酒等，会降低患者愈合能力。

一、不同固定方法的生物力学

Christine Voigt等将固定方法分为三类：一是远离关节面的间接固定，例如纽扣钢板、门形钉、缝合拴桩等；二是骨隧道内靠近关节面的类直接固定，包括各种类型的横钉、自外向内植入的界面螺钉和不同类型的嵌压固定法；三是直接固定，即自关节内的固定，主要采用不同材料的界面螺钉。间接固定由于远离正常ACL解剖止点，易出现移植物与骨道间的纵向运动，产生“蹦极”效应和横向运动“雨刷”效应。由于骨道内滑液浸泡，导致腱骨愈合延迟、腱骨强度下降或不愈合以及骨隧道扩大。直接固定和类直接固定的优势是能够减少纵向位移和矢状位移，防止隧道扩大；固定靠近隧道内口，固定节段接近正常前交叉韧带的解剖止点，可减少肌腱蠕变。移植物与隧道紧密压配，保证腱骨愈合并防止关节液流入隧道内，减少腱骨愈合的不利因素。

Linsalata等发现固定的位置距ACL解剖起止点越远，发生骨隧道扩大率越高，临床实践证明固定点接近于ACL解剖止点的固定方法，其稳定性明显优于远离ACL解剖起止点的方法。Rigid Fix横钉固定装置，保持移植物与骨隧道全周径的接触，有利于腱骨愈合，体现了固定系统的优势。

ACL重建中采用的固定方法必须有足够的固定强度，避免循环负荷下位移，保持重建后膝关节的稳定性，有利于腱骨愈合。Noyes等人研究表明：正常膝关节活动前交叉韧带所需的最大强度为454N，而Markolf等人研究表明日常活动所需的最大强度为497N左右，前交叉韧带重建后受力可能大于生理性强度。因此，要求固定后移植物初始固定强度至少应达到450～500N。

Weimann A.采用牛的膝关节和人B-PT-B移植物进行了ACL的重建，移植物分别采用Rigid Fix横钉和界面螺钉固定于小牛胫骨侧，生物力学实验结果显示：Rigid Fix横钉固定组的失败模式分别为骨块骨折和横钉断裂各5例。界面螺钉固定的失败模式均为固定界面滑脱。Rigid Fix横钉组和界面螺钉组的平均失效载荷分别为（400.2±122.4）N和（402.7±143.9）N，平均刚度分别为（155.2±32.4）N/mm和（168±42）N/mm，两组之间的差异无统计学意义。结果证明，用2根直径为2.7mm的Rigid Fix横钉固定B-PT-B移植物，初始固定强度可靠，能够提供和界面螺钉相似的固定性能。

Kousa对腘绳肌腱重建ACL中股骨侧不同的固定方法进行了固定强度比较，平均抗拉强度Mulch螺钉为1112N,Endo-Button为1086N,Rigid Fix横钉为868N,Smart螺钉为794N，百优可吸收螺钉（Bio Screw）为589N,RCI螺钉为546N。Ahmad对ACL重建中软组织移植物股骨侧的不同固定方式进行了生物力学研究后发现，Rigid Fix横钉和界面螺钉固定的移植物在循环载荷后位移分别为（6.02±2.12）mm和（5.44±3.25）mm。Endo-Button（1.75mm±0.97mm）与BIO-Transfix（1.14mm±0.53mm）相比，差异具有统计学意义（P＜0.0001）。界面螺钉的失败载荷（539N±114N）与Rigid Fix（737N±140N）、BIO-Transfix（746N±119N）、Endo-Button（864N±164N）相比较，差异具有统计学意义（P＝0.008），而Endo-Button、BIO-Transfix及Rigid Fix三者之间相比差异无统计学意义。

Zantop用直径分别为8mm、9mm、10mm的人的B-PT-B移植物和小牛胫骨重建ACL，分别用Rigid Fix横钉和可吸收界面螺钉固定，进行了1000次50～250N的循环载荷生物力学实验。结果显示Rigid Fix横钉固定直径8mm固定B-PT-B移植物，平均124次循环载荷后失败，用Rigid Fix横钉固定9mm和10mm的移植物和所有的界面螺钉固定组均完成了1000次的循环载荷，随后的拔出实验显示，10mm组的B-PT-B移植物用Rigid Fix横钉和可吸收界面螺钉的固定强度均显著大于9mm组。在移植物直径相同的情况下进行固定强度比较，Rigid Fix横钉和可吸收界面螺钉两组之间的差异无统计学意义。通过实验，Zantop认为B-PT-B移植物的直径对Rigid Fix横钉固定的强度有很大的影响，不建议应用Rigid Fix横钉固定直径小于9mm的B-PT-B移植物。

根据移植物不同，Rigid Fix有两种不同的直径，其中直径3.3mm的用来固定软组织移植物，直径2.7mm的用来固定带骨块的移植物。Rigid Fix横钉固定系统在生物力学实验和临床研究中，对移植物既有悬吊固定的作用，又有挤压固定作用，Rigid Fix横钉在不同平面穿过移植物，能提供坚强可靠的固定。

Thore Zantop采用新鲜冰冻的小牛胫骨和人腘绳肌腱，分别用Rigid Fix横钉和可吸收界面螺钉进行ACL重建后生物力学分析，单一循环载荷下生物力学实验显示：Rigid Fix横钉组的平均失效载荷是（486.5±103.7）N，可吸收界面螺钉组是（541.3±91.3）N，Rigid Fix横钉组的刚度为（226±63）N/mm，界面螺钉组是（190±78）N/mm，统计学差异（P＞0.05）。经50～250N和1000次循环载荷下生物力学实验，Rigid Fix横钉组和界面螺钉组的平均位移分别是（5.07±1.9）mm和（4.81±2.5）mm，平均最大载荷分别达（813.6±152.8）N和（830.6±103.9）N，平均失效载荷分别为（476.2±143.9）N和（525.3±104.8）N，其平均刚度分别为（252±78）N/mm和（289±148）N/mm，两者之间未发现统计学差异（P＞0.05）。50～450N和1000次循环载荷实验时，Rigid Fix横钉组所有标本均完成实验，界面螺钉固定组的所有标本在循环载荷实验过程中因移植物滑出而失败。实验结果显示，Rigid Fix横钉固定具有良好的生物力学性能，为ACL重建提供了一种可靠的固定方法和选择方式。

笔者利用新鲜冰冻尸体人的膝关节和腘绳肌腱重建ACL，股骨侧固定分别采用纽扣钢板（Endo-Button）固定、Rigid Fix横钉固定、腘绳肌腱结嵌压固定，生物可吸收界面螺钉固定，肌腱和骨隧道直径均为7mm，进行的循环载荷实验，观察位移情况（表6-6）。界面螺钉固定组（1.651mm）＜Endo-Button固定组（1.716mm）＜Rigid Fix固定组（1.758mm）＜肌腱结固定组（3.556mm）。其中界面螺钉固定组、Endo-Button固定组及Rigid Fix固定组三组之间无统计学差异，而肌腱结固定组和其他三组之间均有显著性差异（P＜0.05）。其中肌腱结固定组前4例的平均位移为5.328mm，改进实验方法后的位移为1.875mm。在改进肌腱结固定的实验方法后，不同固定方法在循环载荷后的位移之间无统计学差异。失效载荷Endo-Button固定组（934N），Rigid Fix固定组（651N），肌腱结固定组（565N），界面螺钉固定组（459N）。其中Endo-Button固定组其他三组之间有显著性差异，Rigid Fix固定组和界面螺钉固定组之间有显著性差异（P＜0.05），其余组别之间无显著性差异。抗拉刚度为肌腱结固定组142N/mm，界面螺钉固定组135N/mm，Rigid Fix固定组142N/mm，Endo-Button固定组117N/mm，各组之间无显著性差异。

Howell S.M.等人的研究认为肌腱固定后在隧道内超过3mm的位移被认为是固定失效。本实验结果显示Rigid Fix横钉固定组能够提供比较可靠的循环载荷下的固定强度。Milano G.等比较了9种不同的股骨侧固定装置的生物力学特性。他发现皮质骨或松质骨在悬吊固定下韧带延长、固定强度和刚度等测试结果不论是挤压固定还是悬吊固定，固定强度最小的是松质骨固定装置；骨皮质外悬吊固定由于设计不同，其力学特性差异较大。在股骨侧腘绳肌腱的固定中，经股骨髁的固定方式最符合其结构特征。

二、Rigid Fix横穿钉固定股骨侧安全区的研究

20世纪90年代关节镜下ACL重建，多采用经胫骨隧道过顶位钻取股骨隧道（图6-125），由于股骨隧道依从于胫骨隧道位置的限制，股骨隧道难以钻取在股骨止点解剖足印区内，大都偏离甚至没有进入ACL股骨侧解剖足印区，生物力学实验和临床观察证明，非解剖位的ACL胫骨和股骨隧道致移植物在髁间窝内走行过于垂直，难以控制膝关节旋转稳定性。非解剖重建ACL改变了膝关节的生物力学性能，是术后引发骨关节炎的病因之一。目前多数采用经内侧关节间隙建立股骨隧道（图6-126）。

采用Rigid Fix横穿钉固定重建ACL，其固定点接近ACL解剖止点，有利于防止雨刷效应，促进腱骨愈合，收到了良好效果。如果横穿钉进针点和角度选择不当，有可能误伤血管神经和膝关节周围的重要解剖结构。实践证明，在安全区内使用横穿钉固定，完全可以避免医源性损伤。因此，选择股骨隧道的安全区（图6-127）定位十分重要。

韩国学者发现Rigid Fix横穿钉断裂的原因系横穿钉的走行与股骨髁后缘不平行，横穿钉穿破股骨髁后缘的骨皮质，钉体受力不均发生过载而断裂。提示操作中横穿钉的方向必须遵循安全区固定的原则。Rigid Fix横穿钉在股骨外髁的击入点应避开后外侧复合体在股骨髁的附着区。研究证实在“安全区”从外向内钻取股骨隧道采用横钉固定，不会造成相应区域的医源性损伤。

Asheesh Bedi等报告经膝关节前内入口，在足印区中心定位，进行ACL股骨隧道的钻取。Timothy J. Mc Glaston通过尸体经前内入路钻取股骨隧道，股骨横穿钉由外侧向内侧钻取。股骨干冠状面中轴线为0°，与之平行钻取隧道的路径设定为0°，穿刺点从股骨外髁中点向后移所产生的角度设定为负值。横穿钉鞘导向器由股骨外髁向股骨内髁的方向钻入建立横钉隧道，则不会损伤膝周血管神经和和重要结构。

Pablo Eduardo Gelber进行尸体实验，采用钉尾直径6mm的Cross-Screw横穿钉经前内入口进行横穿钉安全区股骨外髁进针点的研究发现：股骨干中轴的冠状位为0°，进针点从股骨外髁的中点向后移负20°～40°，容易造成膝关节外侧副韧带、腘肌腱和腓肠肌外侧头等股骨附着部的损伤，故不推荐使用经前内入口作为横穿钉固定ACL重建。如果缩小横穿钉的直径，使用直径为3.3mm的Rigid Fix横穿钉，采用经前内入口安全区进行横穿钉固定技术是否会损伤后外侧复合结构？笔者严格按照Pablo Eduardo Gelber设计的尸体标本实验，进行了重复性实验研究。屈膝位经前内入口，在股骨ACL足印区的中心点钻取股骨隧道，从内侧间隙插入导向器进入股骨外髁骨道，钻取Rigid Fix横钉孔（图6-128），框架转向股骨内髁，分别从0～90°以不同的角度钻取股骨侧Rigid Fix横钉孔（图6-129），观察钉道与关节周围解剖结构和对关节软骨的影响。选择从股骨内髁到外髁最长距离的方向，经前内入口20°～40°即安全区钻取横穿钉道，导针和鞘管仅穿过股四头肌内侧头，钉孔与内侧髌股韧带的最短距离＞20mm（图6-130）。经前内入口，导向器向后旋转-20°，即便选择直径3.3mm的Rigid Fix横穿钉，导针从外侧副韧带与腘肌腱之间穿过（图6-131），也有损伤股骨外髁关节软骨和膝关节后外侧复合结构的风险因素。

有学者对Rigid Fix固定造成股骨软骨和后壁损伤进行了研究，认为Rigid Fix横穿钉固定，导向器经胫骨隧道定位钻取股骨隧道会使股骨隧道在冠状位上过于垂直，不符合ACL的解剖特点，建议通过前内侧入路进行股骨隧道定位。临床发现经前内侧入路应用横穿钉固定和尸体膝关节实验研究，经前内侧和胫骨隧道入路模拟ACL重建，股骨侧钻取Rigid Fix横穿钉隧道，均有发生股骨隧道后壁及软骨损伤的情况，发生率为48.1％。有人对81例ACL损伤重建采用前内侧入路，分别在0°～90°位范围内进行Rigid Fix固定，发现软骨损伤发生率为69.1％。研究表明无论是经胫骨还是经关节内侧入路定位钻取股骨隧道，其医源性软骨损伤发生率与导向器向股骨髁中心线旋转的角度呈正相关。经胫骨隧道进行股骨隧道定位，发生医源性软骨损伤的发生率明显增加。入路发生后髁皮质穿透的发生率无统计学意义，旋转角度与股骨后髁皮质穿透发生率，随着旋转角度的增加，股骨后髁皮质穿透的发生率明显升高。将Rigid Fix导向器控制在0～30°以内，可降低软骨损伤的风险。发现两组旋转角度控制在0°～10°时发生率为0，在20°以上发生率上升，旋转角度60°发生股骨后髁皮质穿透的概率高达100％。减小后髁皮质穿透率、控制Rigid Fix导向器的旋转角度是关键。

股骨侧横钉固定有潜在的血管神经损伤风险，Brian P.M.进行了解剖学研究，确定了横钉在股骨侧的安全区域，以平行地面为0°，其分别在-20°、-40°、+20°和+40°打入导针，然后测量不同角度导针与腓总神经、隐神经和股动脉之间的距离。研究显示：导针角度分别为-40°、-20°、0°、+20°和+40°时，腓总神经距离导针的平均距离分别为1.87cm、2.13cm、2.45cm、2.74cm和3.05cm。导针角度分别为-40°、-20°、0°、+20°和+40°时，隐神经离导针的平均距离为2.19cm、1.98cm、1.41cm、1.42cm和1.29cm。导针角度分别为-40°、-20°、0°、+20°和+40°时，股动脉距离导针的距离分别为1.81cm、1.51cm、0.78cm、0.46cm和0.08cm。解剖研究发现，横钉固定的安全区域从+20°到-40°之间。

由于传统的经胫骨Rigid Fix横穿股骨框架与导针和鞘管尺寸以及自彼此的空间比率关系是恒定的，将框架定位器从股骨内髁固定时腿围较粗的患者，因框架半径小而向内侧旋转不能到位。股骨发育小者，横穿钉尖端有可能从股骨外髁的腘肌腱管区或股骨外髁后下缘软骨区穿出的可能。笔者对传统的Rigid Fix导向器进行了改良设计，新型导向器外形结构类似展翅飞鸟（Sunbird），见图6-132，增加了股骨内髁辅助导向器，增加了稳定性，减小钻入导针时摆动。术中X线检查显示位置良好（图6-133），术后核磁共振显示ACL重建的位置良好无横钉穿透骨皮质的情况（图6-134、图6-135）。