前交叉韧带重建术后重返运动的影像学和运动学评估

作     者：周天平 

作者单位：中国人民解放军海军军医大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐卫东

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100210[医学-外科学(含：普外、骨外、泌尿外、胸心外、神外、整形、烧伤、野战外)] 10[医学] 

主      题：前交叉韧带重建 重返运动 移植物信噪比 六自由度运动学分析 

摘      要：背景 前交叉韧带损伤是一种常见的运动损伤,关节镜下前交叉韧带重建术是目前主要治疗手段,其目的是恢复膝关节稳定性并最终重返运动。目前关于前交叉韧带重建术后重返运动的标准尚不完善,影响重返运动的机制尚不清楚。膝关节MRI下移植物信噪比（SNQ）是一种全新的影像学指标,广泛应用于前交叉韧带（ACL）重建术后移植物成熟度评估,其在前交叉韧带重建术后重返运动评估中可能有潜在的应用价值。此外,高速双平面透视成像系统是一种精细的膝关节运动学评估手段,通过它可以对前交叉韧带重建术后患者进行精确的运动学评估,明确重返运动患者与未能重返运动患者的运动学差异,并探索重返运动的具体机制。目的 （一）比较前交叉韧带重建术后重返运动者与未能重返运动者在不同作用力下的胫骨前移距离差值（ATTD）、移植物远端、中段、近端等区域信噪比（SNQ）的差异。分析这些指标在预测ACL重建术后重返运动中的价值和最佳截断值。（二）比较前交叉韧带重建术后重返运动者与未能重返运动者膝关节在平地行走过程中的六自由度运动学差异,分析影响前交叉韧带重建术后重返运动的生物力学机制。方法 1.纳入研究对象:本试验于2020年5月至2021年3月期间共纳入87例在长海医院诊断为初次前交叉韧带断裂且拟行关节镜下自体腘绳肌腱解剖单束前交叉韧带重建的患者为研究对象。所有患者在纳入研究时均签署知情同意书,采用病例报告卡记录患者的年龄、性别、身高、体重、BMI、左/右侧等基线信息。2.前交叉韧带重建与术后康复锻炼:所有患者均在我院行腘绳肌腱解剖单束前交叉韧带重建术,患者在术后配发前交叉韧带重建术后康复锻炼教材并进行康复教育,按照标准康复锻炼模式进行康复锻炼,分别于术后2周、1月、3月、6月门诊随访并进行康复锻炼指导。3.重返运动评估及其他评估:研究对象于术后9个月再次门诊随访,进行重返运动功能评估。现场填写国际膝关节文献委员会（IKDC）问卷、前交叉韧带损伤重返运动（ACL-RSI）问卷并进行单脚跳跃测试（hop tests）。同时采用Ligs膝关节测量仪测量每位研究对象的胫骨前移距离差值（ATTD）并记入病例报告卡（胫骨前移距离差值=术侧胫骨前移距离-对侧胫骨前移距离）。综合各项评估结果,根据本试验所采用的重返运动标准将研究对象分为未重返运动组和重返运动组。4.膝关节MRI评估:在术后9个月随访时进行术侧膝关节MRI检查。计算每位研究对象移植物远端、中段、近端等区域信噪比。比较重返运动组与未重返运动组SNQ的差异,绘制受试者工作（ROC）曲线比较不同部位SNQ在预测重返运动中的效果并确定最佳截断值。5.基于CT的膝关节三维模型重建:通过随机数表法在重返运动组和未重返运动组各选取15例进行术侧膝关节CT检查,建立膝关节三维CT模型。6.膝关节运动学图像采集:让纳入的30例研究对象在跑步机上进行1m/s的平地行走动作,使用高速双平面透视成像系统采集一个完整步态周期的运动学图像。7.配准及膝关节六自由度运动学分析:将膝关节三维模型和膝关节运动学图像分别导入Rhino软件,建立工作环境并进行配准,计算对应时刻点的股骨、胫骨六自由度空间数据并分析。结果 （一）基于MRI下移植物SNQ的前交叉韧带重建术后重返运动的影像学评估 共有82例患者完成9个月术后随访。根据本试验确定的重返运动标准分为重返运动组和未重返运动组,其中重返运动组53例、未重返运动组29例。两组在90N前向力作用下胫骨前向位移差值无明显区别（0.37±0.41mm VS 0.52±0.36mm,P=0.081）,但在120N、150N前向力作用下重返运动组胫骨前向位移差值明显小于未重返运动组（1.54±0.28mm VS 1.91±0.44mm,P0.001;2.08±0.66mm VS 2.63±0.78mm,P0.001）。重返运动组与未重返运动组的移植物远端SNQ无明显差异（6.51±3.98 VS7.93±4.12,P=0.131）,但重返运动组的移植物中段SNQ和移植物近端SNQ明显小于未重返运动组（13.45±5.15 VS 17.75±5.75,P=0.001;17.15±4.85 VS 19.55±5.05,P=0.038）。在ROC曲线中,ATTD（120N）的曲线下面积最大,其AUC为0.75（95%CI:0.634,0.866）,该指标的最佳截断值为1.635,在该值下预测不能重返运动者的灵敏度为82.8%,特异度为62.3%,约登指数为0.451。SNQ（中段）的AUC为0.713（0.599,0.827）,该指标的最佳截断值为14.57,在该指标下预测不能重返运动者的灵敏度为75.9%,特异度为60.4%,约登指数为0.363。（二）基于DFIS的前交叉韧带重建术后重返运动组与未重返运动组膝关节六自由度运动学比