[科普中国]-前交叉韧带

前交叉韧带上端起自股骨外侧裸内面后部，穿脾间窝向前、下、内斜行，止于胫骨骸间隆起前方的骨面。部分纤维附着于外侧半月板的前、后角，有时有少量纤维直接附着于内侧半月板前方的骨面。

前交叉韧带的一般形态与测量前交叉韧带并非以单独一束，而是以纤维束的集合形式呈扇状展开，两端附着于股骨与胫骨广阔平坦的骨面。屈膝90°时，韧带长轴与股骨长轴间的夹角为26±4。由于前交叉韧带在股骨附着面呈矢状位，而胫骨附着面呈水平位，故韧带从上端至下端以自身的中轴向外旋转约90°。其中部最狭窄，宽度为11.49±1.59mm，厚4.33±0.49mm。膝伸直时，它呈扁带状，膝屈曲时则扭转。在膝关节屈90°位置时，韧带前内侧(A-A)长度为34.12±5.33mm，中部长26.83±4.48mm，后外侧(B-B)长21.50±2.68mm。

形态与定位前交叉韧带股骨附着端的断面为半圆形，前界直，凸缘朝向后方。在膝伸位，附着面的长轴近于垂直。胫骨附着端的断面近似于三角形，其底朝前，尖向后方。

大体解剖起自股骨外髁内侧面后部，向前、向远端、向内穿关节腔附着于胫骨平台髁间棘前部。平均长度31～38mm，中间部分平均宽度为10～12mm，横截面近似卵圆形，平均面积女性和男性分别为36mm2和44mm2。韧带在距胫骨止点10～12mm处逐渐散开，在胫骨止点上形成相当于中点横截面积3倍以上的附着面。在矢状面上ACL与股骨夹角30°，与胫骨夹角50°，在冠状面上与股骨夹角21°。

止点ACL股骨止点位于股骨外髁内侧面后部，呈卵圆形凹面，平均长度18mm和宽度11mm，面积113～170mm2。韧带远端扇形张开附着于胫骨平台髁间棘前部，形成前宽后窄三角形或者卵圆形区域，平均矢状径17mm和冠状径11mm，面积136～150mm2。股骨止点长轴沿股骨长轴走向，胫骨止点长轴沿胫骨平台前后径走向，形成韧带绕自身扭转。在胫骨止点ACL形成“足”样结构，增加了附着面积，同时避免了伸膝时ACL与髁间窝撞击。移植的ACL没有“足”样结构，胫骨止点选择靠前可以导致伸膝时移植物碰撞髁间窝，是造成术后伸直受限的原因之一。

前内束(anteromedialbundle，AMB)和后外束(posterolateralbundle，PLB)：ACL并非由均一长度的纤维组成。Girgis等根据ACL止点纤维的不同分布和屈伸过程中韧带紧张度的差异，将ACL大致分为前内束(anlteromedialbundle，AMB)和后外束(posterolateralbundle，PLB)。AMB分布于股骨止点后上部分和胫骨止点前内部分；PLB分布于股骨止点前下部分和胫骨止点后外部分。膝关节伸直时PLB紧张、宽平；屈曲90°时，AMB紧张伴韧带扭转，PLB松弛近似水平。从韧带整体看，AMB大致位于PLB的前方，这就形成伸直时PLB紧张，屈曲时AMB紧张。单束重建不能恢复不同纤维应力变化特性，必然会导致部分纤维应力异常，可以导致重建失败。鉴此人们开始采用更接近正常功能解剖的双束重建恢复ACL的正常功能。

AMB平均长度32mm，PLB平均17.8mm。测量分束长度时纤维起止点选择与整体测量之间有所差异。不同屈曲度、不同张力时AMB、PLB长度也不同。屈曲90°时AMB长度增加3.3～3.6mm，PLB长度减少5～7.1mm。此外，胫骨内旋也会增加韧带长度。另一项研究发现，屈曲90°伴内旋，ACL长度可增加1.7～2.7mm。

ACL走行特殊，具有限制胫骨前移、内旋、内外翻及过伸的多重作用。限制胫骨前后移动上AMB起主要作用，PLB主要限制胫骨旋转。因为ACL纤维并非均等的，所以单束重建不能实现真正的功能重建。认识ACL精细解剖对于改善ACL重建功能十分重要。AMB和PLB在屈曲中作用不同。单束重建不能完全恢复ACL在前后和旋转上的多重稳定功能。研究表明，双束重建对于恢复膝关节旋转稳定上效果优于单束。双束或者多束重建可能是实现功能重建的关键。

组织学ACL位于关节腔内，被滑膜组织包绕。韧带表面有3层结构，分别为滑膜、腱膜和腱内膜。ACL纤维紧密平行排1725列，水分占65%～70%，I型胶原占干重70%～80%，与弹性张力有关，Ⅱ型胶原占8%，V型胶原及其他成分占12%。胶原成分及比例不同是造成替代物材料差异的主要原因。ACL主要含纤维母细胞，沿长轴分布于纤维之间。纤维母细胞主要分布在ACL胫骨端1/3前部，可能与伸直位“生理性撞击”髁间窝有关。韧带向骨组织移行过渡之间呈“潮线样(tidemarkline)”结构，组织成分为韧带、纤维软骨、钙化纤维软骨以及骨组织4层条带。胶原纤维穿过纤维软骨移行带，纤维软骨形成钙化。ACL附着点结构牢固，韧带很少直接从骨表面上断裂，多数情况韧带损伤发生在实质部或附着点撕脱性骨折。移植物止点固定的稳定性与潮线结构的恢复有关，替代物与骨组织之间的整合是远期稳定的保证。

前交叉韧带的血供和神经支配ACL为无血管组织，其营养通过滑膜组织及滑液提供。滑膜皱壁富含血管，韧带近段营养来源膝中动脉，远端部分来自膝下内外动脉。远端、近端血管在韧带表面滑膜中形成血管丛营养韧带。注射法证实韧带附着区没有血管分布，这可能是重建韧带固定部位愈合缓慢有关。

ACL神经支配来源于胫神经，分支分布于韧带表面滑膜皱壁，发出轴突到韧带内部。神经纤维主要分布在ACL滑膜下和附着点部位。韧带附着点和表面存在大量Golgi样张力感受器。韧带内部还存在少量机械性感受器，分布于韧带近胫骨部分，参与膝关节本体感觉传入。ACL内游离神经末梢很少，仅分布在韧带止点附近5mm范围内。这可能是单纯ACL损伤患者很少主诉明显疼痛的原因。膝关节稳定和功能的维持离不开正常的本体感觉，ACL重建尚不能恢复正常的神经支配，这也是部分ACL重建术后功能不佳的原因之一。

生物力学特性研究表明，ACL极限抗张力强度(2020±264)N，最大形变(15.9±3.5)mm。ACL刚度为240N/mm，弹性模量为278MPa，极限抗张强度为35MPa[9]。所受应力变化与膝关节屈伸位置、肌肉收缩状态、负重或者非负重都有关系。ACL材料属性的研究不能全面反映运动状态下ACL受力变化。研究表明，ACL应力变化在不同外力大小、屈曲角度下及不同分束之间是不相同的。屈伸运动中，110N和22N胫骨前向外力下，当屈曲15°时ACL应力最大，为(110.6±14.8)N和(25.7±3.7)N；在屈曲90°时应力最小，为(71.1±29.5)N和(12.8±7.3)N。不同分束在屈伸过程中应力变化也不相同。屈伸过程中AMB切线模量、抗张力强度和应变能量密度都较PLB大。

AMB在屈曲角度大时所受应力更大，而PLB在伸直位或者屈曲角度小时受力较大。不同前向外力作用下(110N和22N)，外力110N情况下AMB和PLB产生应力更大，AMB最大应力产生于屈曲60°、PLB在屈曲15°；22N时AMB最大应力在屈曲15°、PLB则在伸直位。PLB对旋转稳定起重要作用。认识AMB和PLB应力变化规律不相同，对功能重建ACL有重要意义。

单束重建能较好的恢复ACL前后向稳定，但在旋转稳定上改善不大。进一步研究更接近功能解剖的双束重建，在恢复ACL复杂功能上有重要意义。初步结果显示，双束重建提高前后向稳定性，恢复抗旋转外力上效果较单束更好，更接近正常ACL功能。

绝大多数ACL生物力学方面的研究都是基于动物体内或者人体尸体标本上进行的。对正常人体生理状态下ACL受力情况了解很少。了解生理条件下ACL受力变化规律，对术后指导康复锻炼、促进功能恢复有重要意义。

日常活动中ACL最大应力均小于极限应力，一般为极限应力0.0%～44%。正常情况下以股四头肌收缩为主、屈曲度较小情况下(如股四头肌等长收缩、蹲起、主动伸膝等)ACL受力较大；而以腘绳肌收缩为主、屈曲度较大情况下(如腘绳肌等长收缩、60°和90°时股四头肌的等长收缩和股四头肌、腘绳肌协同收缩等)ACL应力则很小。步态循环中早期阶段(脚离地过程)ACL所受剪切力较大，在单脚离地时刻产生最大应力303N[11]。后期阶段(脚着地过程)由于肌肉收缩、地面反作用以及胫骨-股骨之间相互作用，此时ACL受力较小。了解生理活动下ACL受力变化规律，对术后正确康复，避免ACL危险位置和动作，防止负荷过大有重要意义。

本词条内容贡献者为:

王小洁 - 副教授 - 山西医科大学 基础教研室