膝關節功能障礙的結構與功能重建新技術和規范化治療體系的建立

趙金忠 羅從風 皇甫小橋 蔣 佳 燕曉宇 謝國明 董士奎 趙 松 徐才祺

1 立項背景

膝關節功能障礙是指由膝關節結構損傷或發育異常等造成膝關節站立、行走和運動功能異常。膝關節功能障礙患者因喪失正常的運動能力和勞動能力，影響了其日常生活，也給家庭和社會帶來沉重的經濟負擔。膝關節功能障礙的治療一直是臨床研究的熱點和難點，保守治療無法恢復缺失的結構，功能恢復缺乏結構支持；常規手術的創傷大，康復過程受影響，后期恢復慢，效果不理想。近年來，隨著關節鏡技術的應用，膝關節功能障礙的治療取得明顯進展，但仍存在諸多問題。因此，針對膝關節韌帶和骨結構異常導致的功能障礙，開展系統、深入的基礎和臨床研究，優化現有的治療技術和方案，開發治療新技術和新方法，恢復關節功能，提高治療效果，將具有重要的臨床意義。

2 總體思路

針對目前膝關節功能障礙治療中存在的關鍵問題和難點，本課題組擬從韌帶組織和骨結構重建兩個方面，系統性、針對性地開展以下系列的基礎和臨床研究。

2.1 韌帶重建基礎研究 研究肌腱移植物在移植后的自體韌帶化和重建后腱骨愈合的過程和特點，探索促進移植物韌帶化和促進腱骨愈合過程的可行方法，以提高移植物的自體韌帶化和腱骨愈合的效果，提高重建穩定性和重建效果，減少重建失敗、不穩定再發生等問題。研究膝關節韌帶重建的前期預處理關鍵技術，尋找除了腘繩肌以外的肌腱移植新來源，同時開發新的肌腱切取和準備技術，增加肌腱的有效利用，改善移植效果。

2.2 韌帶重建臨床研究 對于韌帶等軟組織重建，以前交叉韌帶(ACL)損傷、后交叉韌帶(PCL)損傷、膝周圍副韌帶損傷、髕骨脫位、膝關節粘連等為重點，針對不同病種和病變成分，以關節鏡技術為主要手段，提出治療理念和見解，系統性開發不同系列的微創治療新技術和新方法，以提高重建后韌帶的強度，改善自體韌帶化效果，獲得滿意且持久的關節穩定性，最終獲得滿意的功能恢復。

2.3 骨重建基礎的臨床研究 對骨結構的重建，以脛骨平臺骨折、股骨Hoffa骨折和交叉韌帶止點撕脫骨折為重點，提出治療觀念，解決關鍵性技術問題；對于不同骨性結構損傷，根據其不同的損傷特點和機制，制訂個體化治療方案，提高手術復位和固定的效果，促進功能的恢復。

通過本項目研究，提出重建膝關節韌帶和骨結構及其功能的新觀點和新理念，創立其結構與功能重建的新技術和新方法，提出治療這些疾病的合理化方案和新策略，建立規范化的治療體系；根據不同病變成分采用個體化的按需治療，在減少創傷的同時獲得最佳功能恢復，提高現有方法的治療效果，進一步改善患者的生活和運動質量。

3 主要創新點和技術內容

主要針對膝關節功能障礙治療的難點，從韌帶和骨結構重建方面探索治療新技術和新策略，以獲得滿意的功能效果。

3.1 自體移植物的開發利用 建立移植物切取與準備的相關關鍵技術：①首創腓骨長肌腱前側半切取技術；②確定了自體移植肌腱與骨隧道大小匹配比例及其在隧道內的合適長度；③建立預測自體移植肌腱長度和直徑的方法，設計出一套韌帶制備工具，達到肌腱精確利用。

3.2 促進移植物骨愈合 探索促進移植物韌帶化和腱-骨界面愈合的新方法：①首次報道肌腱移植后的韌帶化過程和特點；②建立改良脫細胞法處理同種異體移植物技術；③采用磷酸三鈣處理骨隧道以促進腱-骨界面的愈合。

3.3 創新優化韌帶重建技術 率先提出韌帶超強重建和保殘重建等新觀點，建立一系列韌帶重建新技術，優化治療方法與策略：①首次提出交叉韌帶的超強重建，并解決移植肌腱的股數問題；②建立四隧道雙束8股自體肌腱移植解剖或非解剖重建ACL和PCL技術；③證明保留殘端技術對韌帶移植物血管生成、神經修復和再韌帶化的影響機制；④建立一系列保留殘端的韌帶超強重建方法，包括三明治式PCL保殘雙束重建術、單束7股PCL保殘重建術等；⑤首創單一自體股二頭肌長頭肌腱重建膝后外側復合體損傷；⑥建立關節鏡下ACL和PCL同時雙束重建術治療膝多向不穩定。優化的治療方法可顯著提高臨床療效。

3.4 創新關節松解技術 首創膝關節僵硬的微創松解新技術，臨床療效顯著提高。

3.5 創新優化髕骨脫位治愈技術 建立髕骨脫位系列新技術改良三聯手術、縫線加強術和腓骨長肌腱前半部移植的內側髖股韌帶重建術等，臨床療效顯著提高。

3.6 創新優化膝關節骨折治療技術 提出膝關節內骨折手術新技術，建立優化治療方案：①建立ACL和PCL止點骨折關節鏡下復位固定技術；②首次提出脛骨平臺骨折三柱理念，建立一系列手術復位和固定治療技術；③建立經延展前外側入路關節內截骨術治療脛骨平臺骨折畸形愈合；④明確Hoffa骨折形態特征和固定方式的有效性。優化的治療方案可顯著提高療效。

4 應用推廣情況

本項目共發表SCI收錄論文52篇，總影響因子169.96，累計他引1 155次，其中包括骨科、運動醫學領域Ⅰ區頂級雜志Arthroscopy、AmericanJournalofSportsMedicine、JournalofBoneandJointSurgery等；中文核心期刊論文125篇；出版專著6部；獲國家專利6項；研究結果被寫入《Campbell’s Operative Orthopaedics》《AO principle of fracture management》2部具有極高影響力的國際指南；“膝關節重建精品學習班”10余年共培訓全國學員累計近2 000人次；系列技術已在包括多個國家臨床重點專科的全國20余家醫院推廣應用；項目負責人及其團隊牽頭有關膝關節三維運動測定分析系統的臨床研究，并通過相關驗證，產品已獲注冊證，在膝關節相關功能檢測評估臨床應用方面具有很好的應用推廣前景。

5 完成團隊簡介

上海交通大學附屬第六人民醫院運動醫學科的相關工作起步于1990年，是國內最早引進并開展運動醫學與關節鏡微創技術的科室之一。2003年趙金忠主任創建了上海交通大學附屬第六人民醫院運動醫學特色專業學科，床位數47張；2014年科室被評為第1批衛生和計劃生育委員會運動醫學國家臨床重點專科。2015年建立了運動醫學專科新病區，總院專科病床數68張，規模國內領先；于同年建立運動醫學生物力學實驗室；2018年建立上海交通大學附屬第六人民醫院東院(臨港)病區，病床數30張；2019年籌建上海交通大學運動醫學研究所。目前運動醫學科專科病區規模和科室的科研成果均處于國內領先水平，年手術量從10余年前的約300例/年增至目前的4 000余例/年，并建有運動醫學專科康復室和系列專業科研設備平臺。每年接受近200名來自全國各地和國外的進修醫師。科室負責人趙金忠教授和團隊成員多人多次獲國家科技部重點項目、國家自然科學基金和各類省市級科研項目資助，并多次獲上海市醫學會、上海市科學技術委員會相關獎項，科室累計發表SCI收錄論文近百篇。

運動醫學科立足于技術創新，學科主任趙金忠教授帶領團隊成員(圖1)依托上海交通大學附屬第六人民醫院骨科這一平臺，形成了以各種復雜運動損傷的治療、嚴重關節創傷的微創治療等為主的優勢特色專業。開展工作涉及肩關節、膝關節、肘關節、髖關節、踝關節等各大關節。在肩關節領域，以復雜肩關節脫位的“滿漢全席”治療技術、不可修復肩袖損傷的肩袖重建技術和嚴重骨質疏松條件下肩袖損傷的Fix-to-Suture Base修復技術為特色；在膝關節領域，以ACL的8股雙束重建、PCL的三明治式重建、膝關節復雜韌帶損傷的手術治療和髕股關節紊亂的綜合手術治療為優勢；同時對于肩關節、肘關節、膝關節和髖關節攣縮，已形成了一系列具有特色的微創和關節鏡下松解技術。

圖1 上海交通大學附屬第六人民醫院運動醫學科團隊

趙金忠教授現任上海交通大學附屬第六人民院運動醫學科主任，骨科行政副主任，上海交通大學附屬第六人民醫院運動醫學生物力學實驗室負責人，國家重點研發計劃項目首席科學家，上海交通大學運動轉化醫學中心主要研究員，上海交通大學系統生物學院特聘研究員，東華大學紡織學院等高校的研究生校外導師。擅長各種復雜的肩、膝關節運動損傷的治療。針對肩、膝關節運動損傷創新了近十種新型手術方式，療效顯著，獲同行盛贊，尤其是膝關節微創松解技術已被《坎貝爾骨科手術大全(最新版)》收錄，PCL的三明治式重建技術被國際評為PCL重建歷史上的里程碑。主持科技部重點研發計劃、國家自然科學基金(面上)、上海市衛生系統重要疾病聯合攻關項目、上海市科學技術委員會等省部級科研課題等，共發表學術論文近200篇，其中以第1作者或通信作者發表SCI收錄論文50篇，包括在運動醫學國際頂尖雜志AmericanJournalofSportsMedicine、Arthroscopy發表多篇學術論文。主編和主譯《膝關節重建外科學》第1版、《肩關節鏡手術技術》和《膝關節重建外科學》第2版，其中《膝關節重建外科學》第1版入選2008年新聞出版總署第二屆“三個一百”原創圖書出版工程。學術成果獲上海醫學科技一等獎、上海市臨床醫療成果獎三等獎、上海市科技進步三等獎，入選上海市“醫苑新星”培養計劃。