膝关节前交叉韧带功能和损伤机制
北医三院运动医学康复中心葛杰
在运动损伤中，膝关节交叉韧带的损伤很常见，同时在胫骨平台骨折，膝关节内侧副韧带损伤的同时，也常会合并交叉韧带的损伤。
膝关节里的交叉韧带是在膝关节的内部，不象髌腱和内外侧副韧带一样在体表可以通过触诊来触摸到。
交叉韧带分前后两条，就是前交叉韧带和后交叉韧带。它们在膝关节内部前后各一条，又有方向上的交叉，所以主要功能就是防止胫骨的前后错动及膝关节在旋转时的不稳。膝关节在稍微弯曲的时候韧带是松弛的，完全伸直的时候都会被拉紧，于是膝关节也就最为稳定（这里是简单的说，具体情况写在下面）。
前交叉韧带的结构：
前交叉韧带的英文名字是anterior crucaite ligament，所以缩写成“ACL”。
前交叉韧带起于股骨外髁的内侧面的后部（更具体的说是内上区），向前下方向止在胫骨上端髁间前窝的内侧。大部分止点是位于内侧髁间隆突之前，少部分是在髁间隆突上。
前交叉韧带靠近外侧半月板前角的前部，和内侧半月板前角的后部，韧带的纤维与外侧半月板前角纤维相交织（就是生长在一起）。前交叉韧带的长度大约是4cm（3.7－4.1cm）左右，韧带的纤维可分为前内侧和后外侧两部分，又叫前内束和后外束。
前交叉韧带的结构既不是柱状的也不是片状的，而是呈麻花状的，纤维斜行排列，在上方起点处集中于一起，向下止点处散开。前内束位于前内侧相对长一些，后外束位于后外侧相对短一些。所以在手术重建膝关节的前交叉韧带的时候，会把移植物旋转90°，来模拟这样的正常生理结构。同时手术中韧带上下止点的选择是非常重要的，手术后的功能很大程度上取决于新建韧带止点的位置是否符合原来韧带生长的生理结构。
其实膝关节无论是弯屈还是伸展，无论是什么角度，前交叉韧带始终有一部分纤维是紧张的。当屈膝90°的时候，韧带的前内束紧张而后外束松弛，伸直的时候则是后外束紧张而前内束松弛。
前交叉韧带里面并没有血管，它的营养物质来源主要是由关节囊内的滑液和附着在韧带表面的毛细血管网来供应的。所以前交叉韧带断裂之后自己是不能愈合的！
前交叉韧带的功能：
前交叉韧带主要的功能是限制胫骨在股骨上的向前滑动。膝关节伸直的时候它和关节囊、内外侧副韧带以及后交叉韧带一起限制侧方滑动和旋转运动。
屈膝的时候则和胫（内侧）侧副韧带、关节囊以及后交叉韧带一同限制侧方滑动和旋转运动。
前交叉韧带和后交叉韧带一起有限制过度屈曲的作用。就是膝关节在外力的作用之下过大角度的弯曲。
同时和后交叉韧带、内外侧副韧带、关节囊及腘斜韧带共同限制过度伸直。就是膝关节在外力的作用之下超过正常角度的伸直。
前交叉韧带在膝关节伸直的最后阶段（大约是30-0°的角度范围）时，还可以限制胫骨的旋转。
前交叉韧带的前内束还有防止小腿过度外旋的作用。后外束则有防小腿过度内旋的作用。
前交叉韧带的损伤机制：
由于前交叉韧带独特的形态与功能，在胫骨过度的前后移位、膝关节过度的内外旋，和膝关节过度的屈伸运动时，都可能在韧带起止点或是韧带的本身发生撕裂和断裂。
尤其是屈膝40°－50°位的时候，前交叉韧带相对较松弛，如果这个姿势下有外力的损伤，就可能会引起前交叉韧带的断裂或部分断裂。伸直位受外力损伤经常是后外束受伤；屈膝位受外力损伤则经常是前内束受伤。
单纯的前交叉韧带断裂都是有急性膝外伤史的，也就是一定会有一次受伤才能造成韧带的断裂。
受伤的当时经常能感觉到关节内有撕断感，随即就会产生疼痛和关节的不稳，而摔倒等等。于是伤后就不能完成正在进行的动作，同时走路也会收到影响。
受伤之后，多数会很快就出现关节积血，也就是膝关节很快就会肿胀起来。同时因为剧烈的疼痛，膝关节周围的肌肉会逐渐出现保护性的痉挛，膝关节就会自然的固定在稍微屈曲的姿势，自己不敢活动也害怕任何人搬动自己的腿。也会因为断裂的韧带嵌入关节间隙以及肿胀出现关节绞锁，就是膝关节觉得“卡”住，不能弯曲也不能伸直。
前交叉韧带断裂之后6周就属于陈旧行损伤了。陈旧的前交叉韧带断裂可能因为膝关节的肿胀和疼痛已经消退，而没有什么明显的症状。更多的时候是会产生关节的不稳，轻微持续的膝关节疼痛和肿胀，还有下楼或者是跑动和突然停止以及转身的时候关节的错动。
在临床上，对于前交叉韧带的断裂，经常是通过保守疗法或者是韧带重建手术来进行治疗的。所谓保守疗法，除了选择适当的物理治疗来消炎镇痛，更主要的是通过腿部肌肉力量的强化训练来增强肌肉对膝关节的保护和固定作用。来达到代偿受伤韧带的功能，稳固和保护膝关节的目的。
前交叉韧带（ACL）损伤是青壮年膝关节最常见的运动损伤，损伤后膝关节肿痛，活动困难；肿胀消退后绝大多数人行走都正常，但膝关节有不稳感，不能进行急停、急转等动作。受伤后核磁共振（MRI）是必不可少的检查手段，尽管我国MRI已经基本普及，但诊断的准确性还不够高，因此，如何提高MRI的阅片水平是相关学科的医生特别是刚刚进入运动医学领域的医生迫切需要解决的问题。 要提高ACL损伤MRI诊断的准确性，解剖永远是基础！同时，还需要充分了解ACL的受伤机制，针对性的阅片；MRI的矢状位、冠状位及轴位三者结合，以提高诊断的准确性与全面性！ ACL的正常MRI表现—— 1.各序列均为低信号。 2.韧带平直，边界清楚，有较好的张力。 3.韧带内可有脂肪及滑膜条纹影。
ACL损伤的MRI分级—— Grade1：韧带内损伤，无长度改变。 Grade2：韧带内损伤并长度延长。 Grade3：完全性韧带撕裂。 Grade1、2级为韧带的部分损伤，Grade3级为韧带的完全断裂。 ACL最好的观察层面：最好的观察层面是斜矢状面，同时需要结合横断面和冠状面。 ACL最常见的撕裂部位：韧带实质部>韧带股骨髁附着部>韧带胫骨附着部。由于胫骨附着部多为撕脱骨折，DR及CT均能够清晰的显示，因此很多临床医生误认为胫骨附着部的发病率
更高。 ACL损伤的直接征象：指ACL本身的形态和信号异常。一旦有了明确的直接征象就可以确定ACL损伤。 1.不连续：有韧带的低信号，但中断不连续。一般见于新鲜损伤。
2.方向异常（ACL下垂征）：有较完整的韧带低信号，但方向异常，呈下垂状。一般见于股骨附着部的陈旧损伤，损伤的ACL下垂并粘附在PCL上。 3.ACL消失：髁间窝空虚，无韧带信号。见于较久的损伤，损伤的ACL撕裂较重呈马尾状，无滑膜包裹，逐渐被关节内的酶腐蚀而消失。 4.撕脱骨折：一般为ACL胫骨附着部的撕脱，韧带完整，信号多正常。
前交叉韧带损伤的预防与治疗 一、ACL损伤概述 膝关节前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL）位于关节内，起自股骨髁间窝外侧面后部, 向前、向远端、向内附着于胫骨平台髁间棘前部（图1）。ACL主管膝关节前向稳定性及部分旋转、侧向稳定性，在体表无法触及，一般患者难以直接感知此韧带的损伤。 在国内，普通人群ACL损伤的发生率没有确切统计，专业女性运动员ACL 损伤的发生率为0.71% , 男性为0.29% , 女性为男性的2.37倍。有报道称，美国每年有80,000-250,000人次ACL损伤事件的发生，其中，15-25岁的年轻患者占据50%以上；早在1996年，其疾病预防与控制中心（The Centers for Disease Control and Prevention）就称美国每年约施行100,000例ACL重建手术。作者所在的北京大学第三医院运动医学研究所目前每年ACL 的重建数量在1700例以上。遗憾的是，相当多的ACL损伤患者得不到及时有效的治疗。患者对此类损伤的严重性认识不足是一个原因；此外，临床医生对ACL损伤的认知不一也导致了一些患者未获及时有效的处理。
ACL损伤一般出现在体育运动中，橄榄球、篮球、足球、滑雪等项目尤其多见。除了膝关节与他人碰撞致伤外，78%的ACL损伤为非接触性，常发生于落地、急停及暴力扭转等动作。足球运动中，移位防守以及奔跑中踢球相对危险；篮球运动中，侧跳转身以及单腿落地相对危险；在滑雪运动中滑雪板前端受阻时，膝关节外翻旋转，是较为典型的ACL非接触性损伤机制（图2）。急性损伤者多有膝关节肿胀，主要为关节积血所致，一般可在伤后数分钟至3小时内发生。急性膝关节损伤（排除骨折者），出现膝关节积血者70％合并有ACL损伤。 ACL损伤合并半月板撕裂的发生率在60%左右，随着ACL损伤后病程的延长，半月板损伤比率和严重程度相应增加，一些半月板在刚刚损伤时可以缝合，但是随着撕裂瓣反复磨损、变性或撕裂瓣本身再撕裂，会导致半月板部分切除或者切除的比例上升。有时半月板发生“桶柄样撕裂”（也叫“提篮损伤”，图3），其撕裂瓣移位至髁间窝下方，使膝关节出现交锁症状，患者主诉关节“卡住”，关节弹性固定于某一角度或表现为伸直、过屈受限。提篮损伤内侧半月板多见，外侧半月板较少。随着时间延长，伸直或者屈曲可能会有改善，但此时半月板的撕裂瓣已经被压迫严重导致变形变性，无法修复了。若合并膝关节侧副韧带损伤，可在损伤的侧副韧带处出现肿痛。内侧副韧带损伤又多表现为股骨内上髁（内侧副韧带的附着点）的表面肿胀、压痛或（和）胫骨结节内侧的压痛。 ACL损伤的临床研究经历了如下阶段：早期的研究主要关注其损伤后会引起膝关节不稳以及继发损伤，较为一致的观点是，ACL损伤后若不及时处理，会导致膝关节早期的退行性病变。ACL重建手术成为其损伤的主流治疗方式，并引发国内外关节镜技术的革新。第二个阶段是ACL重建移植物的更替，由自体髌腱（BTB）移植重建过渡到自体腘绳肌腱（半腱股薄肌腱，STG），后者因技术简捷、并发症少而获得临床医生与患者的青睐。此外，异体肌腱一般被
膝关节前交叉韧带功能和损伤机制 北医三院运动医学康复中心葛杰 在运动损伤中，膝关节交叉韧带的损伤很常见，同时在胫骨平台骨折，膝关节内侧副韧带损伤的同时，也常会合并交叉韧带的损伤。 膝关节里的交叉韧带是在膝关节的内部，不象髌腱和内外侧副韧带一样在体表可以通过触诊来触摸到。 交叉韧带分前后两条，就是前交叉韧带和后交叉韧带。它们在膝关节内部前后各一条，又有方向上的交叉，所以主要功能就是防止胫骨的前后错动及膝关节在旋转时的不稳。膝关节在稍微弯曲的时候韧带是松弛的，完全伸直的时候都会被拉紧，于是膝关节也就最为稳定（这里是简单的说，具体情况写在下面）。 前交叉韧带的结构： 前交叉韧带的英文名字是anterior crucaite ligament，所以缩写成“ACL”。
前交叉韧带起于股骨外髁的内侧面的后部（更具体的说是内上区），向前下方向止在胫骨上端髁间前窝的内侧。大部分止点是位于内侧髁间隆突之前，少部分是在髁间隆突上。 前交叉韧带靠近外侧半月板前角的前部，和内侧半月板前角的后部，韧带的纤维与外侧半月板前角纤维相交织（就是生长在一起）。前交叉韧带的长度大约是4cm（3.7－4.1cm）左右，韧带的纤维可分为前内侧和后外侧两部分，又叫前内束和后外束。 前交叉韧带的结构既不是柱状的也不是片状的，而是呈麻花状的，纤维斜行排列，在上方起点处集中于一起，向下止点处散开。前内束位于前内侧相对长一些，后外束位于后外侧相对短一些。所以在手术重建膝关节的前交叉韧带的时候，会把移植物旋转90°，来模拟这样的正常生理结构。同时手术中韧带上下止点的选择是非常重要的，手术后的功能很大程度上取决于新建韧带止点的位置是否符合原来韧带生长的生理结构。 其实膝关节无论是弯屈还是伸展，无论是什么角度，前交叉韧带始终有一部分纤维是紧张的。当屈膝90°的时候，韧带的前内束紧张而后外束松弛，伸直的时候则是后外束紧张而前内束松弛。 前交叉韧带里面并没有血管，它的营养物质来源主要是由关节囊内的滑液和附着在韧带表面的毛细血管网来供应的。所以前交叉韧带断裂之后自己是不能愈合的！ 前交叉韧带的功能： 前交叉韧带主要的功能是限制胫骨在股骨上的向前滑动。膝关节伸直的时候它和关节囊、内外侧副韧带以及后交叉韧带一起限制侧方滑动和旋转运动。 屈膝的时候则和胫（内侧）侧副韧带、关节囊以及后交叉韧带一同限制侧方滑动和旋转运动。 前交叉韧带和后交叉韧带一起有限制过度屈曲的作用。就是膝关节在外力的作用之下过大角度的弯曲。 同时和后交叉韧带、内外侧副韧带、关节囊及腘斜韧带共同限制过度伸直。就是膝关节在外力的作用之下超过正常角度的伸直。 前交叉韧带在膝关节伸直的最后阶段（大约是30-0°的角度范围）时，还可以限制胫骨的旋转。 前交叉韧带的前内束还有防止小腿过度外旋的作用。后外束则有防小腿过度内旋的作用。
膝关节前交叉韧带损伤（基础篇） 膝关节是人体最大且构造最复杂，损伤机会亦较多的关节，由股骨内、外侧髁和胫骨内、外侧髁以及髌骨构成，属于滑车关节。前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL），又称前十字韧带，位于膝关节内，是膝关节重要的静力稳定结构。它由很多纤维束组成，连接股骨与胫骨，在膝关节屈伸时犹如绳索一样把关节紧密连接,构成股胫之间的内在铰链。 ACL的主要作用是限制胫骨向前过度移位及小腿的外翻和内旋，它与膝关节内其他结构共同作用，来维持膝关节的稳定性，使人体能完成各种复杂和高难度的下肢动作。 ACL损伤又分为部分撕裂和完全断裂（如图所示）前交叉韧带损伤大多数发生在运动时，尤其是方向快速变化和跳跃时，多见于接触性损伤，高处跳下膝关节着地等。
ACL断裂的主要原因是运动损伤，约占70%以上。患病人数最多的项目是篮球和足球，此外从事柔道、摔跤和田径运动以及滑雪、羽毛球、排球的专业运动员，甚至爱好运动的的普通人中，ACL断裂比较多见。非运动损伤，包括交通伤，生产生活意外伤约占30%以下。ACL可单独损伤，也常与膝关节其他静力结构（如侧副韧带、关节囊韧带或后交叉韧带以及半月板）同时发生损伤。 我国著名羽毛球运动员──外战女皇汪鑫，2012年伦敦奥运会与印度名将内瓦尔铜牌争夺战中左膝前十字韧带断裂，这位创下“379天外战不败”传奇记录的选手，最终选择了悲情退役。无独有偶，2016里约奥运会羽毛球女单半决赛，卫冕冠军李雪芮半决赛迎战西班牙世界排名第一的马林，李雪芮在第二局16比17落后时起跳后仰救球，左腿在落地支撑时扭到了膝盖，伤势确诊为左膝前十字韧带完全断裂，外侧半月板也有损伤。被誉为中国第一位世界级的组织后卫的篮球国手陈江华，在十字韧带重建手术中，医生将一条韧带植入了他的膝盖。虽然手术非常成功，但对于篮球运动员来说，若干年后，这条韧带也是会受到很大的损伤。他非常清楚这个情况，曾一度萌生退意，但最终选择了坚持。因为手术后积极配合治疗并努力康复训练，在术后半年就能打比赛，这在国内篮球圈里也是第一人。伤病猛于虎,12-13赛季后,伤病再次复发。无数球迷为他惋惜，他们这样评价，曾经在赛场上球风飘逸“动若脱兔”的陈江华，却越发地“静若处子”了，但他强突科比，晃过保罗的经典瞬间，也为他短短数十载的篮球生涯留下了灵动的一笔。
前、后交叉韧带损伤临床诊疗指南 1 【制定规范的依据】 《临床诊疗规范—关节骨科学分册》中华医学会编著 2 【诊断】前交叉韧带 2.1 详细询问病史有助诊断，多为急性损伤。 2.2 伤后关节有错动感和撕裂感，局部疼痛肿胀，膝关节无力不稳。 2.3 检查膝部有压痛，自主活动障碍，关节腔穿刺可抽出积血，前抽屉试验阳性。 2.4 屈膝900向前侧牵拉胫骨近端，X线侧位摄片并与健侧对比有助于诊断。 2.5 MRI T2像可见灰色韧带影中断，出现高密度白色水肿影，说明韧带损伤或断裂。 2.6 膝关节镜检查可确定韧带损伤。
3 【治疗】前交叉韧带 3.1 非手术治疗单纯前交叉韧带断裂或不全断裂，可先用长腿石膏固定患膝于屈曲.300位，固定6周左右。石膏固定早期即开始股四头肌训练。 3.2 手术治疗多数的前十字韧带损伤的修复重建手术可以在关节镜下完成。 (1)新鲜损伤：主要适于：①前十字韧带断裂合并内侧韧带损伤，后十字韧带断裂或外侧韧带损伤；膝关节前外侧或前内侧旋转明显不稳，或出现内、外翻异常活动时。②胫骨止点撕脱骨折者，闭合不能复位者。③伴有内侧半月板破裂者应手术探查。具体修复方法据断裂部位不同而异，包括股骨髁附着点撕脱修复、胫骨附着点撕脱修复、韧带实质断裂修复以及胫骨髁间隆凸部撕脱骨折修复等。术后长腿石膏固定膝关节于屈曲200～300位，练习股四头肌收缩。撕脱骨折缝合者固定4周，止点撕脱及中部断裂者，固定6～8周，拆除后练习膝关节活动。
(2)陈旧性前交叉韧带损伤的治疗：对年龄较大，症状不严重，股四头肌萎缩，有膝关节骨关节炎表现者，宜行保守治疗；而对年岁轻，症状较严重，无骨关节炎表现者，可行修复或重毽手术治疗。修复手术根据膝关节不稳定情况，可选用以下手术：鹅足成形术、髌韧带部分移位术以及重建手术等。 4 【诊断】后交叉韧带 4.1 详细询问病史有助诊断，多为急性损伤。 4.2 伤后关节有错动感和撕裂感，局部疼痛肿胀，膝关节无力不稳口 4.3 检查膝部有压痛，自主活动障碍，关节腔穿刺可抽出积血，后抽屉试验阳性。 4.4 屈膝900向背侧推胫骨近端，X线侧位摄片并与健侧对比有助于诊断。 4.5 MRI T2像可见灰色韧带影中断l出现高密度白色水肿影，说明韧带损伤或断裂。 4.6 膝关节镜检查可确定韧带损伤。