Single-bundle Versus Double-bundle Reconstruction and Anatomic Risk Factors for Anterior Cruciate Ligament Injury

Abstract

Eturistiside on tärkeä polven tukevuuteen vaikuttava ligamentti, jonka tehtävänä on vakauttaa polven toimintaa estämällä säärtä liukumasta eteenpäin ja kontrolloida säären kiertymistä reiteen nähden. Eturistiside koostuu kahdesta osin toistensa ympäri kiertyneestä säiekimpusta: anteromediaalisesta ja posterolateraalisesta säiekimpusta. Molemmat kimput tukevat polvea etu-takasuunnassa sekä kiertoliikkeessä, mutta niiden tarjoaman tuennan määrä riippuu polven koukistuskulmasta. Anteromediaalinen säiekimppu estää säären eteenpäin liukumista etenkin, kun polvi on koukistuneena 60–90 asteen kulmassa. Posterolateraalinen säiekimppu puolestaan tukee polvea etu-takasuunnassa sekä kiertoliikkeessä, kun polvi on suorana tai lähes suorassa asennossa.

Polven eturistisiteen repeämä on yleinen urheiluun ja liikunta-aktiivisuuteen liittyvä vamma. Vamma syntyy tyypillisesti jalkaterän ollessa tiukasti lukkiutuneena maata vasten, jolloin äkillinen suunnanmuutos aiheuttaa sääriluun yläosan kiertoliikkeen reisiluuhun nähden johtaen eturistisiteen repeämään. Alaraajojen erilaiset anatomiset variaatiot on liitetty eturistisidevammojen syntyyn. Eturistisiderepeämän jälkeen polvi saattaa jäädä väljäksi hyvästä konservatiivisesta hoidosta huolimatta ja silloin eturistisiteen korjausleikkaus on aiheellinen.

Yhden jännesiirteen tekniikka on perinteinen tapa korjata revennyt eturistiside ja siinä korjataan eturistisiteen anteromediaalinen osa. Kaksoissiirretekniikka on kehittyneempi tekniikka ja jäljittelee paremmin alkuperäisen eturistisiteen rakennetta, koska siinä tavoitteena korjata molemmat säiekimput, myös posterolateraalinen säiekimppu. Kaksoissiirretekniikan tavoitteena on lisätä polven tukevuutta erityisesti pienemmillä polven koukistuskulmilla yhden jännesiirteen tekniikkaan verrattuna.

Väitöskirjan tavoitteena oli vertailla näitä kahta eturistisiteen korjausleikkaustekniikkaa meta-analyysissä (I) sekä pitkän aikavälin satunnaistetuissa kontrolloiduissa tutkimuksessa (II, III). Lisäksi tavoitteena oli tutkia kontaktittoman eturistisiteen repeämän anatomisia riskitekijöitä suomalaisilla naiskilpaurheilijoilla. Osatöiden II ja III potilasaineisto kerättiin Hatanpään sairaalassa Tampereella vuosina 2003–2008. Yhteensä 153 potilasta satunnaistettiin kahteen ryhmään: anatominen yhden jännesiirteentekniikka biohajoavilla ruuveilla (n = 78) ja anatominen kaksoissiirretekniikka biohajoavilla ruuveilla (n = 75). Jännesiirteet operaatiota varten otettiin potilaan takareidestä. Korjausleikkauksen jälkeinen kuntoutusprotokolla oli sama molemmissa ryhmissä. Seurannassa viidentoista vuoden kohdalla polven tilannetta arvioitiin kliinisillä testeillä, subjektiivisilla pisteytysjärjestelmillä sekä radiologisesti röntgenkuvien avulla.

Osatyön IV aineisto kerättiin vuosina 2011–2015 UKK-instituutissa Tampereella. Kohorttitutkimukseen osallistui yhteensä 287 naisurheilijaa koripallosta, salibandystä, jääkiekosta ja lentopallosta. Kaksi fysioterapeuttia ja yksi lääketieteen opiskelija suoritti tutkittavien anatomisten ominaisuuksien lähtötasomittaukset. Seurantajakson aikana kaikki magneettikuvalla vahvistetut eturistisiderepeämät kirjattiin ylös.

Päälöydös osatyössä I oli, että yleisesti ottaen kaksoissiirretekniikka johti parempaan tulokseen polven tukevuudessa ja subjektiivisissa pisteytysjärjestelmissä yhden jännesiirteen tekniikkaan verrattuna. Riski positiiviseen pivot shift - testitulokseen oli 1.49–2.66 kertainen yhden jännesiirteen saaneilla. Huomion arvoista oli, että tilastollisesti merkitseviä eroa leikkaustekniikoiden välillä ei löytynyt alaryhmäanalyysissa, joka käsitteli ainoastaan niitä alkuperäistutkimuksia, joissa reisiluun tunneli oli porattu polven mediaalisen portin kautta. Päälöydös osatöissä II ja III oli, että kaksoissiirretekniikka johti parempaan IKDC objektiiviseen arvioon verrattuna yhden jännesiirteen tekniikkaan ja että leikkaustekniikoiden välillä ei ollut eroa nivelrikon kehittymisessä viidentoista vuoden seuranta-aikana. Osatyön IV tulos oli, että tutkitut anatomiset muuttujat eivät vaikuttaneet kontaktittoman eturistisiderepeämän riskiin.

Yhteenvetona todettiin, että kaksoissiirremenetelmällä tehdyn eturistisiteen leikkauksen tulokset olivat tietyillä osa-alueilla paremmat kuin yhden siirteen tekniikalla saavutetut tulokset. Eroja leikkaustekniikoiden välillä huomattiin sekä meta-analyysissä että viidentoista vuoden seurannassa. Erot leikkaustekniikoiden välillä oli kuitenkin suhteellisen pieniä. Huomion arvioista oli, että tämä tutkimus tai yksikään aiempi tutkimus ei ole osoittanut yhden jännesiirteen tekniikan olevan kaksoissiirrettä ylivertaisempi.

The anterior cruciate ligament (ACL) is an important stabilising component of the knee that prevents the forward movement of the tibia and helps to maintain the rotational stability of the knee. It is well known that the ACL consists of two different fibres: the anteromedial (AM) fibre and the posterolateral (PL) fibre, each having a different function. Although both fibres contribute to anterior and rotational stability, the amount of support they provide depends largely on the degree of knee flexion. The AM fibre plays a key role in preventing forward movement of the tibia, particularly when the knee is flexed between 60 degrees and 90 degrees. In contrast, the PL fibre helps to maintain the stability of the knee both forwards and in terms of rotation when the knee is in an extended or almost straight position.

ACL injury is a common sports-related injury that is often managed with operative treatment. Various anatomical factors have been associated with noncontact ACL injuries. For many years, the single-bundle (SB) method, which reconstructs the AM fibre, has been the standard method for operative treatment. However, the double- bundle (DB) method more accurately replicates the natural anatomy of the ACL because it reconstructs both the AM and the PL fibres. The aim of the DB method is to give the knee better rotational and anterior stability compared to the SB method, especially at lower flexion angles.

The aim of this dissertation was to investigate anatomical risk factors for noncontact ACL injuries (IV) and to compare the SB and DB methods in a meta- analysis (I) and a long-term randomised controlled trial (RCT) design (II, III).

In study II and III, baseline data were collected between 4/2003 and 2/2008 at Hatanpää Hospital, Tampere, Finland. In total, 153 patients were randomly assigned to two different groups for ACL reconstruction with hamstring tendon (HT) autografts: the anatomic SB technique group (n = 78) and the anatomic DB technique group (n = 75). All surgical procedures were performed by a single experienced orthopaedic surgeon TJ. The rehabilitation protocol was standardised and evaluation included clinical tests, patient-reported outcome measures (PROMs) and osteoarthritis (OA) grading with x-ray.

In study IV, baseline data were collected between 2011 and 2015 at the UKK Institute, Tampere, Finland. Two hundred and eighty‐seven female athletes from basketball, floorball, ice hockey and volleyball completed a baseline physical examination, including measurements of anterior‐posterior (AP) knee laxity, knee hyperextension, generalised joint hypermobility (GJH), femoral anteversion, hamstring extensibility and navicular drop. Magnetic resonance imaging (MRI) was used to evaluate ACL tears. Baseline data were examined by two physiotherapists and one medical student.

The main finding of the meta-analysis (I) was that DB ACL reconstruction generally led to better recovery of knee stability and subjective outcomes than SB ACL reconstruction. For example, there were 1.49 to 2.66 times more positive pivot shift test results in the SB technique than in the DB technique, depending on which studies were included in the statistical analysis. However, no statistically significant differences between the two techniques were found in subgroup analysis of the MP technique. The main findings in Studies II and III were that DB ACL reconstruction leads to better International Knee Documentation Committee (IKDC) objective grading (p<0.001) compared to the SB technique and no differences were found between the surgical techniques in terms of osteoarthritis. Study IV concluded that anatomical baseline characteristics did not significantly contribute to the risk of noncontact ACL injuries.

In conclusion, based on our research and the recent literature, the DB ACL reconstruction technique outperforms the SB technique in terms of knee stability and IKDC objective grading. However, the differences between the two methods seem to be relatively small. Nevertheless, neither our studies nor any of the earlier studies found that the SB technique is superior to the DB technique.