引用本文： 鄒國耀, 宋恩鴻, 李張. 股骨隧道角度對兔前交叉韌帶重建術后骨隧道影響的初步探討. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(2): 171-174. doi: 10.7507/1002-1892.20150037 復制
交叉韌帶重建術后骨隧道愈合會影響重建效果，研究表明骨隧道的愈合是由多種因素共同參與的復雜過程[1-3]，“移植物微動”[4]和“滑液灌注效應”[5-6]是抑制骨隧道愈合的兩個主要機制。臨床上前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）重建時脛骨隧道角度位置相對恒定，股骨隧道角度位置相對變化較大。不同角度的股骨隧道其長度會發生變化，重建韌帶所受應力可能發生改變，進而影響骨隧道的愈合。本實驗通過建立冠狀位不同角度定位下兔ACL重建模型，探討股骨隧道角度對ACL重建術后骨隧道愈合的影響。
1 材料與方法
1.1 實驗動物及主要試劑、儀器
4～5月齡健康家兔54只，雌雄不限，體重1.8～2.3 kg，由桂林醫學院動物實驗中心提供。家兔雙膝關節活動良好，雙側膝關節前后抽屜試驗及Lachman試驗均為陰性。
兔TNF-α ELISA試劑 [研域（上海）化學試劑有限公司]。萬能力學測試儀（北京冠測試驗儀器有限公司）；游標卡尺（惠州匯欣龍機電有限公司）。
1.2 實驗分組及方法
1.2.1 實驗分組
將54只家兔根據不同股骨隧道角度定位（30、45、60°）分為A、B、C 3組，每組18只。3組均取右膝關節建立ACL重建模型，對側膝關節作正常對照。
1.2.2 ACL重建模型制備
3組實驗動物以戊巴比妥鈉（1 mL/kg）耳緣靜脈注射麻醉后，沿右后肢足跟部作長約5 cm的后正中切口，逐層切開皮膚、皮下，顯露跟腱。切取跟腱的中外2/3作為移植物，修剪成長3 cm、直徑2 mm，兩端編織縫合后，置于慶大霉素鹽水中備用。
取右后肢膝關節，以髕腱為中心、偏內側2 cm處作一縱切口，上至髕骨上緣3～4 cm，下至脛骨結節處。切開關節囊后髕骨外脫位，顯露整個關節腔。于ACL上、下止點處完整切除ACL，然后以正常ACL起止點為標志分別定位脛骨和股骨隧道內口。屈膝下用直徑2 mm克氏針以脛骨內口為進針點，3 組均與脛骨平臺呈50°角鉆取脛骨隧道，然后分別與股骨干縱軸呈30、45、60°角鉆取股骨隧道外口，在骨隧道出口處鉆取骨橋以固定韌帶，最后將制備的自體跟腱移植物用線固定后依次穿過脛骨、股骨隧道，于屈膝位收緊，將兩端打結固定于骨橋上。重建后檢查Lachman試驗陰性，徹底沖洗關節腔后逐層縫合切口。術后繃帶加壓包扎患肢，分籠飼養，自由活動；3 d后拆開繃帶換藥。每天肌肉注射20 U青霉素，連續7 d，預防感染。見圖 1。
圖1
ACL重建模型制備示意圖 ? 切取跟腱 ? 顯露ACL（箭頭） ? 股骨隧道定位 ? 箭頭示定位角度 ? 重建后的ACL（箭頭）
Figure1.
The diagram of ACL reconstruction model preparation ? Tendon harvesting ? ACL exposed (arrow) ? Location of femoral tunnel Arrow indicated the location angle ? Reconstructed ACL (arrow)
1.3 觀測指標
1.3.1 關節滑液中TNF-α含量檢測
于術后1、2、4周時提取各組動物膝關節滑液。具體方法：用2.5 mL一次性無菌注射器進行雙膝關節穿刺，注入無菌生理鹽水1 mL，并反復抽吸3～5次，使沖洗液混勻，最后抽盡膝關節腔內液體。將抽取的關節液以離心半徑10 cm、3 000 r/min離心20 min，收集上清液，采用ELISA雙抗體夾心法檢測TNF-α含量。
1.3.2 重建韌帶最大載荷測量
術后4、8、12周各組分別取6只動物用空氣栓塞法處死，切除雙膝關節周圍皮膚、肌肉、韌帶、肌腱及膝關節內后交叉韌帶、內外側半月板，僅保留股骨-ACL-脛骨，脛骨、股骨各保留約3 cm長。將標本固定于萬能力學測試儀上，以拉伸速度0.5 mm/s拉長0.5 mm，反復3次。記錄載荷-位移曲線，計算最大載荷。
1.3.3 股骨隧道擴大率測量
術后4、8、12周取各組生物力學檢測后實驗側標本，去除韌帶和脛骨端，保留股骨端，鋸開股骨隧道。用游標卡尺在隧道內口處測量骨隧道寬度。按照Webster等[7]的方法，以隧道內口處的骨隧道寬度減去術前骨隧道內徑（即鉆頭直徑2 mm），其差值與術前骨隧道內徑之比即為骨隧道擴大率。
1.4 統計學方法
采用SPSS16.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用Bonferroni法；檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 TNF-α含量檢測
3組TNF-α含量均于術后1周時最高，之后逐漸下降。與正常膝關節相比，各時間點3組膝關節滑液中TNF-α含量均顯著增加，差異均有統計學意義（P＜0.05）；3組間比較差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表 1。
表1
各組術后各時間點關節滑液中TNF-α含量比較（n=18，pg/ mL，x±s）
Table1.
Comparison of the level of TNF-α in synovial fluid at different time points after operation in each group（n=18，pg/ mL，x±s）
2.2 重建韌帶最大載荷測量
各組重建韌帶最大載荷隨時間推移逐步增加，但與正常膝關節相比，各時間點3組重建韌帶最大載荷均降低，差異有統計學意義（P＜0.05）；3組間比較差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表 2。
表2
各組術后各時間點重建韌帶最大載荷比較（n=6，N，x±s）
Table2.
Comparison of the maximum load of the ligament at different time points after operation in each group（n=6，N，x±s）
2.3 股骨隧道擴大率測量
3組術后各時間點均出現不同程度的股骨隧道擴大，4周時達最高值，之后隨時間推移擴大程度開始減弱。3組各時間點股骨隧道擴大率比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表 3。
表3
各組術后各時間點骨隧道擴大率比較（n=6，%，x±s）
Table3.
Comparison of the rate of bone tunnel enlargement at different time points after operation in each group（n=6，%，x±s）
3 討論
3.1 股骨隧道角度對ACL重建術后“滑液灌注效應”的影響
由于手術創傷，ACL重建術后關節滑液中存在高水平炎性因子，不僅影響移植物的再血管化，還能激活破骨細胞，造成骨溶解，從而抑制骨隧道愈合[7-9]。因此有學者認為減少滑液的侵入會避免滑液中炎性因子對骨隧道愈合的影響[10-12]。Zysk等[13]針對13例行ACL重建患者進行了臨床研究，通過檢測術后7 d時關節液中TNF-α含量發現，TNF-α含量高的患者在術后6個月時均出現了骨隧道擴大現象。本研究檢測了術后1、2、4周時兔關節液中TNF-α含量，結果顯示3組術后關節滑液中TNF-α含量較正常膝關節顯著增高，隨時間推移呈遞減趨勢。表明“滑液灌注效應”是ACL重建術后常見現象，可能造成骨隧道擴大。但術后各時間點3組間比較均無明顯差異，說明股骨隧道角度變化不影響關節內的TNF-α含量。
3.2 股骨隧道角度對重建韌帶力學性能的影響
移植物在隧道內微動的范圍、角度的不同會對隧道產生不同應力，造成韌帶生物力學性能的改變，從而影響骨隧道愈合，因此生物力學測試是評價ACL重建效果的重要方法[14-18]。通過計算最大載荷可以評估移植物固定強度及移植的愈合特點[19]。Lim 等[19]認為術后8 周左右是評估移植物生物力學特性轉折的敏感時間點，因此我們選擇了術后4、8、12周3個時間點。本研究結果顯示，重建韌帶力學特性存在由急劇減弱再逐漸增強的過程，但3組重建韌帶最大載荷比較差異均無統計學意義，表明股骨隧道角度與重建韌帶力學性能無相關性。
3.3 股骨隧道角度對ACL重建術后“移植物微動”的影響
移植物相對于隧道任何方式的活動均可能影響骨隧道愈合過程，研究者們將這種微動歸納為“雨刷效應”和“蹦極效應”。有研究證實股骨隧道與股骨縱軸所成角度增大會增加隧道前壁的接觸應力，影響隧道愈合[20-22]。沈光思等[23]在此基礎上通過計算機分析后得出此角度為25°時，能最大程度避免對隧道壁的應力。理論上，股骨隧道與股骨縱軸在冠狀位角度的變化會在膝關節活動過程中產生或加劇不同微動，并對骨隧道壁產生不同應力，抑制骨隧道愈合。而本研究3組術后各時間點的骨隧道擴大率差異均無統計學意義，表明股骨隧道與股骨干縱軸在冠狀位所成角度于30～60°之間變化時，對骨隧道擴大率均無明顯影響。
綜上述，當股骨隧道與股骨干縱軸在冠狀位所成角度于30～60°之間變化時，此角度不會影響骨隧道的愈合。但本研究的對象為家兔，且缺少腱骨結合處的組織形態學觀察，因此結論是否適用于臨床，還有待進一步研究證實。
交叉韌帶重建術后骨隧道愈合會影響重建效果，研究表明骨隧道的愈合是由多種因素共同參與的復雜過程[1-3]，“移植物微動”[4]和“滑液灌注效應”[5-6]是抑制骨隧道愈合的兩個主要機制。臨床上前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）重建時脛骨隧道角度位置相對恒定，股骨隧道角度位置相對變化較大。不同角度的股骨隧道其長度會發生變化，重建韌帶所受應力可能發生改變，進而影響骨隧道的愈合。本實驗通過建立冠狀位不同角度定位下兔ACL重建模型，探討股骨隧道角度對ACL重建術后骨隧道愈合的影響。
1 材料與方法
1.1 實驗動物及主要試劑、儀器
4～5月齡健康家兔54只，雌雄不限，體重1.8～2.3 kg，由桂林醫學院動物實驗中心提供。家兔雙膝關節活動良好，雙側膝關節前后抽屜試驗及Lachman試驗均為陰性。
兔TNF-α ELISA試劑 [研域（上海）化學試劑有限公司]。萬能力學測試儀（北京冠測試驗儀器有限公司）；游標卡尺（惠州匯欣龍機電有限公司）。
1.2 實驗分組及方法
1.2.1 實驗分組
將54只家兔根據不同股骨隧道角度定位（30、45、60°）分為A、B、C 3組，每組18只。3組均取右膝關節建立ACL重建模型，對側膝關節作正常對照。
1.2.2 ACL重建模型制備
3組實驗動物以戊巴比妥鈉（1 mL/kg）耳緣靜脈注射麻醉后，沿右后肢足跟部作長約5 cm的后正中切口，逐層切開皮膚、皮下，顯露跟腱。切取跟腱的中外2/3作為移植物，修剪成長3 cm、直徑2 mm，兩端編織縫合后，置于慶大霉素鹽水中備用。
取右后肢膝關節，以髕腱為中心、偏內側2 cm處作一縱切口，上至髕骨上緣3～4 cm，下至脛骨結節處。切開關節囊后髕骨外脫位，顯露整個關節腔。于ACL上、下止點處完整切除ACL，然后以正常ACL起止點為標志分別定位脛骨和股骨隧道內口。屈膝下用直徑2 mm克氏針以脛骨內口為進針點，3 組均與脛骨平臺呈50°角鉆取脛骨隧道，然后分別與股骨干縱軸呈30、45、60°角鉆取股骨隧道外口，在骨隧道出口處鉆取骨橋以固定韌帶，最后將制備的自體跟腱移植物用線固定后依次穿過脛骨、股骨隧道，于屈膝位收緊，將兩端打結固定于骨橋上。重建后檢查Lachman試驗陰性，徹底沖洗關節腔后逐層縫合切口。術后繃帶加壓包扎患肢，分籠飼養，自由活動；3 d后拆開繃帶換藥。每天肌肉注射20 U青霉素，連續7 d，預防感染。見圖 1。
圖1
ACL重建模型制備示意圖 ? 切取跟腱 ? 顯露ACL（箭頭） ? 股骨隧道定位 ? 箭頭示定位角度 ? 重建后的ACL（箭頭）
Figure1.
The diagram of ACL reconstruction model preparation ? Tendon harvesting ? ACL exposed (arrow) ? Location of femoral tunnel Arrow indicated the location angle ? Reconstructed ACL (arrow)
1.3 觀測指標
1.3.1 關節滑液中TNF-α含量檢測
于術后1、2、4周時提取各組動物膝關節滑液。具體方法：用2.5 mL一次性無菌注射器進行雙膝關節穿刺，注入無菌生理鹽水1 mL，并反復抽吸3～5次，使沖洗液混勻，最后抽盡膝關節腔內液體。將抽取的關節液以離心半徑10 cm、3 000 r/min離心20 min，收集上清液，采用ELISA雙抗體夾心法檢測TNF-α含量。
1.3.2 重建韌帶最大載荷測量
術后4、8、12周各組分別取6只動物用空氣栓塞法處死，切除雙膝關節周圍皮膚、肌肉、韌帶、肌腱及膝關節內后交叉韌帶、內外側半月板，僅保留股骨-ACL-脛骨，脛骨、股骨各保留約3 cm長。將標本固定于萬能力學測試儀上，以拉伸速度0.5 mm/s拉長0.5 mm，反復3次。記錄載荷-位移曲線，計算最大載荷。
1.3.3 股骨隧道擴大率測量
術后4、8、12周取各組生物力學檢測后實驗側標本，去除韌帶和脛骨端，保留股骨端，鋸開股骨隧道。用游標卡尺在隧道內口處測量骨隧道寬度。按照Webster等[7]的方法，以隧道內口處的骨隧道寬度減去術前骨隧道內徑（即鉆頭直徑2 mm），其差值與術前骨隧道內徑之比即為骨隧道擴大率。
1.4 統計學方法
采用SPSS16.0統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用Bonferroni法；檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 TNF-α含量檢測
3組TNF-α含量均于術后1周時最高，之后逐漸下降。與正常膝關節相比，各時間點3組膝關節滑液中TNF-α含量均顯著增加，差異均有統計學意義（P＜0.05）；3組間比較差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表 1。
表1
各組術后各時間點關節滑液中TNF-α含量比較（n=18，pg/ mL，x±s）
Table1.
Comparison of the level of TNF-α in synovial fluid at different time points after operation in each group（n=18，pg/ mL，x±s）
2.2 重建韌帶最大載荷測量
各組重建韌帶最大載荷隨時間推移逐步增加，但與正常膝關節相比，各時間點3組重建韌帶最大載荷均降低，差異有統計學意義（P＜0.05）；3組間比較差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表 2。
表2
各組術后各時間點重建韌帶最大載荷比較（n=6，N，x±s）
Table2.
Comparison of the maximum load of the ligament at different time points after operation in each group（n=6，N，x±s）
2.3 股骨隧道擴大率測量
3組術后各時間點均出現不同程度的股骨隧道擴大，4周時達最高值，之后隨時間推移擴大程度開始減弱。3組各時間點股骨隧道擴大率比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表 3。
表3
各組術后各時間點骨隧道擴大率比較（n=6，%，x±s）
Table3.
Comparison of the rate of bone tunnel enlargement at different time points after operation in each group（n=6，%，x±s）
3 討論
3.1 股骨隧道角度對ACL重建術后“滑液灌注效應”的影響
由于手術創傷，ACL重建術后關節滑液中存在高水平炎性因子，不僅影響移植物的再血管化，還能激活破骨細胞，造成骨溶解，從而抑制骨隧道愈合[7-9]。因此有學者認為減少滑液的侵入會避免滑液中炎性因子對骨隧道愈合的影響[10-12]。Zysk等[13]針對13例行ACL重建患者進行了臨床研究，通過檢測術后7 d時關節液中TNF-α含量發現，TNF-α含量高的患者在術后6個月時均出現了骨隧道擴大現象。本研究檢測了術后1、2、4周時兔關節液中TNF-α含量，結果顯示3組術后關節滑液中TNF-α含量較正常膝關節顯著增高，隨時間推移呈遞減趨勢。表明“滑液灌注效應”是ACL重建術后常見現象，可能造成骨隧道擴大。但術后各時間點3組間比較均無明顯差異，說明股骨隧道角度變化不影響關節內的TNF-α含量。
3.2 股骨隧道角度對重建韌帶力學性能的影響
移植物在隧道內微動的范圍、角度的不同會對隧道產生不同應力，造成韌帶生物力學性能的改變，從而影響骨隧道愈合，因此生物力學測試是評價ACL重建效果的重要方法[14-18]。通過計算最大載荷可以評估移植物固定強度及移植的愈合特點[19]。Lim 等[19]認為術后8 周左右是評估移植物生物力學特性轉折的敏感時間點，因此我們選擇了術后4、8、12周3個時間點。本研究結果顯示，重建韌帶力學特性存在由急劇減弱再逐漸增強的過程，但3組重建韌帶最大載荷比較差異均無統計學意義，表明股骨隧道角度與重建韌帶力學性能無相關性。
3.3 股骨隧道角度對ACL重建術后“移植物微動”的影響
移植物相對于隧道任何方式的活動均可能影響骨隧道愈合過程，研究者們將這種微動歸納為“雨刷效應”和“蹦極效應”。有研究證實股骨隧道與股骨縱軸所成角度增大會增加隧道前壁的接觸應力，影響隧道愈合[20-22]。沈光思等[23]在此基礎上通過計算機分析后得出此角度為25°時，能最大程度避免對隧道壁的應力。理論上，股骨隧道與股骨縱軸在冠狀位角度的變化會在膝關節活動過程中產生或加劇不同微動，并對骨隧道壁產生不同應力，抑制骨隧道愈合。而本研究3組術后各時間點的骨隧道擴大率差異均無統計學意義，表明股骨隧道與股骨干縱軸在冠狀位所成角度于30～60°之間變化時，對骨隧道擴大率均無明顯影響。
綜上述，當股骨隧道與股骨干縱軸在冠狀位所成角度于30～60°之間變化時，此角度不會影響骨隧道的愈合。但本研究的對象為家兔，且缺少腱骨結合處的組織形態學觀察，因此結論是否適用于臨床，還有待進一步研究證實。
