引用本文： 常晗, 唐翔宇, 曲峰, 申學振, 王江濤, 劉玉杰. 前交叉韌帶重建肌腱移植物內預置高強度縫線預防蠕變的實驗研究. 中國修復重建外科雜志, 2017, 31(1): 42-45. doi: 10.7507/1002-1892.201609114 復制
前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）對維持膝關節功能及穩定性具有非常重要的作用[1]。ACL 重建術后 6～8 周[2]移植物進入塑形改建過程，容易發生蠕變[3]。此階段移植物力學性能大幅下降[4]，進而導致移植物松弛，影響術后療效。如何預防 ACL 重建術后移植物蠕變松弛是目前研究重點。本研究通過對 ACL 重建術肌腱移植物預置高強度線的方法，預防移植物蠕變松弛，旨在減少手術翻修率、延長移植物使用壽命，并為指導術后康復鍛煉提供新的思路。
1 材料與方法
1.1 標本的制備與分組
取新鮮 7 月齡長白豬跟腱 36 個，雌雄不限，體質量平均27 kg，由解放軍總醫院動物實驗中心提供。剔除跟腱肌肉與筋膜組織，制備長 12 cm 的 ACL 重建移植物，對折為雙股后測量其直徑為 8 mm；肌腱兩端各編織縫合 8 針，每端縫合 3 cm，采用 ETHIBOND EXCEL 2 號線（施樂輝公司，美國）編織，制成移植物標本 36 個，放入 –20℃ 冰箱冷凍保存備用[5-6]。將 36 個移植物標本按照隨機數字表法分為 A、B、C、D 4 組，每組 9 個標本；其中 A、C 組為實驗組，B、D 組為對照組。A、C 組肌腱內預置 1 根雙股 Ultrabraid 高強度 2 號縫線（施樂輝公司，美國）。經測試單、雙股Ultrabraid高強度 2 號縫線最大負荷分別為（175.28±14.89）、（333.51±24.76）N，因此本研究采用雙股縫線預置[7-10]。
1.2 移植物標本松弛度測試
測試前將制備好的移植物標本置于預張力平臺上，以 20 N 牽引力預張 10 min。預張后直接將 B、D 組移植物標本固定于ElectroPuls E10000動態生物力學試驗機（參數：1205902N；Instron 公司，美國），夾具間肌腱長度為 30 mm；先進行頻率為 1 Hz、范圍 0～50 N 的預負荷 20 次循環，然后以 50～250 N 的負荷[11]，頻率 1 Hz，對 B、D 組分別做 1 000 和3 000 次循環負荷測試。A、C 組移植物標本經預張后，先將移植物預置入的縫線末端與兩端編織線尾線兩兩相互打外科結固定；然后同 B、D 組方法，A、C 組分別做 1 000 和 3 000 次循環負荷測試。各組均以 20 Hz 頻率全程記錄位移和牽引力變化。所有標本在循環負荷測試完成后，均以50 mm/min的速率牽拉直至肌腱斷裂[12]。本實驗操作均由同一研究人員使用相同實驗器械，在相同條件下完成。
1.3 檢測指標
完成設定的 20 次預循環后，測量夾具間移植物的長度為初始長度；全部循環完成后，夾具間的移植物長度為終末長度；終末長度與初始長度的差值定義為移植物的松弛度。拉斷實驗中，移植物標本松弛度達 5 mm 時，所承擔的載荷為失效載荷。測量 A、B 組1、100、500、1 000 次循環時數據，C、D 組 1、100、500、1 000、2 000、3 000 次循環時數據，以及各組拉斷實驗過程中的載荷和位移變化。所有指標均由測試機測量并記錄。
1.4 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。數據以均數 ± 標準差表示，組間比較采用獨立樣本t 檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
A 組各循環次數下移植物松弛度均小于 B 組，100、500、1 000 次循環下兩組松弛度比較差異有統計學意義（P<0.05）；C 組各循環次數下移植物松弛度均小于 D 組，差異均有統計學意義（P<0.05）。且 C 組失效載荷顯著高于 D 組，差異有統計學意義（t=4.816，P=0.001）。見表 1、2。
表1
A、B組移植物松弛度變化情況（
n=9，mm，
）
Table1.
Comparison of displacement between groups A and B （
n=9，mm，
）
表2
C、D組移植物松弛度變化情況（
n=9，mm，
）
Table2.
Comparison of displacement and yield load between groups C and D （
n=9，mm，
）
3 討論
隨著關節鏡技術的不斷發展，ACL 重建術移植物的選擇呈多樣化，固定方式也有不同類型。但移植物腱骨愈合和爬行替代過程中的肌腱韌帶化是一個長期復雜的過程。Scheffler 等[13]研究發現，ACL 重建術后移植物需要經過缺血壞死、再血管化、成纖維細胞移行、膠原改建、塑形等一系列過程，最終完成爬行替代，整個過程大致需要 1 年時間[14]。術后 1～4 周移植物原有細胞大量凋亡，但纖維結構尚可保存，移植物力學性能下降并不明顯；術后 5 周開始，周圍滑膜及韌帶殘端的細胞及血管開始不斷長入移植物，同時由于細胞增殖及血管化的進程，其纖維結構開始逐漸崩解，力學性能開始逐漸下降[15-17]；術后 6～8 周移植物進入蠕變期，細胞增殖、再血管化和纖維崩解的活躍度達到峰值，移植物力學性能大幅下降[18-19]。正常生活和康復訓練所產生的反復牽拉，可能對移植物造成不可逆的應力損害，導致移植物松弛甚至斷裂。對此 Robert 等[20]提出了保守的康復方案，術后患肢伸直位支具固定 6 周，術后 3 周可扶雙拐輔助下行走，且患肢不能負重；術后 4 個月患肢開始負重，術后 8 個月去拐。較長時間的制動雖然可有效保護移植物，減少韌帶止點的應力性損傷、有利于促進愈合，但膝關節長期制動也會引起關節內粘連、軟骨退變、下肢肌肉廢用性萎縮等并發癥。對此，有學者提出了術后早期膝關節活動、早期完全負重的早期康復方案。朱洪江等[21]對 160 例 ACL 重建患者進行臨床隨機對照研究，認為術后 6 個月采用早期康復方案的患者 Lysholm 評分及國際膝關節文獻委員會（IKDC）評分均優于同期采用保守方案的患者。雖然早期康復方案在恢復關節功能上優于保守康復，但依舊未能很好地解決蠕變期的問題。目前臨床常用的各種固定方式均關注于對移植物堅強固定，而缺乏對髁間部分肌腱移植物的保護。早期過于積極、盲目的鍛煉，反而有可能造成移植物蠕變松弛，影響膝關節的穩定功能。
為了在術后早期充分進行膝關節康復的前提下保護韌帶移植物，平穩度過蠕變期，我們采用在肌腱移植物內預置高強度縫線的方法來預防肌腱早期松弛；利用編織縫線強度高、剛度大、延展性小的特性，為移植物分擔部分應力，提供一定應力遮擋。成年人正常運動時，ACL 所受最大應力為 250 N[22]，故本研究對移植物內所預置縫線的力學性能有一定要求，不能<250 N，因此采用雙股縫線預置。另根據 Jung 等[23]的研究結果，–20℃ 保存對肌腱力學性能影響最小，是目前最好的肌腱保存方法。此外，A 組與 B 組，C 組與 D 組冷凍時間一致，以期進一步減少系統誤差。最終結果顯示，在循環載荷各階段，實驗組循環位移均小于對照組；且 C 組較 D 組失效載荷明顯提高。可見此方法對防止過度牽拉造成應力損傷以及移植物蠕變松弛具有確切療效，對臨床工作具有一定的指導意義。
綜上所述，肌腱移植物預置高強度縫線在 ACL 重建術后早期功能鍛煉過程中，對于防治移植物蠕變松弛有確切效果。然而本研究作為一個離體力學實驗，對于移植物復雜的重塑改建過程尚不能很好地模擬，僅從早期初始固定的力學性能方面加以初步證實。對于中晚期韌帶進一步的轉歸機制，內置縫線對其韌帶化的影響，還有待進一步的動物實驗及臨床研究進行探索。
前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）對維持膝關節功能及穩定性具有非常重要的作用[1]。ACL 重建術后 6～8 周[2]移植物進入塑形改建過程，容易發生蠕變[3]。此階段移植物力學性能大幅下降[4]，進而導致移植物松弛，影響術后療效。如何預防 ACL 重建術后移植物蠕變松弛是目前研究重點。本研究通過對 ACL 重建術肌腱移植物預置高強度線的方法，預防移植物蠕變松弛，旨在減少手術翻修率、延長移植物使用壽命，并為指導術后康復鍛煉提供新的思路。
1 材料與方法
1.1 標本的制備與分組
取新鮮 7 月齡長白豬跟腱 36 個，雌雄不限，體質量平均27 kg，由解放軍總醫院動物實驗中心提供。剔除跟腱肌肉與筋膜組織，制備長 12 cm 的 ACL 重建移植物，對折為雙股后測量其直徑為 8 mm；肌腱兩端各編織縫合 8 針，每端縫合 3 cm，采用 ETHIBOND EXCEL 2 號線（施樂輝公司，美國）編織，制成移植物標本 36 個，放入 –20℃ 冰箱冷凍保存備用[5-6]。將 36 個移植物標本按照隨機數字表法分為 A、B、C、D 4 組，每組 9 個標本；其中 A、C 組為實驗組，B、D 組為對照組。A、C 組肌腱內預置 1 根雙股 Ultrabraid 高強度 2 號縫線（施樂輝公司，美國）。經測試單、雙股Ultrabraid高強度 2 號縫線最大負荷分別為（175.28±14.89）、（333.51±24.76）N，因此本研究采用雙股縫線預置[7-10]。
1.2 移植物標本松弛度測試
測試前將制備好的移植物標本置于預張力平臺上，以 20 N 牽引力預張 10 min。預張后直接將 B、D 組移植物標本固定于ElectroPuls E10000動態生物力學試驗機（參數：1205902N；Instron 公司，美國），夾具間肌腱長度為 30 mm；先進行頻率為 1 Hz、范圍 0～50 N 的預負荷 20 次循環，然后以 50～250 N 的負荷[11]，頻率 1 Hz，對 B、D 組分別做 1 000 和3 000 次循環負荷測試。A、C 組移植物標本經預張后，先將移植物預置入的縫線末端與兩端編織線尾線兩兩相互打外科結固定；然后同 B、D 組方法，A、C 組分別做 1 000 和 3 000 次循環負荷測試。各組均以 20 Hz 頻率全程記錄位移和牽引力變化。所有標本在循環負荷測試完成后，均以50 mm/min的速率牽拉直至肌腱斷裂[12]。本實驗操作均由同一研究人員使用相同實驗器械，在相同條件下完成。
1.3 檢測指標
完成設定的 20 次預循環后，測量夾具間移植物的長度為初始長度；全部循環完成后，夾具間的移植物長度為終末長度；終末長度與初始長度的差值定義為移植物的松弛度。拉斷實驗中，移植物標本松弛度達 5 mm 時，所承擔的載荷為失效載荷。測量 A、B 組1、100、500、1 000 次循環時數據，C、D 組 1、100、500、1 000、2 000、3 000 次循環時數據，以及各組拉斷實驗過程中的載荷和位移變化。所有指標均由測試機測量并記錄。
1.4 統計學方法
采用 SPSS19.0 統計軟件進行分析。數據以均數 ± 標準差表示，組間比較采用獨立樣本t 檢驗；檢驗水準α=0.05。
2 結果
A 組各循環次數下移植物松弛度均小于 B 組，100、500、1 000 次循環下兩組松弛度比較差異有統計學意義（P<0.05）；C 組各循環次數下移植物松弛度均小于 D 組，差異均有統計學意義（P<0.05）。且 C 組失效載荷顯著高于 D 組，差異有統計學意義（t=4.816，P=0.001）。見表 1、2。
表1
A、B組移植物松弛度變化情況（
n=9，mm，
）
Table1.
Comparison of displacement between groups A and B （
n=9，mm，
）
表2
C、D組移植物松弛度變化情況（
n=9，mm，
）
Table2.
Comparison of displacement and yield load between groups C and D （
n=9，mm，
）
3 討論
隨著關節鏡技術的不斷發展，ACL 重建術移植物的選擇呈多樣化，固定方式也有不同類型。但移植物腱骨愈合和爬行替代過程中的肌腱韌帶化是一個長期復雜的過程。Scheffler 等[13]研究發現，ACL 重建術后移植物需要經過缺血壞死、再血管化、成纖維細胞移行、膠原改建、塑形等一系列過程，最終完成爬行替代，整個過程大致需要 1 年時間[14]。術后 1～4 周移植物原有細胞大量凋亡，但纖維結構尚可保存，移植物力學性能下降并不明顯；術后 5 周開始，周圍滑膜及韌帶殘端的細胞及血管開始不斷長入移植物，同時由于細胞增殖及血管化的進程，其纖維結構開始逐漸崩解，力學性能開始逐漸下降[15-17]；術后 6～8 周移植物進入蠕變期，細胞增殖、再血管化和纖維崩解的活躍度達到峰值，移植物力學性能大幅下降[18-19]。正常生活和康復訓練所產生的反復牽拉，可能對移植物造成不可逆的應力損害，導致移植物松弛甚至斷裂。對此 Robert 等[20]提出了保守的康復方案，術后患肢伸直位支具固定 6 周，術后 3 周可扶雙拐輔助下行走，且患肢不能負重；術后 4 個月患肢開始負重，術后 8 個月去拐。較長時間的制動雖然可有效保護移植物，減少韌帶止點的應力性損傷、有利于促進愈合，但膝關節長期制動也會引起關節內粘連、軟骨退變、下肢肌肉廢用性萎縮等并發癥。對此，有學者提出了術后早期膝關節活動、早期完全負重的早期康復方案。朱洪江等[21]對 160 例 ACL 重建患者進行臨床隨機對照研究，認為術后 6 個月采用早期康復方案的患者 Lysholm 評分及國際膝關節文獻委員會（IKDC）評分均優于同期采用保守方案的患者。雖然早期康復方案在恢復關節功能上優于保守康復，但依舊未能很好地解決蠕變期的問題。目前臨床常用的各種固定方式均關注于對移植物堅強固定，而缺乏對髁間部分肌腱移植物的保護。早期過于積極、盲目的鍛煉，反而有可能造成移植物蠕變松弛，影響膝關節的穩定功能。
為了在術后早期充分進行膝關節康復的前提下保護韌帶移植物，平穩度過蠕變期，我們采用在肌腱移植物內預置高強度縫線的方法來預防肌腱早期松弛；利用編織縫線強度高、剛度大、延展性小的特性，為移植物分擔部分應力，提供一定應力遮擋。成年人正常運動時，ACL 所受最大應力為 250 N[22]，故本研究對移植物內所預置縫線的力學性能有一定要求，不能<250 N，因此采用雙股縫線預置。另根據 Jung 等[23]的研究結果，–20℃ 保存對肌腱力學性能影響最小，是目前最好的肌腱保存方法。此外，A 組與 B 組，C 組與 D 組冷凍時間一致，以期進一步減少系統誤差。最終結果顯示，在循環載荷各階段，實驗組循環位移均小于對照組；且 C 組較 D 組失效載荷明顯提高。可見此方法對防止過度牽拉造成應力損傷以及移植物蠕變松弛具有確切療效，對臨床工作具有一定的指導意義。
綜上所述，肌腱移植物預置高強度縫線在 ACL 重建術后早期功能鍛煉過程中，對于防治移植物蠕變松弛有確切效果。然而本研究作為一個離體力學實驗，對于移植物復雜的重塑改建過程尚不能很好地模擬，僅從早期初始固定的力學性能方面加以初步證實。對于中晚期韌帶進一步的轉歸機制，內置縫線對其韌帶化的影響，還有待進一步的動物實驗及臨床研究進行探索。
