前交叉韌帶重建術中腱－骨鑲嵌式固定的實驗研究

李 寧，張義龍，宋有鑫，王 軍，張 弘

（承德醫學院附屬醫院骨外一科，河北承德067000）

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）斷裂后，由于其自身愈合能力差［1］，如不及時有效的治療，常會導致嚴重的膝關節不穩，繼發半月板和關節軟骨不可逆的損傷。因此，ACL斷裂后常需要行手術重建。對移植物固定的牢固程度決定著手術的成敗，ACL重建移植物的可靠固定對術后早期功能活動練習、后期移植物與骨隧道融合均起著重要作用。目前，移植物的固定方法很多，每種方法均有其優、缺點［2－3］。本研究在ACL重建術中股骨側應用腱－骨復合體鑲嵌式固定，旨在觀測其愈合特點，探索一種新的固定方式。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 28只新西蘭大白兔（由承德醫學院實驗動物中心提供），體質量2.0～2.5kg，平均2.3kg，均于右側膝關節行ACL重建術。

1.2 手術方法 經耳緣靜脈注射3%的戊巴比妥鈉溶液（1 mL／kg）將動物麻醉，右膝術區備皮、消毒，取髕腱內側縱行切口，于大腿遠端內后側分離出半腱肌腱（圖1A），保留遠端止點完整，自肌腱和肌腹交界處近端切斷，肌腱斷端用3－0的絲線編織縫合作為牽引線；經牽引線將肌腱引入直徑3mm環鋸（圖1B）中，于半腱肌腱遠端止點處通過環鋸鉆取3mm×3 mm×3mm大小骨塊，連同半腱肌腱一并取下，做成腱－骨復合體（圖1C），備用。沿髕骨內側切開至關節腔，外推髕骨脫位，于上、下止點處完整切除ACL，查前抽屜試驗及Lachman試驗陽性，依肌腱直徑大小選擇約1.5mm鉆頭自脛骨結節前內側骨面向外上原韌帶下止點處鉆取骨道，通過該骨道再向上、外、后至髁間窩外側壁后部，近ACL上止點處鉆取骨道，鉆通至股骨外髁外側骨面，然后改用3mm鉆頭于股骨骨隧道外側由外向內下方擴大股骨骨道深達4mm，使股骨骨道呈瓶頸樣以適應半腱肌腱一端骨塊嵌入（圖1D）。用直針引導牽引線，將肌腱－骨塊復合體肌腱側自股骨骨道外口導入關節腔，從脛骨骨道拉出，拉緊時骨塊嵌入股骨骨道外側端，于屈膝30°位拉緊，肌腱側經脛骨骨橋懸吊固定。查前抽屜試驗及Lachman試驗陰性后，慶大霉素鹽水沖洗傷口，逐層間斷縫合，患肢不予固定。術后籠養，自由活動，前3d肌內注射青霉素預防感染。

1.3 術后檢測 于術后4、8周分別將10只實驗動物處死取材，將重建的膝關節前交叉韌帶外周圍軟組織去除，股骨和脛骨各保留3cm長，并保留脛骨側的懸吊固定線，股骨與脛骨端分別固定于生物力學試驗機（MTS 858Mini Bionix）上，使拉力經過韌帶的軸線，按5mm／min速度加載負荷，記錄重建韌帶的斷裂部位。并于術后2、4、8、12周分別將2只實驗動物處死取材，標本使用10%甲醛液固定，用5%硝酸液脫鈣，脫鈣組織沿股骨隧道長軸方向縱向切開，然后依次梯度乙醇逐級脫水、清洗、石蠟包埋后，切成5μm厚薄片，HE染色后觀察腱－骨界面的組織愈合過程。

2 結 果

2.1 斷裂部位結果 28只實驗動物均未出現術后感染，未見明顯的滑膜炎癥和關節腔積液，未見纖維組織過度形成及關節僵直。術后4周，拉伸測試顯示，重建韌帶斷裂部分位于腱性部分為9例，其中位于股骨側3例，中段3例，脛骨側3例；1例從股骨隧道內拉出，末端帶有部分骨塊。術后8周，拉伸測試后，重建韌帶斷裂部位均位于腱性部分，其中位于股骨側3例，中段3例，脛骨側4例。

2.2 股骨隧道內腱－骨界面組織學檢查 術后2周，骨道內腱－骨界面間形成肉芽組織，由成纖維細胞和炎癥細胞組成，連接松散（圖2A）。術后4周，骨道內壞死的腱組織逐漸被來自骨的新生細胞長入替代，出現了較多軟骨細胞，從肌腱到骨之間形成軟骨組織移行帶，界面仍有較多的成纖維細胞和少量炎癥細胞，腱骨間形成Sharpey纖維沿應力方向通過軟骨細胞與骨組織相連（圖2B）。術后8周，肌腱與骨隧道之間的連接變得緊密，界面間可見成纖維細胞減少，膠原纖維大量合成，排列較規則。腱－骨界面的部分區域出現膠原纖維－纖維軟骨組織－骨組織的移行帶改變（圖2C）。術后12周，新生骨與肌腱界限不清，形成較明顯的膠原纖維－纖維軟骨－鈣化的軟骨組織－骨組織的移行帶改變，以及出現較為清晰的潮線（圖2D）。

圖1 前交叉韌帶重建術的主要方法

圖2 股骨隧道內腱－骨界面組織切片（HE，×200）

3 討 論

ACL重建手術的目的是恢復關節穩定性，理想的重建要求移植物和固定方式具有足夠的強度和剛度；盡可能地接近解剖重建；移植物與骨隧道盡早愈合。將ACL重建的固定方法分為3類：遠離關節面的間接固定，鈕扣鋼板、門形釘、縫合拴樁等；骨隧道內靠近關節面的類直接固定，包括各種類型的橫釘［4］、肌腱結嵌壓［5］、自外向內植入的界面螺釘等；直接固定，如界面螺釘于關節內的直接固定。然而，每種方法均有其優、缺點，通常認為，直接固定或類直接固定較靠近關節面，可減少“蹦極效應”與“雨刷效應”，從而減少其對骨與移植物愈合的不利作用，減少骨道擴大效應。同時，移植物與骨隧道的接觸程度對愈合也產生重要作用。周密等［6］應用肌腱結嵌壓固定重建ACL，骨隧道內無需任何內固定，為生物學固定，研究顯示此固定方式有利于移植肌腱的韌帶化過程。本研究與肌腱結固定方式有近似之處，不同的是骨隧道“瓶頸”處鑲嵌物為腱－骨復合體，肌腱部分愈合過程為腱－骨愈合，骨性部分則為骨－骨愈合，應用腱骨復合體嵌入固定的目的一方面發揮其固定方面較為穩定的優勢，另一方面旨在發揮骨－骨愈合的優勢［7］，促進移植物早期愈合。

腱－骨愈合是一個纖維組織形成連接、新骨形成、骨向肌腱內長入、局部纖維連接不斷改建的復雜過程［8－9］。在術后早期，腱－骨界面成為愈合過程中最薄弱的環節，移植物止點的類型及生物力學性能直接決定了術后康復功能鍛煉的時間和強度的選擇［10］。本研究中，主要是靠腱骨復合體的骨塊嵌入骨隧道瓶頸提供牢靠固定，拉伸測試時，僅術后4周時出現1例從股骨隧道拉出，考慮原因可能為腱骨復合體制作過程中因為是手鉆鉆取，雖肉眼下骨塊完整，但也不除外對肌腱一端的骨塊有一定程度損傷。術后8周拉伸測試時，未見骨塊從骨隧道內拉出。在腱骨復合體鑲嵌固定前提下，股骨隧道內腱骨界面部分術后4周出現骨道內壞死的腱組織逐漸被來自骨的新生細胞長入替代，可見較多軟骨細胞，從肌腱到骨之間形成軟骨組織移行帶。術后8周肌腱與骨隧道之間的連接變得緊密，膠原纖維大量合成，排列較規則。術后12周新生骨與肌腱界限不清，形成了較明顯的膠原纖維－纖維軟骨－鈣化的軟骨組織－骨組織的移行帶改變。可見，此固定方式有效保證了骨隧道內腱－骨界面的愈合。

實驗中應用腱骨復合體固定時，骨塊部分為主要鑲嵌固定部分，屬于骨隧道內固定，但由于兔的膝關節操作時要求精細程度較高，尤其是實驗中移植物切取時應用手工環鋸，因器械性能所限，加之兔的脛骨近端骨皮質、骨松質厚度不是很大，不能切取較長的完整骨塊，因此，固定的骨塊較小，鑲嵌固定時位置距離關節面較遠，不能達到更大限度的類直接固定；甚至在取移植物的操作過程中可能出現腱骨復合體的損傷，出現股骨側韌帶固定不牢的情況。本研究中術后4周時出現1例從股骨隧道拉出可能即為此因所致。因此，在手術中取腱骨復合體時，要遵循穩、巧的原則，環鋸要求較為銳利，防止操作中出現骨塊碎裂或出現肌腱止點受損傷。幸運的是，實際操作中對于人的膝關節韌帶重建時，因器械配套性能優越、大小適當，加之可以應用同種異體移植物，骨塊切取、修飾的自由性大大增加［11－12］。本實驗通過腱骨復合體鑲嵌固定，主要是觀測此種方式固定的愈合特點，為其臨床應用提供理論依據，為前交叉韌帶重建的方法選擇提供參考，開拓思路。

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