針刀干預對膝骨關節炎家兔模型內側副韌帶拉伸特性的影響

付達爾麗郭長青金曉飛

（1北京中醫藥大學針灸推拿學院，北京，100029；2山西中醫學院針灸推拿系，太原，030024）

實驗研究

針刀干預對膝骨關節炎家兔模型內側副韌帶拉伸特性的影響

付達爾麗1郭長青1金曉飛2

（1北京中醫藥大學針灸推拿學院，北京，100029；2山西中醫學院針灸推拿系，太原，030024）

目的：探討針刀治療膝骨關節炎可能的生物力學機制。方法：將6個月齡新西蘭兔隨機分為正常組、模型組、針刀組和針刺組，采用左后肢伸直位固定制動法建立KOA家兔模型。造模后對針刀組與針刺組分別進行治療干預。各組動物于治療結束1周后取材，在Bose Electro Force3300疲勞試驗機上對4組試樣進行拉伸試驗，計算機自動記錄數據。結果：模型組的最大應力、最大應變、最大位移和彈性模量與正常組相比均減小（P＜0.05）；針刀組最大應力、最大應變、彈性模量均大于模型組（P＜0.05），最大位移與模型組、空白組之間差異均無統計學意義（P＞0.05）；針刀組最大應力、彈性模量均大于針刺組（P＜0.05，P＜0.01），針刀組最大位移顯著小于針刺組（P＜0.01），針刀組最大應變與針刺組之間差異無統計學意義（P＞0.05）。結論：針刀干預能有效恢復內側副韌帶的部分拉伸力學特性，這可能是針刀治療膝骨關節炎的機制之一。

針刀；膝骨關節炎；內側副韌帶；拉伸

膝骨關節炎（Knee Osteoarthritis，KOA）是一種常見的以關節軟骨的破壞為主的退行性關節疾病，其病因與發病機制目前尚不清楚。前期實驗研究顯示，在膝骨關節炎家兔模型中韌帶的最大位移、最大應力、最大應變和彈性模量與正常對照組相比存在統計學意義[1]，提示在KOA的實驗研究中不僅要注重軟骨退化的研究，而且要注意韌帶生物力學特性改變和軟骨基質之間的相互作用。作為一種新的中醫微創技術，針刀療法近些年在治療KOA方面取得了滿意的臨床療效[2]，傳統針刺治療亦是治療KOA的常用方法之一。本實驗以膝骨關節炎家兔為研究對象，觀察針刀與相同直徑的毫針分別干預后，內側副韌帶（MedialCollateralLigament，MCL）拉伸特性的改變情況，進一步研究針刀治療本病的可能機制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與分組 健康清潔級6個月齡新西蘭兔24只，雌雄各半，體重（2.25±0.25）kg。由北京市昌平區金牧陽實驗動物養殖有限責任公司提供，合格證號：SCXK（京）2010－0001，在北京中醫藥大學基礎醫學院實驗動物中心動物室喂養。實驗動物適應3d后，隨機分為正常組、模型組、針刀組和針刺組，每組6只，實驗過程中對動物的處置符合動物倫理學要求。

1.2 主要試劑與儀器 3%戊巴比妥鈉：天津藥業焦作有限公司；碘伏消毒劑：武漢同濟美迪生科技有限公司；義齒基托樹脂（II型）：上海新世紀齒科材料有限公司；義齒基托樹脂液劑（II型）：上海新世紀齒科材料有限公司。固寶牌樹脂繃帶（15cm×180cm，海麗珠醫用生物材料有限公司）；針刀：漢章牌一次性針刀，規格：0.40mm×40mm，北京華夏針刀醫療器械廠；毫針：環球牌一次性無菌針灸針，規格：0.40mm×40 mm，蘇州針灸醫療器材有限公司；力學試驗機：BoseE-lectroForce3300疲勞試驗機，美國BOSE公司。

1.3 造模方法 左后肢伸直位固定制動法建立KOA家兔模型[3]：造模前動物禁食10～16h，以3%戊巴比妥鈉溶液按30mg/kg劑量耳緣靜脈注射麻醉，剪去左后肢踝關節以上兔毛，牽拉使其處于完全伸直位，樹脂繃帶經65～85℃熱水浸泡軟化后，從腹股溝到趾頭固定（膝關節伸直180度，踝關節背屈60度），樹脂外以矯形石膏繃帶固定好，留出足趾觀察血供，石膏外以透明膠紙封好，以防兔撕咬，共制動6周。如足趾有壞死傾向，立刻拆除石膏，待腫脹消退后再重新石膏固定。若石膏松動或脫落及時重新固定。制動滿6周時，將所有動物石膏外固定拆除。

1.4 治療方法 正常組：同期正常飼養，不做任何干預處理。模型組：造模后不做任何干預治療，與其他各組同期正常飼養。針刀組：造模成功1周后進行針刀干預。具體方法為：將新西蘭兔固定于治療臺上，選擇內側副韌帶、外側副韌帶和髕韌帶中點為針刀進針點，記號筆標記，常規備皮、消毒，然后刺入針刀，刀口線與韌帶方向平行，刀體與皮膚切面垂直，刺入約0.5cm，達韌帶深層，向韌帶起、止點方向分別縱切2刀，并輔以橫向剝離操作，出針刀并用棉球按壓3min止血。針刀干預1次/周，共3次。針刺組：造模成功1周后進行針刺干預。具體方法為：將新西蘭兔固定于治療臺上，同樣選擇內側副韌帶、外側副韌帶和髕韌帶中點為針刺進針點，記號筆標記，常規備皮、消毒，毫針針刺，刺入約0.5cm，達韌帶深層，向韌帶起、止點方向分別行提插手法5次，然后出針并用棉球按壓片刻止血。針刺干預1次/周，共3次。

1.5 取材方法 各組動物于治療結束1周后，以空氣栓塞法處死進行取材。在膝關節上端距髕骨上緣4cm處鉗斷，下端距髕韌帶下緣4cm處鉗斷。剔除周圍肌肉、韌帶等軟組織，各組僅保留由內側副韌帶連接的股骨－韌帶－脛骨樣本，以生理鹽水浸濕的紗布包裹試樣，裝入塑料袋中，置于－20℃冰箱內保存，以備力學測試。

1.6 檢測方法 試樣拉伸試驗：測試前1d將骨－韌帶－骨的樣本由－20℃冷凍柜中轉移至5℃冷藏柜中解凍。測試當天采用游標卡尺測量韌帶的長度、寬度，采用激光測厚儀測量韌帶的厚度，每條韌帶的長度、寬度、厚度均測量3次，取平均值。將標本的股骨與脛骨外部用牙托粉包埋后，用特制防滑脫夾具安裝在BoseElectroForce3300疲勞試驗機的夾頭內，標本外部以生理鹽水潤濕的紗布包裹。以5mm/min的速度施加應力，達到最大載荷，直至將試件拉斷，實驗結束后計算出試樣的最大位移、最大應力、彈性模量、最大應變等。

1.7 統計學處理 以SPSS17.0統計軟件進行分析，實驗數據以（±s）表示，采用隨機分組設計的單因素方差分析，兩兩比較采用LSD檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 實驗數據的獲得 實驗前測得每條內側副韌帶的初長度L0、寬度W、厚度T，算得韌帶橫截面積S＝W ×T，計算機記錄下每條韌帶每0.1s的載荷F、位移D，可算出每一時刻的應力（Stress）δ＝F/S、應（Strain）ε＝D/L0，將所有δ、ε數值輸入OriginPro8.1數據分析軟件進行數據分析，得出每個試樣的應力－應變曲線，見圖1。分析找出所得曲線的最高點，即對應最大應變εmax和最大應力δmax，則最大位移Dmax＝L0×εmax，再根據應力－應變曲線直線段圖（見圖2），擬合后得到彈性模量。數據均用（±s）表示。

2.2 4組試樣拉伸試驗結果 結果經統計分析（見表1、圖3、圖4），4組最大應力、最大應變、最大位移和彈性模量都有統計學意義（P＜0.05）。1）最大應力：與正常組相比，模型組、針刀組與針刺組均顯著小于正常組（P＜0.01）；針刀組顯著大于模型組（P＜0.01）；針刺組小于針刀組（P＜0.05），與模型組相比差異無統計學意義（P＞0.05）。2）最大應變：，模型組小于正常組（P＜0.05），針刀組、針刺組與正常組相比差異無統計學意義（P＞0.05）；與模型組相比，針刀組大于模型組（P＜0.05），針刺組顯著大于模型組（P＜0.01），針刀組與針刺組之間差異無統計學意義（P＞0.05）。3）最大位移：模型組小于正常組（P＜0.05），針刀組、針刺組與正常組相比差異無統計學意義（P＞0.05）；針刺組顯著大于模型組（P＜0.01），且大于針刀組（P＜0.05）。4）彈性模量：與正常組相比，模型組、針刀組與針刺組均顯著小于正常組（P＜0.01）；針刀組大于模型組（P＜0.05），針刺組顯著小于針刀組（P＜0.05），與模型組相比差異無統計學意義（P＞0.05）。

表1 內側副韌帶拉伸試驗數據統計結果（±s，n＝6）

表1 內側副韌帶拉伸試驗數據統計結果（±s，n＝6）

注：與正常組比，*P＜0.05，**P＜0.01；與模型組比，△P＜0.05，△△P＜0.01；與針刀組比，▲P＜0.05，▲▲P＜0.01。

/mpa正常組53.104±13.748 11.272±2.570 2.722±0.568 652組別最大應力/mpa 最大應變/%最大位移/mm彈性模量.898±62.022模型組15.910±4.664**8.229±0.210*2.054±0.140*300.997±102.011**針刀組29.624±5.850**△△10.892±2.146△2.332±0.299 413.361±57.213**△針刺組15.916±5.402**▲12.100±2.811△△3.012±0.799△△▲286.126±38.676**▲▲

圖1 內側副韌帶應力－應變曲線

圖2 內側副韌帶應力－應變曲線直線段

從結果不難看出，模型組各組數據均小于正常組（P＜0.05，P＜0.01）；除卻最大位移變化不明顯（P＞ 0.05）外，針刀組其他各項拉伸力學指標均大于模型組（P＜0.05，P＜0.01）；針刀組最大應力、彈性模量均大于針刺組（P＜0.05，P＜0.01），針刀組最大位移顯著小于針刺組（P＜0.01），針刀組最大應變與針刺組之間差異無統計學意義（P＞0.05）；針刺組的最大應力、彈性模量與模型組相比差異無統計學意義（P＞0.05），最大應變、最大位移顯著大于模型組（P＜0.01）。

圖3 內側副韌帶最大應力、最大應變和最大位移比較

圖4 內側副韌帶彈性模量比較

3 討論

在膝關節的運動過程中韌帶和肌肉主要承受張力，而韌帶作為力的承受和傳遞組織，其應力和應變的改變對膝關節的作用正日益受到廣大學者的關注。從針刀治療KOA的臨床研究來看，多選用韌帶周邊的壓痛點和條索狀物作為進針點，通過局部松解而恢復關節力學平衡，所以韌帶在KOA的治療和發病中起著非常重要的作用[4]。在韌帶損傷與KOA的關系中，Weiss JA、陳游、王健等[5－7]發現韌帶斷裂后軟骨損傷發生率明顯增高，損傷程度隨病程延長而加重，而韌帶的修復可減緩軟骨的退變，并減少軟骨細胞的凋亡。膝關節韌帶數量多，解剖結構復雜，其中內側副韌帶是膝關節中最重要的韌帶之一，它可以限制膝關節外翻以及脛骨外旋和前移[8]。據統計，MCL合并膝關節其他結構損傷的發生率約為73%[9]。本實驗選擇觀測MCL的拉伸特性以研究針刀與毫針干預分別對KOA的影響，且在針刀和毫針針具的選擇上，均采用0.40 mm×40 mm規格，在操作方法上對2組KOA模型家兔均采用不留針、每周治療1次共治療3周的方法，更能直觀對比出針刀與同等直徑的毫針干預對KOA模型家兔治療效果的不同，從而研究“針刀”與“針”的差別。

本實驗結果顯示，在膝骨關節炎家兔模型組內側副韌帶的最大應力、最大應變、最大位移和彈性模量與正常組相比均存在差異，與金曉飛等[1]在對膝骨關節炎模型內側副韌帶的生物力學特性研究以及樸成東等[10]在對大鼠骨性關節炎外側副韌帶的研究中所得出的結論大體相同。這種力學改變必然造成骨關節的應力改變，從而使關節的力學軸線也隨之發生變化，最終導致軟骨基質的退變[11]。實驗結果還顯示，針刀組最大應力、最大應變、彈性模量大于模型組，最大應變、最大位移與正常組之間無差異，可見，針刀干預有效恢復了MCL的部分拉伸力學特性。在最大應力和彈性模量方面，針刺組與模型組之間無差異，針刺組的最大位移、最大應變與正常組之間無差異，可見在改善最大應力與彈性模量方面，針刀組優于針刺組，在改善最大位移與最大應變方面，針刺組優于針刀組，因此，針刺干預對MCL拉伸力學的作用仍有待進一步研究探討。

針刀醫學是在中醫理論指導下，借鑒西醫外科手術原理，用針刀治療為主要治療手段的醫學新學科，關節周圍軟組織痙攣、攣縮長期得不到糾正，造成的膝關節力學平衡失調與KOA的發病有關[12－14]。近年的臨床研究中發現，針刀和電針均可減輕KOA患者膝關節周圍的壓痛，但針刀的遠期療效優于電針；實驗研究中也發現在軟骨、外周血生化和中樞鎮痛物質等方面，針刀與電針干預并無優勢，但從不同時期的痛閾變化來看，針刀的痛閾提高幅度優于電針[15]。由以上實驗結果分析，通過針刀對膝關節周圍軟組織的松解，有效調整了關節韌帶的生物力學特性，使膝關節力學平衡得以恢復，這可能就是針刀治療KOA的遠期療效和鎮痛提高優于電針的原因所在。

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（2014－03－16收稿 責任編輯：王明）

Effect of Acupotom y Treatment on Tensile M echanical Properties of M edial Collateral Ligaments in a Rabbit Model of Knee Osteoarthritis

Fu Daerli1，Guo Changqing1，Jin Xiaofei2
（1 School of Acupuncture-Moxibustion and Tuina，Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 100029，China；2 Department of Acupuncture and Moxibustion，Shanxi College of Traditional Chinese Medicine，Taiyuan 030024，China）

Objective：To explore the possible biomechanicalmechanism of acupotomy treating knee osteoarthritis（KOA）.Methods：Six-months-old New Zealand rabbits were random ly divided into four groups：normal control group，model group，acupotomy group and acupuncture group.The rabbitmodels of KOA were established by immobilizing the left hind limb in extension position.A ftermodeling，acupotomy and acupuncturewere applied to treat rabbits in acupotomy group and acupuncture group respectively.Specimens were acquired one week after treatment.Tensile testing was conducted on Bose Electro Force 3300 protracted testmachine and the data was recorded by computer automatically.Results：The maximum stress，maximum strain，maximal displacement and modulus of the model group all decreased compared with normal control group（P＜0.05）.Themaximum stress，maximum strain andmodulus of acupotomy group were greater thanmodel group（P＜0.05）.Therewas no difference between acupotomy group andmodel group and normal control group in terms of themaximal displacement（P＞0.05）.Themaximum stress and modulus of acupotomy group were greater than those of the acupuncture group（P＜0.05，P＜0.01）.Themaximum displacement of acupotomy group was significantly less than that of the acupuncture group（P＜0.01）.Therewas no significant difference ofmaximum strain between the acupuncture group and acupuncture group.Conclusion：Acupotomology intervention can effectively recover part of the tensilemechanical properties ofmedial collateral ligament，which may be one of themechanisms of treating knee osteoarthritiswith acupotomy.

Acupotomy；Knee osteoarthritis；Medial collateral ligament；Tension

R245

A

10.3969/j.issn.1673－7202.2014.07.024

國家自然科學基金項目（編號：81173333）；教育部博士點基金資助項目（編號：20130013110008）

付達爾麗（1988—），女，碩士研究生，北京中醫藥大學針灸推拿學院，E－mail：fudaerli＠163.com

郭長青（1959—），男，教授，博士生導師，研究方向：針刀理論與臨床研究。E－mail：guochangqing66＠163.com