兔膝关节前交叉韧带自体肌腱与深冻同种异体肌腱重建后的生物力学研究

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目的：前交叉韧带(Anterior Cruciate Ligament，ACL)作为膝关节重要辅助结构之一，在维持膝关节的稳定性方面有十分重要作用，同时，它在日常运动中的损伤也较为常见，随着全民运动的展开，近年来发病趋势逐渐上升。由于ACL自身所处的生物学环境及其自身匮乏的血供导致其再生能力不足，一旦断裂很难自行愈合。ACL损伤会导致膝关节轴向不稳定和外旋不稳定，若不及时干预治疗，会继发软骨及半月板的退变、创伤性关节炎及其他疾病。目前除部分病人因个人原因拒绝手术或不能耐受手术之外，绝大部分病人选择手术治疗。膝关节ACL重建术（ACL reconstruction）是治疗ACL损伤最有效的方法。在ACL重建术后进行严格、积极、有效的康复锻炼对患者的恢复非常重要，如早期负重和肌肉力量恢复练习，但这对移植物的强度要求非常高。移植物在ACL手术中具有极其重要的作用，它是影响手术成功与否，术后康复锻炼及膝关节功能恢复情况的重要因素。术后膝关节的稳定性由移植物的生物力学性能决定。所以，与韧带移植物的组织学特性相比，其生物力学功能的恢复同等重要。因此，ACL手术中移植物的选择成为研究者们关注的焦点。
　　目前临床上，腘绳肌腱和骨-髌腱-骨(B-PT-BP,Bone-Patellar tendon-Bone)在ACL重建术中是较为常用的移植物。四股腘绳肌腱和骨-髌腱-骨因其较大的横截面积，足够的长度，较大的强度解决了移植物初始强度不够可能带来的问题。
　　本实验分别使用兔自体半腱肌肌腱及深冻同种异体半腱肌肌腱重建膝关节ACL，通过对两种移植物术后生物力学情况中最大载荷和最大位移进行对比研究，并对术后疗效做出动态评价，从而为临床工作提供理论依据。
　　方法：
　　1.8只新西兰成年大白兔，在无菌条件下完整取下双侧后肢半腱肌移植物。将取下的新鲜移植物去除多余的组织，并经生理盐水冲洗后置于无菌容器中密闭封存。采用深低温冷冻技术将放置移植物的无菌容器放置于液氮罐（温度为-196℃），随机作为深冻同种异体肌腱。
　　2.5只新西兰成年大白兔麻醉处死，双侧后肢自股骨近端和胫骨远端截断，获得5对膝关节样本，去除多余的组织，测量正常兔ACL的最大载荷和最大位移。
　　3.15只新西兰成年大白兔随机编号，首先在无菌条件下完整取下奇数组的左侧后肢半腱肌，偶数组的右侧后肢半腱肌，将其与大白兔编号相对应，此作为自体半腱肌腱，留待移植。其中奇数号动物左膝进行自体半腱肌肌腱移植重建 ACL，右膝取制备好的深冻异体半腱肌肌腱移植物重建ACL，偶数号动物左右处理方式与奇数号动物相反。术中严格遵循无菌原则，术前术后均给予抗生素预防感染治疗。
　　4.分别于术后4周、8周、12周分批处死动物进行取材，对移植物情况进行大体观察并记录。测量自体肌腱和深冻同种异体肌腱的生物力学特性，包括最大载荷和最大位移等，获得的实验数据进行分析，分析比较ACL重建术后两种移植物的生物力学特性差异。
　　结果：
　　1.大体观察：1只动物麻醉时死亡，重建术后，3只实验动物因早期感染死亡，其余生长情况可，无明显免疫排异反应的出现。自体肌腱组与深冻同种异体肌腱组重建前交叉韧带术后第4周、第8周、第12周取材均发现移植物关节内部分走形较正常，无松弛。关节内少量积液，关节黏连不明显。4周时移植物表面有少量滑膜覆盖，第8周，第12周时滑膜大量增生，移植物表面皆被其覆盖。
　　2.生物力学：兔正常ACL最大载荷为（307.59±9.45）N，最大位移为（3.03±0.22）mm。术后4周，8周，12周自体肌腱移植物组与深冻异体肌腱移植物组内最大载荷和最大位移随时间的推移均增加，差异有统计学意义(P＜0.05)。自体肌腱移植物组与深冻异体肌腱移植物组组间的最大载荷和最大位移差异无统计学意义(P＞0.05)。
　　结论：自体肌腱与深冻同种异体肌腱移植物在ACL重建术后早期生物力学的表现相差无几，随着时间的推移，最大载荷及最大位移不断增加。在同一时间点，自体肌腱与深冻同种异体肌腱移植物的强度恢复情况大致相同。深低温冷冻处理异体肌腱不会降低移植物的机械性能。自体肌腱和同种异体肌腱的生物力学特性有高度的相似性，因此在临床上应当综合考虑其他因素，选择适合患者的移植物进行ACL重建。

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作者
余青洲;
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作者单位

河北医科大学;

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授予单位河北医科大学;
学科外科学
授予学位硕士
导师姓名高石军;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类肌肉及肌腱手术;韧带疾病;
关键词
创伤性关节炎; 前交叉韧带; 自体肌腱重建; 同种异体肌腱; 韧带移植物; 生物力学;

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