引用本文： 常晗, 唐翔宇, 曲峰, 申学振, 王江涛, 刘玉杰. 前交叉韧带重建肌腱移植物内预置高强度缝线预防蠕变的实验研究. 中国修复重建外科杂志, 2017, 31(1): 42-45. doi: 10.7507/1002-1892.201609114 复制
前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）对维持膝关节功能及稳定性具有非常重要的作用[1]。ACL 重建术后 6～8 周[2]移植物进入塑形改建过程，容易发生蠕变[3]。此阶段移植物力学性能大幅下降[4]，进而导致移植物松弛，影响术后疗效。如何预防 ACL 重建术后移植物蠕变松弛是目前研究重点。本研究通过对 ACL 重建术肌腱移植物预置高强度线的方法，预防移植物蠕变松弛，旨在减少手术翻修率、延长移植物使用寿命，并为指导术后康复锻炼提供新的思路。
1 材料与方法
1.1 标本的制备与分组
取新鲜 7 月龄长白猪跟腱 36 个，雌雄不限，体质量平均27 kg，由解放军总医院动物实验中心提供。剔除跟腱肌肉与筋膜组织，制备长 12 cm 的 ACL 重建移植物，对折为双股后测量其直径为 8 mm；肌腱两端各编织缝合 8 针，每端缝合 3 cm，采用 ETHIBOND EXCEL 2 号线（施乐辉公司，美国）编织，制成移植物标本 36 个，放入 –20℃ 冰箱冷冻保存备用[5-6]。将 36 个移植物标本按照随机数字表法分为 A、B、C、D 4 组，每组 9 个标本；其中 A、C 组为实验组，B、D 组为对照组。A、C 组肌腱内预置 1 根双股 Ultrabraid 高强度 2 号缝线（施乐辉公司，美国）。经测试单、双股Ultrabraid高强度 2 号缝线最大负荷分别为（175.28±14.89）、（333.51±24.76）N，因此本研究采用双股缝线预置[7-10]。
1.2 移植物标本松弛度测试
测试前将制备好的移植物标本置于预张力平台上，以 20 N 牵引力预张 10 min。预张后直接将 B、D 组移植物标本固定于ElectroPuls E10000动态生物力学试验机（参数：1205902N；Instron 公司，美国），夹具间肌腱长度为 30 mm；先进行频率为 1 Hz、范围 0～50 N 的预负荷 20 次循环，然后以 50～250 N 的负荷[11]，频率 1 Hz，对 B、D 组分别做 1 000 和3 000 次循环负荷测试。A、C 组移植物标本经预张后，先将移植物预置入的缝线末端与两端编织线尾线两两相互打外科结固定；然后同 B、D 组方法，A、C 组分别做 1 000 和 3 000 次循环负荷测试。各组均以 20 Hz 频率全程记录位移和牵引力变化。所有标本在循环负荷测试完成后，均以50 mm/min的速率牵拉直至肌腱断裂[12]。本实验操作均由同一研究人员使用相同实验器械，在相同条件下完成。
1.3 检测指标
完成设定的 20 次预循环后，测量夹具间移植物的长度为初始长度；全部循环完成后，夹具间的移植物长度为终末长度；终末长度与初始长度的差值定义为移植物的松弛度。拉断实验中，移植物标本松弛度达 5 mm 时，所承担的载荷为失效载荷。测量 A、B 组1、100、500、1 000 次循环时数据，C、D 组 1、100、500、1 000、2 000、3 000 次循环时数据，以及各组拉断实验过程中的载荷和位移变化。所有指标均由测试机测量并记录。
1.4 统计学方法
采用 SPSS19.0 统计软件进行分析。数据以均数 ± 标准差表示，组间比较采用独立样本t 检验；检验水准α=0.05。
2 结果
A 组各循环次数下移植物松弛度均小于 B 组，100、500、1 000 次循环下两组松弛度比较差异有统计学意义（P<0.05）；C 组各循环次数下移植物松弛度均小于 D 组，差异均有统计学意义（P<0.05）。且 C 组失效载荷显著高于 D 组，差异有统计学意义（t=4.816，P=0.001）。见表 1、2。
表1
A、B组移植物松弛度变化情况（
n=9，mm，
）
Table1.
Comparison of displacement between groups A and B （
n=9，mm，
）
表2
C、D组移植物松弛度变化情况（
n=9，mm，
）
Table2.
Comparison of displacement and yield load between groups C and D （
n=9，mm，
）
3 讨论
随着关节镜技术的不断发展，ACL 重建术移植物的选择呈多样化，固定方式也有不同类型。但移植物腱骨愈合和爬行替代过程中的肌腱韧带化是一个长期复杂的过程。Scheffler 等[13]研究发现，ACL 重建术后移植物需要经过缺血坏死、再血管化、成纤维细胞移行、胶原改建、塑形等一系列过程，最终完成爬行替代，整个过程大致需要 1 年时间[14]。术后 1～4 周移植物原有细胞大量凋亡，但纤维结构尚可保存，移植物力学性能下降并不明显；术后 5 周开始，周围滑膜及韧带残端的细胞及血管开始不断长入移植物，同时由于细胞增殖及血管化的进程，其纤维结构开始逐渐崩解，力学性能开始逐渐下降[15-17]；术后 6～8 周移植物进入蠕变期，细胞增殖、再血管化和纤维崩解的活跃度达到峰值，移植物力学性能大幅下降[18-19]。正常生活和康复训练所产生的反复牵拉，可能对移植物造成不可逆的应力损害，导致移植物松弛甚至断裂。对此 Robert 等[20]提出了保守的康复方案，术后患肢伸直位支具固定 6 周，术后 3 周可扶双拐辅助下行走，且患肢不能负重；术后 4 个月患肢开始负重，术后 8 个月去拐。较长时间的制动虽然可有效保护移植物，减少韧带止点的应力性损伤、有利于促进愈合，但膝关节长期制动也会引起关节内粘连、软骨退变、下肢肌肉废用性萎缩等并发症。对此，有学者提出了术后早期膝关节活动、早期完全负重的早期康复方案。朱洪江等[21]对 160 例 ACL 重建患者进行临床随机对照研究，认为术后 6 个月采用早期康复方案的患者 Lysholm 评分及国际膝关节文献委员会（IKDC）评分均优于同期采用保守方案的患者。虽然早期康复方案在恢复关节功能上优于保守康复，但依旧未能很好地解决蠕变期的问题。目前临床常用的各种固定方式均关注于对移植物坚强固定，而缺乏对髁间部分肌腱移植物的保护。早期过于积极、盲目的锻炼，反而有可能造成移植物蠕变松弛，影响膝关节的稳定功能。
为了在术后早期充分进行膝关节康复的前提下保护韧带移植物，平稳度过蠕变期，我们采用在肌腱移植物内预置高强度缝线的方法来预防肌腱早期松弛；利用编织缝线强度高、刚度大、延展性小的特性，为移植物分担部分应力，提供一定应力遮挡。成年人正常运动时，ACL 所受最大应力为 250 N[22]，故本研究对移植物内所预置缝线的力学性能有一定要求，不能<250 N，因此采用双股缝线预置。另根据 Jung 等[23]的研究结果，–20℃ 保存对肌腱力学性能影响最小，是目前最好的肌腱保存方法。此外，A 组与 B 组，C 组与 D 组冷冻时间一致，以期进一步减少系统误差。最终结果显示，在循环载荷各阶段，实验组循环位移均小于对照组；且 C 组较 D 组失效载荷明显提高。可见此方法对防止过度牵拉造成应力损伤以及移植物蠕变松弛具有确切疗效，对临床工作具有一定的指导意义。
综上所述，肌腱移植物预置高强度缝线在 ACL 重建术后早期功能锻炼过程中，对于防治移植物蠕变松弛有确切效果。然而本研究作为一个离体力学实验，对于移植物复杂的重塑改建过程尚不能很好地模拟，仅从早期初始固定的力学性能方面加以初步证实。对于中晚期韧带进一步的转归机制，内置缝线对其韧带化的影响，还有待进一步的动物实验及临床研究进行探索。
前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）对维持膝关节功能及稳定性具有非常重要的作用[1]。ACL 重建术后 6～8 周[2]移植物进入塑形改建过程，容易发生蠕变[3]。此阶段移植物力学性能大幅下降[4]，进而导致移植物松弛，影响术后疗效。如何预防 ACL 重建术后移植物蠕变松弛是目前研究重点。本研究通过对 ACL 重建术肌腱移植物预置高强度线的方法，预防移植物蠕变松弛，旨在减少手术翻修率、延长移植物使用寿命，并为指导术后康复锻炼提供新的思路。
1 材料与方法
1.1 标本的制备与分组
取新鲜 7 月龄长白猪跟腱 36 个，雌雄不限，体质量平均27 kg，由解放军总医院动物实验中心提供。剔除跟腱肌肉与筋膜组织，制备长 12 cm 的 ACL 重建移植物，对折为双股后测量其直径为 8 mm；肌腱两端各编织缝合 8 针，每端缝合 3 cm，采用 ETHIBOND EXCEL 2 号线（施乐辉公司，美国）编织，制成移植物标本 36 个，放入 –20℃ 冰箱冷冻保存备用[5-6]。将 36 个移植物标本按照随机数字表法分为 A、B、C、D 4 组，每组 9 个标本；其中 A、C 组为实验组，B、D 组为对照组。A、C 组肌腱内预置 1 根双股 Ultrabraid 高强度 2 号缝线（施乐辉公司，美国）。经测试单、双股Ultrabraid高强度 2 号缝线最大负荷分别为（175.28±14.89）、（333.51±24.76）N，因此本研究采用双股缝线预置[7-10]。
1.2 移植物标本松弛度测试
测试前将制备好的移植物标本置于预张力平台上，以 20 N 牵引力预张 10 min。预张后直接将 B、D 组移植物标本固定于ElectroPuls E10000动态生物力学试验机（参数：1205902N；Instron 公司，美国），夹具间肌腱长度为 30 mm；先进行频率为 1 Hz、范围 0～50 N 的预负荷 20 次循环，然后以 50～250 N 的负荷[11]，频率 1 Hz，对 B、D 组分别做 1 000 和3 000 次循环负荷测试。A、C 组移植物标本经预张后，先将移植物预置入的缝线末端与两端编织线尾线两两相互打外科结固定；然后同 B、D 组方法，A、C 组分别做 1 000 和 3 000 次循环负荷测试。各组均以 20 Hz 频率全程记录位移和牵引力变化。所有标本在循环负荷测试完成后，均以50 mm/min的速率牵拉直至肌腱断裂[12]。本实验操作均由同一研究人员使用相同实验器械，在相同条件下完成。
1.3 检测指标
完成设定的 20 次预循环后，测量夹具间移植物的长度为初始长度；全部循环完成后，夹具间的移植物长度为终末长度；终末长度与初始长度的差值定义为移植物的松弛度。拉断实验中，移植物标本松弛度达 5 mm 时，所承担的载荷为失效载荷。测量 A、B 组1、100、500、1 000 次循环时数据，C、D 组 1、100、500、1 000、2 000、3 000 次循环时数据，以及各组拉断实验过程中的载荷和位移变化。所有指标均由测试机测量并记录。
1.4 统计学方法
采用 SPSS19.0 统计软件进行分析。数据以均数 ± 标准差表示，组间比较采用独立样本t 检验；检验水准α=0.05。
2 结果
A 组各循环次数下移植物松弛度均小于 B 组，100、500、1 000 次循环下两组松弛度比较差异有统计学意义（P<0.05）；C 组各循环次数下移植物松弛度均小于 D 组，差异均有统计学意义（P<0.05）。且 C 组失效载荷显著高于 D 组，差异有统计学意义（t=4.816，P=0.001）。见表 1、2。
表1
A、B组移植物松弛度变化情况（
n=9，mm，
）
Table1.
Comparison of displacement between groups A and B （
n=9，mm，
）
表2
C、D组移植物松弛度变化情况（
n=9，mm，
）
Table2.
Comparison of displacement and yield load between groups C and D （
n=9，mm，
）
3 讨论
随着关节镜技术的不断发展，ACL 重建术移植物的选择呈多样化，固定方式也有不同类型。但移植物腱骨愈合和爬行替代过程中的肌腱韧带化是一个长期复杂的过程。Scheffler 等[13]研究发现，ACL 重建术后移植物需要经过缺血坏死、再血管化、成纤维细胞移行、胶原改建、塑形等一系列过程，最终完成爬行替代，整个过程大致需要 1 年时间[14]。术后 1～4 周移植物原有细胞大量凋亡，但纤维结构尚可保存，移植物力学性能下降并不明显；术后 5 周开始，周围滑膜及韧带残端的细胞及血管开始不断长入移植物，同时由于细胞增殖及血管化的进程，其纤维结构开始逐渐崩解，力学性能开始逐渐下降[15-17]；术后 6～8 周移植物进入蠕变期，细胞增殖、再血管化和纤维崩解的活跃度达到峰值，移植物力学性能大幅下降[18-19]。正常生活和康复训练所产生的反复牵拉，可能对移植物造成不可逆的应力损害，导致移植物松弛甚至断裂。对此 Robert 等[20]提出了保守的康复方案，术后患肢伸直位支具固定 6 周，术后 3 周可扶双拐辅助下行走，且患肢不能负重；术后 4 个月患肢开始负重，术后 8 个月去拐。较长时间的制动虽然可有效保护移植物，减少韧带止点的应力性损伤、有利于促进愈合，但膝关节长期制动也会引起关节内粘连、软骨退变、下肢肌肉废用性萎缩等并发症。对此，有学者提出了术后早期膝关节活动、早期完全负重的早期康复方案。朱洪江等[21]对 160 例 ACL 重建患者进行临床随机对照研究，认为术后 6 个月采用早期康复方案的患者 Lysholm 评分及国际膝关节文献委员会（IKDC）评分均优于同期采用保守方案的患者。虽然早期康复方案在恢复关节功能上优于保守康复，但依旧未能很好地解决蠕变期的问题。目前临床常用的各种固定方式均关注于对移植物坚强固定，而缺乏对髁间部分肌腱移植物的保护。早期过于积极、盲目的锻炼，反而有可能造成移植物蠕变松弛，影响膝关节的稳定功能。
为了在术后早期充分进行膝关节康复的前提下保护韧带移植物，平稳度过蠕变期，我们采用在肌腱移植物内预置高强度缝线的方法来预防肌腱早期松弛；利用编织缝线强度高、刚度大、延展性小的特性，为移植物分担部分应力，提供一定应力遮挡。成年人正常运动时，ACL 所受最大应力为 250 N[22]，故本研究对移植物内所预置缝线的力学性能有一定要求，不能<250 N，因此采用双股缝线预置。另根据 Jung 等[23]的研究结果，–20℃ 保存对肌腱力学性能影响最小，是目前最好的肌腱保存方法。此外，A 组与 B 组，C 组与 D 组冷冻时间一致，以期进一步减少系统误差。最终结果显示，在循环载荷各阶段，实验组循环位移均小于对照组；且 C 组较 D 组失效载荷明显提高。可见此方法对防止过度牵拉造成应力损伤以及移植物蠕变松弛具有确切疗效，对临床工作具有一定的指导意义。
综上所述，肌腱移植物预置高强度缝线在 ACL 重建术后早期功能锻炼过程中，对于防治移植物蠕变松弛有确切效果。然而本研究作为一个离体力学实验，对于移植物复杂的重塑改建过程尚不能很好地模拟，仅从早期初始固定的力学性能方面加以初步证实。对于中晚期韧带进一步的转归机制，内置缝线对其韧带化的影响，还有待进一步的动物实验及临床研究进行探索。
