LARS人工韌帶重建前交叉韌帶的生物相容性和生物力學(xué)實驗研究.pdf

1、前交叉韌帶(anteriorcruciateligament,ACL)損傷導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定，關(guān)節(jié)內(nèi)其他結(jié)構(gòu)的繼發(fā)性損傷對膝關(guān)節(jié)損害嚴(yán)重，關(guān)節(jié)鏡下ACL重建術(shù)是目前公認(rèn)的效果良好的手術(shù)方式。ACL重建的移植物主要包括自體肌腱、同種異體肌腱以及人工韌帶。早期的人工韌帶由于材料本身的缺陷出現(xiàn)的各類臨床并發(fā)癥而被淘汰。但由于人工韌帶其本身的優(yōu)勢，并由于材料科學(xué)的迅速發(fā)展，使得研究者們不斷對其進(jìn)行改良，并且愈加受到重視。近年來由聚對苯二甲酸乙二醇

2、酯(polyethyleneterephthalate，PET)為原料設(shè)計的人工韌帶逐漸應(yīng)用于臨床，其中法國生產(chǎn)的LARS(ligamentadvancedreinforcementsystem)人工韌帶，首次將處于關(guān)節(jié)腔的游離部分設(shè)計成平行的、開放編織的纖維，而骨隧道部分的纖維采用立體編織而成的圓柱狀、具有合適間隙的編織纖維，兩端采用金屬鈦螺釘擠壓固定。臨床的隨訪報道LARS人工韌帶具有較好的短期和中期術(shù)后效果和較高的患者滿意度，但與

3、韌帶長期穩(wěn)定性、耐用性相關(guān)的生物相容性，生物力學(xué)特性的保持等方面的研究，目前仍然較少。
　　 為了獲得LARS人工韌帶重建前交叉韌帶術(shù)后植入人工韌帶假體的組織相容性和生物力學(xué)特性的資料和數(shù)據(jù)，同時明確韌帶殘端的處理方式，本研究采用LARS人工韌帶重建山羊前交叉韌帶保留和切除前交叉韌帶殘端的動物模型，建立模型后20個月通過組織學(xué)與電鏡觀察，探討其結(jié)構(gòu)與組織轉(zhuǎn)歸;輔以影像學(xué)檢查，進(jìn)一步明確其與宿主相關(guān)結(jié)構(gòu)的作用;生物力學(xué)檢測其最大拉

4、伸強(qiáng)度，判斷移植體內(nèi)后的運動及微環(huán)境是否會導(dǎo)致人工韌帶假體的疲勞。同時，進(jìn)行了較大樣本的臨床病例隨訪，并對相關(guān)并發(fā)癥進(jìn)行報道。本研究包括以下三個部分:
　　 第一部分:LARS人工韌帶重建前交叉韌帶組織轉(zhuǎn)歸研究
　　 目的:通過建立LARS人工韌帶重建山羊ACL的動物模型，對重建術(shù)后20個月動物模型進(jìn)行宏觀與微觀檢測，明確LARS韌帶及其固定裝置與膝關(guān)節(jié)內(nèi)相鄰、相關(guān)結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系。
　　 方法:將14只山羊以隨機(jī)

5、數(shù)字表方法隨機(jī)平均分成兩組，依動物模型的建立方法各組建立7只動物模型。于術(shù)后20個月對標(biāo)本進(jìn)行大體觀察;對重建后的ACL組織進(jìn)行HE染色，Masson染色光學(xué)顯微鏡檢查;掃描電鏡觀察重建后的ACL組織內(nèi)部形態(tài)和結(jié)構(gòu);影像學(xué)觀察術(shù)后是否存在并發(fā)癥，植入物對膝關(guān)節(jié)內(nèi)滑膜、軟骨及半月板等結(jié)構(gòu)的影響。
　　 結(jié)果:術(shù)后12個月及16個月各組有一只實驗山羊死亡，取材標(biāo)本后于深低溫冰箱儲存。術(shù)后20周大體觀察兩組，膝關(guān)節(jié)無腫脹及攣縮畸形，切

6、口愈合良好，關(guān)節(jié)活動度較對側(cè)無差異。關(guān)節(jié)無纖維化，關(guān)節(jié)內(nèi)半月板、軟骨等結(jié)構(gòu)無繼發(fā)性損傷，滑膜組織無增生，LARS人工韌帶關(guān)節(jié)內(nèi)游離部分可見自體組織及滑膜的不規(guī)則包裹，保留殘端組可見重建后的ACL在脛骨止點附近有更廣泛的纖維包裹，無結(jié)節(jié)狀殘端出現(xiàn)。兩組各見一例股骨部分固定金屬鈦螺釘釘尾退出于股骨隧道。HE檢測見韌帶自體組織包裹良好，Masson染色證實包裹的自體組織多為成熟的纖維組織，在隧道內(nèi)包裹的纖維組織與骨組織界限清晰，纖維組織與骨呈

7、直接過渡狀態(tài);掃描電鏡見韌帶內(nèi)部組織生長情況良好，纖維成熟且局部排列整齊;影像學(xué)可見骨隧道明顯的擴(kuò)大征象。
　　 結(jié)論:LARS人工韌帶術(shù)后關(guān)節(jié)內(nèi)部分與骨隧道部分都有良好的纖維組織誘導(dǎo)能力;LARS人工韌帶術(shù)后無脫屑及顆粒物導(dǎo)致的滑膜增生反應(yīng);LARS人工韌帶具有較好的生物相容性。
　　 第二部分:LARS人工韌帶重建ACL的生物力學(xué)檢測
　　 目的:獲得LARS人工韌帶重建山羊前交叉韌帶術(shù)后20個月生物力學(xué)方面

8、的資料。
　　 方法:將取材的膝關(guān)節(jié)標(biāo)本進(jìn)一步修整，去除髕骨和多余的軟組織，去除肌肉、關(guān)節(jié)囊、半月板及后交叉韌帶，僅保留股骨、脛骨及中間連接的重建后的ACL部分，于脛骨及股骨遠(yuǎn)離關(guān)節(jié)面約15cm處離斷脛骨及股骨以便夾具進(jìn)行固定。將修整后的標(biāo)本固定于可調(diào)式的夾具上，再將夾具固定于生物力學(xué)機(jī)。使調(diào)整好的標(biāo)本中LARS人工韌帶處于一條直線，保證其所受拉力的方向完全平行于LARS人工韌帶本身。每組中隨機(jī)抽取2只標(biāo)本移除固定螺釘后進(jìn)行拉力

9、測試，剩余的4只標(biāo)本進(jìn)行保留金屬螺釘?shù)睦y試，給予10N的預(yù)張力10分鐘后，每分鐘10mm等速拉伸標(biāo)本，采用20Hz的頻率進(jìn)行記錄，直至LARS人工韌帶斷裂或滑脫失效。
　　 結(jié)果:保留鈦螺釘?shù)臉?biāo)本能夠提供足夠的拉伸應(yīng)力。移除鈦螺釘?shù)臉?biāo)本不具備足夠的抗拉力性能，其平均拉力均小于300N，拉力測試均以LARS人工韌帶在骨隧道內(nèi)滑脫為結(jié)局;股骨螺釘滑脫的標(biāo)本其最大失效拉力明顯降低，最大拉力低于900N，同樣以LARS人工韌帶從骨隧

10、道內(nèi)滑脫為結(jié)局。
　　 結(jié)論:LARS人工韌帶能夠在關(guān)節(jié)的內(nèi)環(huán)境中保持其較大抗拉伸特性，而無明顯的疲勞。固定的鈦螺釘仍然通過牢固的擠壓為LARS人工韌帶提供固定。
　　 第三部分:LARS人工韌帶重建ACL的臨床應(yīng)用研究
　　 目的:評估LARS人工韌帶重建前交叉韌帶(ACL)術(shù)后3-7年膝關(guān)節(jié)功能，了解LARS人工韌帶在人體組織內(nèi)的形態(tài)變化。
　　 方法:選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的LARS人工韌帶重建ACL患者57

11、例(58膝)，根據(jù)傷后至手術(shù)時間分為急、慢性損傷兩組，對其進(jìn)行多指標(biāo)回顧性分析。其中再手術(shù)病例（3例4膝）對LARS人工韌帶取材行組織學(xué)觀察。
　　 結(jié)果:LARS人工韌帶重建ACL術(shù)后關(guān)節(jié)功能，膝關(guān)節(jié)運動水平明顯高于術(shù)前(P＜0.01);兩組間膝關(guān)節(jié)功能的主觀評分及客觀評估無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05);影像學(xué)檢查(X線及MR)顯示平均1.5年中骨隧道呈不同程度進(jìn)行性擴(kuò)大，關(guān)節(jié)穩(wěn)定性與骨隧道擴(kuò)大程度無明顯相關(guān)性(P＞0.5)，脛

12、骨和股骨骨隧道擴(kuò)大發(fā)生率無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05)。組織學(xué)觀察可見術(shù)后兩年有規(guī)則排列纖維組織長入LARS人工韌帶內(nèi)，單束及成捆聚酯纖維間見廣泛纖維連接。
　　 結(jié)論:LARS人工韌帶重建ACL能夠較好的恢復(fù)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性及功能。LARS人工韌帶重建ACL術(shù)后骨隧道擴(kuò)大現(xiàn)象存在，1.5年后趨于穩(wěn)定，關(guān)節(jié)穩(wěn)定性與術(shù)后骨隧道擴(kuò)大程度無相關(guān)性;LARS人工韌帶重建ACL術(shù)后可見自體組織包裹及長入良好;急性損傷與慢性損傷術(shù)后的各項評估資料