后交叉韌帶功能分束及其斷裂對內側脛骨平臺影響的實驗研究.pdf

1、本研究擬應用自行設計的電阻應變片，采用微侵襲的方法將其置入膝關節(jié)PCL起止點各纖維束表面，對PCL各纖維束的應變變化進行測量并結合聚類分析統(tǒng)計學方法進行功能分束；采用生物力學測試方法，觀察PCL完全斷裂或部分斷裂對內側脛骨平臺前部、中部和后部的應變變化影響。同時本研究將從組織學和分子生物學的角度對PCL斷裂后內側脛骨平臺軟骨的組織學改變及MMP-13和TIMP-1的表達變化進行研究，以探討PCL斷裂后是否會導致內側脛骨平臺軟骨退變及其可

2、能的發(fā)生機制。
　　 目的：通過測量后交叉韌帶各束在膝關節(jié)屈伸過程中的生物力學變化，探討其相應的功能及分類，為后續(xù)實驗及臨床工作提供理論依據(jù)。
　　 方法：12具新鮮成人尸體膝關節(jié)標本，依據(jù)PCL在膝關節(jié)中的空間位置將PCL分為：前內側區(qū)纖維束(前內側束)、前外側區(qū)纖維束(前外側束)、后內側區(qū)纖維束(后內側束)、后外側區(qū)纖維束(后外側束)。在膝關節(jié)標本上施加1000N軸向載荷下，分別測試膝關節(jié)0°、30°、60°、90°

3、狀態(tài)下PCL各纖維束應變。比較各束應變的差異，采用樣品聚類方法進行分類。
　　 結果：
　　 1.膝關節(jié)0°位，后內側束、后外側束應變明顯大于前內側束和前外側束，差異有顯著性，p<0.05；后內側束與后外側束應變無顯著性差異，p>0.05；前內側束與前外側束無顯著性差異，p>0.05。膝關節(jié)30°位、60°位和90°位時，前外側束、前內側束應變大于后外側束、后內側束，差異有顯著性，p<0.05；前外側束與前內側束應變無顯

4、著性差異，p>0.05；后外側束與后內側束無顯著性差異，p>0.05。
　　 2.前內側束和前外側束應變變化一致，依序0°、30°、60°、90°逐漸增大，均有顯著性差異，均P<0.05；后內側束應變在膝關節(jié)0°最大，其次為90°位，再其次為60°位，30°位最小，0與30之間應變有顯著性，p<0.05；30°與90°之間應變有顯著性，p<0.05，其余各角度之間差異無顯著差異，p>0.05。后外側束應變在膝關節(jié)0°、30°、6

5、0°、90°位均無顯著性差異，均p>0.05。
　　 3.聚類分析：前內側束與前外側束歸為一類，后內側束與后外側束歸為一類。
　　 結論：
　　 1.PCL止點各區(qū)纖維束在膝關節(jié)屈伸過程中始終處于張力狀態(tài)；
　　 2.膝伸直位(0°)前內側區(qū)纖維束和前外側區(qū)纖維束應變小于后內側區(qū)纖維束和后外側區(qū)纖維束，屈曲位(30°、60°、90°)時大于后內側區(qū)纖維束和后外側區(qū)纖維束，說明前內側區(qū)纖維束和前外側區(qū)纖維束

6、主要維持膝關節(jié)屈曲穩(wěn)定性，后內側區(qū)纖維束和后外側區(qū)纖維束主要維持膝關節(jié)伸直穩(wěn)定性；
　　 3.屈膝0°至90°前內側區(qū)纖維束和前外側區(qū)纖維束應變變化較大，而后外側區(qū)纖維束應變無明顯變化。
　　 4.前內側區(qū)纖維束和前外側區(qū)纖維束聚為一類；后內側區(qū)纖維束和后外側區(qū)纖維束聚為一類。
　　 5.根據(jù)上述PCL止點各區(qū)纖維束的生物力學特點和聚類分析結果，提示PCL分為前、后兩束較為合適。結合兩束在PCL股骨止點一內一外的

7、解剖特點將其分別定義為前外側束和后內側束。
　　 目的：探討PCL部分斷裂和完全斷裂對膝關節(jié)內側脛骨平臺的生物力學影響，為PCL損傷后繼發(fā)骨關節(jié)炎的防治提供理論依據(jù)。
　　 方法：新鮮成人尸體膝關節(jié)標本12具，依照測試先后順序分為PCL完整組、ALB切斷組、PMB切斷組和PCL完全切斷組。在膝關節(jié)標本上施加0～1000N軸向載荷，分別測量各組膝關節(jié)0°、30°、60°、90°位，內側脛骨平臺前、中、后各部的應變，比較各組

8、應變的差異。實驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析，檢驗水準a=0.05。
　　 結果：
　　 (1)0°位：①各級載荷下內側脛骨平臺前、中、后部均為壓應變。②200N、400N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組和ALB切斷組應變無明顯差異，p>0.05；PMB切斷組和全斷組應變無明顯差異，p>0.05。在前部和中部，PMB切斷組和全斷組應變絕對值明顯大于PCL完整組和ALB切斷組，p<0.05。而在后部

9、，PMB切斷組和全斷組應變絕對值明顯小于PCL完整組和ALB切斷組，p<0.05。③600N、800N和1000N載荷下，在前、中、后各部，ALB切斷組、PMB切斷組和全斷組之間應變無明顯差異，p>0.05。在前部和中部，ALB切斷組、PMB切斷組和全斷組應變絕對值均明顯大于PCL完整組，p<0.05。在后部，ALB切斷組、PMB切斷組和全斷組應變絕對值明顯小于PCL完整組，p<0.05。
　　 (2)30°位：①各級載荷下內側

10、脛骨平臺前、中、后各部均為壓應變。②200N、400N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組之間應變無明顯差異，p>0.05。在前部和中部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組的應變絕對值明顯小于全斷組，p<0.05。在后部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組的應變絕對值明顯大于全斷組，p<0.05。③600N、800N和1000N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組和PMB切斷組應變無明顯差異，

11、p>0.05；ALB切斷組和全斷組應變無明顯差異，p>0.05。在前部和中部，PCL，完整組和PMB切斷組的應變絕對值明顯小于ALB切斷組和全斷組，p<0.05。在后部，PCL完整組和PMB切斷組的應變絕對值明顯大于ALB切斷組和全斷組，p<0.05。
　　 (3)60°和90°位：①各級載荷下內側脛骨平臺前部為拉伸應變，中、后部均為壓應變。②200N、400N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組應

12、變無明顯差異，p>0.05。在前部和后部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組應變絕對值均明顯大于全斷組，p<0.05；在中部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組應變絕對值明顯小于全斷組，p<0.05；③600N、800N和1000N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組和PMB切斷組應變無明顯差異，p>0.05；ALB切斷組和PCL全斷組應變無明顯差異，p>0.05。在前部和后部，PCL完整組和PMB切斷組的應變絕對值明顯大

13、于ALB切斷組和全斷組，p<0.05。在中部，PCL完整組和PMB切斷組的應變絕對值明顯小于ALB切斷組和全斷組，p<0.05。
　　 結論：
　　 (1)在不同載荷和角度下，PCL完全斷裂對內側脛骨平臺前部、中部和后部的應變均有影響。
　　 (2)200N、400N載荷下，在伸直位ALB斷裂對內側脛骨平臺各部的應變無影響，PMB斷裂對內側脛骨平臺各部的應變均有影響，在屈曲位(30°、60°、90°)單純ALB或

14、PMB斷裂對內側脛骨平臺各部的應變均無影響，提示在小載荷下伸直位PMB起穩(wěn)定作用，而在屈曲位ALB和PMB均有穩(wěn)定作用。
　　 (3)600N、800N和1000N載荷下，PMB斷裂在所有角度(0°、30°、60°、90°)對內側脛骨平臺各部的應變均無影響；ALB斷裂在膝關節(jié)伸直位對內側脛骨平臺各部的應變均無影響，在屈曲位(30°、60°、90°)對內側脛骨平臺的應變均有影響，提示在大載荷下PMB穩(wěn)定作用較小，ALB主要在屈曲位

15、起穩(wěn)定作用，在伸直位穩(wěn)定作用較小。
　　 目的：研究兔后交叉韌帶斷裂后不同時期內側脛骨平臺軟骨組織結構的變化及MMP-13和TIMP-1的表達，探討后交叉韌帶斷裂后內側脛骨平臺關節(jié)軟骨退變的生物學機制。
　　 方法：48只雄性家兔隨機分為四組，行后腿單側PCL切斷，對側假手術自身對照。分別于造模4、8、16、24周各處死12只。觀察內側脛骨平臺大體形態(tài)變化，取內側脛骨平臺軟骨行HE染色、甲苯胺藍染色和免疫組化檢測MMP-

16、13和TIMP-1的表達。
　　 結果：
　　 1.大體觀察：在四個時間觀測點上，實驗組內側脛骨平臺軟骨逐漸出現(xiàn)色澤改變、表面磨損、龜裂、潰瘍及骨贅形成。
　　 2.HE染色和甲苯胺藍染色：自第8周開始出現(xiàn)軟骨表層不光滑、軟骨細胞排列紊亂、軟骨細胞增生肥大、基質染色不均等異常；從第4周至24周，實驗組內側脛骨平臺軟骨的Mankin評分隨著時間推移而逐漸增高，各時間點間比較均有顯著差異，p<0.05。
　　

17、 3.MMP-13表達情況：實驗組第4、8、16、24周MMP—13表達均明顯高于對照組，p<0.05。對照組第4、8、16、24周之間MMP-13表達均無顯著性差異，p>0.05。實驗組第4、8、16、24周之間比較MMP-13表達均有顯著性差異，p<0.05；且第4周最低，第8周最高，從第4周至24周，MMP-13表達呈先增高后降低趨勢。
　　 4.TIMP-1表達情況：實驗組第4、8、16周TIMP-1表達均高于對照組，均

18、有顯著性差異，P<0.05；第24周實驗組與對照組TIMP-1表達無顯著差異，P>0.05。對照組第4、8、16、24周之間比較TIMP-1表達均無顯著性差異，P>0.05。實驗組第8周和16周之間TIMP-1表達無顯著性差異，P>0.05；其它各組之間均存在顯著性差異，P<0.05；且第24周最低，第8周和第16周最高。
　　 結論：
　　 (1)PCL斷裂后可導致內側脛骨平臺的軟骨退變。
　　 (2)PCL斷