PET人工韌帶重建前交叉韌帶臨床、力學(xué)及相關(guān)基礎(chǔ)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,嚴(yán)重影響膝關(guān)節(jié)功能,主要采用ACL重建手術(shù)治療,是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。ACL重建移植物包括自體移植物、異體移植物和人工韌帶。早期的人工韌帶失敗率太高而被臨床淘汰。由于自體和異體移植物重建.ACL都存在各自的弊端,近年來(lái)人工韌帶重新受到關(guān)注。臨床上應(yīng)用經(jīng)過(guò)改良設(shè)計(jì)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate,PET

2、)人工韌帶重建ACL逐漸增多,但術(shù)后超過(guò)兩年的療效和安全性研究尚不多。ACL重建術(shù)后動(dòng)態(tài)膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是衡量ACL重建術(shù)療效的重要內(nèi)容,通常采用三維步態(tài)分析技術(shù)或x光立體攝影技術(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。前者比較成熟,后者設(shè)備昂貴,國(guó)內(nèi)極少單位使用。目前臨床應(yīng)用PET人工韌帶還存在一定缺陷:人工韌帶兩端骨隧道部分依靠擠壓螺釘維持韌帶固定,韌帶骨道部分受螺釘擠壓導(dǎo)致腱骨愈合受到影響;材料的生物相容性欠佳,成纖維細(xì)胞在人工韌帶關(guān)節(jié)內(nèi)游離纖維部分的表面粘

3、附很少,分布不均勻,細(xì)胞增殖能力差,細(xì)胞外膠原纖維在人工韌帶內(nèi)分布不均勻,是導(dǎo)致人工韌帶失敗的主要原因之一。當(dāng)前的基礎(chǔ)研究開(kāi)始注重改進(jìn)PET人工韌帶材料的生物相容性,但還沒(méi)有能滿足臨床實(shí)踐需要的有效方法。本研究是我們863和973納米化人工韌帶研究課題的一部分內(nèi)容,擬觀察PET人工韌帶材料表面經(jīng)納米技術(shù)修飾后,PET材料的生物相容性能否提高,從而有助于提高人工韌帶的遠(yuǎn)期療效呢?
　　為了解目前PET人工韌帶移植后的真實(shí)情況,本研究

4、對(duì)國(guó)內(nèi)多家骨科運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)臨床中心實(shí)施的LARS人工韌帶重建ACL術(shù)后患者進(jìn)行3-5年臨床隨訪,評(píng)價(jià)其臨床療效,分析其失敗原因,有針對(duì)性地開(kāi)展相關(guān)研究;同時(shí),采用三維步態(tài)分析技術(shù),定量評(píng)價(jià)LARS人工韌帶重建ACL,術(shù)后患者的動(dòng)態(tài)膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性,并與自體胭繩肌腱移植重建ACL,術(shù)后患者比較,探討人工韌帶重建的可靠性;同時(shí)對(duì)PET人工韌帶材料進(jìn)行納米化處理,觀察人骨髓基質(zhì)干細(xì)胞在經(jīng)過(guò)透明質(zhì)酸、殼聚糖納米自組裝涂層、以及納米羥基磷灰石涂層表面

5、處理的PET人工韌帶材料上的粘附、增殖和分化能力。為進(jìn)一步深入研究打下基礎(chǔ),提供參考。本研究包括以下三個(gè)部分:
　　第一部分，LARS人工韌帶重建前交叉韌帶多中心臨床研究
　　目的：多中心臨床研究評(píng)價(jià)LARS(LigamentAdvancedReinforcementSystem,LARS)人工韌帶重建前交叉韌帶(anteriorcruciateligament,ACL)術(shù)后3-5年的臨床療效。
　　方法：對(duì)國(guó)內(nèi)四家大

6、學(xué)附屬醫(yī)院的骨科運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)臨床中心,從2004年8月到2006年7月間,使用LARS人工韌帶重建ACL的159個(gè)病例進(jìn)行回顧性臨床研究,所選手術(shù)患者均保留ACI.。殘端,施行人工韌帶ACL重建術(shù)。從ACL損傷到接受重建手術(shù)的時(shí)問(wèn)平均為5個(gè)月。術(shù)后平均隨訪50個(gè)月(36-62個(gè)月)。療效評(píng)價(jià)包括:采用Lachman試驗(yàn)、軸移試驗(yàn)、KT-1000關(guān)節(jié)動(dòng)度計(jì)評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性;采用Lysholm評(píng)分、Tegner評(píng)分、IKDC評(píng)分,進(jìn)行膝關(guān)節(jié)功能

7、主客觀評(píng)分;采用MRI和X線片影像學(xué)評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)滑膜炎和骨隧道擴(kuò)大發(fā)生;通過(guò)評(píng)價(jià)患者術(shù)后恢復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,了解患者對(duì)療效的主觀滿意度;對(duì)其中68例患者進(jìn)行Biodex等速肌力測(cè)定,以評(píng)價(jià)股四頭肌力和胭繩肌力恢復(fù)情況。
　　結(jié)果：最終隨訪時(shí),KT-1000關(guān)節(jié)動(dòng)度計(jì)測(cè)試的結(jié)果是側(cè)-側(cè)比較,脛骨前移差值為1.5±1.6mm,膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性較術(shù)前明顯改善(p＜.0001)。Lysholm評(píng)分由術(shù)前65.1±12.3分提高到最后隨訪時(shí)的94.5

8、±7.0分(p＜.0001);Tegner運(yùn)動(dòng)評(píng)分,由術(shù)前的3.1±1.6提高到隨訪時(shí)的6.1±1.5(p＜.0001),恢復(fù)到不受限制運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為術(shù)后5.2±1.1月;IKDC評(píng)分,正?；驇缀跽?A或B)的比例為94％。有80例患者發(fā)生不同程度骨隧道擴(kuò)大,骨道擴(kuò)大發(fā)生率為51％。主觀滿意度:81％患者非常滿意(127/156),12％患者滿意(18/156),不滿意者為4％(7/156),非常不滿意為3％(4/156)。68例患者股

9、四頭肌峰力矩患側(cè)占健側(cè)下肢的百分比為93.6±10.7,等速胭繩肌峰力矩患側(cè)占健側(cè)下肢的百分比為95.8±12.0。與LARS人工韌帶重建術(shù)直接相關(guān)的失敗病例11例,失敗率為7％,其中3例為固定螺釘松動(dòng),4例因?yàn)槎ㄎ诲e(cuò)誤導(dǎo)致關(guān)節(jié)松動(dòng),3例為L(zhǎng)ARS人工韌帶關(guān)節(jié)內(nèi)斷裂,伴1例膝關(guān)節(jié)滑膜炎,1例韌帶殘端處理不當(dāng)。
　　結(jié)論：對(duì)于保留有ACL殘端的急性和慢性ACL損傷病例應(yīng)用LARS人工韌帶重建ACL,術(shù)后隨訪50個(gè)月的主觀和客觀臨床療

10、效尚好,骨道擴(kuò)大發(fā)生率為51％。術(shù)后4年的失敗率為7％,包括了螺釘松動(dòng)、韌帶斷裂等。LARS人工韌帶兩端與骨隧道之間愈合不夠牢固。臨床相關(guān)提示,必須探索促進(jìn)骨組織PET人工韌帶兩端愈合的有效方法。
　　第二部分，LARS人工韌帶重建前交叉韌帶術(shù)后膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的三維步態(tài)分析
　　目的：評(píng)價(jià)并比較LARS人工韌帶和自體胭繩肌腱移植重建ACL,術(shù)后,患者在步行狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和步態(tài)結(jié)果。
　　方法：LARS人工韌

11、帶和自體胭繩肌腱(HT)移植重建ACL,術(shù)后1年以上已經(jīng)恢復(fù)運(yùn)動(dòng)的患者各8例,正常對(duì)照8名。在步態(tài)分析實(shí)驗(yàn)室,應(yīng)用裝置8臺(tái)高速紅外攝像機(jī)的Vicon三維步態(tài)分析系統(tǒng)和測(cè)力臺(tái),采集實(shí)驗(yàn)對(duì)象步行時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。分別采集每位實(shí)驗(yàn)對(duì)象在正常速度步行時(shí)3次符合要求的測(cè)試數(shù)據(jù),取平均值,作為每位實(shí)驗(yàn)對(duì)象的結(jié)果。應(yīng)用Visual3D軟件對(duì)采集的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。步態(tài)分析指標(biāo):運(yùn)動(dòng)學(xué),包括時(shí)間.距離參數(shù):步速、步長(zhǎng),患側(cè)下肢的站立期時(shí)

12、間占步態(tài)周期時(shí)間的百分比;患側(cè)膝關(guān)節(jié)屈伸和旋轉(zhuǎn)角度;步態(tài)動(dòng)力學(xué)指標(biāo):患側(cè)下肢矢狀面垂直地面反作用力,并與正常對(duì)照組比較。
　　結(jié)果：步速、步長(zhǎng)、步頻,站立期時(shí)間占步態(tài)周期的百分比,LARS組、HT組與對(duì)照組比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＞0.05)。站立期的矢狀面膝關(guān)節(jié)角度:足跟著地時(shí)的屈膝角度,LARS組、HT組和對(duì)照組分別為3.0±1.4度、2.8±1.6度和2.7±2.1度;站立期最大屈膝角度和最小屈膝角度,LARS組、HT組、

13、對(duì)照組分別為:33.2±9.6度和7.0±3.1度,33.5±10.8度和7.7±3.8度,32.8±5.7度和7.2±3.4度;三組間比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＞0.05)。膝關(guān)節(jié)最大內(nèi)旋角度,LARS組、HT、組和對(duì)照組分別為6.2±1.6度、5.8±1.3度和5.2±1.8,三組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＞0.05)。膝關(guān)節(jié)最大外旋角度,LARS組、HT組和對(duì)照組分別為7.8±1.1度、8.2±1.4度和5.6±1.9度,HT組和LA

14、RS組均顯著大于對(duì)照組(p＜0.001):HT組和LARS組比較,組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＞0.05)。動(dòng)力學(xué),三組的矢狀面垂直地面反作用力均呈正常的M形曲線;地面反作用力第1峰值,LARS組、HT組和對(duì)照組分別為120.84±15.3、119.7±12.8和121.1±19.0;地面反作用力谷值,LARS組、HT組和對(duì)照組分別為73.o±12.9、72.6+13.7和68.9±13.O:地面反作用力第2峰值,站立中期力的變化,地面反作

15、用力達(dá)到第1峰值的時(shí)間,LARS組、HT組和對(duì)照組間的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＞0.05)。
　　結(jié)論：LARS人工韌帶重建和自體HT移植單束重建ACL術(shù)后1年步行時(shí)的時(shí)間一距離參數(shù)和矢狀面垂直地面反作用力恢復(fù)至正常水平。步行時(shí)的矢狀面膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度恢復(fù)正常,但2組患者的水平面膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性未恢復(fù)到正常水平。
　　第三部分，PET韌帶材料納米化對(duì)骨髓基質(zhì)干細(xì)胞黏附、增殖以及分化影響的實(shí)驗(yàn)研究
　　目的：觀察人骨髓基質(zhì)干細(xì)

16、胞(humanBoneMarrowMesenchymalStemCells.hBMSCs)在經(jīng)過(guò)表面納米化處理的PET材料表面的黏附、增殖及成骨分化的能力。
　　方法：觀察hBMSCs在以下3組PET膜片上的粘附、增殖和分化:PET膜片表面經(jīng)殼聚糖、透明質(zhì)酸納米自組裝涂層處理(LBL組);PET膜片表面經(jīng)殼聚糖、透明質(zhì)酸納米自組裝涂層處理后,表面再加納米羥基磷灰石涂層(HA組),PET膜片未經(jīng)表面處理(PET組)。掃描電鏡(SEM

17、)觀察hBMSCs在材料上培養(yǎng)24小時(shí)和7天時(shí)的細(xì)胞形態(tài)。檢測(cè)hBMSCs培養(yǎng)7天后的增殖和堿性磷酸酶(ALP)活性。RealTimePCR檢測(cè)培養(yǎng)3天時(shí)hBMSCs的整合素β1mRNA表達(dá)。
　　結(jié)果：電鏡下hBMSCs在納米羥基磷灰石和透明質(zhì)酸、殼聚糖涂層的PET表面能更好地伸展和黏附,形態(tài)明顯優(yōu)于普通PET組。培養(yǎng)7天的細(xì)胞增殖、ALP活性定量,HA組和LBL組均顯著高于PET組(p＜0.001)。HA組細(xì)胞增殖,顯著高于L