LARS人工韌帶重建前交叉韌帶的生物相容性和生物力學實驗研究.pdf

1、前交叉韌帶(anteriorcruciateligament,ACL)損傷導致膝關節(jié)不穩(wěn)定，關節(jié)內其他結構的繼發(fā)性損傷對膝關節(jié)損害嚴重，關節(jié)鏡下ACL重建術是目前公認的效果良好的手術方式。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，并由于材料科學的迅速發(fā)展，使得研究者們不斷對其進行改良，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)為原料設計的人工韌帶逐漸應用于臨床，其中法國生產的LARS(ligamentadvancedreinforcementsystem)人工韌帶，首次將處于關節(jié)腔的游離部分設計成平行的、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、耐用性相關的生物相容性，生物力學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后植入人工韌帶假體的組織相容性和生物力學特性的資料和數據，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個月通過組織學與電鏡觀察，探討其結構與組織轉歸;輔以影像學檢查，進一步明確其與宿主相關結構的作用;生物力學檢測其最大拉

4、伸強度，判斷移植體內后的運動及微環(huán)境是否會導致人工韌帶假體的疲勞。同時，進行了較大樣本的臨床病例隨訪，并對相關并發(fā)癥進行報道。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，對重建術后20個月動物模型進行宏觀與微觀檢測，明確LARS韌帶及其固定裝置與膝關節(jié)內相鄰、相關結構的相互關系。
　　 方法:將14只山羊以隨機

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

6、口愈合良好，關節(jié)活動度較對側無差異。關節(jié)無纖維化，關節(jié)內半月板、軟骨等結構無繼發(fā)性損傷，滑膜組織無增生，LARS人工韌帶關節(jié)內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，無結節(jié)狀殘端出現。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);掃描電鏡見韌帶內部組織生長情況良好，纖維成熟且局部排列整齊;影像學可見骨隧道明顯的擴大征象。
　　 結論:LARS人工韌帶術后關節(jié)內部分與骨隧道部分都有良好的纖維組織誘導能力;LARS人工韌帶術后無脫屑及顆粒物導致的滑膜增生反應;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的生物力學檢測
　　 目的:獲得LARS人工韌帶重建山羊前交叉韌帶術后20個月生物力學方面

8、的資料。
　　 方法:將取材的膝關節(jié)標本進一步修整，去除髕骨和多余的軟組織，去除肌肉、關節(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，于脛骨及股骨遠離關節(jié)面約15cm處離斷脛骨及股骨以便夾具進行固定。將修整后的標本固定于可調式的夾具上，再將夾具固定于生物力學機。使調整好的標本中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。每組中隨機抽取2只標本移除固定螺釘后進行拉力

9、測試，剩余的4只標本進行保留金屬螺釘的拉力測試，給予10N的預張力10分鐘后，每分鐘10mm等速拉伸標本，采用20Hz的頻率進行記錄，直至LARS人工韌帶斷裂或滑脫失效。
　　 結果:保留鈦螺釘的標本能夠提供足夠的拉伸應力。移除鈦螺釘的標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滑脫為結局;股骨螺釘滑脫的標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、道內滑脫為結局。
　　 結論:LARS人工韌帶能夠在關節(jié)的內環(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的臨床應用研究
　　 目的:評估LARS人工韌帶重建前交叉韌帶(ACL)術后3-7年膝關節(jié)功能，了解LARS人工韌帶在人體組織內的形態(tài)變化。
　　 方法:選擇符合標準的LARS人工韌帶重建ACL患者57

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

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