膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)斷裂是常見的創(chuàng)傷疾病，臨床治療往往需要重建ACL。目前常用的移植物有自體移植物(自體韌帶)、同種異體移植物(異體韌帶)和人工韌帶[1]。在三類移植物中，人工韌帶變化最廣、發(fā)展最快、爭論最多。近幾年，隨著人工韌帶使用的隨訪時間增加、評價中心增多、研究視角增寬，對人工韌帶臨床運用又有了許多再認識、再評價的觀點。筆者對相關(guān)文獻進行梳理、分析，希望對人工韌帶有比較全面的認識。

　 　自體韌帶和異體韌帶運用歷史很長，兩種韌帶取材部位、重建方法都在不斷更新，適用范圍越來越廣、臨床使用越來越多。但是兩者也有無法避免的局限性。自體韌帶供區(qū)結(jié)構(gòu)缺失、影響部分功能，移植物力學強度弱、重建后活動期望值低等；異體韌帶存在潛在溶解、免疫排斥、質(zhì)量不穩(wěn)、來源稀少、感染源窗口期檢測困難等[2,3]。另外，針對重建完成而言，重建后的細胞增殖、血管長入、塑形成熟都有獨立的生物學特性，短期內(nèi)難以恢復(fù)正常載荷[4,5,6,7]，部分重建后對需要早期負重勞動者、早期負重訓練者影響很大。部分患者重建后會出現(xiàn)移植物強度逐漸下降、移植物長度逐漸延長現(xiàn)象，進而影響功能恢復(fù)。為此，許多研究者在材料科學、手術(shù)技術(shù)等領(lǐng)域持續(xù)展開研發(fā)，希望設(shè)計出能夠避免自體韌帶、異體韌帶不足的人工韌帶，為部分患者提供新的選擇。

　　回顧人工韌帶的成長過程，人工韌帶的臨床運用是伴隨著材料研發(fā)與生物力學、手術(shù)技術(shù)與功能康復(fù)、單中心隨訪與多中心評估等多學科進步而逐漸發(fā)展、逐漸成熟[8,9,10,11,12]。20世紀初，人工韌帶開始用于重建膝關(guān)節(jié)ACL。1914年Corner[13]將銀絲作為人工韌帶，為1例29歲男性患者重建ACL，開創(chuàng)了人工材料重建交叉韌帶的先河。然而，這項技術(shù)由于當時的材料工藝水平低下沒有進一步推廣和發(fā)展。

　　20世紀60年代后，隨著生物材料科學進展，各類人工韌帶的制作、相關(guān)動物實驗研究逐漸增多。1960年Johnson[14]將尼龍作為移植物重建犬的ACL，獲得初步效果；1975年Rubin等[15]用Dacron重建16只比格犬的32只ACL，3年后8只膝關(guān)節(jié)無骨性關(guān)節(jié)炎，效果滿意。1976年Saidi等[16]比較不同材料人工韌帶重建犬ACL的療效，最長隨訪6個月，結(jié)果表明人工韌帶的成功率與固定方式關(guān)系不大，主要與韌帶材料性質(zhì)顯著相關(guān)。1979年Meyers等[17]用三種不同材質(zhì)的人工韌帶重建17只犬的ACL，移植物均具有多孔特性(允許自身纖維組織長入)，結(jié)果表明人工材料應(yīng)用于ACL重建，可獲得結(jié)構(gòu)堅強、組織相容性好等療效。1988年法國Laboureau[18]采用聚對苯二甲酸乙酯(PET)材料制作人工韌帶加強系統(tǒng)(LARS)韌帶，該韌帶具有組織相容性好、不易延長斷裂等特點。1999年Leduc等[19]認為，LARS韌帶固定方法處在當時領(lǐng)先水平，"韌帶不變形、螺釘不切割"使得兩者在骨隧道組合后，長期穩(wěn)定性增強。近年來國內(nèi)學者報告LARS韌帶生物力學特性良好，患者術(shù)后可早期恢復(fù)運動，韌帶斷裂及滑膜炎等并發(fā)癥少見，短期療效令人鼓舞[20,21]。Trieb等[22]對LARS韌帶移植術(shù)后6個月開展組織學檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LARS韌帶中有纖維母細胞形成的被膜和膠原纖維的長入；在體外，將成纖維細胞種植在LARS韌帶材料微粒環(huán)境中，纖維細胞生長滿意，纖維細胞可形成細胞網(wǎng)包裹LARS韌帶纖維。

　　2　人工韌帶的臨床應(yīng)用

　　2.1　人工韌帶的類型

　　人工韌帶可分為三類：(1)永久型人工韌帶：也稱假體型人工韌帶(類似人工關(guān)節(jié)一樣)，韌帶始終存留在患者體內(nèi)，不能降解，韌帶性質(zhì)與韌帶編織結(jié)構(gòu)不適合自身組織長入。碳素纖維韌帶、Dacron韌帶、Gore－Tex韌帶均屬于這一類型。(2)加強型人工韌帶：也稱韌帶加強裝置(LAD)，通常是與自體肌腱或異體肌腱組合一起重建。LAD結(jié)構(gòu)是復(fù)合結(jié)構(gòu)，主要用于承載負荷，并可將負荷逐漸轉(zhuǎn)移到自體肌腱或異體肌腱，保證肌腱組織血管化時不受膝關(guān)節(jié)術(shù)后活動的影響；所以，LAD重建后一段時間不能完全負重。(3)支架型人工韌帶：韌帶的關(guān)節(jié)內(nèi)部分具有多孔結(jié)構(gòu)，既能承載負荷(重建后完全負重)，又允許并刺激損傷韌帶殘段纖維組織緩慢長入，如：LARS韌帶、Leeds－Keio韌帶均屬于支架型人工韌帶。

　　隨著支架型人工韌帶的改進和廣泛運用，永久型人工韌帶和加強型人工韌帶已被淘汰。

　　2.2　常用人工韌帶

　　2.2.1　Leeds－Keio韌帶：

　　該韌帶由英國Leeds大學和日本Keio大學研究人員合作研發(fā)而成，材料為聚酯纖維，韌帶為編織結(jié)構(gòu)(纖維束呈縱向與橫向交叉)，編織結(jié)構(gòu)可避免將負荷完全作用于縱向纖維；Leeds－Keio韌帶特有的網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)可容許并刺激自體韌帶的殘端生長、長入。Ghalayini等[23]對Leeds－Keio韌帶和自體"骨－髕腱－骨"移植物重建ACL進行前瞻性比較，隨訪5年后發(fā)現(xiàn)兩組的Lysholm評分及國際膝關(guān)節(jié)文獻委員會膝關(guān)節(jié)評估表(IKDC)評分差異無統(tǒng)計學意義，認為Leeds－Keio韌帶是重建ACL的良好選擇。Zaffagnini等[24]對Leeds－Keio韌帶重建20年的患者進行膝關(guān)節(jié)鏡檢查，發(fā)現(xiàn)在韌帶周圍的膠原纖維方向與正常ACL纖維方向非常相似，但分布與正常ACL仍有差異。Jones等[25]報告了運用Leeds－Keio韌帶重建ACL長達20年的隨訪，結(jié)果表明膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定良好、功能良好，患者總滿意度達90%，其中術(shù)后1年66%可恢復(fù)至傷前水平，末次隨訪時有50%仍可保持較滿意的運動水平，但也有12%出現(xiàn)移植物斷裂或膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)。

　　2.2.2　LARS韌帶：

　　該韌帶由法國Laboureau[18]發(fā)明，其材料為PET；PET材料的生物相容性極好，不易引起滑膜炎反應(yīng)。LARS韌帶有許多品種，可用于多種韌帶重建。膝關(guān)節(jié)LARS韌帶特點：單股韌帶中有"關(guān)節(jié)外部分(全部植入骨隧道中)"和"關(guān)節(jié)內(nèi)部分(占據(jù)實際韌帶位置)"兩種結(jié)構(gòu)。關(guān)節(jié)內(nèi)部分只有縱向纖維束結(jié)構(gòu)，模仿了自體韌帶解剖學結(jié)構(gòu)方向，沒有橫向纖維編織，避免活動時韌帶受到反向摩擦和剪切，在膝關(guān)節(jié)反復(fù)屈伸中能保持高效的抗疲勞性。另外，關(guān)節(jié)內(nèi)部分的多孔結(jié)構(gòu)有利于"骨－韌帶"界面殘斷纖維再生長入。關(guān)節(jié)外部分是縱向與橫向交叉編織融為一體，不易縱向拉伸、橫向變形，避免受到關(guān)節(jié)內(nèi)部分韌帶牽拉后產(chǎn)生的變形，有利骨隧道中擠壓螺釘維持堅強固定。LARS韌帶重建ACL的文獻報道主要在美國、德國、英國、法國、中國，隨訪10年之內(nèi)的臨床文獻較多。中國Gao等[26]報告了4家醫(yī)院159例LARS韌帶重建ACL 4年隨訪研究，結(jié)果表明臨床療效好，滑膜炎及韌帶斷裂發(fā)生率低，同時提出保留殘端、急性期患者使用的隨訪療效更好。中國臺灣地區(qū)Wang等[27]隨訪了26例LARS韌帶重建ACL患者8～15年，檢測指標包括MRI、X線片、KT－1000關(guān)節(jié)動度計、Lysholm評分、Tegner評分，結(jié)果優(yōu)良率為92.9%。Parchi等[28]對26例運用LARS韌帶重建ACL的患者進行為期8年隨訪，結(jié)果表明功能恢復(fù)快、穩(wěn)定性好、無感染和滑膜炎，優(yōu)良率為92.3%。Newman等[29]對1990 — 2012年9篇關(guān)于LARS韌帶重建ACL的臨床報道進行系統(tǒng)分析，認為隨訪期內(nèi)的結(jié)果支持LARS運用，部分指標優(yōu)于自體韌帶治療；當然對LARS韌帶全面評價還需長期隨訪結(jié)果。2015年Batty等[30]對膝關(guān)節(jié)交叉韌帶重建的臨床效果系統(tǒng)回顧后認為，在眾多治療方法中，LARS韌帶重建ACL的失敗率僅為2.6%；針對這一結(jié)果，《Arthroscopy》Lubowitz主編在文章后刊登"編者按" ，強調(diào)LARS韌帶的臨床療效滿意。所以，有研究者提出LARS韌帶是ACL重建的合適材料之一，在需要快速恢復(fù)功能和老年患者中更加適用，是優(yōu)先選擇[28]。

　　3　人工韌帶的優(yōu)缺點

　　人工韌帶臨床運用的主要優(yōu)點：(1)避免獲取自體組織的供區(qū)反應(yīng)，減少并發(fā)癥和醫(yī)源性損傷；(2)移植物來源不受限制，適用于多發(fā)韌帶損傷、韌帶翻修；(3)無須對移植物編織、塑形，手術(shù)操作簡便、時間縮短；(4)重建即刻獲得足夠力學強度，有利早期活動、康復(fù)訓練、運動員早日恢復(fù)競技活動；(5)避免同種異體移植物的疾病傳播風險。

　　當然，人工韌帶與自體組織融合依然沒有實現(xiàn)，對人工韌帶運用的遠期效果依然存在不足：(1)人工材料不能與自體組織完全相容，植入物與自身組織無法獲得"零反應(yīng)" ，反應(yīng)性滲出和滑膜炎依然可能發(fā)生；(2)膝關(guān)節(jié)的高強度屈伸、扭轉(zhuǎn)后，人工韌帶長期保持強度不降低、固定不松動、纖維不斷裂還需長期證據(jù)；(3)人工韌帶有產(chǎn)生磨損顆?？赡?，顆粒進入關(guān)節(jié)腔可導致醫(yī)源性關(guān)節(jié)??；(4)人工韌帶與骨隧道是兩種界面，人工韌帶強度較大，隧道口位置不妥當會出現(xiàn)"雨刷效應(yīng)"或"蹦極效應(yīng)" ，影響療效[31]。目前也有文獻報道在人工韌帶周圍有纖維組織長入，但并未形成ACL的外形與結(jié)構(gòu)[24,32]。

　　4　總結(jié)與展望

　　人工韌帶發(fā)展經(jīng)歷了永久性人工韌帶、增強型人工韌帶和支架型人工韌帶三個階段，前兩種并發(fā)癥多、療效不滿意，不屬于理想的臨床移植物。以Leeds－Keio韌帶及LARS韌帶為代表的支架型人工韌帶，這些年多國多中心臨床運用顯示10年內(nèi)療效滿意，但長期效果缺少證據(jù)，還存在爭議。為此，目前許多研究者正從材料學、組織學、生物力學等方向開展更加理想、更加完善的人工韌帶研發(fā)。

　　目前的主要研究方向有：(1)人工韌帶與骨的愈合。移植物與骨組織愈合是解決人工韌帶長期療效的重要因素，一旦人工韌帶與骨隧道能實現(xiàn)愈合，"雨刷效應(yīng)"與"蹦極效應(yīng)"將會消失，松動將會避免。Vaquette等[33]發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯磺酸鈉(PolyNaSS)可促進LARS韌帶與骨隧道愈合，含有PolyNaSS的LARS韌帶在術(shù)后12個月與骨髓道融合效果顯著；Mutsuzaki等[34]提出采用等離子前體輔助仿生工藝制作羥基磷灰石涂層的人工韌帶，可促進韌帶與骨隧道融合。(2)自體組織長入人工韌帶。支架型人工韌帶的優(yōu)勢是允許自體組織長入并形成新的韌帶，但長入的纖維組織難以形成完整結(jié)構(gòu)，又由于人工韌帶的存在，長入的纖維組織失去應(yīng)力，重建塑形困難。Mathew等[35]研究發(fā)現(xiàn)，滅菌納米復(fù)合材料的生物學和力學性能與人體韌帶性質(zhì)非常相似，可以誘導人類韌帶細胞和內(nèi)皮細胞黏附、生長、分化；這一結(jié)果開辟了促進自體纖維組織長入并形成新生ACL的研究方向。(3)人工韌帶專有手術(shù)操作。人工韌帶與自體韌帶、異體韌帶材料強度差異顯著，Shen等[36]的有限元研究和徐又佳等[37]的臨床分析均表明，LARS韌帶的手術(shù)操作應(yīng)有專有操作特點，因為人工韌帶有"隧道部分"和"關(guān)節(jié)內(nèi)部分" ，兩部分材料強度不同，而自體肌腱或異體肌腱作為移植物時沒有兩部分區(qū)分，所以LARS韌帶的重建操作中，"類等長點選擇" "股骨－脛骨隧道方向偶聯(lián)" "骨－韌帶固定" "殘端組織保留"均有獨立路徑規(guī)范，許多這類手術(shù)技巧的臨床相關(guān)研究對提高療效非常有益。

　　總之，膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷是臨床常見損傷，重建手術(shù)越來越多，移植物需求越來越高。相信隨著生物學、材料學、手術(shù)學等研究的深入，人工韌帶的應(yīng)用前景會更加廣闊。