前十字韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)是膝關(guān)節(jié)重要的靜態(tài)穩(wěn)定裝置之一,損傷后常出現(xiàn)韌帶松弛、關(guān)節(jié)不穩(wěn)、半月板及軟骨損傷等,并最終繼發(fā)骨關(guān)節(jié)炎及其他嚴(yán)重并發(fā)癥。文獻報道,美國ACL損傷的年發(fā)生率約1/3 000,全年約有20萬人損傷ACL[1]。
ACL的自我修復(fù)能力差,特別是完全斷裂者保守治療效果不佳,而自體肌腱重建ACL具有取材部位創(chuàng)傷小、并發(fā)癥少、恢復(fù)快、術(shù)后疼痛低等優(yōu)點,已成為目前治療ACL損傷的主要方法。雖然文獻報道重建前十字韌帶的成功率為69%~95%,但術(shù)后只有不足50%的患者膝關(guān)節(jié)活動范圍可以恢復(fù)至術(shù)前水平,11%~32%的手術(shù)患者對療效不滿意,且有10%的患者需再次手術(shù)治療[2,3,4]。前十字韌帶重建術(shù)后療效受多種因素綜合影響,其中有學(xué)者指出肌腱與骨道之間的愈合是最主要的生物學(xué)因素,對術(shù)后遠期療效起重要作用[5]。雖然近年對腱-骨愈合的生理過程、組織學(xué)改變、影響因素等方面進行了深入地研究,但目前對腱-骨愈合的進程、組織學(xué)表現(xiàn)及促進腱-骨愈合的方法仍未達成統(tǒng)一認(rèn)識。
本文以"腱骨愈合"、"前十字韌帶重建"、"tendon-bone healing"、"ACL reconstruction"等作為關(guān)鍵詞,在Pubmed、ISI Proceedings等英文數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、維普中國科技期刊數(shù)據(jù)庫檢索發(fā)表于1970至2016年的文獻。文獻納入標(biāo)準(zhǔn):①與前十字韌帶重建術(shù)后腱-骨愈合密切相關(guān)的基礎(chǔ)或臨床研究;②文獻類型為專著、論文和綜述。排除標(biāo)準(zhǔn):①文獻類型為評論或信件;②重復(fù)性研究;③語言為非英文的外文文獻;共檢索到文獻587篇,其中外文493篇,中文94篇,全部為機檢所得。根據(jù)納入及排除標(biāo)準(zhǔn),最終納入文獻80篇。本文就腱-骨愈合的相關(guān)基礎(chǔ)、影響因素及促進腱-骨愈合的方法作一綜述。
一、腱-骨愈合的生理學(xué)過程
腱-骨愈合指肌腱與骨道之間的生長愈合及相應(yīng)的組織改變過程,其特征性結(jié)構(gòu)為移行的纖維軟骨帶。腱-骨愈合的愈合方式大體上可分為兩種:直接愈合和間接愈合。正常的ACL止點即為直接愈合,以存在連接軟組織和深層骨組織的纖維軟骨組織為特點;直接愈合的部位包含4種組織類型的過渡區(qū)域,即肌腱、未鈣化的纖維軟骨、鈣化的纖維軟骨、骨組織[6,7]。間接愈合中含有大量連接肌腱/韌帶和骨膜的致密纖維組織,如內(nèi)側(cè)副韌帶的脛骨端,含有的結(jié)構(gòu)分別是:肌腱、Sharpey纖維、未鈣化的纖維軟骨、鈣化的纖維軟骨、骨組織。蔣青等[8]在動物模型上觀察腱-骨愈合部位的組織結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn),正常的ACL組織中有"潮線"樣結(jié)構(gòu),位于纖維軟骨和鈣化軟骨之間;而同期骨-骨愈合界面無此結(jié)構(gòu),因此他推論腱-骨愈合的轉(zhuǎn)歸成熟比骨-骨愈合快。
關(guān)于腱-骨愈合部位的組織變化目前尚不完全清楚,推測可能出現(xiàn)移植物壞死及血管化、纖維組織連接替代、新骨形成、骨向肌腱內(nèi)長入、改造塑形等多個階段。在腱-骨愈合的早期,其界面呈急性炎癥反應(yīng)表現(xiàn),出現(xiàn)大量炎癥細胞,與骨道內(nèi)的骨髓間質(zhì)干細胞、成纖維細胞等相互作用,形成大量的瘢痕組織,然后再出現(xiàn)相應(yīng)的重塑過程[9]。
文獻報道[10],重建術(shù)后2周內(nèi)骨道內(nèi)細胞化和血管化增強,4周開始出現(xiàn)軟骨細胞,逐漸取代腱-骨界面的纖維血管組織,并有Ⅰ型膠原沉積。蔣青等[8]研究顯示,術(shù)后6周可觀察到韌帶與隧道間充滿富含血管的疏松結(jié)締組織,存在與骨相連的膠原纖維,但排列紊亂;術(shù)后3個月疏松結(jié)締組織中的血管明顯減少,有膠原纖維束直接與骨相連;術(shù)后6個月韌帶與膠原纖維的連接更有規(guī)律,開始出現(xiàn)"潮線"樣結(jié)構(gòu);術(shù)后1年時"潮線"更加清晰,組織為分界明顯的四層結(jié)構(gòu)。王永健和敖英芳[11]研究認(rèn)為腱-骨愈合是由間接愈合向直接愈合漸進改變的過程,在他們的模型中,術(shù)后2周腱組織壞死,4周出現(xiàn)Sharpey纖維和軟骨連接,4個月時出現(xiàn)"潮線"樣結(jié)構(gòu),6個月時可見四分層結(jié)構(gòu),并在12個月時愈加成熟。
2003年,Robert等[12]報告了人自體腘繩肌腱移植重建的組織學(xué)研究結(jié)果,3個月時,在肌腱和未鈣化的組織間可見極少的膠原纖維愈合界面;在5~6個月時,可見Sharpey纖維及少量不成熟的編織骨;至少到10個月時才見成熟的組織長入;在骨道中獲得成熟的間接愈合的時間是10~12個月,且他們認(rèn)為在人體中腱-骨愈合時間較動物模型長。
綜上,自體肌腱移植物重建術(shù)后6~12個月,組織學(xué)上才可觀察到有意義的腱-骨愈合改變,因此重建術(shù)后康復(fù)治療應(yīng)根據(jù)不同時期腱-骨愈合特點循序漸進地進行。我們認(rèn)為,在術(shù)后6個月內(nèi)不宜進行體育活動,以肌肉力量鍛煉為主;體育運動,尤其是對抗性的體育運動應(yīng)在1年后根據(jù)肌力康復(fù)情況酌情進行。
二、影響腱-骨愈合的主要因素
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Park等[13]在兔的模型中采用等寬的髕韌帶進行研究,其中一組的韌帶在骨膜下穿脛骨骨道固定,另一組的韌帶遠端帶脛骨骨塊固定在脛骨近端骨道中,在不同時間觀察兩組移植物的組織學(xué)和生物力學(xué)改變,結(jié)果顯示帶骨塊組只需8周即可出現(xiàn)接近正常的腱-骨愈合,而經(jīng)骨膜下韌帶直接固定組在12周才出現(xiàn),這證實骨骨之間的移植物長入更快;完全愈合后兩組的生物力學(xué)參數(shù)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。張春禮等[14]在犬的模型上分別用自體或異體趾伸肌腱重建ACL,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組在重建術(shù)后6個月均初步形成了韌帶-軟骨止點,但相同時間點自體肌腱的組織學(xué)形態(tài)優(yōu)于異體肌腱。劉彩龍等[15]對使用自體腘繩肌腱或同種異體肌腱重建病例進行2年余的隨訪,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組結(jié)果無明顯差異,均能獲得優(yōu)良的初期隨訪療效。Ge等[16]對采用自體和異體肌腱行重建術(shù)患者在術(shù)后2年行MR檢查,發(fā)現(xiàn)二者的腱-骨愈合并無明顯差異,但自體肌腱移植的骨道重塑更佳,推測與肌腱活動的生物力學(xué)作用有關(guān)。Dong等[17]發(fā)現(xiàn),脫細胞處理后的異體肌腱在細胞性、血管化、膠原重塑、新骨形成、促進愈合方面均優(yōu)于新鮮冰凍異體肌腱,且極性失效應(yīng)力更大。因此,相比之下改良的脫細胞肌腱是更佳的移植物選擇。另外,從愈合方面來看,自體肌腱移植物較骨-腱-骨移植物愈合稍慢,但較異體肌腱愈合快,但如對異體肌腱行脫細胞處理,則可加速其愈合。
(二)固定方法
目前,懸吊固定和擠壓固定被認(rèn)為是兩種有效的移植物固定方式,但對于此類間接固定和直接固定的效果及繼發(fā)引起的組織學(xué)變化,不同學(xué)者間意見不一。王健和敖英芳[18]認(rèn)為間接固定可以引起移植物在骨道間的蹦極效應(yīng)和雨刷效應(yīng),從而造成移植物在骨道內(nèi)的微動或松弛,無法形成堅強的腱-骨愈合,同時還會導(dǎo)致骨量丟失。Smith等[19]研究顯示,懸吊固定的移植物組織長入、骨道口及中部的腱-骨愈合均優(yōu)于界面螺釘固定。Hsu和Wang[20]對脛骨端固定方式進行研究,將擠壓釘固定與擠壓釘固定聯(lián)合縫合方法進行對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)聯(lián)合組的組織學(xué)表現(xiàn)更好,免疫組化結(jié)果也顯示聯(lián)合組有更多的血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)-2表達;并由此推斷擠壓釘聯(lián)合固定和縫合加強固定可以提供牢固固定,減少骨道中韌帶的微移,有利于提高細胞活性和新骨生成??梢姡瑑煞N固定方式在生物力學(xué)和組織學(xué)上的表現(xiàn)并不完全一致,在手術(shù)中固定方式的選擇需結(jié)合患者自身情況綜合考慮,我們脛骨端多采用界面螺釘擠壓固定,必要時尾端縫合加強或門型釘加強固定,而股骨端多采用懸吊的間接固定方式。
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股骨端可使用不同材料進行懸吊固定,其中Endobutton、Transfix、Aperfix三種材料固定的臨床療效相似[21,22]。而對于脛骨端,可吸收材料固定不但與金屬材料固定的術(shù)后功能評分相似,而且局部耐受和感染的風(fēng)險更??;另外,使用帶鞘的可吸收螺釘較擠壓釘聯(lián)合門型釘固定,其臨床和影像學(xué)結(jié)果更佳[23]。目前,脛骨端常采用可吸收擠壓螺釘固定,股骨端常采用鋼板懸吊固定,臨床隨訪結(jié)果顯示,此種方式可獲得良好的手術(shù)療效,未見明顯固定物松脫的病例。
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Greis等[24]通過狗的模型觀察肌腱長度與骨隧道的匹配程度對固定后肌腱-骨道復(fù)合體拔出強度的影響,發(fā)現(xiàn)術(shù)后6周骨隧道中肌腱長度為2 cm的失效應(yīng)力(265.5±93.3 N)高于長度為1 cm者(153.7±78.6 N);而在直徑為4.2 mm和6 mm的骨隧道對比中,同期前者的結(jié)果(301±61 N)優(yōu)于后者(228±65 N),他們認(rèn)為使骨道內(nèi)的肌腱長度最大化并減小肌腱-骨道的不匹配可獲得最大的復(fù)合體拔出應(yīng)力。Yamazaki等[25]在犬的模型上,用相同直徑的自體屈肌腱分別在長5 mm和15 mm的骨隧道中行ACL重建,結(jié)果顯示術(shù)后6周兩組的拔出性測試、極性失效應(yīng)力和線性剛度較術(shù)后即刻均顯著增高,兩組無明顯差異,且均只在靠近關(guān)節(jié)內(nèi)的骨隧道中發(fā)現(xiàn)垂直的膠原纖維連接。這說明骨隧道中的肌腱長度過長并不能引起肌腱錨定強度和剛度的相應(yīng)增加。楊曉等[26]研究認(rèn)為,減小與移植物匹配的骨隧道直徑,能提供更加穩(wěn)定的細胞生物學(xué)和力學(xué)環(huán)境,提高腱-骨愈合質(zhì)量。
(五)性別、年齡
有報道稱女性從事相同體育活動時發(fā)生ACL損傷的風(fēng)險是男性的2~10倍[27]。Kiapour等[28]構(gòu)建豬的骨-腱-骨愈合模型,觀察不同性別組的移植物結(jié)構(gòu)及組織學(xué)特性、軟骨丟失等的差異。在康復(fù)15周后從血管、細胞以及膠原三個方面來觀察其組織學(xué)差異;結(jié)果發(fā)現(xiàn)雌性組的血管密度顯著低于雄性組,但兩組間基于細胞和膠原的組織學(xué)表現(xiàn)卻未發(fā)現(xiàn)明顯差異;在軟骨方面,雌性組的軟骨丟失面積和程度較雄性組更大;移植物失效載荷、線性剛度及膝關(guān)節(jié)前后移動度方面雄性組表現(xiàn)更佳。但文章并未指出生物力學(xué)和細胞、膠原組織之間的聯(lián)系,是否與血管化有關(guān)也未作進一步分析。我們未發(fā)現(xiàn)肌腱移植在不同性別人體上的相關(guān)研究報道,所以我們認(rèn)為性別與腱-骨愈合的影響仍不足以得出明確的結(jié)論,但可能雄性的生物力學(xué)表現(xiàn)更佳。
年齡對于腱-骨愈合的影響也有相關(guān)報道。Wierer等[29]將ACL損傷在48 h內(nèi)的患者分為18~40歲和40~60歲組,結(jié)果顯示兩組在術(shù)后24個月時均可恢復(fù)到傷前運動水平而不改變運動方式和頻率;且根據(jù)國際膝關(guān)節(jié)文獻委員會(IKDC)評分,年輕組中有38/39例,年長組有20/20例獲得了正?;蚪咏5慕Y(jié)果,文章認(rèn)為超過40歲的急性ACL損傷患者手術(shù)療效與40歲以下者相似,即年齡并不是影響手術(shù)療效的決定因素。但其結(jié)論僅依據(jù)臨床療效,并未對組織學(xué)進行分析。Uefuji等[30]比較不同年齡組(10~19歲組,20~29歲組,≥30歲組)初次接受ACL重建術(shù)患者的ACL殘端細胞特點、擴增潛能以及多向分化潛能,結(jié)果顯示10~19歲組較≥30歲組有更多的CD34+細胞表達和更高的擴增潛能,且10~19歲組的成骨分化能力和血管生成能力也更好。因此,作者認(rèn)為10~19歲時接受手術(shù)可以獲得更好的腱-骨愈合??傊?,對年齡和腱-骨愈合的相互關(guān)系需進一步研究。
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既往有研究發(fā)現(xiàn),重建手術(shù)早期骨隧道周圍的骨量顯著丟失,并在腱-骨愈合界面和骨隧道周圍可見MMP1、MMP13和CD68+細胞高表達[31],但它們之間是否存在關(guān)聯(lián)以及對腱-骨愈合是否產(chǎn)生影響尚未得出肯定的結(jié)論。
關(guān)于移植肌腱預(yù)張對腱-骨愈合的影響也有研究。Pilia等[32]取尸體半腱肌和脛骨前肌腱進行不同處理后的肌腱殘余張力比較發(fā)現(xiàn),進行預(yù)張?zhí)幚砗蟮募‰煸诟鱾€時間段(處理后1、10、30 min)的殘余張力較未預(yù)張?zhí)幚碚吒?。?jù)此推測預(yù)張后的肌腱可能在術(shù)后使移植肌腱在短期內(nèi)保持一定張力,但其與骨道長入有何關(guān)聯(lián)尚不明確。研究證實[33,34,35,36],雙束重建,尤其是解剖雙束重建,在膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性以及功能評分方面均較單束重建效果好,雙束重建表現(xiàn)出的更好的生物力學(xué)功能和臨床療效是否與其有更好的腱-骨愈合尚缺乏有效的研究。我們在臨床上對ACL重建后的患者行二次鏡檢,結(jié)果發(fā)現(xiàn)韌帶再生及滑膜化好的患者其膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性更佳。因此,我們認(rèn)為膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和腱-骨愈合間可能存在某種關(guān)系,但具體關(guān)系尚不明了,良好的膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定可能為腱-骨愈合提供更好的環(huán)境,但需分子及組織學(xué)研究而證實。
三、促進腱-骨愈合的相關(guān)因素
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生物活性因子是一大類細胞因子,對于誘導(dǎo)細胞分裂、產(chǎn)生細胞外基質(zhì)、生成新生血管、促細胞分化成熟等具有重要作用。轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor,TGF)、BMP、VEGF、成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor,F(xiàn)GF)以及粒細胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor,G-CSF)等在多種動物模型中均表現(xiàn)出對腱-骨愈合有促進意義的研究結(jié)果。
1.TGF:
是一類具有生長抑制、刺激分子外基質(zhì)形成、免疫抑制等作用的多肽類化合物,含量最多的是TGF-β。其作用主要是刺激成骨細胞增加骨形成,抑制破骨細胞減少骨吸收。另外,在傷口愈合過程中其可促進成纖維細胞和巨噬細胞聚集、下調(diào)蛋白酶活性,其中以TGF-β1與損傷修復(fù)過程的關(guān)系最為密切。Sakai等[37]認(rèn)為TGF-β1可促進纖維母細胞增殖,增加膠原纖維合成,增強纖維組織愈合強度。Yamazaki等[38]研究證實,TGF-β1在傷口愈合早期具有促進腱-骨愈合的作用,且主要靠促進膠原纖維和新骨形成來實現(xiàn)。
2.BMP:
屬于轉(zhuǎn)化生長因子β超家族成員,是多細胞功能因子,在決定細胞命運、胚胎發(fā)育、組織器官形成等方面有重要作用,具有很強的成骨能力[39]。Martinek等[40]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過BMP-2處理后的新西蘭兔半腱肌腱,在行膝關(guān)節(jié)前十字韌帶重建后觀察,其軟骨-骨樣組織形成比對照組早;術(shù)后早期誘導(dǎo)愈合,使腱-骨界面類似于正常止點結(jié)構(gòu),增強肌腱與骨組織的整合。Schwarting等[41]發(fā)現(xiàn)在BMP-2因子下,與腱骨一體化有關(guān)的基因表達上調(diào),因此作者推測在愈合界面,纖維母細胞區(qū)域有細胞分化的刺激或某種正反饋機制的存在,但具體的研究尚不明確。
3.VEGF:
是內(nèi)皮細胞的特異性絲裂原,也是有效的誘導(dǎo)血管形成的促進因子,在創(chuàng)傷愈合、胚胎發(fā)育過程中起重要作用。Yoshikawa等[42]研究顯示,在術(shù)后2~3周可出現(xiàn)VEGF的高表達,在術(shù)后3~8周,移植物的血管形成明顯增加,證實了VEGF在術(shù)后早期移植物重塑過程中的重要作用。
4.FGF:
包括酸性(aFGF)和堿性(bFGF)兩種,通常認(rèn)為bFGF的生物學(xué)功能大于aFGF。bFGF的作用主要是促進血管生成、創(chuàng)傷愈合與組織修復(fù),促進骨、軟骨的生長以及神經(jīng)再生等。在兔模型上探討bFGF的作用,結(jié)果提示其能在腱-骨愈合早期通過增加兔腱-骨間的間質(zhì)細胞及新生血管數(shù)量促進炎癥消散,進而促進腱-骨愈合[43]。生物力學(xué)方面,bFGF也能提高腱-骨界面的最大剛度及負(fù)荷,增強腱-骨界面的強度。
5.其他因子:
Sasaki等[44]在模型上使用G-CSF包繞移植肌腱,發(fā)現(xiàn)其通過促進血管生成和骨生成而顯著加速了腱-骨界面的愈合。對于促進腱-骨愈合的生長因子還包括血小板源性生長因子(PDGF)、肝細胞生長因子、CD34+細胞等,但其療效尚不確切,近年來鮮有報道。Kohno等[45]研究認(rèn)為腱-骨愈合是多種因素綜合作用的結(jié)果,其中FGF-2和VEGF主要促進纖維生成,BMP-2和BMP-7主要促進骨生長重塑。這再次證實腱-骨愈合是一系列因子多途徑作用的復(fù)雜過程,提示臨床上不能單一分析和對待腱-骨愈合。
(二)骨髓間質(zhì)干細胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)
BMSCs是存在于骨髓基質(zhì)中非造血系的具有多向分化潛能的成體干細胞,具有自我更新能力強、多向分化、可塑性高等特點,在免疫調(diào)節(jié)、分泌細胞因子功能等方面具有獨特作用。Ouyang等[46]在兔的膝關(guān)節(jié)上用拇長肌腱制備腱-骨愈合模型,并在術(shù)后觀察組織學(xué)及免疫組化改變,術(shù)后4周發(fā)現(xiàn)使用經(jīng)BMSCs處理的骨隧道中可見形成更多垂直的膠原纖維,且有更多的軟骨樣細胞增殖,而同期對照組中只有與軸向應(yīng)力平行的趨于成熟的纖維組織。Lim等[47]用兔模擬自體腘繩肌重建ACL標(biāo)本,試驗組在肌腱表面用間質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)處理,術(shù)后8周時觀察到與正常結(jié)構(gòu)相似的組織學(xué)表現(xiàn),對照組只有Sharpey纖維連接,最大拔出強度和剛度均顯著小于試驗組。劉家能等[48]在骨隧道中注入自體外周血間質(zhì)干細胞凝膠,證實其對早期愈合有促進作用。張義龍等[49]在腱-骨愈合界面用自體濃縮骨髓處理,結(jié)果顯示試驗組的最終拉伸強度顯著高于對照組。但Silva等[50]用MRI評估成人未分化間質(zhì)干細胞對ACL重建術(shù)后腱-骨愈合作用發(fā)現(xiàn),使用組和未使用組腱-骨界面影像學(xué)信噪比分析無差異,據(jù)此認(rèn)為成人未分化間質(zhì)干細胞作用較局限,并不能有效促進腱-骨愈合。Linon等[51]在狗的模型上,將自體BMSCs用PKH26標(biāo)記后注射入關(guān)節(jié)腔內(nèi),結(jié)果發(fā)現(xiàn)損傷的ACL中有BMSCs存在,證實用PKH26標(biāo)記的干細胞關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射可以引起移植細胞數(shù)量的增加,但其對于韌帶修復(fù)的機制未作闡述,是否存在于腱-骨愈合類似的作用也不明確。綜上,BMSCs對腱-骨愈合的影響在生物力學(xué)和組織學(xué)的作用明顯,但在影像學(xué)上改變?nèi)鄙俑嘧C據(jù)支持。
(三)血小板血漿復(fù)合物
富血小板血漿(platelet-rich plasma,PRP)是通過離心的方法從自體血中提取出的血小板濃縮物,富含各種生長因子,可為局部組織再生提供有利環(huán)境,同時還可促進血管化和神經(jīng)再生[52],對骨骼肌肉損傷具有潛在的治療價值。Lee等[53]將20只新西蘭大白兔分成兩組,第一組僅在腱-骨愈合部位植入犬的黏膜下層移植物,第二組再加上自體PRP,術(shù)后1周觀察到第二組在MRI上表現(xiàn)出更高的信號強度,組織學(xué)研究也提示其有更好的細胞反應(yīng)、移植物周圍的纖維組織再生和軟骨細胞浸潤。Komzák等[54]進行了一項前瞻性研究,將40例患者分為兩組,各20例,對手術(shù)組患者取5 ml自體PRP,在脛骨和股骨的骨道中各注入1 ml,余下的3 ml注入關(guān)節(jié)內(nèi)韌帶組織中,兩組其他處理相同,在術(shù)后3個月和12個月時進行MR檢查和臨床評分,均未發(fā)現(xiàn)兩組間有明顯差異。因此,作者對PRP可促進韌帶成熟和腱-骨愈合的觀點提出質(zhì)疑。
?。ㄋ模┝姿徕}鹽和硫酸鈣鹽類
磷酸鈣鹽作為生物活性材料,具有骨傳導(dǎo)性;而硫酸鈣鹽作為人工材料,具有潛在的骨誘導(dǎo)活性。文獻報道,使用磷酸鈣可以減少骨道與關(guān)節(jié)附近界面愈合的間隙、增加移植物的最大抗拉伸載荷力及膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性、加速肌腱與骨的一體化長入[55]。陳百成等[56]按添加磷酸鈣水泥、添加磷酸鈣水泥聯(lián)合重組骨形態(tài)發(fā)生蛋白、兩者均不添加進行分組,術(shù)后同期的組織學(xué)結(jié)果提示兩種都添加組比單純添加磷酸鈣水泥組的組織學(xué)表現(xiàn)好,不添加組同期愈合表現(xiàn)最慢。對于硫酸鈣的研究相對較少,但仍有研究報道硫酸鈣對早期腱-骨愈合具有促進作用,且這兩種材料并無顯著差異[57]。
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因骨膜存在特殊的BMSCs或祖細胞,具有形成多種結(jié)締組織并誘導(dǎo)骨生成的能力。對此的研究多在動物模型上采用骨膜包裹移植肌腱的方法,術(shù)后與對照組對比腱-骨愈合部位組織學(xué)和生物力學(xué)結(jié)果。Kyung等[58]通過建立兔模型,與對照組相比,手術(shù)組在術(shù)后3周和6周有更加廣泛和緊密的新生骨形成。國內(nèi)在臨床上的研究也證實自體骨膜包裹肌腱且生發(fā)層朝向骨可縮短成骨時間,加速腱-骨愈合,且可以增強重建韌帶的穩(wěn)定性,降低骨隧道擴大的發(fā)生率,具有確定的短期療效[59,60]。Chen等[61]對312例患者進行了平均4.6年的隨訪,結(jié)果顯示手術(shù)前、后的平均Lysholm評分分別是56分和95分,85%的患者可進行中度或劇烈活動,5.1%的病例在前抽屜檢查中表現(xiàn)出2度及以上松弛,6.1%的病例出現(xiàn)軸移試驗陽性,88%的患者膝關(guān)節(jié)活動度完全正常,93%的IKDC得分滿意,5.4%的股骨骨道和6.1%的脛骨骨道發(fā)現(xiàn)有超過1 mm的骨道擴大。各項研究結(jié)果證實了骨膜包裹在促進腱-骨愈合、減小骨道擴大中的積極作用,取得較為滿意的治療效果,我們認(rèn)為在臨床應(yīng)用中可以借鑒和嘗試。
(六)生物支架和基質(zhì)
具有生物相容性和可降解性的多孔超微結(jié)構(gòu)的生物支架允許細胞進入并易于附著,創(chuàng)造了適合細胞增殖分化的微環(huán)境。腱骨一體化通過纖維軟骨長入而形成,纖維軟骨界面可以減小應(yīng)力集中并調(diào)節(jié)不同組織間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移。因此,Spalazzi等[62]提出了通過重建纖維軟骨面在人工韌帶上構(gòu)造生物學(xué)固定,即支架上含韌帶、交界面、骨組織三種完全不同但連續(xù)的區(qū)域,將此支架與界面相關(guān)的細胞類型,尤其是成纖維細胞、軟骨細胞三項共培養(yǎng),以此作為實驗組;非細胞型支架連同成纖維細胞與軟骨細胞共培養(yǎng)的支架作為對照組;以細胞類型和時相特異性的不同基質(zhì)與纖維軟骨形成情況作為觀察指標(biāo)。8周后試驗組支架上顯示多向細胞交互,組織浸潤,產(chǎn)生豐富的基質(zhì)、礦物質(zhì)和纖維軟骨樣組織形成。對控制細胞分布、多項培養(yǎng)的仿生設(shè)計可以促使分層支架上的多種組織再生,也證實了軟組織移植物和骨道之間的界面再生潛能。有學(xué)者將蠶絲蛋白支架用于ACL重建,支架混合了蠶絲蛋白和Ⅰ型膠原,以此模擬ACL組織,術(shù)后4周、16周觀察發(fā)現(xiàn)試驗組有更好的松質(zhì)骨長入,證實了蠶絲蛋白支架具有促進界面愈合及組織生長能力[63]。但目前對于生物支架的研究均停留在動物模型階段,尚未見相應(yīng)的臨床報道。
將釉基質(zhì)混合藻酸丙二醇酯(propylene glycol alginate,PGA)用于重建大鼠的ACL,8周時在腱-骨愈合界面可見比單純使用PGA組更多的膠原纖維長入,失效應(yīng)力顯著高于對照組[64]。有研究將去鈣骨基質(zhì)用于腱-骨愈合模型中,同樣發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果[65,66]。因此,在動物模型上,生物力學(xué)和組織學(xué)良好表現(xiàn)提示了上述兩種材料用于臨床的良好前景。
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體外沖擊波是一種兼具聲、光、力學(xué)特性的機械波,在骨科中的應(yīng)用歷史并不長,且作用機制不甚清楚,可能與空化效應(yīng)、增強缺血組織的再血管化、促進干細胞聚集、分化增殖等有關(guān)[67]。在兔的骨折愈合模型上,接受體外沖擊波的兔有更多的骨生成,更高的骨密度以及更好的骨纖維連接,且在術(shù)后早期的組織學(xué)觀察結(jié)果提示成軟骨及成纖維細胞增生活躍、膠原纖維長入更加密集、新生血管含量更多[68,69]。Bhatia等[70]證實相同低劑量伽馬射線照射(1.2 Mrad)下,自體肌腱與異體肌腱之間生物力學(xué)檢查并無明顯差異,但自體肌腱的組織學(xué)重塑較異體腱更快。多項研究證實了體外沖擊波在骨肌系統(tǒng)運用的良好效果,但關(guān)于使用的具體參數(shù),包括脈沖發(fā)放數(shù)目和時相,能量級大小等仍未統(tǒng)一,在臨床上的使用尚需更多研究。
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低強度超聲指頻率在1.5 MHz,能量強度在30 mW/cm2的超聲。報道稱低強度超聲可以增加組織血流量、緩解疼痛、促進愈合等,對于骨折愈合和慢性骨不連以及軟骨缺失和韌帶損傷具有治療作用[71]。近來的研究還認(rèn)為其具有形成類似天然韌帶骨連接的作用[1]。在新西蘭兔上進行部分髕骨切除,隨后在試驗組予以20 min/d,7次/周的低強度超聲治療,證實其可以促進骨生成和新生松質(zhì)骨重塑[72]。作者推測此種促進作用機制是低強度超聲治療導(dǎo)致愈合起止點部位生物力學(xué)環(huán)境變化,包括有利于膠原纖維形成、骨重塑、VEGF增多、血管增多和蛋白合成等。
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黃紅拾等[73]研究持續(xù)被動活動對移植物隧道內(nèi)腱-骨愈合的組織學(xué)影響,通過比較自由活動和被動活動組,認(rèn)為術(shù)后早期被動活動組比自由活動組的移植物止點"潮線"結(jié)構(gòu)更清晰,移植物與骨組織之間聯(lián)系更有序且緊密,但該研究未與完全制動者進行比較。Brophy等[74]在鼠的模型上觀察完全制動和短時程、小量級循環(huán)軸向載荷對ACL重建愈合的影響后發(fā)現(xiàn),術(shù)后2周、4周的應(yīng)力失效測試兩組并無差別,但在術(shù)后2周,負(fù)荷組有更多的ED1+巨噬細胞聚集,推測發(fā)生了更為嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)并引起骨道中更少的骨形成。除ED1+更少外,Dagher等[75]還觀察到制動組有更多的ED2+細胞。因此,對術(shù)后的康復(fù)仍需要更多的研究來明確每種方法及不同時間的特點,以制定最有利的術(shù)后康復(fù)方案。
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使用不同生物固定材料可能引起不同的愈合效果。Kuang等[76]在兔的模型上研究富含金屬鍶的磷酸鈣水泥(Sr-CPC)對腱-骨愈合的作用,術(shù)后不同時間對移植物表面涂有Sr-CPC組和單純磷酸鈣水泥組的愈合組織進行組織學(xué)分析后發(fā)現(xiàn),前者在同期有更快的Shaypey纖維形成、更早地向正常ACL骨樣重塑。后期進一步對照研究結(jié)果顯示:Sr-CPC組在12周及以前的組織學(xué)表現(xiàn)較同期使用單純磷酸鈣水泥組更好,而在24周時兩組無明顯差別[77]。這提示對腱-骨愈合促進作用的主要是鍶(strontium)材料。但未見更多的對此研究的報道。
近年來,學(xué)者開始關(guān)注鎂材料。Diekmann等[78]在兔模型上研究使用鎂材料替代傳統(tǒng)材料的可能性。Cheng等[79]采用高純度鎂可降解擠壓釘行ACL固定,術(shù)后12周觀察到明顯的纖維軟骨移行帶,同期鈦固定組的結(jié)構(gòu)紊亂無章,推測此種變化與鎂刺激組織,引起B(yǎng)MP-2和VEGF表達有關(guān)。隨后,他發(fā)現(xiàn)鎂釘抑制了移植物的生物降解,在重建早期可以提高肌腱移植物的生物力學(xué)性能[80]。目前,對于鎂材料仍處于理論研究階段,尚未見更多的與此相關(guān)的報道。我們認(rèn)為由于鎂材料有引起良好組織學(xué)表現(xiàn)、促進腱-骨愈合的潛在可能,在更深入的研究中可能是研究者感興趣的選擇。
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關(guān)于如何促進腱-骨愈合的研究涉及多個領(lǐng)域,綜合以往的研究結(jié)果:韌帶殘端、關(guān)節(jié)滑液、負(fù)壓干預(yù)、微骨折術(shù)、辛伐他汀、NSAIDs藥物、環(huán)氧化酶抑制劑、骨保護素以及我國傳統(tǒng)中藥均有相關(guān)報道。但這些研究和應(yīng)用較為局限,但仍可作為臨床上治療ACL重建手術(shù)的補充。
總之,ACL肌腱移植重建術(shù)后,肌腱與骨長入愈合是一個復(fù)雜的過程,受多種因素影響,同時受材料選取、手術(shù)方法、術(shù)后康復(fù)等多個環(huán)節(jié)影響。在促進愈合方面,雖有多種方法和材料,但大部分停留在動物模型的研究,而且許多方法學(xué)并不能達到與臨床功能評價、影像學(xué)分析以及組織學(xué)、免疫組化分析的完全一致。不同研究的觀點也不盡相同,提示腱-骨愈合過程非常復(fù)雜,需進行更多深入地研究。另外,不同生長因子之間的聯(lián)合應(yīng)用具有積極作用,不同方法之間的組合優(yōu)化是否也可能產(chǎn)生更大的作用尚無更多研究報道。我們認(rèn)為,在指導(dǎo)臨床工作中,應(yīng)從患者本身出發(fā),綜合分析,選取適合患者的手術(shù)及康復(fù)方案。雖然實驗研究表明多種方法和材料可以促進腱-骨愈合,但在臨床上的使用均有限。近年來許多學(xué)者對于材料探索進入新的階段,生物材料,尤其是鎂材料的研究可能是進一步研究的方向和熱點。
無。
健客價: ¥9.8適用于婦女早期妊娠的輔助診斷。
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