内置十字交叉法肌腱缝合技术的生物力学研究及其在Ⅶ区伸肌腱修复中的应用

周晟博 冒海蕾 杨 茜 徐启明 王 越 蒋永康 王 斌

内置十字交叉法肌腱缝合技术的生物力学研究及其在Ⅶ区伸肌腱修复中的应用

周晟博 冒海蕾 杨 茜 徐启明 王 越 蒋永康 王 斌

目的报道一种新的肌腱缝合方法——内置十字交叉法的生物力学特性，及其修复Ⅶ区伸肌腱损伤的初步临床应用结果。方法本研究采用33根猪后足的肌腱作为实验材料，随机等分成3组，分别用十字交叉法、内置十字交叉法及Halsted法进行修复。用Instron材料力学测定仪测定修复后肌腱的2-mm间隙形成负荷、断裂负荷、刚度和断裂功耗。用内置十字交叉法临床修复Ⅶ区伸肌腱断裂21例，共56指，术后均采用保护性主被动活动相结合的锻炼计划。采用Strickland标准进行功能评价。结果等速直线拉伸模式下，内置十字交叉法的2-mm间隙形成负荷为（49.2±5.6）N，断裂负荷为（68.3±6.3）N，刚度为（6.9±0.7）N/mm，断裂功耗为（0.79±0.07）J，均优于十字交叉法和Halsted法（P＜0.05）。术后平均随访26个月，内置十字交叉法修复的Ⅶ区伸肌腱（56指）无一例发生断裂，根据Strickland TAM标准，优50指，良4指，可2指，优良率96.4%。结论内置十字交叉法具备良好的生物力学强度，外露缝线少，能满足伸肌腱早期保护性主被动活动的需要，是伸肌腱修复的理想选择。

内置十字交叉法生物力学肌键修复

伸肌腱结构扁平，难以施行高强度的多束组肌腱核心缝合，极大地限制了术后早期的运动康复。特别是Ⅶ区伸肌腱，位于腕背区域，由于伸肌支持带的限制，多根肌腱位于同一滑液鞘内，损伤后极易黏连。近年来，周边缝合技术成为修复伸肌腱的重要方式。常用的技术包括连续缝合、8字缝合、十字交叉缝合、Halsted技术等[1-3]。单纯连续缝合由于力学强度太弱，必须与Kessler等核心缝合法组合才能满足基本力学要求；8字缝合容易对肌腱产生绞勒，影响断端的内源性愈合[4-5]；十字交叉缝合、Halsted技术可提供较强的抗张力，对肌腱中央血运影响小，但这两种方法均存在过多的外露缝线，影响肌腱的滑动，导致外源性黏连的发生。为此，我们设计了一种新的肌腱周边缝合方法，即内置十字交叉法（Embedded cross-stitch suture），明显减少了肌腱表面的缝线外露。本研究将对这一方法的生物力学性能作出评价，并将其初步应用于Ⅶ区伸肌腱的修复。

1 材料和方法

1.1 实验材料

本实验采用33根新鲜成年猪后足肌腱作为实验材料，因为该肌腱的结构和人类肌腱相似，并常被用于生物力学的相关实验[3，5-6]。足底正中纵切口，并切开腱鞘，在跖趾关节水平用锐刀横断肌腱，由近端抽出肌腱，制备动物模型。

1.2 手术方法

图1 三种肌腱周边缝合技术示意图Fig.1 Three peripheral suture m ethods in tendon repair

如图1所示，由距离肌腱远断端8 mm处斜形进针，深度1 mm，到达肌腱远断端1～1.5 mm处出针，再由肌腱近断端1～1.5 mm处进针，斜形穿越至肌腱近断端8 mm处出针，反向垂直跨越腱外膜2 mm进针，交叉至肌腱近断端1～1.5 mm处出针，完成一个内置十字交叉的缝合，同理，完成围绕肌腱断端的剩余缝合。本方法与传统十字交叉缝合的不同之处在于将十字交叉缝合置于肌腱的腱周膜下方。每根缝线仅有2～3 mm跨越肌腱断端，水平分布于肌腱表面，从而减少了外露缝线的数量。所有缝合距离肌腱断端为8 mm，所使用的缝线为美国Ethicon公司生产的Ethilon 5-0单针肌腱缝线。

1.3 生物力学测定

33根肌腱被随机等分成3组，分别用十字交叉法、内置十字交叉法及Halsted法进行修复。用Instron生物力学测定仪（Instron 4411）测定生物力学性能[3，5－6]。

将修复肌腱的两端分别固定于夹具中，夹具间距为5 cm。在1 N的预负荷后，夹具以25 mm/min的速度匀速拉伸肌腱直至完全断裂。预负荷的设置能反映肌腱静息状态下的受力状态，而拉伸速度的设定模拟了肌腱的平均运动速度，能较好地反应体内肌腱运动状态。数字式游标卡尺被安置于肌腱断端以观察间隙形成情况，当肌腱断端出现2 mm裂隙时纪录的负荷即2-mm间隙形成负荷（N）。在拉伸过程中，计算机自动记录位移及负荷情况，绘出位移-负荷曲线，断裂负荷（N）即位移-负荷曲线所示的负荷峰值。曲线线性区域的斜率记录为刚度（Stiffness，N/mm），同时记录断裂功耗（Energy to failure，J）。所使用的软件为Instron SeriesⅨ[3，5，7]。

1.4 数据分析

将2 mm间隙形成负荷、断裂负荷、刚度及断裂功耗数据输入计算机，使用SPSS19.0统计软件进行方差分析，方差分析有意义者进行两个样本均数的比较。P＜0.05被认为差异具有显著性。

1.5 临床应用及评价

我院自2006年7月至2014年2月共使用内置十字交叉法修复Ⅶ区伸肌腱21例，共56指。男性16例，女性5例。其中切割伤18例，压砸伤3例。伸肌支持带予以一期缝合。术后采用保护性主被动活动相结合的锻炼方式。用手部支具保持腕关节于背伸20°，掌指关节背伸10°，受累手指末节套入弹性牵引带保持过伸位。术后72 h即开始主动屈指、被动伸指训练。术后第3周，每日脱离支具，进行主动握拳、屈指训练，一日3次，每次15 min。锻炼过程中适时采用保持MP关节屈曲下DIP关节伸展训练以消除关节僵硬。6周后拆除外固定，转为完全主动屈指，并尽可能屈曲到最大幅度。以Strickland TAM标准进行功能评价[8]。PIP关节和DIP关节的TAM等于PIP和DIP关节屈曲度数之和减去PIP和DIP关节伸直欠缺度数之和，根据Strickland TAM法分4级。恢复程度85%～100%为优，70%～84%为良，50%～69%为可，0～49%为差。

2 结果

2.1 间隙形成负荷

在直线拉伸模式下，内置十字交叉法的2-mm间隙形成负荷为（49.2±5.6）N，高于十字交叉法及Halsted法（P＜0.05），为传统十字交叉法的1.6倍，Halsted法的1.5倍，Halsted法则高于十字交叉法（P＜0.05），提示内置十字交叉法具有较好的抗间隙形成能力（表1）。

2.2 断裂负荷

内置十字交叉法断裂负荷在直线拉伸模式下为（68.3±6.3）N，高于十字交叉法及Halsted法（P＜0.05），为传统十字交叉法的1.3倍，Halsted法的1.4倍。Halsted法与十字交叉法间无统计学差异（P＞0.05）。说明内置十字交叉法在3种周边缝合技术中具有最大的抗张力（表1）。

表1 三种肌腱周边缝合法的生物力学测定结果1（Mean±SD）Table 1 The biomechanics of the three peripheral suture m ethods 1(M ean±SD)

表2 三种肌腱周边缝合法的生物力学测定结果2（M ean±SD）Table 2 The biomechanics of the three peripheral suture methods 2(M ean±SD)

2.3 刚度

内置十字交叉法的刚度为（6.9±0.7）N/mm，高于十字交叉法及Halsted法（P＜0.05），为传统十字交叉法的1.6倍，Halsted法的1.6倍。Halsted法与十字交叉法相比无统计学差异（P＞0.05）。说明内置十字交叉法修复的肌腱在3种周边缝合技术中具有最好的抗形变能力（表2）。

2.4 断裂功耗

内置十字交叉法的断裂功耗为（0.79±0.07）J，同样高于十字交叉法及Halsted法（P＜0.05）。说明内置十字交叉法修复的肌腱在3种周边缝合技术中具有最好的抗拉性能（表2）。

2.5 临床修复效果的Strickland TAM评价

内置十字交叉法修复的伸肌腱在术后锻炼过程中无一例发生断裂，平均随访25个月（6～76个月）。术后按照Strickland TAM评价标准：优50指，良4指，可2指，优良率为96.4%（图2）。

图2 典型病例Fig.2 Typical case

3 讨论

随着对肌腱愈合机制的认识加深，肌腱的修复方法也随之改进。由于肌腱具有内源性愈合能力，缝合技术必须适应早期张力下愈合的力学要求[8-9]。肌腱修复技术正由单纯追求对合面平整向提升修复后肌腱的抗张强度改进。多年来，伸肌腱修复沿用了屈肌腱的缝合方法，如8字缝合、Kessler法、Tsuge法等，由于这些方法抗张力较低，早期活动过程中仍有可能发生断裂，无法满足术后早期主被动功能锻炼的需要[4，6-7]。周边缝合技术为伸肌腱损伤的修复提供了新的思路，其中十字交叉缝合由于能提供强大的力学强度最为引人注目[1]。然而，该方法外露缝线过多，增加摩擦力而导致外源性黏连的发生；其缝合端与肌腱断端相距较远，会造成肌腱吻合口的增粗继而影响肌腱的滑动，这些都大大影响了临床应用。与此相反，内置十字交叉缝合缩短了缝合端与肌腱断端的距离，能实现平整的吻合口；十字缝合的深度为1 mm，能减少肌腱吻合口增粗，有利于肌腱的滑动。

内置十字交叉缝合与Halsted技术的不同之处在于缝合的结构特点。两者都做到了较少的缝线外露。然而内置十字交叉缝合的力学强度高于Halsted技术，是由于内置十字交叉缝合采用了锁式（Locking）结构，而Halsted技术采用的是握式（Grasping）结构。研究证实，肌腱锁式缝合强于握式缝合[10-11]，与本研究结果一致。

本研究不仅证实内置十字交叉缝合在3种方法中具备最大的断裂负荷和功耗，说明其具有最强的抗张力，而且发现该方法具有最大的2-mm间隙形成负荷和刚度。强大的抗间隙形成能力有利于肌腱在张力下的内源性愈合；良好的抗形变能力则有利于肌腱的抗阻力运动和早期锻炼计划的实施。

值得注意的是，Ⅶ区伸肌腱位于腕背区域，由于伸肌支持带的限制，多根肌腱分属于4个滑液鞘内，损伤后非常容易黏连。伸肌腱结构扁平，难以施行复杂的肌腱核心缝合[12-13]。内置十字交叉缝合则为该区的伸肌腱修复提供了新的选择。这一点在临床应用的病例中得到充分体现，使用内置十字交叉缝合修复的伸肌腱光滑平整，伸肌支持带能得到保留；患者无需长时间的严格外固定，指间关节无僵硬；结合早期主被动锻炼计划的实施，肌腱黏连发生率明显减少，术后手功能恢复佳，优良率达96.4%。

总之，内置十字交叉缝合法结合了简单周边缝合与十字交叉法的优点，具备良好的生物力学性能，肌腱表面外露缝线少，修复后肌腱平整光滑，能较好适应伸肌腱早期保护性主被动活动的需要。临床效果确切可靠，为伸肌腱修复提供了新的选择。

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Biomechanical Analysis of Embedded Cross-stitch Suture and Its Application on Extensor Tendon Repair in Zone

ⅦZHOU Shengbo1,MAO Hailei2,YANG Xi1,XU Qiming2,WANG Yue1,JIANG Yongkang1,WANG Bin1.
1 Department of Plastic and Reconstructive Surgery,Shanghai 9th People's Hospital,Shanghai Jiaotong University School of Medicine, Shanghai 200011,China;2 Department of Anesthesiology and Critical Care Medicine,Zhongshan Hospital,Fudan University, Shanghai 200032,China.Corresponding author:WANG Bin(E-mail:wangbin1766@163.com),MAO Hailei(E-mail：mao. hailei@zs-hospital.sh.cn).

Objective To investigate the biomechanical properties of embedded cross-stitch suture and its preliminary application for extensor tendon repair in zoneⅦ.M ethods Thirty-three fresh porcine extensor tendons were random ly divided into 3 groups and repaired with cross-stitch,embedded cross-stitch or Halsted suture method respectively.The tendons were subjected to an Instron tensile testing machine to test 2-mm gap formation force,ultimate strength,stiffness and energy to failure.Embedded cross-stitch was performed for repairing extensor tendons in zoneⅦof 56 fingers.Protected passive and active motion protocol was used in each case after operation.Strick land TAM classification was app lied to evaluate the function postoperatively.Results Under linear tension mode,embedded cross-stitch was superior to cross-stitch and Halsted method with its 2-mm gap formation force at(49.2±5.6)N,ultimate strength at(68.3±6.3)N,Stiffness at(6.9±0.7)N/mm,and energy to failure at(0.79±0.07)J(P＜0.05).Patients were followed up for 26 months,no tendon rupture was observed in any of the repaired fingers.Strick land TAM classification showed excellent in 50 fingers,good in 4 fingers,fair in 2 fingers,and the total good rate was 96.4%.Conclusion Embedded cross-stitch suture emp loys strong biomechanical characters with fewer suture exposure, which can fulfill the requirements for early motion protocol.Therefore,it is suggested for extensor tendon repair.

Embedded cross-stitch suture;Biomechanics;Tendon repair

R687.2

A

1673－0364（2015）03－0174－04

10.3969/j.issn.1673-0364.2015.03.016

2015年4月10日；

2015年4月30日）

国家自然科学基金（81271725，81101404）；上海市重中之重临床医学中心；复旦大学青年教师科研能力提升项目（20520133394）。

200011上海市上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科（周晟博，杨茜，王越，蒋永康，王斌）；200032上海市复旦大学附属中山医院麻醉与重症医学科（冒海蕾，徐启明）。

王斌（E-mail：wangbin1766@163.com）；冒海蕾（E-mail：mao.hailei@zs-hospital.sh.cn）。