保留残端重建兔前交叉韧带术对其胫骨骨道扩大的预防作用

张磊，孙荣鑫，王少军，白靖平

(1新疆医科大学附属肿瘤医院，乌鲁木齐830011；2新疆武警兵团指挥部医院;3新疆医科大学第六附属医院)



·基础研究·

保留残端重建兔前交叉韧带术对其胫骨骨道扩大的预防作用

张磊1，2，孙荣鑫3，王少军2，白靖平1

(1新疆医科大学附属肿瘤医院，乌鲁木齐830011；2新疆武警兵团指挥部医院;3新疆医科大学第六附属医院)

目的 观察保留残端重建兔前交叉韧带(ACL)术对其胫骨骨道扩大的预防作用。方法 将45只新西兰兔随机分为鞘内残端保残组、牵张保残组、不保残重建组各15只，分别采用鞘内保留残端、牵张保留残端、不保留残端重建ACL。分别于术后3、6周用CT三维重建观察胫骨骨道扩大情况。结果 不保残重建组骨道扩大发生率、骨道扩大程度高于鞘内残端保残组、牵张保残组(P均<0.05)，鞘内残端保残组、牵张保残组以上指标比较差异无统计学意义(P均>0.05)。不保残重建组骨道扩大类型以空洞型为主，鞘内残端保残组、牵张保残组以线型多见。结论 与不保留残端重建兔ACL相比，保留残端重建ACL能够降低术后骨道扩大的发生率和扩大程度。

前交叉韧带损伤；前交叉韧带重建术；保留残端；CT三维重建；骨道扩大；膝关节；兔

关节镜下重建前交叉韧带(ACL)是目前治疗ACL损伤的“金标准”，疗效肯定，但术后易并发移植腱骨道扩大。骨道扩大是ACL重建后常见的影像学表现，大多数学者认为骨道扩大是腱骨愈合不良的表现，长期存在会导致膝关节不稳，并且是ACL重建翻修的主要原因[1]。保留残端重建ACL能够促进移植腱血管化、本体感觉恢复，并加快腱骨愈合[2]。但保留残端重建ACL能否降低骨道扩大程度或发生率，目前尚无动物实验研究证实。残端鞘内重建术和牵张保残重建术是临床应用最广泛的保留残端重建ACL技术。2015年8月～2016年3月，本研究分别采用残端鞘内重建、牵张保残重建和不保残重建兔ACL，并通过CT三维重建技术评估术后骨道扩大情况。

1 材料与方法

1.1 动物及分组 雄性新西兰兔45只，由新疆医科大学动物实验中心提供，普通级、封闭群，6～8月龄，体质量3.0～3.5 kg，均术前适应性饲养1周。采用随机数字法将实验动物分为鞘内残端保残组、牵张保残组、不保残重建组，各15只。三组均为双侧后肢ACL重建，每组30膝。

1.2 ACL重建方法 ①鞘内残端保残组：动物称重后，采用舒泰(法国维泰公司)7 mg/kg+速眠新Ⅱ 0.15 mL/kg肌注，麻醉成功后，备皮、碘伏消毒、铺巾。切取同侧跟腱中间1/3为移植腱，长约4 cm，直径约2 mm。取膝关节髌旁内侧入路，切口长约3 cm，将髌骨向外侧脱位，显露关节腔滑膜及ACL，在股骨附着处切断ACL，保留膝关节滑膜与髌下脂肪垫。用直径2 mm克氏针自股骨原 ACL 止点印迹处钻取股骨骨道，小心分离ACL胫骨残端使其形成圆筒状结构；用细导针通过残端印迹中心沿ACL走行方向钻取胫骨骨道。突破胫骨外侧骨皮质后，2 mm空心钻沿导针反向钻入扩孔，扩孔时钻头以恰好钻透关节软骨为宜。自制导针将移植腱经胫骨骨道从残端中心穿过，使残端像袖套包绕移植物，股骨端以牵引线拉紧缝合于骨道外口骨及软组织上，然后在膝关节屈曲30°拉紧移植物，将移植物的胫骨端固定。②牵张保残组：麻醉、手术入路同上，股骨骨道制法同上。胫骨端骨道制法如下：在ACL残端缝合1针作为牵引线，骨道制作过程中向前牵拉韧带残端避免被钻损伤。胫骨骨道内口定位在ACL止点偏后1 mm处[3]，克氏针钻取胫骨骨道，移植腱由胫骨关节外向关节内穿入、先将移植腱胫骨端固定后，适当牵张移植腱，在伸直位将原ACL残端与移植腱缝合，固定移植物股骨端，并将残端牵引线从股骨骨道中穿过，将残端尽量向股骨骨道内牵拉，给予残端一定张力。③不保残重建组：麻醉、手术入路同上。显露ACL后将其完全清理。胫骨骨道在ACL残端清理后显露的胫骨足印中心钻取，股骨骨道的制备与移植腱固定方法同保残重建组。均用生理盐水冲洗关节腔，髌骨复位，逐层缝合。术后三组动物双下肢不制动，切口不包扎，肌注青霉素40万 U /kg，连续5 d。每天切口消毒，10 d后拆线。

1.3 骨道测量 分别于术后3、6周用飞利浦公司64层螺旋CT行双下肢断层扫描。CT平扫参数：电压120 kV，电流150 mA，旋转时间0.75 s，厚度0.5 mm，矩阵512，重建视野100 mm，层厚0.75 mm。实验兔麻醉后，取仰卧位，双下肢屈曲20°固定。扫描范围：膝关节的远近端5 cm，包括胫骨骨道外口；行膝关节矢状面、冠状面、横断面扫描。扫描完成后，启动三维程序，观察骨道形状。骨道扩大类型主要有空洞型(骨道中点直径>骨道内口及骨道外口直径)和线型(骨道外口直径=骨道中点直径=骨道内口处直径)。在矢状面、冠状面显示胫骨骨道宽度，用放大测量软件垂直骨道进行测量。骨道扩大程度=(骨道最宽处直径-重建手术时骨道直径)/重建手术时骨道直径×100%。扩大程度>30%为骨道扩大。

2 结果

2.1 三组骨道扩大发生情况比较 鞘内残端保残组、牵张保残组、不保残重建组骨道扩大发生率分别为43.3%(13/30)、53.3%(16/30)、80.0%(24/30)，不保残重组骨道扩大发生率高于其他两组(P均<0.05)，鞘内残端保残组、牵张保残组骨道扩大发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。不保残重建组空洞型骨道扩大比例大于鞘内残端保残组、牵张保残组(P均<0.05)。

表1 三组骨道扩大扩大类型比较[膝(%)]

2.2 三组骨道扩大程度比较 术后3、6周，不保残重建组骨道扩大程度大于鞘内残端保残组、牵张保残组(P均<0.05)，鞘内残端保残组、牵张保残组骨道扩大程度比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 各组骨道扩大程度比较±s)

3 讨论

骨道扩大是ACL重建术后的常见现象。多数学者认为骨道扩大影响腱骨愈合，导致移植腱松弛，进而使膝关节前后及旋转稳定性降低。近年来学者试图通过改进手术方式及器械、骨道内干预、改进移植物等方法来预防骨道扩大[4]。但是以上方法由于操作难度大、手术器械要求高或正处在实验阶段，并未在临床中广泛应用。所以目前临床中仍需要一种确切的、便于操作的防止骨道扩大的措施。

保留残端重建ACL是近年运动医学研究的热点。回顾既往文献发现保留残端重建ACL能够促进移植物愈合；然而保留残端重建ACL能否预防骨道扩大，鲜有文章报道。为了全面比较保留残端重建ACL是否对骨道扩大具有预防作用，本研究运用CT三维重建技术对两种保留残端重建ACL与不保留残端重建术后胫骨骨道进行比较发现，保留残端重建ACL后胫骨骨道扩大发生率和扩大程度较不保残重建低，并且骨道扩大的形状与不保残重建存在差异。

骨道扩大的原因是多因素的，大致可分为两大类，即机械力学因素和生物学因素。机械力学因素包括移植腱在骨道内的运动、固定方法及装置的选择、不恰当的骨道定位、激进的康复训练等。生物学因素包括移植腱肿胀、滑液浸泡以及关节腔内细胞因子水平增高等原因。

本研究保残重建ACL骨道扩大程度和发生率低于不保残重建组，原因可能与保留残端重建ACL能从多方面预防骨道扩大有关。首先，保留残端重建减少了移植腱在骨道内的微动。移植腱在骨道内微动主要有两种形式，一种是“蹦极效应”，即移植腱沿骨道纵轴方向运动；另一种是垂直骨道微动，称之为“雨刷效应”。“蹦极效应”和“雨刷效应”都会对骨道产生剪切应力，影响移植腱与骨的愈合，是骨道增宽的重要原因。残端鞘内保残重建，移植腱从残端中心通过，残端类似“袖套”紧密包裹住移植腱；牵张保残重建ACL将残端与移植腱缝合在一起，两种保残重建方法都在一定程度上减少了移植腱的微动。移植腱的微动可在腱骨完全愈合后消失。因为保留了原ACL中的血管及滑膜组织，保残重建ACL移植腱血供优于传统手术。李士光等[5]用激光多普勒检测保残和不保残重建ACL移植腱血流量(PU值)，术后6、12周，保残组PU值明显大于不保残重建组。Gohil等[6]在手术后使用MRI评估移植腱的信号，发现保残组移植腱中部高信号出现更早，表明保留残端重建ACL移植腱血管化早于不保残重建组。保残重建中移植腱良好的血供加速了腱骨愈合，也从另一方面减少了移植腱与骨的微动。另外，保残重建ACL可以避免胫骨骨道定位不当所引起的骨道扩大。Segawa等[7]认为如果胫骨骨道定位过于靠前，会使移植腱张应力增加，进而引起胫骨骨道增宽。残端鞘内重建ACL胫骨骨道内口的定位在残端止点中心，牵张保残重建ACL胫骨骨道内口定位在残端后1 mm处，两种方法都避免了胫骨骨道定位偏前所造成的不利影响。保留残端重建ACL在减少引起骨道扩大机械力学因素的同时，还减少了滑液浸泡以及关节腔内细胞因子水平增高等生物因素的影响[8，9]。

本研究发现，骨道扩大形状在不保残重建组中和保残重建组中有所不同。不保残重建组以空洞型为主，而保残重建组骨道扩大多呈线型。空洞型的形成原因是骨道与移植腱之间存在间隙，关节液长期浸泡所形成；线型扩大可能是移植腱在骨道内形成微动，与周围骨质反复摩擦，造成骨壁均一性扩大而产生的影像学表现[1]。不保残重建骨道内口直接暴露在关节液中，滑液渗漏浸泡反应明显，所以骨道形状多成空洞型。保留残端重建ACL，虽然骨道口被残端封闭，关节滑液所引起的扩大减少，但是我们使用的皮质外固定的技术并不能完全避免移植腱在骨道内的微动，在术后仍出现了骨道直径变大，但扩大形状与不保残重建有所不同。

目前临床中常用的测量骨道增宽的方法有X线、CT和MRI。Marchant等[10]在2010年对X线、CT和MRI检查骨道扩大的可靠性和特异性进行了比较，发现CT对ACL重建术后骨道测量的准确性和可靠性明显优于X线和MRI。CT不但能在横断面上测量骨道横径、纵径，还能通过三维重建、多平面重建综合了解骨道位置及骨道扩大情况。所以此次研究中采用CT来评估术后骨道变化情况。本研究选在术后3、6周时比较实验兔骨道扩大情况，时间段选择依据如下：①Harris等[11]对羊进行ACL重建，发现骨道增宽最明显的阶段是术后6周内，6周之后骨道直径变化不明显。虽然由于种属差异，骨道扩大的具体时间并不相同，但却都发生在术后早期，所以我们选择了术后3、6周对骨道扩大进行比较。②我们发现术后12周时新西兰兔就已经基本形成了腱骨的末端结构，各组骨道都较术后即刻明显减小。所以没有对术后12周时的骨道情况进行分析。

本研究存在的不足：①术后实验兔膝关节未固定，可能会在一定程度上影响腱骨愈合。②移植腱固定为皮质外悬吊固定，无法完全避免移植腱在骨道内的微动。③本次实验所采用动物为新西兰大白兔，其腱骨愈合明显快于人类，骨道扩大发生、发展的时间也与人类有差别。虽然本次研究存在不足，但我们仍认为，在动物实验中保留残端重建ACL能够使胫骨骨道内口得到较好的封闭，并减少移植腱的微动和防止骨道定位偏前，对骨道扩大有较为明确的预防作用。

[1] 傅永慧,许正文.自体骨-髌腱-骨前交叉韧带重建术后胫骨隧道的变化[J].山东医药，2012,52(10):8-10.

[2] Sun L， Wu B， Tian M， et al. Comparison of graft healing in anterior cruciate ligament reconstruction with and without a preserved remnant in rabbits[J]. The Knee， 2013，20(6)：537-544．

[3] Song GY, Zhang J, Li X, et al. Biomechanical and biological findings between acute anterior cruciate ligament reconstruction with and without an augmented remnant repair： a comparative in vivo animal study[J]. Arthroscopy, 2016，32(2)：307-319．

[4] 钟萍，宋昱垚，张宸梓.前交叉韧带重建术后骨隧道扩大的原因与预防[J].山东医药，2015，55(10):92-94.

[5] 李士光，吴波，赵宗峤，等.保留残迹前交叉韧带重建对移植物血流量的影响[J].中国矫形外科杂志，2013，21(4):378-380.

[6] Gohil S，Annear PO, Breidahl W. Anterior cruciate ligament reconstruction using autologous double hamstrings: a comparison of standard versus minimal debridement techniques using MRI to assess revascularisation a randomised prospective study with a one-year follow-up[J]. J Bone Joint Surg Br, 2007,89(9):1165-1171.

[7] Segawa H, Omori G, Tomita S. Bone tunnel enlargement after anterior cruciate ligament reconstruction using hamstring tendons[J]. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2001,9(4):206-210.

[8] Bishop KA, Coy HM, Nerenz RD, et al. Mouse Rankl expression is regulated in T cells by c-Fos through a cluster of distal regulatory enhancers designated the T cell control region[J]. J Biol Chem, 2011，286(23):20880-20891.

[9] 高加智,孙磊.保留残迹对骨隧道封闭前交叉韧带重建移植物关节内愈合的影响[J].中国矫形外科杂志,2013,21(18):1877-1881．

[10] Marchant MH Jr, Willimon SC, Vinson E, et al. Comparison of plain radiography, computed tomography, and magnetic resonance imaging in the evaluation of bone tunnel widening after anterior cruciate ligament reconstruction[J]. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, 2010,18(8):1059-1064.

[11] Harris NL, Indelicato PA, Bloomberg MS, et al. Radiographic and histologic analysis of the tibial tunnel after allograft anterior cruciate ligament reconstruction in goats[J]. Am J Sports Med, 2002,30(3):368-373.

新疆生产建设兵团自然科学基金资助项目(2015AD004)。

白靖平(E-mail:xjbaijingping@sina.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.37.008

R686.5

A

1002-266X(2016)37-0025-03

2016-05-16)