前交叉韧带重建术后腱-骨愈合研究进展

吴平，林石明

(福建中医药大学附属漳州市中医院骨伤科，福建 漳州 363000)

前交叉韧带损伤后修复能力差，完全断裂保守治疗效果不佳，临床治疗的主要方法是手术重建前交叉韧带，术后的腱-骨愈合的时间、愈合牢固程度等成为衡量手术质量的重要指标。手术中残端的保留、移植物初始的张力、骨隧道角度的选择等都会影响到腱-骨界面的愈合。目前从细胞因子、血小板血浆复合物等相关研究发现具有促进移植物的腱-骨界面愈合的作用，但随着移植物的选择、移植物固定方式、手术的方法、骨隧道定位等技术的更新，现有促进腱-骨愈合的研究是否适用，需要进一步进行探索。

1 学术背景

前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)位于膝关节内，起于胫骨平台胫骨嵴前方的前外侧凹陷处，外侧半月板前角止点的内侧，向后、上、外止于股骨外髁的内下方。分为前内束(antero-medial bundle，AM)和后外束(postero-lateral bundle，PL)。AM主要功能是在伸直位保持膝关节稳定性，在屈曲位保持前/后向稳定；PL在非伸直位有助于膝关节稳定；屈曲时控制旋转稳定。ACL作为防止胫骨前移的基本制约结构，一旦断裂即失去制约力的86%。直接导致胫骨向前半脱位，出现膝关节不稳症状和临床体症。膝关节过伸损伤是前交叉韧带及后交叉韧带损伤的重要原因之一。外翻外旋应力导致外侧副韧带损伤多伴有ACL的损伤。胫骨后方直接暴力导致ACL损伤常伴有不同程度的骨折。

前交叉韧带损伤后修复的能力差，完全断裂保守治疗效果不佳，临床治疗的主要方法是手术重建前交叉韧带，关节镜下重建前交叉韧带具有手术创伤小、早期进行功能锻炼的优点，目前已成为ACL损伤治疗的主流方法。随着移植物选择、手术方法、内固定物选择的不断出现、更新，腱-骨愈合的时间、愈合牢固程度等成为衡量手术质量的重要指标。

2 腱-骨愈合的机制

腱-骨愈合有直接愈合和间接愈合两种形式。直接愈合即在移植肌腱与隧道之间形成典型的骨、钙化纤维软骨、纤维软骨、肌腱纤维4层结构；间接愈合则为骨、钙化的纤维软骨、纤维软骨、Sharpey纤维和肌腱纤维。不同移植物、内固定物选择、手术的方法及手术时机对腱-骨愈合都有一定的影响。Wen等[1]通过兔组织形态学研究ACL重建发现，在膝关节腱-骨愈合的过程中，胫骨隧道腱-骨愈合速度不如股骨隧道的愈合速度。在术后2和6周，胫骨隧道移植物的细胞密度比在股骨隧道低(P<0.05)，术后12周胫骨隧道胶原蛋白纤维组织较股骨隧道内少。

3 影响腱-骨愈合的因素

3.1 残端保留 在过去，残端的保留在关节镜下被作为是前交叉韧带的起点或止点的标记。赵宗峤[2]在动物实验中发现：重建术后各观察时间点上，保留残迹组移植物腱-骨界面组织构建更接近正常。Matsumoto等[3]在犬类实验中发现，保留残端组在第2周的成骨细胞和血管内皮细胞的组织学评估和染色表明早期愈合，保留的残端具有增强血管生成和诱导成骨组织组软骨内骨化。也有些学者认为，ACL残端的保留在术后的生物力学测试方面没有显著性影响[4]。

3.2 移植物初始张力 Fu等[5]研究移植物张力对腱-骨愈合的影响中发现，在大鼠模型中，术后0～2周内较高张力移植物的在静力试验和移植物拔出试验中表现较好，术后6周后测试未见显著性差异。

3.3 骨隧道的长度和角度 Ekdahl等[6]通过羊模型ACL重建腱-骨愈合的影响中发现，解剖组安置骨隧道的骨隧道扩大率远小于非解剖安置骨隧道组。Qi等[7]通过研究不同长度的移植物在胫骨隧道对犬类ACL重建模型的影响发现，如果移植物在骨隧道的长度小于15 mm，犬前交叉韧带重建术后腱-骨交界处的组织学成熟和生物力学强度在早期阶段将低于正常组。

3.4 术后γ射线照射 γ射线照射常用于ACL术后预防感

基金项目：国家中医药管理局重点专科支助项目(漳州市科技局ZZ2013J37)

染，长时间使用是否会影响腱-骨愈合。Bhatia等[8]对通过动物实验，低剂量γ射线照射杀菌对ACL重建术后的照射，8周内γ射线照射组和空白组，从组织学分析和生物力学上来看，没有显著差异。孙康等[9]在比较自体与γ射线照射和非照射异体髌韧带重建膝关节前十字韧带中发现，术后使用γ射线照射对自体髌韧带重建未见明显影响，但异体髌韧带重建ACL的膝关节前后及旋转稳定性有所降低。

3.5 术后消炎止痛药物 在ACL术后，常规会使用各种消炎止痛药物来缓解患者疼痛，目前暂时没有研究阐明这些药物对肌腱在骨隧道愈合的影响。Dimmen等[10]研究常用传统的非甾体类抗炎药和选择性COX-2抑制剂的使用比较后发现，腘绳肌重建ACL的大鼠术后给予帕瑞昔布和吲哚美辛，与未给药组相比，帕瑞昔布组最大拔出力(P<0.001)，能量吸收(P<0.001)和刚度(P=0.035)明显较低。

4 促进腱-骨愈合的方法

4.1 细胞因子 重组人骨形态发生蛋白-2(bone morphogenetic protein-2，BMP-2)缓释复合物可以对ACL重建的腱-骨愈合产生积极的影响，研究发现BMP-2可以在术后早期诱导腱-骨界面形成类似直接止点的特有结构，直接止点缓冲应力的力学性能上要优于间接止点，增强了腱-骨界面的结合力，促进了腱骨愈合速度[11]。Wang等[12]研究发现，运用真核表达质粒细胞重组人骨形态发生蛋白-2在基因治疗组血管内皮生长因子、增殖细胞核抗原因子和BMP-2的表达上优于空白组。

在其他细胞因子研究中，Nin等[13]通过发现血小板源性生长因子在异体髌韧带移植治疗前交叉韧带重建中的作用，认为没有可辨别的临床或生物力学影响。Qin等[14]注射了生长因子的腱-骨组织内，在第1、3、6个月内成纤维细胞和胶原纤维数量明显增加，有丝分裂活跃。Nakase等[15]研究肝细胞生长因子在兔子模型腱-骨愈合中发现，肝细胞生长因子治疗组比对照组有明显更好的生物力学性能。认为肝细胞生长因子应用可被视为一种新的治疗方式，加快韧带重建后的愈合和康复。Sasaki等[16]在粒细胞集落刺激因子在比格犬ACL重建的研究发现，粒细胞集落刺激因子具有增强血管生成和加速成骨腱-骨界面结合。Mifune等[17]发现使用CD34+细胞片包裹的前交叉韧带移植物，在本体感觉恢复，移植物的稳定程度，生物力学强度，提高腱-骨愈合的程度都有显著作用。

4.2 血小板血浆复合物及其相关 富血小板血浆(platelet-rich plasma，PRP)复合小牛脱蛋白松质骨对ACL重建腱-骨愈合的影响的研究中发现，在前交叉韧带重建术后的各个时间点上，实验组腱-骨结合部新生骨组织的骨密度值均高于其他组[18]。Lee等[19]在研究小肠黏膜下层(small intestinal submucosa，SIS)与PRP之间在ACL重建的关系中发现，在术后1周生物力学测试，具有显着加大韧带的最大载荷，富血小板血浆组腱-骨结合处有广泛的软骨细胞浸润，周围的纤维组织和胶原纤维松散附着于骨面。Orrego等[20]研究使用浓缩血小板和骨栓腘绳肌腱在骨隧道愈合的影响中发现，使用浓缩血小板上移植成熟的过程，在MRI上信号强度有增强作用，在防止骨隧道扩大方面上没有显著性意义。血小板血浆复合产物含有较高浓度的促进骨折愈合的生长因子，但不同的学者研究发现愈合时间上存在差异，其原因可能与载体的选择、个体差异、术后用药及功能锻炼有关系，目前尚不明原因，值得继续深入研究。

4.3 骨髓干细胞 骨髓干细胞移植作为促进重建ACL腱-骨愈合的手段逐渐被人们接受，但有学者通过前瞻性研究发现，骨髓干细胞似乎并不能加快前交叉韧带重建术后腱-骨愈合，术后通过MRI复查发现实验组与对照组差异无统计学意义[21]。

4.4 骨膜移植物 Chen等[22]认为，肌腱在骨隧道需要Sharpey纤维、肌腱纤维和软骨直接固定，使用骨膜、骨膜细胞、骨形态蛋白能够促进骨隧道与肌腱的愈合。Wang等[23]在自体骨膜包裹肌腱移植重建前交叉韧带的前瞻性临床研究中发现，术后2年内自体骨膜包裹肌腱移植组和空白组Lanchman试验和轴移试验结果均为阴性，复查CT显示骨隧道扩大空白组较大，显示显著性差异(χ2=3.948，P=0.047)。

4.5 骨移植材料 潘玮敏等[24]通过研究影像学、组织学及生物力学手段对重组合异种骨在前交叉韧带重建术后腱-骨愈合的影响，发现可显著提高前交叉韧带重建术后腱-骨之间的愈合。硫酸钙在早期具有促进腱-骨界面的愈合的作用。皇甫小桥等[25]在犬类实验研究中发现，生物力学测试显示术后6周内，实验侧腱-骨愈合的强度高于对侧，并且随时间逐渐增强，说明硫酸钙具备促进肌腱与骨隧道愈合的能力。Pan等[26]人发现重组异种骨作为骨移植物用于前交叉韧带重建术，发现软骨细胞增长速度较空白组快，术后6周和12周进行的机械测试，肌腱在骨隧道的刚度显著增高。Lovric等[27]发现脱钙骨基质，发现在啮齿类动物前交叉韧带模型上具有诱导骨生长蛋白质潜力。

4.6 磷酸钙盐类 Lui等[28]通过研究阿伦磷酸钙在ACL重建的作用后发现，阿伦磷酸钙能够降低隧道周围骨吸收，增加内部组织的钙化、生物力学的稳定性从而促进移植骨隧道的愈合。Mutsuzaki等[29]在研究骨隧道扩大、机械性能和组织功能发现，浸泡过磷酸钙的肌腱移植重建前交叉韧带可以减少骨隧道扩大，有助于软骨层和新骨形成，促进膝关节的稳定性。Wen等[30]发现磷酸氢钙磷酸钙骨水泥用于ACL重建术，在术后第6周极限强度和刚度高于对照组。

4.7 辛伐他汀 辛伐他汀在临床上常用于高胆固醇血症、冠心病等内科疾病的治疗。Oka等[31]发现动物实验使用腘绳肌腱移植重建ACL，低剂量辛伐他汀共轭明胶凝胶植入骨隧道，在早期能在局部促进血管生成和对腱-骨愈合产生积极作用，但无长期作用。

4.8 术后康复训练 术后进行膝关节持续被动活动早期功能锻炼，是防止关节黏连的一个重要手段。近年来研究发现，在前交叉韧带重建术后早期使用持续被动活动功能锻炼，在腱-骨愈合的过程中，改造塑形更成熟、胶原排列更有序，Ⅰ型胶原增多。但康复训练需要有科学性，错误的训练可能会导致不良的后果[32]。Brophy等[33]发现ACL术后对膝关节康复训练中，使用低幅度旋转运动，是不利于腱-骨的愈合的。

5 展 望

随着医学技术的发展，前交叉韧带重建术从移植物的选择、移植物固定方式、手术的方法、骨隧道的定位等都在不断的更新和发展。目前现有的对于促进腱-骨愈合的研究，对于不同类型的前交叉韧带重建术是否都具有促进作用，目前尚不明确。现有很多关于促进腱-骨愈合的科研成果仅仅停留在动物实验上，是否对人类产生同样的效果，有无远期副作用，还需要进一步研究。将多种促进腱-骨愈合的方法同时使用，是否能产生协同效用，抑或产生削弱作用，目前国内外对于这方面的研究较少。

参考文献：

[1]Wen CY，Qin L，Lee KM，etal.Grafted tendon healing in tibial tunnel is inferior to healing in femoral tunnel after anterior cruciate ligament reconstruction：a histomorphometric study in rabbits[J].Arthroscopy，2010，26(1)：58-66.

[2]赵宗峤，吴波，李士光，等.保留残迹对前交叉韧带移植物腱骨愈合影响的实验研究[J].中华关节外科杂志(电子版)，2012，6(5)：746-750.

[3]Matsumoto T，Kubo S，Sasaki K，etal.Acceleration of tendon-bone healing of anterior cruciate ligament graft using autologous ruptured tissue[J].Am J Sports Med，2012，40(6)：1296-1302.

[4]洪雷，李旭，张辉，等.异体肌腱保留残端重建前交叉韧带的前瞻性随机对照研究[J].中华创伤骨科杂志，2012，14(12)：1016-1022.

[5]Fu SC，Cheng WH，Cheuk YC，etal.Effect of graft tensioning on mechanical restoration in a rat model of anterior cruciate ligament reconstruction using free tendon graft[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2013，21(5)：1226-1233.

[6]Ekdahl M，Nozaki M，Ferretti M，etal.The effect of tunnel placement on bone-tendon healing in anterior cruciate ligament reconstruction in a goat model[J].Am J Sports Med，2009，37(8)：1522-1530.

[7]Qi L，Chang C，Jian L，etal.Effect of varying the length of soft-tissue grafts in the tibial tunnel in a canine anterior cruciate ligament reconstruction model[J].Arthroscopy，2011，27(6)：825-833.

[8]Bhatia S，Bell R，Frank RM，etal.Bony incorporation of soft tissue anterior cruciate ligament grafts in an animal model：autograft versus allograft with low-dose gamma irradiation[J].Am J Sports Med，2012，40(8)：1789-1798.

[9]孙康，田少奇，张积华，等.自体与γ射线照射和非照射异体骨-髌腱-骨重建前十字韧带的比较研究[J].中华骨科杂志，2009，29(10)：934-938.

[10]Dimmen S，Nordsletten L，Engebretsen L，etal.The effect of parecoxib and indometacin on tendon-to-bone healing in a bone tunnel：an experimental study in rats[J].J Bone Joint Surg(Br)，2009，91(2)：259-263.

[11]张力，田京，唐银丽，等.膝关节前交叉韧带重建兔模型的建立[J].中国组织工程研究与临床康复，2011，15(2)：228-231.

[12]Wang CJ，Weng LH，Hsu SL，etal.pCMV-BMP-2-transfected cell-mediated gene therapy in anterior cruciate ligament reconstruction in rabbits[J].Arthroscopy，2010，26(7)：968-976.

[13]Nin JR，Gasque GM，Azcarate AV，etal.Has platelet-rich plasma any role in anterior cruciate ligament allograft healing?[J].Arthroscopy，2009，25(11)：1206-1213.

[14]Qin J，Hou Z Q，Wang H，etal.Effects of geneactivated matrix on autograft healing of anterior cruciate ligament[J].Mol Med Rep，2013，7(2)：679-683.

[15]Nakase J，Kitaoka K，Matsumoto K，etal.Facilitated tendon-bone healing by local delivery of recombinant hepatocyte growth factor in rabbits[J].Arthroscopy，2010，26(1)：84-90.

[16]Sasaki K，Kuroda R，Ishida K，etal.Enhancement of tendon-bone osteointegration of anterior cruciate ligament graft using granulocyte colony-stimulating factor[J].Am J Sports Med，2008，36(8)：1519-1527.

[17]Mifune Y，Matsumoto T，Takayama K，etal.Tendon graft revitalization using adult anterior cruciate ligament(ACL)-derived CD34+ cell sheets for ACL reconstruction[J].Biomaterials，2013，34(22)：5476-5487.

[18]翟文亮，陈界文，练克俭，等.富血小板血浆复合物促进兔前交叉韧带重建后腱骨愈合的组织学研究[J].中华创伤骨科杂志，2011，13(9)：861-866.

[19]Lee AJ，Chung WH，Kim DH，etal.Anterior cruciate ligament reconstruction in a rabbit model using canine small intestinal submucosa and autologous platelet-rich plasma[J].J Surg Res，2012，178(1)：206-215.

[20]Orrego M，Larrain C，Rosales J，etal.Effects of platelet concentrate and a bone plug on the healing of hamstring tendons in a bone tunnel[J].Arthroscopy，2008，24(12)：1373-1380.

[21]Silva A，Sampaio R，Fernandes R，etal.Is there a role for adult non-cultivated bone marrow stem cells in ACL reconstruction?[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2014，22(1)：66-71.

[22]Chen CH.Strategies to enhance tendon graft-bone healing in anterior cruciate ligament reconstruction[J].Chang Gung Med J，2009，32(5)：483-493.

[23]Wang Z，Chen B，Zhang X，etal.A prospective clinical study on autologous periosteum wrapping tendon allograft for anterior cruciate ligament reconstruction[J].Zhongguo Xiufu Chongjian Waike Zazhi，2011，25(10)：1256-1260.

[24]潘玮敏，胡蕴玉，魏义勇，等.应用重组合异种骨促进前交叉韧带重建术后腱-骨愈合的研究[J].中国矫形外科杂志，2009，17(16)：1250-1253.

[25]皇甫小桥，赵金忠，杨星光，等.硫酸钙促进ACL重建后腱-骨愈合的实验研究[J].生物骨科材料与临床研究，2010，7(4)：5-8.

[26]Pan W，Hu Y，Wei Y，etal.Recombined bone xenografts enhance tendon graft osteointegration of anterior cruciate ligament reconstruction[J].Int Orthop，2009，33(6)：1761-1768.

[27]Lovric V，Chen D，Yu Y，etal.Effects of demineralized bone matrix on tendon-bone healing in an intra-articular rodent model[J].Am J Sports Med，2012，40(10)：2365-2374.

[28]Lui PP，Lee YW，Mok TY，etal.Alendronate reduced peri-tunnel bone loss and enhanced tendon graft to bone tunnel healing in anterior cruciate ligament reconstruction[J].Eur Cell Mater，2013(25)：78-96.

[29]Mutsuzaki H，Sakane M.Calcium phosphate-hybridized tendon graft to enhance tendon-bone healing two years after ACL reconstruction in goats[J].Sports Med Arthrosc Rehabil Ther Technol，2011，3(1)：31.

[30]Wen CY，Qin L，Lee KM，etal.The use of brushite calcium phosphate cement for enhancement of bone-tendon integration in an anterior cruciate ligament reconstruction rabbit model[J].J Biomed Mater Res B Appl Biomater，2009，89(2)：466-474.

[31]Oka S，Matsumoto T，Kubo S，etal.Local administration of low-dose simvastatin-conjugated gelatin hydrogel for tendon-bone healing in anterior cruciate ligament reconstruction[J].Tissue Eng Part A，2013，19(9-10)：1233-1243.

[32]黄红拾，敖英芳，周谋望，等.持续被动活动对兔重建前交叉韧带组织学研究的影响[J].中国康复医学杂志，2007，22(12)：1059-1061.

[33]Brophy RH，Kovacevic D，Imhauser CW，etal.Effect of short-duration low-magnitude cyclic loading versus immobilization on tendon-bone healing after ACL reconstruction in a rat model[J].J Bone Joint Surg(Am)，2011，93(4)：381-393.