急性跟腱断裂修复术后短腿石膏托固定的可行性研究

齐月宾，安宇，玉光哲，王文波，夏昊晨，李吉友，侯占江

(1.哈尔滨医科大学附属第一医院群力院区骨科，黑龙江哈尔滨 150001;2.哈尔滨医科大学附属第一医院急诊外科，黑龙江哈尔滨 150001;3.哈尔滨医科大学附属第一医院骨三科，黑龙江哈尔滨 150001)

急性跟腱断裂修复术后短腿石膏托固定的可行性研究

齐月宾1，安宇2，玉光哲2，王文波3*，夏昊晨1，李吉友2，侯占江2

(1.哈尔滨医科大学附属第一医院群力院区骨科，黑龙江哈尔滨 150001;2.哈尔滨医科大学附属第一医院急诊外科，黑龙江哈尔滨 150001;3.哈尔滨医科大学附属第一医院骨三科，黑龙江哈尔滨 150001)

目的 利用活体动物模型探索急性跟腱断裂修复术后应用短腿石膏进行固定的可行性。方法 通过力学实验检测踝关节极度跖屈不同屈膝角度时跟腱处的拉力。建立急性跟腱断裂修复模型，分别应用长、短石膏进行固定3周，检测并比较分析术前、术后腓肠肌和股二头肌的拉力变化，通过组织学观察两种固定方式的跟腱组织愈合情况。结果 当踝关节极度跖屈时，腓肠肌收缩在跟腱处产生的拉力与屈膝角度无关。长、短石膏固定后都会出现腓肠肌肌力减低，但长腿石膏固定组更加显著;同时长腿石膏固定组还会导致股二头肌肌力显著性减低，而短腿石膏固定组则不会。两组跟腱组织愈合情况相近，无显著性差异。结论 在急性跟腱断裂修复术后应用短腿石膏固定是可行的，不会影响跟腱组织的愈合。

跟腱;石膏固定;生物力学;腓肠肌

随着近年来体育运动及群众性文娱活动的广泛开展，跟腱断裂逐渐成为临床上较常见的一种运动损伤，多发生在竞技项目的运动人员，特别是在踏跳的瞬间。以往在急性跟腱断裂手术修复后，医师们都应用长腿石膏(膝关节屈曲60°，踝关节跖曲30°)固定患肢［1-5］，但这会造成软骨和肌肉的萎缩。近年来，许多学者认为术后应用短腿石膏固定患肢即可(踝关节跖曲30°，膝关节不固定)［6-7］。到目前为止，已有多名国外学者通过尸体或是动物实验静态检测跟腱的强度来证实短腿石膏应用的可行性。本研究通过动态检测相关肌肉的拉力以及跟腱的组织学变化来验证应用短腿石膏的可行性，国内外尚未见有相关报道。

1 资料与方法

1.1 实验动物及分组 选取雄性成年哈白兔20只，2.2～2.5 kg，随机分成A、B两组，每组10只。哈白兔由哈尔滨医科大学附属第一医院动物实验中心提供，笼中喂养，自由进食、水，室温维持在22～24℃。本研究所涉及的动物实验符合我国《实验动物管理条例》和哈尔滨医科大学实验动物伦理委员会的相关规定。

1.2 模型制备及力学检测 用1%的戊巴比妥钠30 mg/kg兔耳缘静脉缓慢静推进行麻醉，麻醉起效后将兔俯卧于兔板上，固定双前肢及左后肢，剪除右后肢足跟至后肢根部后侧兔毛，常规碘伏消毒，铺无菌孔巾。于跟腱处及右腘窝外上侧各做一长约3.0 cm的纵行和斜行切口，显露跟腱和股二头肌腱，在跟腱止点上3.0 cm处和股二头肌腱中部各缝合一线圈，连接YL-200型张力换能器(成都仪器厂)。用石膏托将兔右后肢固定于踝关节极度跖屈(跖屈60°)，膝关节屈曲分别为0°、30°、60°和90°，应用RM6240型生理信号采集系统(成都仪器厂)刺激腓肠肌致其强直收缩，分别记录跟腱处的拉力值(F0、F30、F60和F90，n =20)。膝关节伸直位，踝关节自然放松，用上述方法记录跟腱处的拉力值(F1，n = 20)。膝关节伸直位，应用上述方法刺激股二头肌致其强直收缩，记录股二头肌腱处的拉力值(F2，n =20)。于跟腱止点近侧约2.0 cm处切断跟腱［8］，然后缝合跟腱，用生理盐水冲洗切口，逐层缝合切口，A组兔用短腿管型石膏固定右后肢(踝关节跖屈60°)，B组兔用长腿管型石膏固定右后肢(踝关节跖屈60°，膝关节屈曲30°)，右侧臀部注射80万单位青霉素预防感染，放回笼中饲养3周。

术后3周将实验兔进行麻醉，拆除石膏，显露跟腱和股二头肌腱，连接张力换能器。膝关节伸直位，踝关节尽量放松，应用RM6240型生理信号采集系统(成都仪器厂)刺激腓肠肌致其强直收缩，记录跟腱处的拉力值(F1A、F1B，n = 10)。膝关节伸直位，应用上述方法刺激股二头肌致其强直收缩，记录股二头肌腱处的拉力值(F2A、F2B，n =10)。数据测量完成后，切取以跟腱修复处为中心上下1.0 cm范围的跟腱组织，放入4%多聚甲醛溶液中，进行组织学检测。同时切取兔左跟腱相同部位的跟腱组织，作为组织学检测正常对照组，然后用空气栓塞法处死实验兔。

1.3 组织学检测 跟腱组织经多聚甲醛固定后，常规冲洗、脱水、透明、浸蜡、包埋、切片，切片厚约4.0 μm，进行苏木素－伊红(HE)染色，显微镜下观察跟腱组织生长情况。

1.4 统计学分析 数据用(珋x±s)表示，并应用SPSS 19.0软件进行统计学分析。应用t检验和方差分析进行两组间和多组间的比较分析，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 跟腱拉力与膝关节屈曲角度的关系 当踝关节极度跖屈，膝关节屈曲0°、30°、60°和90°时，腓肠肌强直收缩在跟腱处产生的拉力依次为(3.60±0.26)g，(3.55±0.26)g，(3.46±0.29)g，(3.43±0.24)，F值为1.698，P＞0.05。组间两两比较，P＞0.05，差异均无统计学意义(见图1)。

2.2 长、短腿石膏固定术后对腓肠肌及股二头肌拉力变化 石膏固定右后肢3周后，A组和B组实验兔腓肠肌强直收缩，在跟腱处产生的拉力可以看作是腓肠肌拉力，其大小均显著低于固定前拉力值(P＜0.05)，B组腓肠肌张力值显著低于A组(P＜0.05)(见表1，见图2)。由此可见，长腿石膏固定后对腓肠肌的影响更大，出现了更加严重废用性肌力降低的情况。A组实验兔股二头肌强直收缩后其肌腱处产生的拉力与固定前相比差异无统计学意义(P＞0.05)，而B组股二头肌腱处产生的拉力则显著低于固定前拉力值(P＜0.05)(见表1，见图3)。结果显示，长腿石膏固定后使股二头肌(大腿后群肌)也产生了明显的废用性肌力降低的情况。

图1 膝关节屈曲不同角度时腓肠肌拉力变化

表1 石膏固定术后对腓肠肌及股二头肌的影响(g)

图2 长、短腿石膏固定后腓肠肌拉力变化

图3 长、短腿石膏固定后股二头肌拉力变化

2.3跟腱的修复生长组织学变化 正常对照组跟腱主要由胶原纤维束组成，染色均一，沿跟腱纵轴方向整齐排列，其间可见成排扁平状成纤维细胞(见图4A)。短腿石膏固定组术后3周见胶原纤维连续但排列不规整，有少量炎性细胞浸润，成纤维细胞呈不规则扁平状，排列欠规整(见图4B)。长腿石膏固定组术后3周显示胶原纤维排列连续但不规整，中间有缺损，有少量炎性细胞浸润，成纤维细胞较小，呈不规则扁平状，排列欠规整(见图4C)。A、B两组跟腱修复程度相近。

图4 跟腱组织修复情况(HE染色，×100)

3 讨论

跟腱是由腓肠肌和比目鱼肌腱向下合并而成的一粗而坚强的肌腱，止于跟骨结节的后方，是“肌－腱－骨系统”的典型结构，主要功能是跖屈踝关节，维持踝关节的平衡及跑跳、行走。跟腱主要由腱纤维组成，具有强大的抗牵引能力，能够缓冲和吸收肌肉到骨骼的力量，并减少肌肉的损伤。目前，不管是手术还是保守治疗急性跟腱断裂，最终都需要石膏外固定一段时间，由于组成跟腱的腓肠肌止于股骨髁，有辅助屈曲膝关节的作用，因此人们应用长腿石膏进行固定［1-5］。但是，膝关节固定4周即出现关节软骨退变，影响膝关节功能［9-10］，因此有些学者建议应用短腿石膏固定。通过尸体实验和患者功能恢复评价等方面进行验证其可行性的研究已有很多［11-15］，但是通过活体动态力学研究短腿石膏固定的可行性在国内外还未见报道。

我们通过动物实验研究发现，当踝关节处于极度跖屈时，刺激腓肠肌致其强直收缩，在跟腱处所产生的拉力微乎其微;而且踝关节极度跖屈，膝关节屈曲不同角度时，腓肠肌强直收缩致跟腱处产生的拉力间差异无统计学意义。也就是说当踝关节极度跖屈时，随意屈伸膝关节(膝关节固定角度)不会导致跟腱处拉力的变化。这与国外学者通过尸体和患者跟腱断端距离变化等静态研究得出的结论相吻合［12，15］。急性跟腱断裂后应用短腿石膏固定不会引起跟腱处拉力的增加从而影响跟腱的愈合，相反适当的应力刺激能够加速跟腱的恢复［13，16］。由此可见，急性跟腱断裂修复后不需要固定膝关节即可达到跟腱愈合期的制动要求。

通过实验我们发现，长腿石膏固定一段时间后腓肠肌和股二头肌都出现了肌力降低的表现，说明制动使小腿肌肉和大腿肌肉都出现了一定程度的废用性肌萎缩，这样会使拆除外固定后的康复治疗难度增加，恢复时间延长。短腿石膏固定后腓肠肌同样出现了肌力降低的情况，但是其程度要远低于长腿石膏固定所造成的影响，这可能是由于短腿石膏固定期间膝关节可自由活动，使得腓肠肌仍在进行部分的收缩和舒张活动，从而减少了由于踝关节制动给小腿肌肉带来的影响。另外，短腿石膏固定并未造成大腿肌肉肌力减低的情况，也不会造成膝关节软骨退变和影响膝关节功能。因此，从力学变化和制动所致后果来看，急性跟腱断裂修复后短腿石膏固定优于长腿石膏固定。

本研究通过组织学观察结果表明，跟腱断裂手术修复经长、短腿石膏固定后其胶原组织修复情况相近，说明短腿石膏固定后并不影响跟腱组织的生长和修复。我们认为术后3周时跟腱组织基本愈合良好，其胶原纤维的连续性和完整性已基本建立，仅排列方向未完全恢复，此时开始进行循序渐进地功能锻炼可以促进跟腱组织愈合，通过力学刺激加速胶原纤维的构建，以完成跟腱在生物力学方面的愈合，行使其生物学功能。

综上所述，在急性跟腱断裂手术修复后应用短腿石膏固定是可行的，既不会影响跟腱组织的愈合，又可以“解放”膝关节，预防骨关节炎的发生，还能够减轻患者的不适感。我们认为临床中可以考虑在急性跟腱断裂术后应用短腿石膏固定。

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Short Leg Cast in Treatment of Acute Achilles Tendon Rupture

Qi Yuebin，An Yü，Yü Guangzhe，et al
(The First Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150001，China)

Objective To explore the feasibility of short leg cast in treatment of the acute Achilles tendon rupture repair operation.Methods The tension of Achilles tendon was detected，when the ankle was immobilized at extreme plantar flexion and the knee was immobilized at several different angles.The force of gastrocnemius muscle and biceps flexor cruris were measured; building the model of acute Achilles tendon rupture.The affected extremities were immobilized with short leg cast or long leg cast.After 3 weeks，the force of gastrocnemius muscle and biceps flexor cruris were measured again，and healing levels of Achilles tendon were observed through histopathological analysis.Results When the ankle was immobilized at extreme plantar flexion，the tension of Achilles tendon was irrelevant with the angle of knee; the force of gastrocnemius muscle significantly decreased after short leg cast or long leg cast fixing，while the group of long leg cast more significantly compared with short leg cast.The force of biceps flexor cruris significantly decreased in the group of long leg cast，not in the group of short leg cast.In the meantime，the healing levels were close to each other in both groups.Conclusion It is feasible to use short leg cast on the the acute Achilles tendon rupture repair operation，not effecting the its healing level.

achilles tendon; plaster immobilization; biomechanics; gastrocnemius

1008－5572(2016)02－0139－04

R686.1

A

黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12531371); *本文通讯作者:王文波

2015-09-15

齐月宾(1979－)，男，主治医师，哈尔滨医科大学附属第一医院群力院区骨科，150001。

综述