前交叉韧带重建术后移植物愈合的临床研究

郑晓熙 王成 龚熹

1中山市石岐苏华赞医院（广东中山 528400）

2北京大学第三医院运动医学研究所（北京 100191）

前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）是膝关节重要的稳定结构，ACL断裂是最常见的膝关节运动损伤疾病之一，相关文献报道也较多，其中既有关于ACL解剖功能、损伤机制的探讨，也有关于不同手术方式、康复方案选择的研究，然而，关于ACL重建术后韧带移植物愈合过程的报道相对少见。

使用自体或者异体肌腱重建前交叉韧带是目前治疗前交叉韧带断裂的标准术式，术后植入体内的肌腱移植物如何转归、何时能够最终愈合成为韧带样组织，这点对于术后患者的康复过程制定及患者最终预后均具有重大指导意义。可以说成功的ACL重建，不仅是物理学上的韧带重建，更重要的在于韧带自身生物学上的愈合情况，包括肌腱纤维韧带化和神经长入、血管化的过程。近年来，一些研究在术后使用核磁（MRI）评估ACL移植物愈合情况，尤其2001年后逐渐使用信噪比（signal to noise quotient，SNQ）数值进行ACL韧带移植物愈合情况的评估。

本研究对自体腘绳肌腱ACL重建术后患者进行2年期的随访，以MRI影像学资料评估ACL移植物的愈合过程，探讨性别、年龄、体重、身高、体重指数（BMI）、关节松弛度评分（Beighton评分）和ACL断裂病程时长，以及重建术后时间对韧带移植物愈合情况的影响。

1 材料与方法

1.1 研究对象

2014年1月1日至2014年12月31日期间，同一术者的、采用四股自体腘绳肌腱、解剖重建ACL手术的全部患者。除外标准有：①ACL再断裂行翻修重建手术的患者；②合并后交叉韧带重建手术的患者；③合并侧副韧带修补或重建手术的患者。

1.2 评价指标

记录患者的性别、年龄、体重、身高、体重指数（BMI）、关节松弛度评分（Beighton评分），以及ACL断裂病程时长。术后定期进行临床随访（术后3、6、12和24个月），除进行临床查体（前抽屉试验、Lachman试验和轴移试验）外，术后6、12和24个月随访时行膝关节KT2000检查和MRI检查，以评估韧带移植物的愈合情况。

1.3 手术方式

采用腰麻和（或）硬膜外麻醉，术中常规使用止血带。韧带移植物为四股自体半腱肌腱和股薄肌腱。常规关节镜前内、前外入路探查，确认前交叉韧带断裂，处理合并损伤。经前内入路定位并制作股骨骨道，股骨骨道定位在左膝2点、右膝10点位的ACL残端中上部分，以选定的空心钻头及4.5 mm的细钻头制作股骨骨道。以ACL胫骨定位器定位并制作胫骨骨道，使骨道中心点位于ACL残端中心为宜。骨道制作完成后自胫骨骨道外口带入韧带移植物，股骨止点以Endo button翻转钮扣固定，胫骨端于屈膝20度位拉紧移植物远端，以Intrafix或挤压螺钉固定。

1.4 康复过程

术后夹板固定膝关节于伸直位，术后当天开始肌肉的静力练习。术后1日拄拐下地行走，2～4周完全负重行走。术后3天开始被动屈膝练习，1～2周时屈膝角度达90度，6周达120度，8～10周屈膝达正常。3个月去除夹板保护，术后4～6个月逐渐恢复娱乐体育活动，10～12个月恢复运动，参加专项训练和比赛。

1.5 核磁测量

术后6个月、1年和2年复查时，行膝关节MRI检查。使用美国GE公司的Optima 1.5T磁共振成像仪，矢状位扫描层厚3.5 mm，层间隔0.7 mm。在冠状位定位片下，平行于ACL移植物扫描，确保能取得完整的移植物走行，扫描取得斜矢状位的质子密度加权像（PD，长TR，短TE）。选取可见到完整ACL移植物影像的层面，使用GE公司自带的数码测量工具，分别测量韧带移植物近端、中部和远端（GP、GM和GD），以及髌骨上极股四头肌腱（QT）和髌腱前方2 cm处背景（BG）的信号强度。测量选取的点为面积约15 mm2的圆点，取其平均数值（图1）。

图1 在核磁T2压脂像矢状位片上，分别测量韧带移植物近端、中部和远端的信号强度（GP、GM和GD），以及髌骨上极股四头肌腱信号强度（QT）和髌腱前方2 cm处背景信号强度（BG）

测量得到的数据结果套入公式：（韧带移植物信号强度－股四头肌腱信号强度）/髌腱前方背景的信号强度，分别计算得出韧带移植物近端、中部和远端的信噪比（SNQ），以此作为韧带愈合情况的评估指标。

1.6 统计分析

使用SPSS统计学软件进行统计学分析，P＜0.05为有统计学意义。①以U检验分别对韧带移植物近端、中部和远端的SNQ数值进行统计学分析，探讨ACL重建术后时间对韧带移植物不同部位愈合情况的影响。②对性别、年龄、体重、身高、BMI、Beighton评分、ACL断裂病程等数据进行t检验和相关性分析，了解其对ACL韧带移植物愈合情况的影响。

2 结果

2014年1月至2014年12月期间，同一术者共计行关节镜下ACL重建手术156例。除外ACL翻修4例、合并后交叉韧带手术3例、合并侧副韧带手术3例，符合入组条件的患者共计146例。另外，随访期间因外伤导致ACL再断裂3例，因各种原因患者失访（包括随访未行MRI检查）56例，最终入组87例患者，一般情况详见表1。

表1 患者一般情况

全部入组患者均定期进行临床随访，无1例患者出现术后感染、再断裂等严重并发症，前抽屉试验、Lachman试验和轴移试验均阴性，术后2年随访的KT2000结果为1.5±1.2 mm。重建术后6个月、1年和2年随访时，核磁影像上韧带移植物的信号随时间出现不同变化（图2），测量所得的韧带近端、中部和远端的SNQ数值详见表2，结果显示，韧带移植物近端的SNQ数值随着时间的延长逐渐降低，术后2年与术后6个月、1年的数值之间差异有统计学意义（P＜0.05）；韧带移植物中部的SNQ数值术后也呈下降趋势，尤其2年时下降最为显著，但差异尚未达到统计学意义；韧带移植物远端的SNQ数值在6个月、1年和2年这3个时间点上无显著差异（表2）。

对患者一般资料进行统计学分析（表3），结果显示：性别、年龄、体重、身高、BMI、Beighton评分和断裂病程等各个因素对韧带移植物近端、中部和远端组织的愈合过程均无显著影响（P＞0.05）。

图2 ACL重建术后韧带移植物信号强度随时间的变化情况（男性患者，28岁，右膝ACL重建术后6月、1年和2年的核磁影像）。

表2 韧带移植物近端、中部和远端的信噪比（SNQ）随时间的变化

表3 患者一般情况对韧带移植物愈合的影响分析（P值）

3 讨论

ACL断裂是常见的运动损伤，目前较为普遍采用的手术方式为：以自体腘绳肌腱进行ACL解剖重建。尽管这一手术方式已经日趋成熟，但关于术后肌腱移植物在人体内愈合转归的研究文献报道并不是很多。而这点对于患者术后康复进程的制定，以及能否及何时重返运动场都至关重要。

肌腱和韧带从组织学上讲结构比较相似，均属于致密结缔组织，是由胶原纤维（Ⅰ型和Ⅲ型）、蛋白多糖和细胞构成的，但是在超微结构上两者还是有一定差异的。那么，当自体腘绳肌腱移植入体内后，它会发生怎样的转归，何时能最终转化为韧带组织呢？大量动物试验，包括用狗、羊、兔子、猴子进行的ACL重建手术，均证实了植入体内的肌腱会有“韧带化”这一过程[1-7]。多数研究者将肌腱在体内的“韧带化”过程分为3个阶段，分别为早期、塑型期和成熟期[8，9]。然而，鉴于人体体内试验的特殊性，活检进行组织学研究的试验非常有限[10-14]。

核磁因为具有无创、便利等优点，通过核磁进行“韧带化”的研究成为ACL重建术后评估肌腱移植物愈合及韧带化过程的首选[15-18]。Weiler等[18]为活体羊进行自体跟腱ACL重建手术，术后6、12、24、52和104周行MRI检查，测量韧带移植物的信号强度变化，计算SNQ值。结果发现SNQ数值与移植物的最大失效负荷（maximum load tofailure）、拉伸强度（tensile strength）和刚度（stiffness）等呈负的线性关系。同时这种核磁上的高信号改变，提示移植物的血运改变以及血管化过程。Weiler等[18]通过测量发现，羊在ACL重建术后6周和12周时，核磁显示韧带移植物信号显著增强，而这时韧带的抗拉强度仅为初始强度的6.8%和15.9%；而到24、52和104周时，韧带的SNQ值与正常ACL已无统计学差异，这时的抗拉强度提升到了25.4%、63.8%和58.5%。

本研究发现，重建的前交叉韧带移植物随着时间的延长，SNQ数值逐渐降低，这也说明了移植物随着术后时间的延长逐渐愈合（韧带化）的过程。通过表2中的数值我们可以发现，韧带移植物近端和中部组织的SNQ数值，术后2年时明显降低，尤其近端组织SNQ数值的变化，2年和半年、1年比较具有显著性差异。也就是说，在核磁影像中，术后半年、1年至2年的过程中，韧带信号强度呈现从高信号逐渐向低信号过渡的变化过程（SNQ数值逐渐降低），2年时变化最为显著。这也说明了人体腘绳肌腱重建ACL术后半年和1年时，韧带处于初期愈合和再塑型期，直至术后2年，才真正进入到韧带化的成熟期。这点对于指导患者术后康复动作，尤其重返体育运动时间的选择至关重要。从本研究所得结果，我们建议运动员重返赛场的时间为术后2年，以减少由于过早参加对抗性体育运动，而导致重建韧带再断裂的发生。

另外，对于韧带化过程的具体时间节点，文献中只有有限的几篇对重建韧带取活检的研究文章。其中动物试验发现[5-7]，4～8周肌腱移植物开始进行再血管化（再塑型期），此时的韧带移植物相对脆弱，这一进程一直持续到术后3～6个月，进入移植物韧带化的成熟期阶段，此时移植物的强度才逐渐接近正常韧带。而对于人类而言[8，10-14]，这一进程似乎要更加缓慢些。自体髌腱移植物的再塑型期被认为在术后3～6月才开始，10～12个月完成并进入成熟期；而自体腘绳肌腱则要更晚一些，再塑型期发生于术后12～24个月，移植物的成熟则要等到术后2～4年才能够最终完成。

结合文献与本研究结果，我们认为自体腘绳肌腱重建前交叉韧带术后，肌腱移植物的愈合过程是相对缓慢的，6～12个月处于初期愈合期，12～24个月处于再塑型期，2～4年才能够真正进入成熟期。因而，半年以内（甚至1年以内），只能进行专项康复锻炼，不建议参加体育运动，1～2年期间可以参加娱乐体育运动，2～4年韧带真正成熟后，具备较强抗拉强度时，才能参加对抗性体育运动（竞技体育）。当然，这一韧带化过程会因人而异，建议术后半年、1年、2年和4年定期复查核磁，根据核磁影像调整患者运动水平和强度，真正做到个体化康复。

最后，探讨一下影响韧带化进程的因素。除了时间因素的影响外，我们还研究了性别、年龄、体重、身高、BMI、Beighton评分和断裂病程等各个因素，结果显示以上因素对韧带移植物的愈合过程均无显著影响（P＞0.05）。有文献报道，韧带保残重建对于改善术后移植物愈合过程，尤其对于移植物的再血管化具有促进作用[19，20]。Figueroa等[21]通过系统性文献综述，发现富血小板血浆（PRP）对于促进韧带移植物的成熟具有显著作用。另外，还有研究指出过早参加体育运动项目对于韧带成熟过程不利[22]。

本文的不足之处在于，缺乏术后更早期（3月）和4年以上随访的核磁影像测量结果，这点会在将来的研究中补足，以利于我们能够更加完整地研究术后韧带化过程。

4 总结

本研究通过核磁影像来评估自体腘绳肌腱重建前交叉韧带术后移植物的愈合过程，结果发现韧带移植物近端和中部的SNQ值随时间延长逐渐减小，尤其近端的SNQ值2年与6个月、1年对比有显著性差异。因此，我们认为ACL重建术后韧带移植物的愈合情况随时间延长而改善，尤其术后2年时最为显著。另外，性别、年龄、体重、身高、BMI、Beighton评分和ACL断裂时长等因素对韧带移植物的愈合过程无显著影响。