富血小板血浆对前交叉韧带重建术后移植物成熟度影响的临床研究

陈荣进 王卫明，2 向先祥 曲振安 马霄君 黄诗博

1 遵义医科大学（贵州遵义563003）

2 大连大学附属新华医院（辽宁大连116000）

3 大连大学附属中山医院（辽宁大连116001）

关于前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）损伤的治疗，目前多在关节镜下行ACL重建术，以恢复膝关节功能和稳定性。ACL重建术中一般采用自体髌腱或腘绳肌肌腱作为移植物，移植物的成熟及韧带化与手术的成功密切相关[1]。根据移植物信号强度计算的MRI 信噪比（signal/noise quotient，SNQ）是评价移植物成熟度的较好指标[2-3]，研究发现移植物SNQ 值越小，其含水量越少，移植物成熟度越高[4-5]。

促使ACL 移植物成熟是临床亟待解决的问题，有学者发现血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、骨髓间质干细胞（bone mesenchymalstem cells，BMSCs）等[6-8]都可提高移植物成熟度，但VEGF、TGF-β等生长因子有制取不便、半衰期短等不足，BMSCs 取材和制备过程繁琐、手术耗时长、花费较高，限制临床的应用。而富血小板血浆（plateletrich plasma，PRP）是自体血经离心后的血小板浓缩物，含有大量生长因子[9]，具有促进组织愈合与细胞再生的作用，有动物实验报道PRP 应用于ACL 重建术中可促进移植物的成熟[10-11]，但临床试验的相关文献报道有限。为此，本研究通过在ACL 重建术中使用自体PRP注射于移植物内及关节腔，观察术后移植物MRI SNQ值的变化情况，以评价PRP对移植物成熟度的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年8月至2018年10月在我院行ACL 重建术的40 例患者，其中男26 例，女14 例，年龄18～50岁，平均36.0± 13.03岁；左膝18例，右膝22例。根据随机数字表法分为两组，试验组（使用PRP）20例，对照组（使用生理盐水）20例。本研究通过大连大学附属中山医院伦理委员会批准，所有患者签署知情同意书。纳入标准：（1）术前据影像学及体格检查诊断ACL 断裂；（2）年龄在18 岁到50 岁；（3）初次接受膝关节单侧ACL重建术。排除标准：（1）患侧膝关节严重骨关节炎（Kellgren-Lawrence≥Ⅲ级）；（2）MRI 检查或关节镜下探查发现有半月板损伤需行半月板缝合术；（3）关节镜下探查软骨损伤严重（Outerbridge 分级≥Ⅲ级）；（4）合并多发的韧带损伤及患侧膝关节感染。

1.2 PRP制备

采用RegenPRP 制备套装（Regen ACR-C ，REGEN LAB SA ）制取自体PRP 5 ml 备用（图1）。

图1 制备的PRP液体及编织完成的自体腘绳肌腱

1.3 手术方法

患者全麻或硬膜外麻醉后，取仰卧位，健膝截石位，患膝自然下垂。取前内、前外关节镜入路进镜探查证实ACL断裂后，经胫骨结节内侧约2 cm纵行切开皮肤，长度约3 cm，切取半腱肌肌腱、股薄肌肌腱编织制备移植腱并测量其直径。实验组用细针注射器注射1 ml PRP 于移植物胫骨端，注射1 ml PRP 于移植物股骨端（图2A），对照组注射同等量生理盐水。根据移植物直径分别于ACL胫骨及股骨解剖足印区钻取胫骨及股骨隧道。股骨端予悬吊钛板（强生，美国）固定，胫骨端予可吸收界面螺钉（强生，美国）固定。充分吸净关节腔内液体，实验组关节镜注视下注射3 ml PRP在关节腔内移植物表面（图2B、C），对照组注射同等量的生理盐水，缝合切口。

图2 PRP注射方法

1.4 术后康复

实验组和对照组术后康复训练方案相同，术后膝关节支具固定2 个月，术后当日麻醉恢复后即可在床上进行直腿抬高及踝泵练习，术后第2 天开始屈膝活动，术后10～12 周屈膝活动度可达到正常。术后根据患者耐受情况行负重活动，循序渐进，量力而行。术后4 至6月可恢复慢跑、游泳等运动，术后9 至12月可恢复竞技性运动。

1.5 MRI评价

患者术后3、6、12月行3.0 T MRI 检查（MAGNETOM，Verio，Siemens，Germany）。扫描系列：TR/TE 3000/41 ms；视野：15 cm*15 cm；矩阵：240*320；层厚为3.0 mm。所有图像导入西门子软件包（NUMARIS/4，Syngo MR B17；Siemens），在矢状面斜向抑脂成像中间层面图像中分析数据，选取移植物股骨端、中段、移植物胫骨端、股四头肌肌腱、背景（大约在髌腱前2 cm处）区域测定信号强度，兴趣区域为0.1 cm2，选取的位点区域面积相同（如图3）。然后对ACL 移植物各位点信号强度进行量化，各移植物位点SNQ 的计算公式如下：SNQ 值=（ACL 移植物的信号强度－股四头肌肌腱信号强度）/背景信号强度[12，13]。两名医师参与移植物MRI测量。每名医师对每个区域数值测量分两次进行，每次测量间隔两周，以消除记忆影响，取两次结果平均值进行计算。通过测量结果计算观察者内和观察者间的可信程度。

1.6 统计学分析

图3 测量移植物各位点SNQ值

本研究为前瞻性研究，检验效能设为90%，显著性水准设为0.05。两组患者的样本量相同，经计算各需要20例。采用SPSS 20.0软件进行统计学分析。以P＜0.05 为差异具有统计学意义。性别、患侧别等采用卡方检验。两组间年龄、末次随访时间、IKDC 评分、Lysholm评分及SNQ值等比较采用独立样本t检验，组内SNQ值、IKDC评分、Lysholm评分采用重复测量方差分析和两两比较q检验，以均数±标准差表示。利用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）研究观察者间和观察者内的可信度，ICC＞0.75时可信度高，ICC＜0.4时可信度低，ICC在0.4～0.75时可信度中等。

2 结果

2.1 一般结果

所有患者均获得随访，40 例患者均未出现膝关节感染、血管神经损伤、膝关节僵硬等并发症。两组患者年龄、性别、左右患膝、随访时间差异均无统计学意义（P＞0.05）（表1）。

表1 患者一般资料

2.2 SNQ值

观察者内ICC 为0.831，观察者间ICC 为0.845，表明运用此MRI 测量方法可信度较高，可以采用此方法。两组移植物股骨端、中段、胫骨端SNQ值术后6月较术后3月与12月更高，差异具有统计学意义（P＜0.05）（表2～4）。实验组与对照组术后3、6、12月移植物股骨端SNQ 值差异无统计学意义（P＞0.05），见表2；实验组与对照组术后3、6、12月移植物中段SNQ 值差异具有统计学意义（P＜0.05），见表3；实验组与对照组术后3、6、12月移植物胫骨端SNQ 值差异具有统计学意义（P＜0.05），见表4。实验组移植物胫骨端、股骨端SNQ 值术后3、6、12月组内差异具有统计学意义（P＜0.05），移植物胫骨端SNQ 值低于股骨端，差异具有统计学意义（P＜0.05），见表5；对照组移植物胫骨端、股骨端SNQ值术后3、6、12月组内差异具有统计学意义（P＜0.05），移植物胫骨端SNQ 值低于股骨端，差异具有统计学意义（P＜0.05），见表6。实验组与对照组ACL重建术后移植物信号强度随时间变化的MRI表现见图4。

表2 移植物股骨端SNQ值

表3 移植物中段SNQ值

表4 移植物胫骨端SNQ值

表5 实验组移植物胫骨端与股骨端SNQ值

表6 对照组移植物胫骨端与股骨端SNQ值

图4 ACL重建术后移植物信号强度随时间的变化情况

2.3 膝关节Lysholm评分

实验组与对照组Lysholm 评分术前差异无统计学意义（P＞0.05），术后3月差异具有统计学意义（P＜0.05），术后6月、12月差异均无统计学意义（P＞0.05）（见表7）。

表7 膝关节Lysholm评分

2.4 膝关节IKDC评分

实验组与对照组IKDC 评分术前差异无统计学意义（P＞0.05），术后3月差异具有统计学意义（P＜0.05），术后6月、12月差异均无统计学意义（P＞0.05）（见表8）。

表8 膝关节IKDC评分

3 讨论

3.1 ACL重建术中应用PRP可以促进移植物成熟

本研究中将提取的PRP 对移植物进行预处理，即两端腱内注射PRP 及关节内部分PRP 浸润，使PRP 充分渗透至腱纤维中，再进行移植物固定，保证了隧道内的移植物具有较高的PRP浓度，移植物固定完毕后，吸净关节内灌注液后将剩余的PRP 注射至移植物表面，在移植物表面形成薄层覆盖，保证了关节内较高的PRP 浓度，为移植物的愈合提供一个较好的生物学环境，实验组移植物中段、胫骨端SNQ 值低于对照组，表明PRP 可更好地促进移植物的成熟，与Radice 等[14]研究结果一致。分析其原因可能为：（1）术中使PRP液体精准定位于移植物周围，其富含的生长因子和细胞因子在移植物上进行转化和再生，加快组织愈合过程，促进移植物更好更快成熟；（2）PRP 中血小板经活化后通过α颗粒释放出多种生长因子，包括转化生长因子β 1、血小板类生长因子和血管内皮生长因子等促进移植物的血管再生及细胞增殖、加速韧带的成熟，刺激成纤维细胞生长、迁移和生物合成活性[15-17]。本研究发现实验组移植物股骨端SNQ 值与对照组差异无统计学意义，实验组与对照组股骨侧SNQ值高于胫骨侧，移植物股骨端的成熟度较胫骨端稍差，韧带化并未因PRP 的注射而获得改善，有研究表明移植物股骨隧道内部分与关节内部分较大的弯曲角度会影响移植物的成熟[18]。另外我们考虑局部转折处较大的应力会影响PRP在移植肌腱内的分布，影响PRP 对移植物的作用。我们在以后的研究中会进一步分析移植物的应力分布对PRP的使用带来的影响。

3.2 MRI SNQ 值是评估ACL 重建术后移植物成熟度较好的指标

既往Seijas等[19]将移植物的MRI分为低信号、轻度高信号、中度高信号、重度高信号和弥漫性高信号五级来评估移植物成熟度，但MRI 分级评估移植物误差较大。Weiler等[12]以羊为实验模型行自体跟腱ACL 重建术，术后6周、12周、24周、1年及2年行MRI检查，测量移植物的信号强度变化，计算SNQ值，结果显示SNQ数值与移植物最大失效负荷、拉伸强度和刚度等呈负相关，同时表明MRI上的信号变化，可很好地提示移植物血管化及韧带化过程。本研究利用MRI工作站将移植物上兴趣区域信号强度计算成SNQ 值，定量测量PRP应用于ACL 重建术后移植物的成熟度，最大程度地减少既往采用MRI分级和间接测量带来的误差。有学者把移植物成熟分为早期、塑形改建、成熟期三个阶段[20-21]，术后3至6月内移植物处于塑形改建期，移植物正在进行细胞再生和血运重建等过程，此时含水量也最高[22]。本研究结果显示移植物SNQ值术后6月时较术后3月与12月更高，进一步证实SNQ值能较好地反映移植物成熟度。

3.3 PRP促进移植物成熟的临床意义

本研究中实验组移植物成熟度较好，术后3月时实验组IKDC 评分、Lysholm 评分优于对照组，表明将PRP 应用于ACL 重建术中促进移植物成熟，可在术后早期提高患者膝关节功能。有研究表明移植物成熟度及成熟时间会影响患者术后临床效果[23-25]，成熟时间越早、成熟度越好，回归运动时间越早。在随访过程中，我们发现相同时间内，实验组移植物成熟度较好，表明PRP 可缩短移植物重塑时间，这有利于患者进行较为积极的康复训练。

本研究不足之处：病例数量较少；随访时间短；自体PRP 血小板及生长因子浓度具有个体差异，尚需定量分析血小板及生长因子浓度对移植物成熟度的影响。

综上所述，本研究通过MRI SNQ 值及膝关节功能评分来评估自体腘绳肌腱重建ACL术后移植物的成熟度，结果显示实验组移植物中段及胫骨端与对照组对比有显著性差异，实验组膝关节功能评分较对照组更高，表明富血小板血浆能促进前交叉韧带重建术后移植物的成熟，能改善术后早期膝关节功能。