劉少華 萬方 孫亞英 艾承沖 盛旦丹 陳世益 陳疾忤

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院運(yùn)動醫(yī)學(xué)科（上海200040）

前交叉韌帶的損傷與治療近年來已持續(xù)成為運(yùn)動醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)，其中，前交叉韌帶重建術(shù)后骨隧道的愈合情況是關(guān)乎療效的重點(diǎn)之一。目前，臨床研究已表明骨隧道面積在術(shù)后可隨時間而發(fā)生擴(kuò)大，且不同位置的骨隧道面積改變情況不同，其可能受到固定方式、骨隧道位置、術(shù)后時間等多種因素的影響[1,2]。 例如，研究表明股骨端骨道擴(kuò)大最常發(fā)生于近關(guān)節(jié)面處，而脛骨端則易發(fā)生于遠(yuǎn)離固定處[3,4]。但受臨床試驗的局限性，目前仍無法對骨道擴(kuò)大的發(fā)生情況與相關(guān)影響因素進(jìn)行充分研究。而基于動物模型進(jìn)行的非人體實驗則可為進(jìn)一步深入研究提供可能。Micro-CT因其分辨率高、使用便捷，已被證明可用于在動物模型中評價前交叉韌帶重建術(shù)后骨隧道情況。然而，目前在動物模型上尚無研究證明前交叉韌帶重建術(shù)后骨道面積在不同位置以及術(shù)后不同時間是否會發(fā)生改變，其變化規(guī)律是否與臨床上常見的骨道擴(kuò)大現(xiàn)象變化規(guī)律一致。因此，本研究通過基于前交叉韌帶重建術(shù)家兔模型，使用Micro-CT掃描并測量前交叉韌帶重建術(shù)后骨隧道面積，并在術(shù)后不同時間點(diǎn)對股骨和脛骨隧道分別進(jìn)行測量與比較，從而研究不同位置以及重建術(shù)后不同時間的骨隧道面積是否存在差異，以期為后續(xù)借助動物模型進(jìn)一步充分研究骨道擴(kuò)大現(xiàn)象提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗對象與分組

選取15只年齡相同，體重2.9～3.1 kg的健康雄性新西蘭大白兔（普通級、封閉群，上海交通大學(xué)農(nóng)學(xué)院動物實驗中心提供），并將其隨機(jī)分為3組，每組各5只。3組實驗對象均接受同側(cè)（右膝）前交叉韌帶重建手術(shù)，并分別于術(shù)后3周、6周、12周時處死取材。

1.2 手術(shù)方法

采用陸眠寧+丙泊酚復(fù)合麻醉，待疼痛刺激無反應(yīng)后，備皮、消毒、鋪巾；行髕旁內(nèi)側(cè)切口，長2～3 cm，取同側(cè)自體半腱肌腱穿牽引線備用；切開關(guān)節(jié)囊，使髕骨向外側(cè)脫位，暴露前交叉韌帶；切斷前交叉韌帶并清理殘端；于原韌帶止點(diǎn)處以2 mm克氏針分別鉆取脛骨及股骨隧道（由內(nèi)向外）；穿過半腱肌腱移植物后，將隧道外殘余移植物縫合至周圍骨膜及軟組織上（類似懸吊固定），先行固定股骨端，并在屈膝30°（反Lachman位）下拉緊移植物，固定脛骨端；固定后屈伸膝關(guān)節(jié)，確認(rèn)移植物無明顯位移，沖洗關(guān)節(jié)腔，逐層縫合后再次消毒。術(shù)后常規(guī)注射青霉素3天，統(tǒng)一喂食，分籠飼養(yǎng)。

1.3 Micro-CT掃描與測量

動物處死后取術(shù)側(cè)膝關(guān)節(jié)，隨后使用Micro-CT（Sky Scan 1076,USA）進(jìn)行掃描，分辨率設(shè)定為35 μm，X光電壓65 kV，電流378 μA。圖像獲取后使用Data Viewer與Image J（NIH,USA）軟件進(jìn)行圖像重建分析以及骨隧道面積測量。分別對股骨和脛骨隧道進(jìn)行測量，股骨取矢狀面，脛骨取水平面；測量時通過三個方向切面定位至隧道中心，并將每個隧道分為三個位置分別進(jìn)行測量：即入口處（近關(guān)節(jié)面處）、中間處、出口處。入口處取第一次可見環(huán)狀隧道的截面，出口處取最后可見環(huán)狀隧道的截面，中間處取隧道最中間的截面進(jìn)行測量；每個位置的測量均重復(fù)3次后取平均值。見圖1。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用統(tǒng)計軟件SPSS19.0，采用兩因素方差分析，并對時間、截面部位，以及二者間相互作用進(jìn)行分析，進(jìn)一步進(jìn)行多重比較。I類錯誤位置α設(shè)為0.05。

圖1 通過三個方向切面進(jìn)行定位，出口處取最后可見環(huán)狀隧道的截面進(jìn)行面積測量（脛骨）

2 結(jié)果

所有實驗對象術(shù)后均活動良好，無感染及其他并發(fā)癥。

股骨隧道平均面積隨時間變化不明顯（3周：4.838 mm2；6周：4.570 mm2；12周：4.464 mm2，P=0.99）。脛骨隧道平均面積在6周時（6.577 mm2）較3周時（4.240 mm2）明顯增加（P=0.009），12周時（3.103 mm2）又較6周時明顯下降（P=0.0005）。股骨隧道平均面積與脛骨隧道相比，術(shù)后3周與12周時均無明顯差異，術(shù)后6周時差異顯著，具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.04）。見圖2。

圖2 術(shù)后股骨、脛骨隧道平均面積隨時間變化情況

表1 股骨、脛骨隧道各部位面積（mm2）

圖3 股骨與脛骨隧道各部位面積及其隨時間變化情況

股骨、脛骨隧道各位置面積比較見表1、圖3。結(jié)果顯示：股骨隧道面積自術(shù)后3周至12周，入口處相比其他部位均更大，中間處最小，且在術(shù)后6周時，入口處和出口處面積相比中間處面積均更大，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.0011,P=0.0106），術(shù)后12周時，僅入口處與中間處的骨道面積差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.0227）。脛骨隧道不同位置的面積差異相比股骨隧道差異較小，但同樣為入口處面積最大，中間處最小，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。脛骨隧道各部位骨道面積均隨時間推移顯示出明顯而相同的變化趨勢，6周時骨道面積最大，12周時下降；而股骨隧道各部位骨道面積變化趨勢不同，只在出口處具有該種趨勢。

3 討論

腱-骨愈合是評估前交叉韌帶重建術(shù)后轉(zhuǎn)歸的重要指標(biāo)，而骨道擴(kuò)大則是前交叉韌帶重建術(shù)后的常見現(xiàn)象，有研究表明骨道的擴(kuò)大可影響腱-骨愈合，從而導(dǎo)致移植物松弛，關(guān)節(jié)穩(wěn)定性降低[5]。相關(guān)臨床研究表明，股骨隧道與脛骨隧道相比，以及同一隧道的不同位置之間，骨道面積均可產(chǎn)生明顯差異[6]。臨床上常用X線與CT來對骨隧道進(jìn)行評估，相關(guān)研究表明，CT對前交叉韌帶重建術(shù)后骨道測量的可靠性和準(zhǔn)確性明顯優(yōu)于X線和MRI[7]。而在動物實驗中，使用Micro-CT則能獲得更加清晰的圖像從而進(jìn)行更深入的研究，因而得到了廣泛的使用[8]。本研究通過設(shè)置不同時間點(diǎn)進(jìn)行分組，Micro-CT掃描后對股骨和脛骨隧道分別進(jìn)行測量。同時將同一骨隧道分為三個位置分別進(jìn)行測量：入口處（近關(guān)節(jié)面處）、中間處、出口處，從而得到了股骨和脛骨隧道在術(shù)后不同時間、不同位置的骨道面積情況。

本研究發(fā)現(xiàn)股骨與脛骨隧道在術(shù)后各個時間點(diǎn)上，均為入口處骨道面積最大，這一結(jié)果與現(xiàn)有臨床研究結(jié)果相一致。Rodeo等人研究發(fā)現(xiàn)股骨端靠近關(guān)節(jié)面處的腱-骨界面寬度明顯大于遠(yuǎn)離關(guān)節(jié)面處，提示近關(guān)節(jié)面處隧道愈合情況可能更差，同時作者通過分析移植物-隧道相對運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)靠近關(guān)節(jié)面處移植物-隧道相對運(yùn)動更劇烈，因此可能使得骨道愈合不良[6]。此前研究亦表明股骨端骨道擴(kuò)大最易發(fā)生于近關(guān)節(jié)面處，而脛骨端好發(fā)生于遠(yuǎn)離固定處[3,4]。本研究采用隧道外縫合結(jié)扎固定，類似于懸吊固定技術(shù)，因此近關(guān)節(jié)面處亦為遠(yuǎn)離固定點(diǎn)處，故與現(xiàn)有結(jié)論相符合。

此外，我們還發(fā)現(xiàn)，就整體情況而言，股骨隧道平均面積隨時間推移變化不大，而脛骨隧道平均面積則在術(shù)后6周時發(fā)生了明顯的擴(kuò)大，而在12周時又出現(xiàn)下降，呈現(xiàn)出愈合趨勢，既往研究也表明股骨隧道與脛骨隧道在術(shù)后骨道擴(kuò)大的發(fā)生情況上是存在差異的[9,10]，但具體是何種因素導(dǎo)致股骨與脛骨的變化差異，以及為何6周時脛骨骨道擴(kuò)大最為明顯，仍有待進(jìn)一步研究。目前認(rèn)為，“雨刷效應(yīng)”、“蹦極效應(yīng)”等引起的機(jī)械微動，滑液浸潤導(dǎo)致的生物學(xué)效應(yīng)，以及手術(shù)方式、移植物種類、固定類型等多種因素均可對骨道愈合產(chǎn)生影響，在不同程度上導(dǎo)致骨道擴(kuò)大的發(fā)生[3,11,12]。但在臨床研究中多個因素往往同時作用，難以對各個因素的作用做出準(zhǔn)確評估，因此骨道擴(kuò)大的具體機(jī)制仍有待深入研究。而通過利用動物模型，則能夠相對便捷地控制影響因素，從而為進(jìn)一步明確各個因素對骨道擴(kuò)大的影響作用提供了可能。

綜上，本研究通過Micro-CT掃描及圖像重建，采用多位置測量的方法，并結(jié)合多個時間點(diǎn)上的觀察，在動物模型上發(fā)現(xiàn)了股骨與脛骨隧道面積可隨時間推移而發(fā)生改變，且變化規(guī)律具有明顯差異，同時不同位置的骨道之間亦具有面積差異，較為全面地反映了前交叉韌帶重建術(shù)后骨隧道面積的變化情況，為進(jìn)一步在動物模型上深入研究骨道擴(kuò)大提供了參考。