引用本文： 邹国耀, 宋恩鸿, 李张. 股骨隧道角度对兔前交叉韧带重建术后骨隧道影响的初步探讨. 中国修复重建外科杂志, 2015, 29(2): 171-174. doi: 10.7507/1002-1892.20150037 复制
交叉韧带重建术后骨隧道愈合会影响重建效果，研究表明骨隧道的愈合是由多种因素共同参与的复杂过程[1-3]，“移植物微动”[4]和“滑液灌注效应”[5-6]是抑制骨隧道愈合的两个主要机制。临床上前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）重建时胫骨隧道角度位置相对恒定，股骨隧道角度位置相对变化较大。不同角度的股骨隧道其长度会发生变化，重建韧带所受应力可能发生改变，进而影响骨隧道的愈合。本实验通过建立冠状位不同角度定位下兔ACL重建模型，探讨股骨隧道角度对ACL重建术后骨隧道愈合的影响。
1 材料与方法
1.1 实验动物及主要试剂、仪器
4～5月龄健康家兔54只，雌雄不限，体重1.8～2.3 kg，由桂林医学院动物实验中心提供。家兔双膝关节活动良好，双侧膝关节前后抽屉试验及Lachman试验均为阴性。
兔TNF-α ELISA试剂 [研域（上海）化学试剂有限公司]。万能力学测试仪（北京冠测试验仪器有限公司）；游标卡尺（惠州汇欣龙机电有限公司）。
1.2 实验分组及方法
1.2.1 实验分组
将54只家兔根据不同股骨隧道角度定位（30、45、60°）分为A、B、C 3组，每组18只。3组均取右膝关节建立ACL重建模型，对侧膝关节作正常对照。
1.2.2 ACL重建模型制备
3组实验动物以戊巴比妥钠（1 mL/kg）耳缘静脉注射麻醉后，沿右后肢足跟部作长约5 cm的后正中切口，逐层切开皮肤、皮下，显露跟腱。切取跟腱的中外2/3作为移植物，修剪成长3 cm、直径2 mm，两端编织缝合后，置于庆大霉素盐水中备用。
取右后肢膝关节，以髌腱为中心、偏内侧2 cm处作一纵切口，上至髌骨上缘3～4 cm，下至胫骨结节处。切开关节囊后髌骨外脱位，显露整个关节腔。于ACL上、下止点处完整切除ACL，然后以正常ACL起止点为标志分别定位胫骨和股骨隧道内口。屈膝下用直径2 mm克氏针以胫骨内口为进针点，3 组均与胫骨平台呈50°角钻取胫骨隧道，然后分别与股骨干纵轴呈30、45、60°角钻取股骨隧道外口，在骨隧道出口处钻取骨桥以固定韧带，最后将制备的自体跟腱移植物用线固定后依次穿过胫骨、股骨隧道，于屈膝位收紧，将两端打结固定于骨桥上。重建后检查Lachman试验阴性，彻底冲洗关节腔后逐层缝合切口。术后绷带加压包扎患肢，分笼饲养，自由活动；3 d后拆开绷带换药。每天肌肉注射20 U青霉素，连续7 d，预防感染。见图 1。
图1
ACL重建模型制备示意图 ⓐ 切取跟腱 ⓑ 显露ACL（箭头） ⓒ 股骨隧道定位 ⓓ 箭头示定位角度 ⓓ 重建后的ACL（箭头）
Figure1.
The diagram of ACL reconstruction model preparation ⓐ Tendon harvesting ⓑ ACL exposed (arrow) ⓒ Location of femoral tunnel Arrow indicated the location angle ⓓ Reconstructed ACL (arrow)
1.3 观测指标
1.3.1 关节滑液中TNF-α含量检测
于术后1、2、4周时提取各组动物膝关节滑液。具体方法：用2.5 mL一次性无菌注射器进行双膝关节穿刺，注入无菌生理盐水1 mL，并反复抽吸3～5次，使冲洗液混匀，最后抽尽膝关节腔内液体。将抽取的关节液以离心半径10 cm、3 000 r/min离心20 min，收集上清液，采用ELISA双抗体夹心法检测TNF-α含量。
1.3.2 重建韧带最大载荷测量
术后4、8、12周各组分别取6只动物用空气栓塞法处死，切除双膝关节周围皮肤、肌肉、韧带、肌腱及膝关节内后交叉韧带、内外侧半月板，仅保留股骨-ACL-胫骨，胫骨、股骨各保留约3 cm长。将标本固定于万能力学测试仪上，以拉伸速度0.5 mm/s拉长0.5 mm，反复3次。记录载荷-位移曲线，计算最大载荷。
1.3.3 股骨隧道扩大率测量
术后4、8、12周取各组生物力学检测后实验侧标本，去除韧带和胫骨端，保留股骨端，锯开股骨隧道。用游标卡尺在隧道内口处测量骨隧道宽度。按照Webster等[7]的方法，以隧道内口处的骨隧道宽度减去术前骨隧道内径（即钻头直径2 mm），其差值与术前骨隧道内径之比即为骨隧道扩大率。
1.4 统计学方法
采用SPSS16.0统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用Bonferroni法；检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 TNF-α含量检测
3组TNF-α含量均于术后1周时最高，之后逐渐下降。与正常膝关节相比，各时间点3组膝关节滑液中TNF-α含量均显著增加，差异均有统计学意义（P＜0.05）；3组间比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表 1。
表1
各组术后各时间点关节滑液中TNF-α含量比较（n=18，pg/ mL，x±s）
Table1.
Comparison of the level of TNF-α in synovial fluid at different time points after operation in each group（n=18，pg/ mL，x±s）
2.2 重建韧带最大载荷测量
各组重建韧带最大载荷随时间推移逐步增加，但与正常膝关节相比，各时间点3组重建韧带最大载荷均降低，差异有统计学意义（P＜0.05）；3组间比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表 2。
表2
各组术后各时间点重建韧带最大载荷比较（n=6，N，x±s）
Table2.
Comparison of the maximum load of the ligament at different time points after operation in each group（n=6，N，x±s）
2.3 股骨隧道扩大率测量
3组术后各时间点均出现不同程度的股骨隧道扩大，4周时达最高值，之后随时间推移扩大程度开始减弱。3组各时间点股骨隧道扩大率比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表 3。
表3
各组术后各时间点骨隧道扩大率比较（n=6，%，x±s）
Table3.
Comparison of the rate of bone tunnel enlargement at different time points after operation in each group（n=6，%，x±s）
3 讨论
3.1 股骨隧道角度对ACL重建术后“滑液灌注效应”的影响
由于手术创伤，ACL重建术后关节滑液中存在高水平炎性因子，不仅影响移植物的再血管化，还能激活破骨细胞，造成骨溶解，从而抑制骨隧道愈合[7-9]。因此有学者认为减少滑液的侵入会避免滑液中炎性因子对骨隧道愈合的影响[10-12]。Zysk等[13]针对13例行ACL重建患者进行了临床研究，通过检测术后7 d时关节液中TNF-α含量发现，TNF-α含量高的患者在术后6个月时均出现了骨隧道扩大现象。本研究检测了术后1、2、4周时兔关节液中TNF-α含量，结果显示3组术后关节滑液中TNF-α含量较正常膝关节显著增高，随时间推移呈递减趋势。表明“滑液灌注效应”是ACL重建术后常见现象，可能造成骨隧道扩大。但术后各时间点3组间比较均无明显差异，说明股骨隧道角度变化不影响关节内的TNF-α含量。
3.2 股骨隧道角度对重建韧带力学性能的影响
移植物在隧道内微动的范围、角度的不同会对隧道产生不同应力，造成韧带生物力学性能的改变，从而影响骨隧道愈合，因此生物力学测试是评价ACL重建效果的重要方法[14-18]。通过计算最大载荷可以评估移植物固定强度及移植的愈合特点[19]。Lim 等[19]认为术后8 周左右是评估移植物生物力学特性转折的敏感时间点，因此我们选择了术后4、8、12周3个时间点。本研究结果显示，重建韧带力学特性存在由急剧减弱再逐渐增强的过程，但3组重建韧带最大载荷比较差异均无统计学意义，表明股骨隧道角度与重建韧带力学性能无相关性。
3.3 股骨隧道角度对ACL重建术后“移植物微动”的影响
移植物相对于隧道任何方式的活动均可能影响骨隧道愈合过程，研究者们将这种微动归纳为“雨刷效应”和“蹦极效应”。有研究证实股骨隧道与股骨纵轴所成角度增大会增加隧道前壁的接触应力，影响隧道愈合[20-22]。沈光思等[23]在此基础上通过计算机分析后得出此角度为25°时，能最大程度避免对隧道壁的应力。理论上，股骨隧道与股骨纵轴在冠状位角度的变化会在膝关节活动过程中产生或加剧不同微动，并对骨隧道壁产生不同应力，抑制骨隧道愈合。而本研究3组术后各时间点的骨隧道扩大率差异均无统计学意义，表明股骨隧道与股骨干纵轴在冠状位所成角度于30～60°之间变化时，对骨隧道扩大率均无明显影响。
综上述，当股骨隧道与股骨干纵轴在冠状位所成角度于30～60°之间变化时，此角度不会影响骨隧道的愈合。但本研究的对象为家兔，且缺少腱骨结合处的组织形态学观察，因此结论是否适用于临床，还有待进一步研究证实。
交叉韧带重建术后骨隧道愈合会影响重建效果，研究表明骨隧道的愈合是由多种因素共同参与的复杂过程[1-3]，“移植物微动”[4]和“滑液灌注效应”[5-6]是抑制骨隧道愈合的两个主要机制。临床上前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）重建时胫骨隧道角度位置相对恒定，股骨隧道角度位置相对变化较大。不同角度的股骨隧道其长度会发生变化，重建韧带所受应力可能发生改变，进而影响骨隧道的愈合。本实验通过建立冠状位不同角度定位下兔ACL重建模型，探讨股骨隧道角度对ACL重建术后骨隧道愈合的影响。
1 材料与方法
1.1 实验动物及主要试剂、仪器
4～5月龄健康家兔54只，雌雄不限，体重1.8～2.3 kg，由桂林医学院动物实验中心提供。家兔双膝关节活动良好，双侧膝关节前后抽屉试验及Lachman试验均为阴性。
兔TNF-α ELISA试剂 [研域（上海）化学试剂有限公司]。万能力学测试仪（北京冠测试验仪器有限公司）；游标卡尺（惠州汇欣龙机电有限公司）。
1.2 实验分组及方法
1.2.1 实验分组
将54只家兔根据不同股骨隧道角度定位（30、45、60°）分为A、B、C 3组，每组18只。3组均取右膝关节建立ACL重建模型，对侧膝关节作正常对照。
1.2.2 ACL重建模型制备
3组实验动物以戊巴比妥钠（1 mL/kg）耳缘静脉注射麻醉后，沿右后肢足跟部作长约5 cm的后正中切口，逐层切开皮肤、皮下，显露跟腱。切取跟腱的中外2/3作为移植物，修剪成长3 cm、直径2 mm，两端编织缝合后，置于庆大霉素盐水中备用。
取右后肢膝关节，以髌腱为中心、偏内侧2 cm处作一纵切口，上至髌骨上缘3～4 cm，下至胫骨结节处。切开关节囊后髌骨外脱位，显露整个关节腔。于ACL上、下止点处完整切除ACL，然后以正常ACL起止点为标志分别定位胫骨和股骨隧道内口。屈膝下用直径2 mm克氏针以胫骨内口为进针点，3 组均与胫骨平台呈50°角钻取胫骨隧道，然后分别与股骨干纵轴呈30、45、60°角钻取股骨隧道外口，在骨隧道出口处钻取骨桥以固定韧带，最后将制备的自体跟腱移植物用线固定后依次穿过胫骨、股骨隧道，于屈膝位收紧，将两端打结固定于骨桥上。重建后检查Lachman试验阴性，彻底冲洗关节腔后逐层缝合切口。术后绷带加压包扎患肢，分笼饲养，自由活动；3 d后拆开绷带换药。每天肌肉注射20 U青霉素，连续7 d，预防感染。见图 1。
图1
ACL重建模型制备示意图 ⓐ 切取跟腱 ⓑ 显露ACL（箭头） ⓒ 股骨隧道定位 ⓓ 箭头示定位角度 ⓓ 重建后的ACL（箭头）
Figure1.
The diagram of ACL reconstruction model preparation ⓐ Tendon harvesting ⓑ ACL exposed (arrow) ⓒ Location of femoral tunnel Arrow indicated the location angle ⓓ Reconstructed ACL (arrow)
1.3 观测指标
1.3.1 关节滑液中TNF-α含量检测
于术后1、2、4周时提取各组动物膝关节滑液。具体方法：用2.5 mL一次性无菌注射器进行双膝关节穿刺，注入无菌生理盐水1 mL，并反复抽吸3～5次，使冲洗液混匀，最后抽尽膝关节腔内液体。将抽取的关节液以离心半径10 cm、3 000 r/min离心20 min，收集上清液，采用ELISA双抗体夹心法检测TNF-α含量。
1.3.2 重建韧带最大载荷测量
术后4、8、12周各组分别取6只动物用空气栓塞法处死，切除双膝关节周围皮肤、肌肉、韧带、肌腱及膝关节内后交叉韧带、内外侧半月板，仅保留股骨-ACL-胫骨，胫骨、股骨各保留约3 cm长。将标本固定于万能力学测试仪上，以拉伸速度0.5 mm/s拉长0.5 mm，反复3次。记录载荷-位移曲线，计算最大载荷。
1.3.3 股骨隧道扩大率测量
术后4、8、12周取各组生物力学检测后实验侧标本，去除韧带和胫骨端，保留股骨端，锯开股骨隧道。用游标卡尺在隧道内口处测量骨隧道宽度。按照Webster等[7]的方法，以隧道内口处的骨隧道宽度减去术前骨隧道内径（即钻头直径2 mm），其差值与术前骨隧道内径之比即为骨隧道扩大率。
1.4 统计学方法
采用SPSS16.0统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用Bonferroni法；检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 TNF-α含量检测
3组TNF-α含量均于术后1周时最高，之后逐渐下降。与正常膝关节相比，各时间点3组膝关节滑液中TNF-α含量均显著增加，差异均有统计学意义（P＜0.05）；3组间比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表 1。
表1
各组术后各时间点关节滑液中TNF-α含量比较（n=18，pg/ mL，x±s）
Table1.
Comparison of the level of TNF-α in synovial fluid at different time points after operation in each group（n=18，pg/ mL，x±s）
2.2 重建韧带最大载荷测量
各组重建韧带最大载荷随时间推移逐步增加，但与正常膝关节相比，各时间点3组重建韧带最大载荷均降低，差异有统计学意义（P＜0.05）；3组间比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表 2。
表2
各组术后各时间点重建韧带最大载荷比较（n=6，N，x±s）
Table2.
Comparison of the maximum load of the ligament at different time points after operation in each group（n=6，N，x±s）
2.3 股骨隧道扩大率测量
3组术后各时间点均出现不同程度的股骨隧道扩大，4周时达最高值，之后随时间推移扩大程度开始减弱。3组各时间点股骨隧道扩大率比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表 3。
表3
各组术后各时间点骨隧道扩大率比较（n=6，%，x±s）
Table3.
Comparison of the rate of bone tunnel enlargement at different time points after operation in each group（n=6，%，x±s）
3 讨论
3.1 股骨隧道角度对ACL重建术后“滑液灌注效应”的影响
由于手术创伤，ACL重建术后关节滑液中存在高水平炎性因子，不仅影响移植物的再血管化，还能激活破骨细胞，造成骨溶解，从而抑制骨隧道愈合[7-9]。因此有学者认为减少滑液的侵入会避免滑液中炎性因子对骨隧道愈合的影响[10-12]。Zysk等[13]针对13例行ACL重建患者进行了临床研究，通过检测术后7 d时关节液中TNF-α含量发现，TNF-α含量高的患者在术后6个月时均出现了骨隧道扩大现象。本研究检测了术后1、2、4周时兔关节液中TNF-α含量，结果显示3组术后关节滑液中TNF-α含量较正常膝关节显著增高，随时间推移呈递减趋势。表明“滑液灌注效应”是ACL重建术后常见现象，可能造成骨隧道扩大。但术后各时间点3组间比较均无明显差异，说明股骨隧道角度变化不影响关节内的TNF-α含量。
3.2 股骨隧道角度对重建韧带力学性能的影响
移植物在隧道内微动的范围、角度的不同会对隧道产生不同应力，造成韧带生物力学性能的改变，从而影响骨隧道愈合，因此生物力学测试是评价ACL重建效果的重要方法[14-18]。通过计算最大载荷可以评估移植物固定强度及移植的愈合特点[19]。Lim 等[19]认为术后8 周左右是评估移植物生物力学特性转折的敏感时间点，因此我们选择了术后4、8、12周3个时间点。本研究结果显示，重建韧带力学特性存在由急剧减弱再逐渐增强的过程，但3组重建韧带最大载荷比较差异均无统计学意义，表明股骨隧道角度与重建韧带力学性能无相关性。
3.3 股骨隧道角度对ACL重建术后“移植物微动”的影响
移植物相对于隧道任何方式的活动均可能影响骨隧道愈合过程，研究者们将这种微动归纳为“雨刷效应”和“蹦极效应”。有研究证实股骨隧道与股骨纵轴所成角度增大会增加隧道前壁的接触应力，影响隧道愈合[20-22]。沈光思等[23]在此基础上通过计算机分析后得出此角度为25°时，能最大程度避免对隧道壁的应力。理论上，股骨隧道与股骨纵轴在冠状位角度的变化会在膝关节活动过程中产生或加剧不同微动，并对骨隧道壁产生不同应力，抑制骨隧道愈合。而本研究3组术后各时间点的骨隧道扩大率差异均无统计学意义，表明股骨隧道与股骨干纵轴在冠状位所成角度于30～60°之间变化时，对骨隧道扩大率均无明显影响。
综上述，当股骨隧道与股骨干纵轴在冠状位所成角度于30～60°之间变化时，此角度不会影响骨隧道的愈合。但本研究的对象为家兔，且缺少腱骨结合处的组织形态学观察，因此结论是否适用于临床，还有待进一步研究证实。
