引用本文： 柳海峰, 陆伟, 梁达强, 耿红荔, 朱伟民, 欧阳侃, 李皓, 彭亮权, 冯文哲, 钟名金, 陈康, 李瑛, 邓桢翰, 王大平. 大腿肌群等速训练对前交叉韧带重建术后移植物塑形的影响. 中国修复重建外科杂志, 2019, 33(9): 1088-1094. doi: 10.7507/1002-1892.201902059 复制
膝关节前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）断裂属于临床常见的运动损伤，据报道国外 ACL 损伤发病率达到 68.6/10 万[1]。关节镜下自体腘绳肌腱重建 ACL 是常用治疗方法[2]，但许多患者由于术后未得到及时有效康复指导，关节功能恢复并不理想。因此，手术方式固然对术后功能有着根本影响，但是康复训练同样十分重要。
ACL 重建术后肌肉萎缩是一个常见的严重并发症，尤以股内侧肌萎缩显著[3-4]。因此，术后针对性大腿肌肉力量训练对于恢复运动功能、膝关节稳定性起着重要作用。等速康复系统能提供多角度等长训练以及向心、离心等速训练，有效促进肌力恢复及神经-肌肉控制力，从而达到术后早期康复、降低再损伤风险、提高膝关节功能的目的[5]。同时，有研究发现移植物塑形结果直接影响患者回归运动时间以及运动水平[6]。但是，目前鲜有研究关注等速训练对移植物塑形的影响。基于上述研究背景，我们利用影像学及组织学方法观察 ACL 移植物塑形情况，研究大腿肌群等速训练对 ACL 重建术后移植物塑形的影响，以期总结相关规律指导临床治疗。报告如下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准：① 年龄 20～40 岁男性患者、年龄 20～35 岁女性患者；② 运动损伤，伤后 1 个月内手术，且为单侧手术；③ 手术均由同一组医师完成；关节镜下自体腘绳肌腱单束解剖重建 ACL，股骨端采用股骨端带袢钛板（Smith & Nephew公司，美国）悬吊固定，胫骨端骨道内羟基磷灰石可吸收界面螺钉（Smith & Nephew公司，美国）加骨道外门形钉双重固定；④ 无下肢血管、神经损伤等，无开放性伤口；⑤ 无术后感染、下肢静脉血栓形成等严重并发症发生。排除标准：① 合并半月板、后交叉韧带、侧副韧带损伤；② 术后关节僵硬明显，术后 1 个月被动活动度<90°；③ 无法耐受康复训练、中途退出。
2016 年 8 月—12 月，共 267 例患者于我院行关节镜下自体腘绳肌腱单束解剖重建 ACL，其中 40 例符合选择标准纳入研究。根据术后功能锻炼方案，分为试验组及对照组，每组 20 例。其中，试验组 12 例、对照组 12 例术后获得完整随访，并二次关节镜手术（以下简称，二次镜检）取出内固定物以及探查、取样，纳入最终研究。
1.2 一般资料
试验组：男 6 例，女 6 例；年龄 22～38 岁，平均 27.8 岁。体质量指数（body mass index，BMI）为（23.46±4.32）kg/m2。左侧 5 例，右侧 7 例。受伤至手术时间为（23.87±3.72）d。术前国际膝关节文献委员会（IKDC）评分为（36.38±4.57）分。对照组：男 7 例，女 5 例；年龄 21～39 岁，平均 28.6 岁。BMI 为（24.31±5.27）kg/m2。受伤至手术时间为（25.66±4.08）d。术前 IKDC 评分为（37.33±3.24）分。
两组患者性别、年龄、BMI、损伤侧别、受伤至手术时间、术前 IKDC 评分等一般资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。
1.3 术后康复训练方案
对照组：术后采用常规康复训练方案，主要包括肌力以及活动度训练。① 肌力训练：术后第 1 天开始行踝泵、直抬腿锻炼，锻炼频度为 5 min/h。术后 2 周～6 个月主要通过坐位静力负重锻炼肌肉力量，负重逐渐增加，以最大负荷的 70%～80% 为宜；每次坚持至肌肉极度酸胀（>5 min），休息 6～8 s 后继续锻炼，直至力竭（或累计 30 min），此为 1 组，每天 3～4 组。② 活动度训练：膝关节屈曲达 90° 并能完全伸直前提下，每日最大限度弯曲 1～2 次。术后 3 个月内屈曲避免超过 120°，每次 10 min，并在弯曲前、后冰敷。锻炼后若出现膝关节肿胀，加强冰敷或休息 1～3 d。
试验组：在对照组常规康复训练基础上，术后 3～6 个月每周二、四、六将常规肌力训练替换为等速训练，采用 Biodex System 4 等速肌力训练系统（Biodex 公司，美国）。具体措施：每次训练包括术前按摩放松、适应性训练、正式训练、术后按摩放松 4 个环节。术前按摩包括髌骨活动、大腿肌肉按摩，持续 5 min。适应性训练包括 5 次适应性肌肉最大收缩。正式训练包括爆发力训练及耐力训练，爆发力以 60°/s 为角速度，15 次为 1 组，耐力训练以 180°/s 为角速度，20 次为 1 组；各做 3 组，组间休息 1 min。具体实施情况视患者膝关节肿胀、发热情况适当调整，若出现膝关节疼痛则停止训练并加强冰敷。正式训练结束后进行大腿肌肉按摩放松 5 min。
1.4 疗效评价指标
术后 3、6、12 个月及二次镜检时，测量患者肌力情况、腘绳肌与股四头肌肌力比值（hamstring quadriceps ratio，H/Q），同时行 MRI 检查判断移植物塑形情况。
1.4.1 膝关节等速肌力测定
采用 Biodex System 4 等速肌力训练系统行膝关节等速肌力测定。肌力测量前，患者先行全身及局部热身运动。调整膝关节轴心与训练系统动力臂轴心一致，并将阻力护垫绑于患肢内踝尖 3～5 cm 处，视患者身高而定。设置膝关节活动范围为 0～90°。完成 5 次适应性肌肉最大收缩，并对下肢进行称重，排除患肢质量影响。然后以 60°/s 角速度活动 5 次，记录患者伸屈膝关节力矩峰值（peak torque，PT）以及 H/Q。测定当天停止其他康复锻炼。
1.4.2 MRI检查
MRI 移植物评分包括 ACL 移植物容量、移植物信号强度以及移植物张力三部分，各占 30 分，满分 90 分[7]。① 移植物容量：通过自行开发的基于 MRI 二维图像的交叉韧带快速分割技术软件，将图像进行分割后重建，按照以下公式计算移植物容量得分，公式：术后随访 ACL 容量/术后即刻 ACL 容量×30。② 移植物信号强度：利用 PACS 软件测量移植物及后交叉韧带平均灰度值，按照以下公式计算移植物信号强度得分，公式：ACL 移植物平均灰度值/后交叉韧带平均灰度值×30。③ 移植物张力：PACS 软件测量 ACL 移植物上、中、下 1/3 处斜率以及 Blumensaat 线斜率，按照以下公式计算移植物张力指数，公式：（上 1/3 处斜率/Blumensaat 线斜率+中 1/3 处斜率/Blumensaat 线斜率+下 1/3 处斜率/Blumensaat 线斜率）/3，移植物张力得分为移植物张力指数×30。
1.4.3 二次镜检及组织学评分
关节镜下按照以下三方面对移植物进行评分[8-9]：① 移植物滑膜及血管覆盖：A 级，移植物全部被滑膜覆盖，滑膜中有大量血管；B 级，移植物部分区域无滑膜覆盖，血管覆盖较少；C 级，移植物大部分或全部无滑膜覆盖，血管覆盖极少或缺失。② 移植物张力：A 级，移植物张力良好，屈膝 0～90° 范围张力接近正常 ACL；B 级，移植物轻度松弛，张力较正常 ACL 变小，且部分区域存在移植物松散表现；C 级，松弛明显，张力较正常 ACL 明显降低。③ 移植物容量及韧带纤维再撕裂：术中测量移植物绝对直径，并与重建术时移植物直径进行对比，评估移植物容量减小程度。A 级，移植物无撕裂纤维，移植物容量≥80%；B 级，移植物表面部分撕裂，移植物容量 30%～80%；C 级，移植物大部分撕裂，移植物容量≤30%。以上 3 个指标中，A 级 2 分、B 级 1 分、C 级 0 分，计算总分。其中，移植物容量及再撕裂评定为 C 级者直接排除研究。
大体观察后，用探钩打开移植物表面滑膜，使用 3 mm 篮钳从移植物关节内部分纵向钳取样本，大小约 3 mm×8 mm，注意避开移植物撕裂区域。样本切片、HE 染色，光镜下从血管分布及细胞形态两部分进行评分[10-11]。① 血管分布：0 分，丰富血管分布，类似新鲜肉芽组织；1 分，肥厚性炎性血管增生；2 分：中等程度血管增生；3 分，少量血管分布；4 分：无血管分布。② 细胞形态：100 倍镜下，0 分，标本大部分或绝大部分为圆形细胞核；1 分，纺锤形细胞核为主，其次为圆形细胞核；2 分，纺锤形细胞核为主，其次为椭圆形细胞核；3 分，纺锤形细胞核为主，其次为线形细胞核；4 分，线形细胞核为主。
1.5 统计学方法
采用 SPSS20.0 统计软件进行分析。计量资料以均值±标准差表示，组间比较采用独立样本 t 检验；检验水准 α=0.05。由于男女肌力存在差异，组间 PT 结果以两组同一性别患者进行比较。
2 结果
两组患者术后切口均Ⅰ期愈合，无手术相关并发症发生。试验组 ACL 重建术至二次镜检时间为（23.57±3.23）个月，对照组为（23.22±3.56）个月，差异无统计学意义（t=0.252，P=0.803）。试验组随访时间为 17～30 个月，平均 23.6 个月；对照组为 19～29 个月，平均 23.2 个月。二次镜检时，试验组 IKDC 评分为（90.45±4.73）分，对照组为（89.32±4.54）分；两组组内手术前后比较差异均有统计学意义（t=−35.390，P=0.000；t=−34.552，P=0.000），组间差异无统计学意义（t=0.868，P=0.404）。
2.1 膝关节等速肌力测定
2.1.1 PT
各时间点男女患者 PT 观察结果一致。术后 3 个月两组屈伸膝关节 PT 差异无统计学意义（P>0.05），术后 6、12 个月以及二次镜检时，试验组患者屈伸膝关节 PT 均大于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表1、2。
表1
术后各时间点两组男性患者PT比较（
，N·m）
Table1.
PT of male patients at different time points after operation (
, N·m)
表2
术后各时间点两组女性患者PT比较（
，N·m）
Table2.
PT of female patients at different time points after operation (
, N·m)
2.1.2 H/Q
两组术后 3 个月及二次镜检时 H/Q 差异无统计学意义（P>0.05）；试验组术后 6、12 个月时 H/Q 均大于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表3。
表3
术后各时间点两组H/Q比较（n=12，
，%）
Table3.
H/Q at different time points after operation (n=12, 
, %)
2.2 MRI检查
两组术后 3 个月评分较高，术后 6 个月评分最低，之后逐渐增加，二次镜检时评分再次接近正常韧带结构（90 分）。术后 3、6 个月及二次镜检时，两组 MRI 评分差异无统计学意义（P>0.05）；术后 12 个月试验组 MRI 评分明显高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表4 及图1。
表4
两组术后各时间点MRI评分比较（n=12，
）
Table4.
MRI scores at different time points after operation (n=12, 
)
图1
两组术后各时间点 MRI
从左至右依次为术后 3、6、12 个月及二次镜检时 a. 试验组；b. 对照组
Figure1. MRI at different time points of two groupsFrom left to right for 3 months, 6 months, 12 months, and the second-look arthroscopy a. Isokinetic group; b. Control group
2.3 二次镜检观测
关节镜下观察，两组移植物滑膜覆盖良好，滑膜中有较多血管；韧带张力良好，韧带容量良好，表面未见明显纤维撕裂。见图2。试验组移植物评分为（4.17±0.83）分，对照组为（4.08±0.90）分，差异无统计学意义（t=0.290，P=0.777）。
图2
二次镜检两组移植物观察
a. 对照组；b. 试验组
Figure2. Graft observation of two groups under arthroscopya. Control group; b. Isokinetic group
光镜下观察，试验组移植物血管分布较少、细胞核以线形细胞核为主；对照组移植物血管分布较多、细胞核以椭圆形细胞核为主，见图3。试验组血管分布及细胞形态评分分别为（3.33±0.78）、（3.00±0.74）分，均高于对照组的（2.67±0.65）、（2.42±0.51）分，差异均有统计学意义（t=2.966，P=0.013；t=3.023，P=0.012）。
图3
两组组织学观察（HE×100）
a. 试验组；b. 对照组
Figure3. Histological observation of two groups (HE×100)a. Isokinetic group; b. Control group
3 讨论
股四头肌肌肉萎缩是 ACL 重建术后常见问题。而股四头肌力量与膝关节动态稳定性密切相关，鉴于 ACL 重建患者术后恢复运动时韧带再次损伤率高[12]，临床医师在指导患者回归术前运动水平时应该注意股四头肌力量的恢复情况[13]。前瞻性研究认为，ACL 重建术后 3～6 个月，患者会出现明显的股四头肌力量缺失以及神经激活缺陷，此期间股四头肌力量缺失主要是肌肉萎缩导致，不是因为中枢神经抑制，因此使股四头肌力量正常化的康复干预应强调刺激肌肉肥大，而不是促进神经肌肉激活[14]。另有研究显示 ACL 重建后患者股四头肌功能与其肌肉容量相关[4]，因此术后康复干预强调刺激肌肉肥大可能更有利于患者预后及功能恢复。目前等速训练设备已经在国内外得到广泛应用[15-17]，等速训练有助于 ACL 重建术后肌力恢复以及改善膝关节功能，但尚无研究涉及等速训练对韧带塑形的影响。ACL 重建后移植物经历了一个从肌腱到韧带的变化过程，称之为塑形或韧带化[18]。目前对于韧带塑形程度直接影响患者恢复运动时机以及运动恢复水平已达成共识[6,19]。因此，我们认为在术后进行相应的等速训练，以促进大腿肌肉进一步肥大，可能有利于韧带塑形。
本研究结果表明，试验组患者术后 3～6 个月进行规律的大腿肌群等速训练后，其大腿肌力 PT 以及 H/Q 较对照组明显增大，一定程度上证实了规律的大腿肌群等速训练能有效恢复 ACL 重建术后的大腿力量[20]。同时，H/Q 作为反映膝关节屈伸肌力平衡的重要指标，能评定膝关节损伤风险。有学者认为[21]，ACL 重建术后膝关节 H/Q 达 60% 及以上时，能达到预防膝关节损伤的目的。本研究中，试验组术后 6 个月 H/Q 已达 60%，而对照组在二次镜检时才达 60% 以上。因此，我们认为等速训练能使大腿肌力平衡得到尽早恢复，对关节产生保护作用。术后 MRI 评分结果也佐证了上述观点。试验组术后 6 个月 MRI 评分与对照组无显著差异，分析韧带塑形在术后 6 个月逐渐达高峰期，MRI 评分处于较低水平，而术后 12 个月时韧带塑形趋于平稳，此时肌肉力量对韧带的保护作用得到体现，试验组 MRI 评分明显高于对照组，提示早期大腿肌群等速训练带来的肌肉力量收益能促进韧带早期塑形。然而该结论有待进一步组织学研究证实。
我们前期研究发现，ACL 重建术后 2 年以上，关节镜下评估为塑形良好的移植物尽管在光镜下观察组织学结构接近于正常 ACL，但超微结构与正常 ACL 仍存在明显差异[22]。因此我们认为韧带的塑形没有终点（即与正常 ACL 结构达到一致），只有稳定期。尽管目前无关于塑形稳定期的统一时间，但大部分研究认为术后 2 年 ACL 塑形进入稳定期[18]。本研究中，两组患者均为 ACL 重建术后 2 年左右进行二次镜检。此时，两组 IKDC 评分、MRI 评分以及组织学评分均无显著差异，分析移植物均已进入塑形稳定期，相应评分结果无实质差别。然而，组织学评价认为韧带内血管越少、细胞以线形细胞核为主为塑形程度较高的标志[23]。而试验组血管分布及细胞形态得分更高，塑形程度更好，分析这是术后早期等速训练能促进股四头肌肌力恢复，对韧带塑形产生保护作用有关。而且两组移植物虽在术后 2 年左右进入塑形稳定期，但试验组组织学层面塑形更好，可能更有利于远期预后。
综上述，本研究结果提示术后大腿肌群等速训练在促进 ACL 重建术后患者肌力恢复、韧带早期塑形方面具有积极作用，可能更有利于患者远期恢复。但本研究也存在以下不足：① 缺乏健侧数据对比分析；② 样本量较小，结论受取材部位影响较大；③ 缺乏电镜观察，未能分析移植物胶原纤维等超微结构的差别。
作者贡献：柳海峰负责科研设计及文章撰写；陆伟、王大平参与科研设计，协调各作者间任务分工；梁达强、邓桢翰负责数据收集及统计分析，协助文章撰写；耿红荔负责 Biodex System 4 等速肌力训练系统操作以及其他康复治疗手段；朱伟民、欧阳侃、李皓、彭亮权、冯文哲、钟名金、陈康、李瑛参与手术实施、患者随访。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道。
机构伦理问题：研究方案经深圳大学第一附属医院（深圳市第二人民医院）医学伦理委员会批准。
膝关节前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）断裂属于临床常见的运动损伤，据报道国外 ACL 损伤发病率达到 68.6/10 万[1]。关节镜下自体腘绳肌腱重建 ACL 是常用治疗方法[2]，但许多患者由于术后未得到及时有效康复指导，关节功能恢复并不理想。因此，手术方式固然对术后功能有着根本影响，但是康复训练同样十分重要。
ACL 重建术后肌肉萎缩是一个常见的严重并发症，尤以股内侧肌萎缩显著[3-4]。因此，术后针对性大腿肌肉力量训练对于恢复运动功能、膝关节稳定性起着重要作用。等速康复系统能提供多角度等长训练以及向心、离心等速训练，有效促进肌力恢复及神经-肌肉控制力，从而达到术后早期康复、降低再损伤风险、提高膝关节功能的目的[5]。同时，有研究发现移植物塑形结果直接影响患者回归运动时间以及运动水平[6]。但是，目前鲜有研究关注等速训练对移植物塑形的影响。基于上述研究背景，我们利用影像学及组织学方法观察 ACL 移植物塑形情况，研究大腿肌群等速训练对 ACL 重建术后移植物塑形的影响，以期总结相关规律指导临床治疗。报告如下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准：① 年龄 20～40 岁男性患者、年龄 20～35 岁女性患者；② 运动损伤，伤后 1 个月内手术，且为单侧手术；③ 手术均由同一组医师完成；关节镜下自体腘绳肌腱单束解剖重建 ACL，股骨端采用股骨端带袢钛板（Smith & Nephew公司，美国）悬吊固定，胫骨端骨道内羟基磷灰石可吸收界面螺钉（Smith & Nephew公司，美国）加骨道外门形钉双重固定；④ 无下肢血管、神经损伤等，无开放性伤口；⑤ 无术后感染、下肢静脉血栓形成等严重并发症发生。排除标准：① 合并半月板、后交叉韧带、侧副韧带损伤；② 术后关节僵硬明显，术后 1 个月被动活动度<90°；③ 无法耐受康复训练、中途退出。
2016 年 8 月—12 月，共 267 例患者于我院行关节镜下自体腘绳肌腱单束解剖重建 ACL，其中 40 例符合选择标准纳入研究。根据术后功能锻炼方案，分为试验组及对照组，每组 20 例。其中，试验组 12 例、对照组 12 例术后获得完整随访，并二次关节镜手术（以下简称，二次镜检）取出内固定物以及探查、取样，纳入最终研究。
1.2 一般资料
试验组：男 6 例，女 6 例；年龄 22～38 岁，平均 27.8 岁。体质量指数（body mass index，BMI）为（23.46±4.32）kg/m2。左侧 5 例，右侧 7 例。受伤至手术时间为（23.87±3.72）d。术前国际膝关节文献委员会（IKDC）评分为（36.38±4.57）分。对照组：男 7 例，女 5 例；年龄 21～39 岁，平均 28.6 岁。BMI 为（24.31±5.27）kg/m2。受伤至手术时间为（25.66±4.08）d。术前 IKDC 评分为（37.33±3.24）分。
两组患者性别、年龄、BMI、损伤侧别、受伤至手术时间、术前 IKDC 评分等一般资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。
1.3 术后康复训练方案
对照组：术后采用常规康复训练方案，主要包括肌力以及活动度训练。① 肌力训练：术后第 1 天开始行踝泵、直抬腿锻炼，锻炼频度为 5 min/h。术后 2 周～6 个月主要通过坐位静力负重锻炼肌肉力量，负重逐渐增加，以最大负荷的 70%～80% 为宜；每次坚持至肌肉极度酸胀（>5 min），休息 6～8 s 后继续锻炼，直至力竭（或累计 30 min），此为 1 组，每天 3～4 组。② 活动度训练：膝关节屈曲达 90° 并能完全伸直前提下，每日最大限度弯曲 1～2 次。术后 3 个月内屈曲避免超过 120°，每次 10 min，并在弯曲前、后冰敷。锻炼后若出现膝关节肿胀，加强冰敷或休息 1～3 d。
试验组：在对照组常规康复训练基础上，术后 3～6 个月每周二、四、六将常规肌力训练替换为等速训练，采用 Biodex System 4 等速肌力训练系统（Biodex 公司，美国）。具体措施：每次训练包括术前按摩放松、适应性训练、正式训练、术后按摩放松 4 个环节。术前按摩包括髌骨活动、大腿肌肉按摩，持续 5 min。适应性训练包括 5 次适应性肌肉最大收缩。正式训练包括爆发力训练及耐力训练，爆发力以 60°/s 为角速度，15 次为 1 组，耐力训练以 180°/s 为角速度，20 次为 1 组；各做 3 组，组间休息 1 min。具体实施情况视患者膝关节肿胀、发热情况适当调整，若出现膝关节疼痛则停止训练并加强冰敷。正式训练结束后进行大腿肌肉按摩放松 5 min。
1.4 疗效评价指标
术后 3、6、12 个月及二次镜检时，测量患者肌力情况、腘绳肌与股四头肌肌力比值（hamstring quadriceps ratio，H/Q），同时行 MRI 检查判断移植物塑形情况。
1.4.1 膝关节等速肌力测定
采用 Biodex System 4 等速肌力训练系统行膝关节等速肌力测定。肌力测量前，患者先行全身及局部热身运动。调整膝关节轴心与训练系统动力臂轴心一致，并将阻力护垫绑于患肢内踝尖 3～5 cm 处，视患者身高而定。设置膝关节活动范围为 0～90°。完成 5 次适应性肌肉最大收缩，并对下肢进行称重，排除患肢质量影响。然后以 60°/s 角速度活动 5 次，记录患者伸屈膝关节力矩峰值（peak torque，PT）以及 H/Q。测定当天停止其他康复锻炼。
1.4.2 MRI检查
MRI 移植物评分包括 ACL 移植物容量、移植物信号强度以及移植物张力三部分，各占 30 分，满分 90 分[7]。① 移植物容量：通过自行开发的基于 MRI 二维图像的交叉韧带快速分割技术软件，将图像进行分割后重建，按照以下公式计算移植物容量得分，公式：术后随访 ACL 容量/术后即刻 ACL 容量×30。② 移植物信号强度：利用 PACS 软件测量移植物及后交叉韧带平均灰度值，按照以下公式计算移植物信号强度得分，公式：ACL 移植物平均灰度值/后交叉韧带平均灰度值×30。③ 移植物张力：PACS 软件测量 ACL 移植物上、中、下 1/3 处斜率以及 Blumensaat 线斜率，按照以下公式计算移植物张力指数，公式：（上 1/3 处斜率/Blumensaat 线斜率+中 1/3 处斜率/Blumensaat 线斜率+下 1/3 处斜率/Blumensaat 线斜率）/3，移植物张力得分为移植物张力指数×30。
1.4.3 二次镜检及组织学评分
关节镜下按照以下三方面对移植物进行评分[8-9]：① 移植物滑膜及血管覆盖：A 级，移植物全部被滑膜覆盖，滑膜中有大量血管；B 级，移植物部分区域无滑膜覆盖，血管覆盖较少；C 级，移植物大部分或全部无滑膜覆盖，血管覆盖极少或缺失。② 移植物张力：A 级，移植物张力良好，屈膝 0～90° 范围张力接近正常 ACL；B 级，移植物轻度松弛，张力较正常 ACL 变小，且部分区域存在移植物松散表现；C 级，松弛明显，张力较正常 ACL 明显降低。③ 移植物容量及韧带纤维再撕裂：术中测量移植物绝对直径，并与重建术时移植物直径进行对比，评估移植物容量减小程度。A 级，移植物无撕裂纤维，移植物容量≥80%；B 级，移植物表面部分撕裂，移植物容量 30%～80%；C 级，移植物大部分撕裂，移植物容量≤30%。以上 3 个指标中，A 级 2 分、B 级 1 分、C 级 0 分，计算总分。其中，移植物容量及再撕裂评定为 C 级者直接排除研究。
大体观察后，用探钩打开移植物表面滑膜，使用 3 mm 篮钳从移植物关节内部分纵向钳取样本，大小约 3 mm×8 mm，注意避开移植物撕裂区域。样本切片、HE 染色，光镜下从血管分布及细胞形态两部分进行评分[10-11]。① 血管分布：0 分，丰富血管分布，类似新鲜肉芽组织；1 分，肥厚性炎性血管增生；2 分：中等程度血管增生；3 分，少量血管分布；4 分：无血管分布。② 细胞形态：100 倍镜下，0 分，标本大部分或绝大部分为圆形细胞核；1 分，纺锤形细胞核为主，其次为圆形细胞核；2 分，纺锤形细胞核为主，其次为椭圆形细胞核；3 分，纺锤形细胞核为主，其次为线形细胞核；4 分，线形细胞核为主。
1.5 统计学方法
采用 SPSS20.0 统计软件进行分析。计量资料以均值±标准差表示，组间比较采用独立样本 t 检验；检验水准 α=0.05。由于男女肌力存在差异，组间 PT 结果以两组同一性别患者进行比较。
2 结果
两组患者术后切口均Ⅰ期愈合，无手术相关并发症发生。试验组 ACL 重建术至二次镜检时间为（23.57±3.23）个月，对照组为（23.22±3.56）个月，差异无统计学意义（t=0.252，P=0.803）。试验组随访时间为 17～30 个月，平均 23.6 个月；对照组为 19～29 个月，平均 23.2 个月。二次镜检时，试验组 IKDC 评分为（90.45±4.73）分，对照组为（89.32±4.54）分；两组组内手术前后比较差异均有统计学意义（t=−35.390，P=0.000；t=−34.552，P=0.000），组间差异无统计学意义（t=0.868，P=0.404）。
2.1 膝关节等速肌力测定
2.1.1 PT
各时间点男女患者 PT 观察结果一致。术后 3 个月两组屈伸膝关节 PT 差异无统计学意义（P>0.05），术后 6、12 个月以及二次镜检时，试验组患者屈伸膝关节 PT 均大于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表1、2。
表1
术后各时间点两组男性患者PT比较（，N·m）
Table1.
PT of male patients at different time points after operation (, N·m)
表2
术后各时间点两组女性患者PT比较（，N·m）
Table2.
PT of female patients at different time points after operation (, N·m)
2.1.2 H/Q
两组术后 3 个月及二次镜检时 H/Q 差异无统计学意义（P>0.05）；试验组术后 6、12 个月时 H/Q 均大于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表3。
表3
术后各时间点两组H/Q比较（n=12，，%）
Table3.
H/Q at different time points after operation (n=12, , %)
2.2 MRI检查
两组术后 3 个月评分较高，术后 6 个月评分最低，之后逐渐增加，二次镜检时评分再次接近正常韧带结构（90 分）。术后 3、6 个月及二次镜检时，两组 MRI 评分差异无统计学意义（P>0.05）；术后 12 个月试验组 MRI 评分明显高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表4 及图1。
表4
两组术后各时间点MRI评分比较（n=12，）
Table4.
MRI scores at different time points after operation (n=12, )
图1
两组术后各时间点 MRI
从左至右依次为术后 3、6、12 个月及二次镜检时 a. 试验组；b. 对照组
Figure1. MRI at different time points of two groupsFrom left to right for 3 months, 6 months, 12 months, and the second-look arthroscopy a. Isokinetic group; b. Control group
2.3 二次镜检观测
关节镜下观察，两组移植物滑膜覆盖良好，滑膜中有较多血管；韧带张力良好，韧带容量良好，表面未见明显纤维撕裂。见图2。试验组移植物评分为（4.17±0.83）分，对照组为（4.08±0.90）分，差异无统计学意义（t=0.290，P=0.777）。
图2
二次镜检两组移植物观察
a. 对照组；b. 试验组
Figure2. Graft observation of two groups under arthroscopya. Control group; b. Isokinetic group
光镜下观察，试验组移植物血管分布较少、细胞核以线形细胞核为主；对照组移植物血管分布较多、细胞核以椭圆形细胞核为主，见图3。试验组血管分布及细胞形态评分分别为（3.33±0.78）、（3.00±0.74）分，均高于对照组的（2.67±0.65）、（2.42±0.51）分，差异均有统计学意义（t=2.966，P=0.013；t=3.023，P=0.012）。
图3
两组组织学观察（HE×100）
a. 试验组；b. 对照组
Figure3. Histological observation of two groups (HE×100)a. Isokinetic group; b. Control group
3 讨论
股四头肌肌肉萎缩是 ACL 重建术后常见问题。而股四头肌力量与膝关节动态稳定性密切相关，鉴于 ACL 重建患者术后恢复运动时韧带再次损伤率高[12]，临床医师在指导患者回归术前运动水平时应该注意股四头肌力量的恢复情况[13]。前瞻性研究认为，ACL 重建术后 3～6 个月，患者会出现明显的股四头肌力量缺失以及神经激活缺陷，此期间股四头肌力量缺失主要是肌肉萎缩导致，不是因为中枢神经抑制，因此使股四头肌力量正常化的康复干预应强调刺激肌肉肥大，而不是促进神经肌肉激活[14]。另有研究显示 ACL 重建后患者股四头肌功能与其肌肉容量相关[4]，因此术后康复干预强调刺激肌肉肥大可能更有利于患者预后及功能恢复。目前等速训练设备已经在国内外得到广泛应用[15-17]，等速训练有助于 ACL 重建术后肌力恢复以及改善膝关节功能，但尚无研究涉及等速训练对韧带塑形的影响。ACL 重建后移植物经历了一个从肌腱到韧带的变化过程，称之为塑形或韧带化[18]。目前对于韧带塑形程度直接影响患者恢复运动时机以及运动恢复水平已达成共识[6,19]。因此，我们认为在术后进行相应的等速训练，以促进大腿肌肉进一步肥大，可能有利于韧带塑形。
本研究结果表明，试验组患者术后 3～6 个月进行规律的大腿肌群等速训练后，其大腿肌力 PT 以及 H/Q 较对照组明显增大，一定程度上证实了规律的大腿肌群等速训练能有效恢复 ACL 重建术后的大腿力量[20]。同时，H/Q 作为反映膝关节屈伸肌力平衡的重要指标，能评定膝关节损伤风险。有学者认为[21]，ACL 重建术后膝关节 H/Q 达 60% 及以上时，能达到预防膝关节损伤的目的。本研究中，试验组术后 6 个月 H/Q 已达 60%，而对照组在二次镜检时才达 60% 以上。因此，我们认为等速训练能使大腿肌力平衡得到尽早恢复，对关节产生保护作用。术后 MRI 评分结果也佐证了上述观点。试验组术后 6 个月 MRI 评分与对照组无显著差异，分析韧带塑形在术后 6 个月逐渐达高峰期，MRI 评分处于较低水平，而术后 12 个月时韧带塑形趋于平稳，此时肌肉力量对韧带的保护作用得到体现，试验组 MRI 评分明显高于对照组，提示早期大腿肌群等速训练带来的肌肉力量收益能促进韧带早期塑形。然而该结论有待进一步组织学研究证实。
我们前期研究发现，ACL 重建术后 2 年以上，关节镜下评估为塑形良好的移植物尽管在光镜下观察组织学结构接近于正常 ACL，但超微结构与正常 ACL 仍存在明显差异[22]。因此我们认为韧带的塑形没有终点（即与正常 ACL 结构达到一致），只有稳定期。尽管目前无关于塑形稳定期的统一时间，但大部分研究认为术后 2 年 ACL 塑形进入稳定期[18]。本研究中，两组患者均为 ACL 重建术后 2 年左右进行二次镜检。此时，两组 IKDC 评分、MRI 评分以及组织学评分均无显著差异，分析移植物均已进入塑形稳定期，相应评分结果无实质差别。然而，组织学评价认为韧带内血管越少、细胞以线形细胞核为主为塑形程度较高的标志[23]。而试验组血管分布及细胞形态得分更高，塑形程度更好，分析这是术后早期等速训练能促进股四头肌肌力恢复，对韧带塑形产生保护作用有关。而且两组移植物虽在术后 2 年左右进入塑形稳定期，但试验组组织学层面塑形更好，可能更有利于远期预后。
综上述，本研究结果提示术后大腿肌群等速训练在促进 ACL 重建术后患者肌力恢复、韧带早期塑形方面具有积极作用，可能更有利于患者远期恢复。但本研究也存在以下不足：① 缺乏健侧数据对比分析；② 样本量较小，结论受取材部位影响较大；③ 缺乏电镜观察，未能分析移植物胶原纤维等超微结构的差别。
作者贡献：柳海峰负责科研设计及文章撰写；陆伟、王大平参与科研设计，协调各作者间任务分工；梁达强、邓桢翰负责数据收集及统计分析，协助文章撰写；耿红荔负责 Biodex System 4 等速肌力训练系统操作以及其他康复治疗手段；朱伟民、欧阳侃、李皓、彭亮权、冯文哲、钟名金、陈康、李瑛参与手术实施、患者随访。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道。
机构伦理问题：研究方案经深圳大学第一附属医院（深圳市第二人民医院）医学伦理委员会批准。
