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目的:
1、探讨关节液对腱-骨愈合的影响,为关节镜手术下腱-骨愈合的研究打下基础。
2、探索大鼠关节外模型中肌腱-骨通道愈合中骨髓间充质干细胞(BMSCs,bone marrowmesenchymal stem cells)的作用,并提供其标记和示踪的实验依据。
3、探讨自体移植骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)对兔前交叉韧带重建术后腱-骨愈合的影响,并提供其标记示踪的实验依据。
4、观察关节镜下用自体六股带骨膜腘绳肌腱四重固定重建前交叉韧带(anterior cruciateligament,ACL)的临床疗效。
方法:
1、16只新西兰大白兔两侧胫骨均行手术,左右两侧随机分为A组和B组,其中A组为有关节滑液模型组,B组为无关节滑液模型组。分别于术后4、8、12周时处死兔子,并对其腱-骨结合处行组织学HE染色及生物力学检测。
2、通过贴壁分离技术获取BMSCs,以超顺磁性氧化铁(SPIO,super paramagnetic iron oxide)与Dil(1,1-Dioctadecyl-3,3,3,3-tetra-methylindocarbocyanine perchlorate)颗粒行双重标记。将39只SD大鼠随机分为实验组(21只)和对照组(18只)。实验组大鼠接受BMSCs和载体Pluronic F-127的联合注入;对照组大鼠仅接受载体的注入。在术后即刻、3、7天用磁共振对干细胞进行示踪,分别在大鼠术后2、4、8周,行组织切片荧光显微镜对标记的移植BMSCs进行观察,并通过生物力学实验评估两组的肌腱-骨通道愈合情况。
3、采用贴壁分离筛选法获取兔的BMSCs,培养扩增后,标记以超顺磁性氧化铁(superparamagnetic iron oxide,SPIO)和Dil。24只成年新西兰大白兔随机均分为两组,建立前交叉韧带重建模型。实验组中,将双重标记的BMSCs和载体联合注入模型的骨隧道,对照组只注射载体。实验组于手术后即刻、3、7天行7.0 T MR示踪移植的BMSCs。每组分别在术后2、4、8、12周随机选取3只兔子取材,行生物力学及组织学切片以评估愈合效果;
4、选择我院2005年9月至2010年8月的单侧膝关节单纯ACL损伤病例,共26例,均行自体带骨膜六股腘绳肌重建ACL。股骨侧采用微型钢板固定结合挤压固定,胫骨侧用挤压钉固定并用桩钉固定。用Lachman试验、轴移试验、Lysholm评分标准及影像学评价手术疗效。
结果:
1、各个时间点的组织学检查示B组的腱-骨界面处的腱骨愈合优于A组;组内相比,随愈合时间的延长,愈合质量愈好,术后8周时见韧带钙化;生物力学测试示在术后12周时,B组的最大抗拉负荷明显优于A组(P<0.05)。
2、SPIO、Dil能有效标记干细胞。通过荧光显微镜观察到术后2、4、8周的实验组大鼠的肌腱-骨交界处的Dil阳性细胞。然而,同时进行的磁共振未观测到实验组大鼠肌腱-骨交界处有明显SPIO的信号变化。两组最大生物力学拉力负荷在术后2周时并无统计学差异,但在术后4周和8周的实验组结果要显著优于对照组(P<0.05)。
3、组织学检查示实验组的腱-骨愈合情况明显优于对照组。生物力学试验显示实验组和对照组在术后2周无统计学差异,但在4、8、12周前者显著高于后者(p<0.05)。普鲁士蓝染色示SPIO和Dil能有效标记干细胞;荧光显微镜观察到实验组术后2、4、8周腱-骨界面有DiI阳性细胞存在,但7.0 T MR未能在实验组腱-骨界面观察到明显SPIO信号改变。
4、23例患者获得随访,随访时间12~48月,平均29月。Lachman试验及轴移试验:术前所有患者均阳性,术后阴性21例,阳性1例;Lysholm评分:术前46.12±2.29分提高到随访时97.3±1.7分,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。
结论:
1、无关节滑液组的腱-骨愈合组织学检查结果及生物力学性能优于有关节滑液组,关节液可能是其中主要的影响因素。
2、移植的BMSCs可分布在肌腱-骨通道处并对其愈合可能起到一定的作用。DiI与SPIO均能有效标记干细胞,但在活体中磁共振不能明确示踪后者标记的干细胞。
3、移植BMSCs可促进前交叉韧带重建后早期的腱-骨愈合,增加重建的韧带愈合的牢固性及稳定性。Dil、SPIO均能有效标记干细胞,但在该实验模型中7.0T MR没能活体示踪BMSCs的SPIO信号。
4、关节镜下自体带骨膜六股胭绳肌肌腱四重固定重建ACL能够明显提高膝关节稳定性,中期疗效满意。