运动疗法对兔跟腱损伤的修复研究

运动疗法对兔跟腱损伤的修复研究

陈则勇

陈则勇

（河北联合大学实验动物中心河北唐山063000）

【摘要】目的:通过观察跟腱术后运用运动疗法的组织形态学和力学特性改变,为跟腱术后运动疗法的治疗提供理论依据。方法:选取日本大耳白兔48只，随机分成制动组、运动组，在距跟腱止点2.0cm处切断跟腱，然后用4-0肌腱缝合线Kessler法吻合断端，然后用8-0的无创缝合线缝合腱周组织，制动组使用石膏绷带进行传统的重力垂足位长腿石膏固定，取膝关节屈曲75°，踝关节跖曲90°位超踝膝固定3周后拆除石膏；运动组不予石膏固定处理。术后7天，14天，21天分别取出跟腱标本，观察肌腱粘连情况，最大断裂应力。结果:通过检测和结果统计，2组指标均有一定的差异，制动组肌腱粘连较运动组明显(P<0.05)。正常运动组跟腱的最大断裂应力明显高于制动组（P<0.05)。结论:在肌腱愈合的过程中，早期给予动态应力刺激，对促进组织的愈合、减少后遗症等十分有利。

【关键词】跟腱损伤;运动疗法;修复兔

【中图分类号】S854.5+4【文献标识码】B【文章编号】1007-8231（2011）10-1682-02

跟腱断裂是一种常见的运动创伤,也是骨科运动医学界长期以来研究的一个热点,研究主要集中在手术方式,促进愈合及康复方法等方面,但跟腱修复术后常常形成粘连及跟腱的挛缩从而导致手术效果不佳,近年来众多学者为此而不懈地探索和研究。本文通过观察跟腱术后运用运动疗法的组织形态学和力学特性改变,为跟腱术后运动疗法的治疗提供理论依据。

1材料和方法1.1动物来源和分组选自日本大耳白兔48只，雌雄不分，2.5±0.3kg，由广东省动物实验中心提供，动物饲料也由该中心提供。动物房温度与湿度分别维持在20℃和70%左右。采用随机对照的研究方法，将48只日本大耳白兔随机分成2组，即制动组和运动组。每组24只。1.2造模和实验方法选择兔子右下肢跟腱进行实验,3%戊巴比妥钠按30mg/kg腹腔注射麻醉。俯卧位固定,双后肢后侧脱毛,消毒铺巾。手术取小腿后侧跟腱外缘4cm纵行皮肤切口,切开皮肤、皮下组织,纵形切开肌腱腱鞘,显露跟腱,在距跟腱止点2.0cm处切断跟腱，然后用4-0肌腱缝合线Kessler法吻合断端，然后用8-0的无创缝合线缝合腱周组织。止血后缝合切口,无菌包扎。制动组使用石膏绷带进行传统的重力垂足位长腿石膏固定，取膝关节屈曲75°，踝关节跖曲90°位超踝膝固定3周后拆除石膏回笼饲养。运动组不予石膏固定处理。1.3术后处理术后连续肌注青霉素三天预防感染(5万u/kg,1日2次)，制动组放入笼中继续喂养。运动组放入特制功能锻炼笼具中，食槽挂高均为45cm，诱其进食水，主动站立一蹲踞进行功能锻炼150次/d。1.4标本采集和检测在术后7天，14天，21天后于耳缘静脉注射空气20ml处死动物。处死动物后立即分别于远端靠近跟骨处及近端跟键一肌腹交界处切断跟键。取出标本。所有标本取完后，取其中一部分用福尔马林液固定，以做病理切片用。另一部分作力学测试的跟腱(近端包括少许肌肉,远端包括部分跟骨,以利于力学测试)。用浸泡过生理盐水的纱布包裹，装于冻存管，于-80℃冰箱储存待测，1.5检测指标:分别于术后7天、14天、21天处死动物,取跟腱标本进行观察和检测。观测项目包括:大体观察:以肉眼观察伤口感染情况,和肌腱愈合、未愈合情况,并肉眼观察肌腱与周围组织粘连情况:根据肌腱与周围组织粘连的紧密度与范围而分为0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。0为跟腱与周围组织没有任何粘连;Ⅰ级为跟腱与周围组织有少许粘连;Ⅱ级为跟腱与周围组织粘连明显,但可分离;Ⅲ级为跟腱与周围组织粘连不可分离光镜观察:切取吻合口标本,用10%福尔马林固定,石蜡包埋、切片、HE染色。在光学显微镜下观察术后不同阶段实验组、对照组肌腱粘连的组织学改变。肌腱粘连分0,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级,0为肌腱与周围组织之间无任何纤维连接,间隙清楚干净;Ⅰ为肌腱与周围组织间可见少许胶原纤维连接;Ⅱ为肌腱与周围组织间有较多的胶原纤维连接;Ⅲ为肌腱与周围组织连成一片,界限不清楚且纤维排列紊乱。成纤维细胞计数比较:在光镜下选取每张切片之腱周组织的3个既定设置范围,测量单位面积内成纤维细胞数,并对所得数据进行统计分析。最大断裂应力：拉伸至跟腱断裂,记录断裂应力。2结果2.1大体观察:肉眼观察皮肤切口均在1周内基本愈合,未发生感染情况。肉眼观察肌腱粘连情况见表1

2.2光镜观察：光镜下观察到运动组粘连明显轻于制动组,二组差异有非常显著性。见表2。

光镜观测结果制动组见横断面附近肉芽组织形成,有丰富的薄壁毛细血管和成纤维母细胞组成,远离横断面为纤维组织,该纤维组织主要由纤维母细胞和胶原组成,纤维母细胞少,胶原少,胶原排列紊乱,运动组见跟腱断裂横断面附近肉芽组织形成,有丰富的薄壁毛细血管和成纤维母细胞组成,远离横断面为纤维组织,该纤维组织主要由纤维母细胞和胶原组成,纤维母细胞多,胶原多,胶原排列较规则。

用显微镜下目标视野测微网格面积计算法计算纤维母细胞数,纤维母细胞计数具有极显著性差异(P<0.01),A组为213.67±61.23(个),B组为50.7±27.1(个),两组比较A组明显优于B组。

表2光镜观察肌腱粘连情况

2.3成纤维细胞计数比较：制动组成纤维细胞数明显少于运动组,见表3

表3成纤维细胞计数比较

2.4最大断裂应力：正常运动组跟腱的最大断裂应力明显高于制动组(11.39±3.36MPa与8.64±4.26MPa,P<0.05)。

3讨论

跟腱的愈合修复机制存在争论。目前认为跟腱修复过程有外源性和内源性两种形式［1]。Mass和Tuel［2]的实验已证实内源性愈合的观点。目前大量研究证明,跟腱本身具有自愈能力,而不需要粘连的形成。产生粘连的主要原因是损伤处在炎症反应的作用下腱周成纤维细胞过量增殖,产生大量胶原纤维。促进内源性愈合,抑制外源性愈合,减轻炎症反应,控制成纤维细胞过量增殖,是防止粘连的关键所在。通过本项研究证实通过运动疗法可以抑制腱周成纤维细胞的增殖,干扰胶原纤维的合成,从而削弱了肌腱外源性愈合过程,减轻肌腱的粘连程度。

正常肌腱的胶原主要是Ⅰ型胶原,Ⅲ型胶原较少。I型胶原由紧密排列的、粗的胶原原纤维组成,能够抵抗较高的张应力。Ⅲ型胶原可能代表不断合成的胶原新生物,是由细的、网状胶原纤维组成的松散结构,能快速形成分子内、分子间交联,以稳定胶原原纤维。在组织愈合过程中,首先产生Ⅲ型胶原,之后转化为I［3]型胶原,随着Ⅲ型胶原向I型胶原的转化,肌腱和韧带获得需要的力学性能。

最大断裂应力是软组织单位面积上能够承受的最大载荷。本文制动组21天后跟腱的最大断裂应力显著小于运动组,这可能于制动后跟腱的粘连及胶原的转化有关，减弱了跟腱的生物力学性能。跟腱愈合分为炎症期、修复期、塑形改造期。在跟腱愈合期，机械刺激精确调节多种愈合因素，促使跟腱发生新的适应性力学生物学组织重构，跟腱断裂术后制动将使得跟腱处于“失用”状态，若将这种状态持续到塑形改造期或以后再进行机械信号刺激，那么这将对跟腱的组织学及生物力学影响有限［4，5]。Stehno［6]的研究证实：在肌腱愈合的过程中，早期应用功能性支具，由于能给予受损组织动态的应力刺激，较其他类型的固定支具更能有利于组织形态和力学特性的恢复，可见早期给予动态应力刺激，对促进组织的愈合、减少后遗症等是十分有利的。因此，无论主动还是被动机械信号刺激，对跟腱及周围组织的愈合均发挥着调控作用。因此在制动这种状态可能抑制了愈合过程中跟腱感应“主动”机械信号刺激的关键时机［7]。随着研究的进一步深入，运动疗法参与跟腱康复作用机制将会逐步被明确，有望更好的用于指导临床医疗活动。

参考文献

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［6］Stehno-BittelL,ReddyGK,GumS,EnwemekaCS:Biochemistryandbiomechanicsofhealingtendon:PartI.Effectsofrigidplastercastsandfunctionalcasts.MedSciSportsExerc1998,30(6):788-793.

［7]SuchakAA,BostickGP,BeaupreLA,DurandDC,JomhaNM:Theinfluenceofearlyweight-bearingcomparedwithnon-weight-bearingaftersurgicalrepairoftheAchillestendon.JBoneJointSurgAm2008,90(9):1876-1883.