前交叉韌帶分束及其斷裂對股骨內(nèi)髁影響的生物力學和組織學研究.pdf

1、前交叉韌帶(anterior curciate ligament，ACL)是維持膝關節(jié)穩(wěn)定的重要結構，其作用主要表現(xiàn)為控制脛骨的前移和對膝內(nèi)外翻和旋轉運動的調(diào)節(jié)。股骨內(nèi)髁是膝關節(jié)的重要組成部分。臨床上ACL損傷十分常見，常導致膝關節(jié)繼發(fā)性損傷。然而，ACL損傷是否影響股骨內(nèi)髁軟骨，目前研究甚少。本研究運用生物力學測定方法并結合聚類統(tǒng)計學分析方法對ACL各纖維束進行功能性分束；并在此基礎上，運用生物力學、組織學方法觀測ACL損傷后股骨內(nèi)髁

2、不同部位生物力學特性及病理學改變；同時檢測IL-β、MMP-13表達。為ACL損傷是否對股骨內(nèi)髁產(chǎn)生影響提供理論依據(jù)。 第一章前交叉韌帶功能性分束的生物力學研究 目的：探討ACL功能性分束，為后續(xù)研究提供基礎。 方法：新鮮成人正常膝關節(jié)標本6具，取ACL脛骨止點前方兩側、股骨止點后方兩側作為應變測量點，靜態(tài)應變測試儀平衡標定后，在800N軸向載荷下，測試膝關節(jié)0°、30°、60°、90°狀態(tài)下測量ACL前內(nèi)側束、

3、前外側束、后內(nèi)側束、后外側束應變值。運用聚類方法進行功能性分束。 結果：1、膝關節(jié)0°位：后內(nèi)側束與前內(nèi)側束應變無顯著性差異，P>0.05。后外側束與前外側束應變無顯著性差異，P>0.05；ACL后外側束、前外側束應變大于內(nèi)側束、前內(nèi)側束應變，均有顯著性差異，均P<0.05。30°位和90°位：后內(nèi)側束與前內(nèi)側束應變無顯著性差異，P>0.05；后外側束與前外側束應變無顯著性差異，P>0.05；ACL后內(nèi)側束、前內(nèi)側束應變均大于后

4、外側束、前外側束應變，均有顯著性差異，均P<0.05。60°位：ACL應變后內(nèi)側束最大后依次為、前內(nèi)側束、后外側束、前外側束，各束間應變比較均有顯著性差異，均P<0.05。 2.前內(nèi)側束與后內(nèi)側束應變變化一致，依序0°、30°、60°、90°逐漸增大，均有顯著性差異，均P<0.05；前外側束應變在膝0°、30°、60°、90°均無顯著性差異，均P>0.05。后外側束應變在膝關節(jié)60°位大于0°、30°、90°，均有顯著性差異，均

5、P<0.05；0°與90°應變無顯著性差異，P>0.05；0°、90°應變均大于30°，差異均有顯著性，均P<0.05。 3、聚類分析：后外側束與前外側束歸為一類，后內(nèi)側束與前內(nèi)側束歸為一類。 結論： 膝伸直位ACL后外側區(qū)纖維束和前外側區(qū)纖維束應變大于后內(nèi)側區(qū)纖維束和前內(nèi)側區(qū)纖維束。膝屈曲位后內(nèi)側區(qū)纖維束和前內(nèi)側纖維束應變大于后外側區(qū)纖維束和前外側區(qū)纖維應變，說明后外側區(qū)纖維束和前外側區(qū)纖維束主要維持膝關節(jié)伸直

6、穩(wěn)定性，后內(nèi)側區(qū)纖維束和前內(nèi)側區(qū)纖維束主要維持膝關節(jié)屈曲穩(wěn)定性。結合聚類分析結果，證明ACL可分為前內(nèi)、后外兩功能性纖維束。 第二章前交叉韌帶斷裂對股骨內(nèi)髁生物力學影響的實驗研究 目的：探討ACL斷裂對股骨內(nèi)髁生物力學的影響，為防治股骨內(nèi)髁繼發(fā)性損傷提供依據(jù)和參考。 方法：新鮮成人尸體膝關節(jié)標本10具，分為ACL完整組、前內(nèi)側束(AMB)切斷組、后外側束(PLB)切斷組和ACL完全切斷組。先將ACL完整組(10具

7、)分別在膝關節(jié)0°、30°、60°、90°位軸向加載200～800N，測量股骨內(nèi)髁關節(jié)面的應變；再隨機將標本造模成AMB切斷組和PLB切斷組(各5具)，在上述條件下測試應變；最后將ACL完全切斷組(10具)在上述條件下測試應變；并分別對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。 結果： 1.膝關節(jié)0°位，200N和400N載荷下，股骨內(nèi)髁前部、中部、后部的應變在PLB切斷組與ACL全斷組、ACL完整組與AMB切斷組之間無顯著性差異，P>0.05

8、；600N、800N載荷下，股骨內(nèi)髁前部、后部的應變在各實驗組間均有顯著性差異，P<0.05，中部應變在各實驗組間無顯著性差異，P>0.05：相同載荷下，前部、中部應變值表現(xiàn)為全斷組>PLB切斷組>_AMB切斷組>完整組，后部表現(xiàn)為完整組>AMB切斷組>PLB切斷組>全斷組。 2.膝關節(jié)30°位，200N和400N載荷下，股骨內(nèi)髁前部、中部、后部的應變在ACL完整組與PLB切斷組、AMB切斷組與ACL全斷組之間無顯著性差異，均P

9、>0.05；600N、800N載荷下各實驗組間均有顯著性差異，均P<0.05，相同載荷下應變值表現(xiàn)為全斷組>AMB切斷組>PLB切斷組>完整組。 3.膝關節(jié)60°，200N和400N、600N、800N載荷下，股骨內(nèi)髁前部、中部、后部的應變各實驗組間均有顯著性差異，均P<0.05；相同載荷下應變值表現(xiàn)為全斷組>AMB切斷組>PLB切斷組>完整組。 4.膝關節(jié)90°，在200N、400N、600N、800N載荷下，股骨內(nèi)髁

10、前部、中部、后部的應變各實驗組間均有顯著差異，均P<0.05；前部應變表現(xiàn)為完整組>PLB切斷組>AMB切斷組>全斷組，中部、后部表現(xiàn)為全斷組>AMB切斷組>PLB切斷組>完整組。 結論： 1.PLB切斷在膝伸直位對股骨內(nèi)髁前、中、后各部位的應變均有影響。 2.AMB切斷在膝屈曲位時對股骨內(nèi)髁前、中、后各部位的應變均有影響。 3.ACL完全切斷，對股骨內(nèi)髁前、中、后各部位的應變均有影響。 第三章前

11、交叉韌帶斷裂對股骨內(nèi)髁軟骨的組織學影響 目的：觀察ACL斷裂后股骨內(nèi)髁軟骨組織HE染色改變與IL-1β、MIMP-13的表達變化，探討ACL斷裂對股骨內(nèi)髁軟骨組織學影響。 方法：48只雄性家兔隨機分為四組，兔后腿膝關節(jié)配對為實驗側和對照側，自身對照，實驗側行ACL切斷。造模后于第1、3、6、8周各隨機處死12只。觀察各時間點股骨內(nèi)髁軟骨組織結構HE染色與IL-1β、MMP-13表達的變化。 結果：1.大體觀察：隨

12、著ACL斷裂時間周期的延長，實驗組股骨內(nèi)髁軟骨逐漸出現(xiàn)色澤改變、表面光澤減退、表面出現(xiàn)不平整甚至潰瘍。 2.組織HE染色觀察：第1周實驗組與對照組比較無顯著性差異，P>0.05，其他各實驗組均大于對照組，差異均具有顯著性，均.P<0.01；自第三周開始出現(xiàn)軟骨表面及軟骨細胞排列的異常。Mankin評分實驗組隨時間推移而增高，各實驗組間比較均有顯著性差異，均P<0.01； 3.IL-1β表達：第1、3、6、8周實驗組均高于

13、正常對照組，均有顯著性差異，均P<0.05。實驗組第1周低于3、6、8周，均有顯著性差異，均P<0.05；第6周表達高于第3、8周，均有顯著性差異，均P<0.01；第8周表達高于第3周，有顯著性差異，P<0.01。正常對照組各周間比較均無顯著性差異，均P>0.05。 4.MMP-13表達：第1、3、6、8周實驗組均高于正常對照組，均有顯著性差異，均P<0.01。實驗組第1周低于第3、6、8周，均有顯著性差異，均P<0.01；第6