后交叉韌帶功能分束及其斷裂對(duì)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)影響的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本研究擬應(yīng)用自行設(shè)計(jì)的電阻應(yīng)變片，采用微侵襲的方法將其置入膝關(guān)節(jié)PCL起止點(diǎn)各纖維束表面，對(duì)PCL各纖維束的應(yīng)變變化進(jìn)行測(cè)量并結(jié)合聚類分析統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行功能分束；采用生物力學(xué)測(cè)試方法，觀察PCL完全斷裂或部分?jǐn)嗔褜?duì)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)前部、中部和后部的應(yīng)變變化影響。同時(shí)本研究將從組織學(xué)和分子生物學(xué)的角度對(duì)PCL斷裂后內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)軟骨的組織學(xué)改變及MMP-13和TIMP-1的表達(dá)變化進(jìn)行研究，以探討PCL斷裂后是否會(huì)導(dǎo)致內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)軟骨退變及其可

2、能的發(fā)生機(jī)制。
　　 目的：通過(guò)測(cè)量后交叉韌帶各束在膝關(guān)節(jié)屈伸過(guò)程中的生物力學(xué)變化，探討其相應(yīng)的功能及分類，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)及臨床工作提供理論依據(jù)。
　　 方法：12具新鮮成人尸體膝關(guān)節(jié)標(biāo)本，依據(jù)PCL在膝關(guān)節(jié)中的空間位置將PCL分為：前內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束(前內(nèi)側(cè)束)、前外側(cè)區(qū)纖維束(前外側(cè)束)、后內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束(后內(nèi)側(cè)束)、后外側(cè)區(qū)纖維束(后外側(cè)束)。在膝關(guān)節(jié)標(biāo)本上施加1000N軸向載荷下，分別測(cè)試膝關(guān)節(jié)0°、30°、60°、90°

3、狀態(tài)下PCL各纖維束應(yīng)變。比較各束應(yīng)變的差異，采用樣品聚類方法進(jìn)行分類。
　　 結(jié)果：
　　 1.膝關(guān)節(jié)0°位，后內(nèi)側(cè)束、后外側(cè)束應(yīng)變明顯大于前內(nèi)側(cè)束和前外側(cè)束，差異有顯著性，p<0.05；后內(nèi)側(cè)束與后外側(cè)束應(yīng)變無(wú)顯著性差異，p>0.05；前內(nèi)側(cè)束與前外側(cè)束無(wú)顯著性差異，p>0.05。膝關(guān)節(jié)30°位、60°位和90°位時(shí)，前外側(cè)束、前內(nèi)側(cè)束應(yīng)變大于后外側(cè)束、后內(nèi)側(cè)束，差異有顯著性，p<0.05；前外側(cè)束與前內(nèi)側(cè)束應(yīng)變無(wú)顯

4、著性差異，p>0.05；后外側(cè)束與后內(nèi)側(cè)束無(wú)顯著性差異，p>0.05。
　　 2.前內(nèi)側(cè)束和前外側(cè)束應(yīng)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；后內(nèi)側(cè)束應(yīng)變?cè)谙リP(guān)節(jié)0°最大，其次為90°位，再其次為60°位，30°位最小，0與30之間應(yīng)變有顯著性，p<0.05；30°與90°之間應(yīng)變有顯著性，p<0.05，其余各角度之間差異無(wú)顯著差異，p>0.05。后外側(cè)束應(yīng)變?cè)谙リP(guān)節(jié)0°、30°、6

5、0°、90°位均無(wú)顯著性差異，均p>0.05。
　　 3.聚類分析：前內(nèi)側(cè)束與前外側(cè)束歸為一類，后內(nèi)側(cè)束與后外側(cè)束歸為一類。
　　 結(jié)論：
　　 1.PCL止點(diǎn)各區(qū)纖維束在膝關(guān)節(jié)屈伸過(guò)程中始終處于張力狀態(tài)；
　　 2.膝伸直位(0°)前內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束和前外側(cè)區(qū)纖維束應(yīng)變小于后內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束和后外側(cè)區(qū)纖維束，屈曲位(30°、60°、90°)時(shí)大于后內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束和后外側(cè)區(qū)纖維束，說(shuō)明前內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束和前外側(cè)區(qū)纖維束

6、主要維持膝關(guān)節(jié)屈曲穩(wěn)定性，后內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束和后外側(cè)區(qū)纖維束主要維持膝關(guān)節(jié)伸直穩(wěn)定性；
　　 3.屈膝0°至90°前內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束和前外側(cè)區(qū)纖維束應(yīng)變變化較大，而后外側(cè)區(qū)纖維束應(yīng)變無(wú)明顯變化。
　　 4.前內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束和前外側(cè)區(qū)纖維束聚為一類；后內(nèi)側(cè)區(qū)纖維束和后外側(cè)區(qū)纖維束聚為一類。
　　 5.根據(jù)上述PCL止點(diǎn)各區(qū)纖維束的生物力學(xué)特點(diǎn)和聚類分析結(jié)果，提示PCL分為前、后兩束較為合適。結(jié)合兩束在PCL股骨止點(diǎn)一內(nèi)一外的

7、解剖特點(diǎn)將其分別定義為前外側(cè)束和后內(nèi)側(cè)束。
　　 目的：探討PCL部分?jǐn)嗔押屯耆珨嗔褜?duì)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)的生物力學(xué)影響，為PCL損傷后繼發(fā)骨關(guān)節(jié)炎的防治提供理論依據(jù)。
　　 方法：新鮮成人尸體膝關(guān)節(jié)標(biāo)本12具，依照測(cè)試先后順序分為PCL完整組、ALB切斷組、PMB切斷組和PCL完全切斷組。在膝關(guān)節(jié)標(biāo)本上施加0～1000N軸向載荷，分別測(cè)量各組膝關(guān)節(jié)0°、30°、60°、90°位，內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)前、中、后各部的應(yīng)變，比較各組

8、應(yīng)變的差異。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)a=0.05。
　　 結(jié)果：
　　 (1)0°位：①各級(jí)載荷下內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)前、中、后部均為壓應(yīng)變。②200N、400N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組和ALB切斷組應(yīng)變無(wú)明顯差異，p>0.05；PMB切斷組和全斷組應(yīng)變無(wú)明顯差異，p>0.05。在前部和中部，PMB切斷組和全斷組應(yīng)變絕對(duì)值明顯大于PCL完整組和ALB切斷組，p<0.05。而在后部

9、，PMB切斷組和全斷組應(yīng)變絕對(duì)值明顯小于PCL完整組和ALB切斷組，p<0.05。③600N、800N和1000N載荷下，在前、中、后各部，ALB切斷組、PMB切斷組和全斷組之間應(yīng)變無(wú)明顯差異，p>0.05。在前部和中部，ALB切斷組、PMB切斷組和全斷組應(yīng)變絕對(duì)值均明顯大于PCL完整組，p<0.05。在后部，ALB切斷組、PMB切斷組和全斷組應(yīng)變絕對(duì)值明顯小于PCL完整組，p<0.05。
　　 (2)30°位：①各級(jí)載荷下內(nèi)側(cè)

10、脛骨平臺(tái)前、中、后各部均為壓應(yīng)變。②200N、400N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組之間應(yīng)變無(wú)明顯差異，p>0.05。在前部和中部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組的應(yīng)變絕對(duì)值明顯小于全斷組，p<0.05。在后部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組的應(yīng)變絕對(duì)值明顯大于全斷組，p<0.05。③600N、800N和1000N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組和PMB切斷組應(yīng)變無(wú)明顯差異，

11、p>0.05；ALB切斷組和全斷組應(yīng)變無(wú)明顯差異，p>0.05。在前部和中部，PCL，完整組和PMB切斷組的應(yīng)變絕對(duì)值明顯小于ALB切斷組和全斷組，p<0.05。在后部，PCL完整組和PMB切斷組的應(yīng)變絕對(duì)值明顯大于ALB切斷組和全斷組，p<0.05。
　　 (3)60°和90°位：①各級(jí)載荷下內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)前部為拉伸應(yīng)變，中、后部均為壓應(yīng)變。②200N、400N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組應(yīng)

12、變無(wú)明顯差異，p>0.05。在前部和后部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組應(yīng)變絕對(duì)值均明顯大于全斷組，p<0.05；在中部，PCL完整組、ALB切斷組和PMB切斷組應(yīng)變絕對(duì)值明顯小于全斷組，p<0.05；③600N、800N和1000N載荷下，在前、中、后各部，PCL完整組和PMB切斷組應(yīng)變無(wú)明顯差異，p>0.05；ALB切斷組和PCL全斷組應(yīng)變無(wú)明顯差異，p>0.05。在前部和后部，PCL完整組和PMB切斷組的應(yīng)變絕對(duì)值明顯大

13、于ALB切斷組和全斷組，p<0.05。在中部，PCL完整組和PMB切斷組的應(yīng)變絕對(duì)值明顯小于ALB切斷組和全斷組，p<0.05。
　　 結(jié)論：
　　 (1)在不同載荷和角度下，PCL完全斷裂對(duì)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)前部、中部和后部的應(yīng)變均有影響。
　　 (2)200N、400N載荷下，在伸直位ALB斷裂對(duì)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)各部的應(yīng)變無(wú)影響，PMB斷裂對(duì)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)各部的應(yīng)變均有影響，在屈曲位(30°、60°、90°)單純ALB或

14、PMB斷裂對(duì)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)各部的應(yīng)變均無(wú)影響，提示在小載荷下伸直位PMB起穩(wěn)定作用，而在屈曲位ALB和PMB均有穩(wěn)定作用。
　　 (3)600N、800N和1000N載荷下，PMB斷裂在所有角度(0°、30°、60°、90°)對(duì)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)各部的應(yīng)變均無(wú)影響；ALB斷裂在膝關(guān)節(jié)伸直位對(duì)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)各部的應(yīng)變均無(wú)影響，在屈曲位(30°、60°、90°)對(duì)內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)的應(yīng)變均有影響，提示在大載荷下PMB穩(wěn)定作用較小，ALB主要在屈曲位

15、起穩(wěn)定作用，在伸直位穩(wěn)定作用較小。
　　 目的：研究兔后交叉韌帶斷裂后不同時(shí)期內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)軟骨組織結(jié)構(gòu)的變化及MMP-13和TIMP-1的表達(dá)，探討后交叉韌帶斷裂后內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)關(guān)節(jié)軟骨退變的生物學(xué)機(jī)制。
　　 方法：48只雄性家兔隨機(jī)分為四組，行后腿單側(cè)PCL切斷，對(duì)側(cè)假手術(shù)自身對(duì)照。分別于造模4、8、16、24周各處死12只。觀察內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)大體形態(tài)變化，取內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)軟骨行HE染色、甲苯胺藍(lán)染色和免疫組化檢測(cè)MMP-

16、13和TIMP-1的表達(dá)。
　　 結(jié)果：
　　 1.大體觀察：在四個(gè)時(shí)間觀測(cè)點(diǎn)上，實(shí)驗(yàn)組內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)軟骨逐漸出現(xiàn)色澤改變、表面磨損、龜裂、潰瘍及骨贅形成。
　　 2.HE染色和甲苯胺藍(lán)染色：自第8周開始出現(xiàn)軟骨表層不光滑、軟骨細(xì)胞排列紊亂、軟骨細(xì)胞增生肥大、基質(zhì)染色不均等異常；從第4周至24周，實(shí)驗(yàn)組內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)軟骨的Mankin評(píng)分隨著時(shí)間推移而逐漸增高，各時(shí)間點(diǎn)間比較均有顯著差異，p<0.05。
　　

17、 3.MMP-13表達(dá)情況：實(shí)驗(yàn)組第4、8、16、24周MMP—13表達(dá)均明顯高于對(duì)照組，p<0.05。對(duì)照組第4、8、16、24周之間MMP-13表達(dá)均無(wú)顯著性差異，p>0.05。實(shí)驗(yàn)組第4、8、16、24周之間比較MMP-13表達(dá)均有顯著性差異，p<0.05；且第4周最低，第8周最高，從第4周至24周，MMP-13表達(dá)呈先增高后降低趨勢(shì)。
　　 4.TIMP-1表達(dá)情況：實(shí)驗(yàn)組第4、8、16周TIMP-1表達(dá)均高于對(duì)照組，均

18、有顯著性差異，P<0.05；第24周實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組TIMP-1表達(dá)無(wú)顯著差異，P>0.05。對(duì)照組第4、8、16、24周之間比較TIMP-1表達(dá)均無(wú)顯著性差異，P>0.05。實(shí)驗(yàn)組第8周和16周之間TIMP-1表達(dá)無(wú)顯著性差異，P>0.05；其它各組之間均存在顯著性差異，P<0.05；且第24周最低，第8周和第16周最高。
　　 結(jié)論：
　　 (1)PCL斷裂后可導(dǎo)致內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)的軟骨退變。
　　 (2)PCL斷