后交叉韌帶斷裂對內側半月板影響的生物力學和組織學研究.pdf

1、后交叉韌帶(posterior cruciate ligament，PCL)在膝關節(jié)動態(tài)穩(wěn)定性中發(fā)揮重要作用，是膝關節(jié)保持后向穩(wěn)定性的主要結構。半月板是膝關節(jié)的重要組成部分，具有吸收震蕩、傳遞負荷、維持膝關節(jié)穩(wěn)定等重要功能。研究發(fā)現，PCL損傷可引起膝關節(jié)產生骨關節(jié)炎，且發(fā)現PCL損傷后關節(jié)軟骨退變以膝關節(jié)內側間室及髕股關節(jié)最為明顯。內側半月板是膝關節(jié)內側間室脛股關節(jié)的重要緩沖結構，然而PCL損傷是否影響內側半月板，研究甚少。為此，本研

2、究擬采用生物力學測定的方法，觀察PCL完全斷裂和部分斷裂對內側半月板應變的影響；運用組織學方法，觀察PCL損傷后內側半月板組織形態(tài)學的變化，同時檢測MMPl、MMP13、TIMP1的表達，以了解其在內側半月板退變中的作用機制；測量PCL完全斷裂和部分斷裂后內側半月板的周緣性移位，探討PCL不同斷裂程度對內側半月板移位的影響及移位發(fā)生的機制，為PCL損傷繼發(fā)內側半月板的損傷提供早期正確診治的理論依據。
　　 目的：探討PCL斷裂對

3、內側半月板生物力學特性的影響。
　　 方法：新鮮成人正常膝關節(jié)標本12具(PCL完整組)，膝關節(jié)0°、30°、60°、90°位，在200N、400N、600N、800N、1000N載荷下，測試內側半月板前角、體部和后角的應變；然后將標本隨機分為前外側束(ALB)切斷組和后內側束(PMB)切斷組，各6具，造模后，同法測試；再將12具標本的PCL完全切斷(PCL全斷組)，同法測試。采用SPSS17.0 for Windows進行統(tǒng)計

4、學分析，檢驗水準α=0.05，即當P<0.05時有統(tǒng)計學意義。
　　 結果：
　　 1.①膝0°位，內側半月板前角、體部、后角的應變均為壓應變。②膝0°位，在200N載荷下，內側半月板前角、體部和后角的應變在PCL完整組、ALB切斷組、PMB切斷組、PCL全斷組各組之間均無顯著性差異，均P>0.05。③膝0°位，在400N、600N載荷下內側半月板前角、體部、后角的應變在PCL完整組和ALB切斷組之間無顯著性差異，P>0

5、.05，在PMB切斷組和PCL全斷組之間無顯著性差異，P>0.05；前角和體部在PCL完整組和ALB切斷組的應變絕對值均小于PMB切斷組和PCL全斷組的應變絕對值，均P<0.05；后角在PCL完整組和ALB切斷組的應變絕對值均大于PMB切斷組和PCL全斷組的應變絕對值，均P<0.05。④膝0°位，在800N和1000N載荷下，內側半月板前角、體部、后角的應變在各實驗組之間均有顯著性差異，均P<0.05；前角和體部的應變絕對值表現為PCL

6、完整組ALB切斷組>PMB切斷組>PCL全斷組。
　　 2.①膝關節(jié)30°、60°位，在200N、400N、600N載荷下，內側半月板前角的應變在PCL完整組和PMB切斷組為拉應變，兩組之間無顯著性差異，P>0.05；應變在ALB切斷組和PCL全斷組為壓應變，兩組之間無顯著性差異，P>0.05。內側半月板體部的應變均為壓應變，在PCL完整組和PMB切

7、斷組之間無顯著性差異，P>0.05；在ALB切斷組和PCL全斷組之間無顯著性差異，P>0.05；PCL，完整組和PMB切斷組的應變絕對值均小于ALB切斷組和PCL全斷組的應變絕對值，均P<0.05。內側半月板后角的應變在PCL完整組和PMB切斷組為壓應變，兩組之間無顯著性差異，P>0.05；應變在ALB切斷組和PCL全斷組為拉應變，兩組之間無顯著性差異，P>0.05。②膝關節(jié)30°、60°位，在800N、1000N載荷下，內側半月板前角

8、的應變在PCL完整組和PMB切斷組為拉應變，在ALB切斷組和PCL全斷組為壓應變；應變絕對值在PCL完整組>PMB切斷組，P<0.05，ALB切斷組

9、完整組>PMB切斷組，P<0.05， ALB切斷組　　 3.膝關節(jié)90°位，在各實驗載荷下，內側半月板前角的應變在PCL完整組和PMB切斷組為拉應變，在ALB切斷組和PCL全斷組為壓應變，應變絕對值在PCL完整組>PMB切斷組，P<0.05，在ALB切斷組

10、B切斷組PMB切斷組，P<0.05，ALB切斷組　　 結論：
　　 1.膝0°位，在200N載荷下，PMB切斷和PCL完全切斷對內側半月板前角、體部和后角的應變均無影響。2.膝0°位，在400N、600N、800N、1000N載荷下，PMB

11、切斷和PCL完全切斷對內側半月板前角、體部和后角的應變均有影響。3.在200N、400N、600N載荷下，ALB切斷在膝0°位和PMB切斷在膝關節(jié)屈曲30°、60°位對內側半月板前角、體部和后角的應變均無影響。4.在800N和1000N載荷下，ALB切斷在膝關節(jié)0°位和PMB切斷在屈膝30°、60°位對內側半月板前角、體部和后角的應變均有影響。5.在各實驗載荷下，ALB切斷在屈膝30°、60°、90°位和PMB切斷在屈膝90°位對內側半

12、月板前角、體部和后角的應變均有影響。6.在各實驗載荷下，屈膝30°、60°、90°位，PCL完全切斷對內側半月板前角、體部和后角的應變均有影響。
　　 目的：探討PCL斷裂對內側半月板組織學的影響。
　　 方法：48只兔雙側膝關節(jié)配對為實驗側和對照側，實驗側行PCL完全切斷造模，造模后第4、8、16、24周各隨機處死12只，行內側半月板大體觀察，并進行HE染色，免疫組化檢測MMP1、MMP13、TIMP1表達。
　

13、　 結果：1.大體觀察，隨時間延長，實驗組內側半月板出現磨損，甚至撕裂，呈黃色，彈性差。2.組織學觀察，隨時間延長，半月板表面不平整，組織疏松，膠原纖維排列紊亂，間質水腫，軟骨細胞變性減少。各時間點實驗組和對照組組織學退變評分均有顯著性差異，實驗組評分均高于對照組，均P<0.05。不同時間點實驗組間組織學退變評分均有顯著性差異，均P<0.05，評分第24周>第16周>第8周>第4周。3.各時間點實驗組MMP1、MMP13、TIMP1表

14、達均高于對照組，均有顯著性差異， P<0.05。4.實驗組MMP1表達陽性率第8周高于第4周，有顯著性差異，P<0.05；第16周、第24周均高于第4周和第8周，均有顯著性差異，均P<0.05；第16周和第24周無顯著性差異，P>0.05。5.實驗組MMP13陽性表達率第8周和第16周均高于第4周和第24周，均有顯著性差異， P<0.05；第24周高于第4周，有顯著性差異，P<0.05；第8周和第16周無顯著性差異，P>0.05。6.實

15、驗組TIMP1表達陽性率第8周高于第4周、第16周和第24周，均有顯著性差異，均P<0.05；第16周高于第4周和第24周，均有顯著性差異，均P<0.05；第24周和第4周無顯著性差異，P>0.05。
　　 結論：1.PCL斷裂可引起內側半月板組織退變，隨時間延長而加重。2.MMP13、TIMP1在PCL斷裂膝關節(jié)內側半月板中的表達呈先增高后降低的變化規(guī)律。3.MMP1在PCL斷裂膝關節(jié)內側半月板中的表達呈先增高后持續(xù)高表達的變

16、化規(guī)律。4.MMP1、MMP13、TIMP1在PCL斷裂后內側半月板組織中異常表達提示MMP1、MMP13、TIMP1介導的病理生理機制可能是PCL斷裂后內側半月板退變的原因之一。
　　 目的：探討PCL斷裂對內側半月板周緣性移位的影響以及不同斷裂程度與周緣性移位程度之間的關系。
　　 方法：新鮮成人正常膝關節(jié)標本12具(PCL完整組)，在200N、400N、600N、800N、1000N載荷下，測量膝關節(jié)O°、30°、

17、60°、90°位內側半月板周緣性移位，然后將標本隨機分為前外側束(ALB)切斷組和后內側束(PMB)切斷組，各6具，造模后，同法測試；再將12具標本的PCL完全切斷(PCL全斷組)，同法測試。采用SPSS17.0for Windows進行統(tǒng)計學分析，檢驗水準α=0.05，即當P<0.05時有統(tǒng)計學意義。
　　 結果：1.膝關節(jié)0°位，在200N、400N、600N載荷下，PCL全斷組和PMB切斷組內側半月板移位無顯著性差異。2.

18、膝關節(jié)屈曲30°、60°，在200N、400N、600N載荷下，PCL完整組和PMB切斷組內側半月板移位無顯著性差異。
　　 結論：1.ALB斷裂后內側半月板在膝關節(jié)屈曲30°、60°、90°時周緣性移位明顯增大，提示ALB斷裂主要影響內側半月板在膝關節(jié)屈曲位穩(wěn)定性。2.PMB斷裂后內側半月板在膝關節(jié)0°位及屈曲90°位時移位明顯增大，提示PMB斷裂主要影響內側半月板在膝關節(jié)伸直位和屈曲90°位穩(wěn)定性。3.PCL完全斷裂后內側半