同種異體膝交叉韌帶重建材料及特點

徐立軍，畢樹雄(綜述)，劉巧玲，衛(wèi)小春(審校)

(山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院骨科，太原030001)

膝關(guān)節(jié)是人體最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，膝交叉韌帶斷裂是發(fā)生率較高的運動創(chuàng)傷。交叉韌帶損傷后可導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)和繼發(fā)性損傷，日久會引起半月板損傷和退行性關(guān)節(jié)炎，嚴(yán)重影響患者的日常生活。由于膝交叉韌帶斷裂后自身愈合能力差，人們很早就放棄了單純使用韌帶縫合修復(fù)的方法，而多使用移植物重建。移植物的選擇是影響手術(shù)成功與否的重要因素之一，也是近20年膝關(guān)節(jié)韌帶重建的研究熱點之一。近年來隨著膝韌帶損傷發(fā)生率的升高和損傷的復(fù)雜化，取自身組織移植有時難以滿足臨床需要，而人工和組織工程韌帶發(fā)展又不成熟。因此，同種異體韌帶或肌腱移植物越來越受到關(guān)注。

1 同種異體肌腱移植的概述

1.1 免疫問題 肌腱組織是血供少、細(xì)胞少的致密結(jié)締組織，有相對較低的抗原性［1］。其抗原性主要來源于肌腱細(xì)胞表面的組織相容性復(fù)合體Ⅰ型抗原，該抗原可激活受者體內(nèi)發(fā)生T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫反應(yīng)。T細(xì)胞被組織相容性復(fù)合體抗原激活并在細(xì)胞表面表達(dá)特定分子，轉(zhuǎn)化為CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞，即輔助T細(xì)胞和細(xì)胞毒T細(xì)胞，參與組織免疫反應(yīng)。

1.2 來源及選擇 目前臨床常用的同種異體肌腱移植物有同種異體髕韌帶、跟腱、脛前肌腱、腓骨長肌腱、半腱肌腱、足趾屈肌腱和闊筋膜等，以前兩者應(yīng)用最為廣泛。供體的來源主要為健康尸體志愿捐獻(xiàn)者以及創(chuàng)傷截肢無條件再植的廢棄肢體。合格供體應(yīng)具備陰性病史和陰性的感染監(jiān)控資料，經(jīng)微生物學(xué)、血清學(xué)(包括人類免疫缺陷病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒)檢測和病理組織檢查等均為陰性。

2 同種異體肌腱的保存和處理方法

同種異體肌腱的制備過程包括對移植物的獲取、加工和消毒處理，其目的是減輕異體肌腱的抗原性，避免疾病的傳播，以及便于貯存和運輸。

降低異體肌腱抗原性方法:①物理方法，如X線、γ線照射等。②化學(xué)方法，如用藥物浸泡肌腱，可選擇性地去除供體源性抗原遞呈細(xì)胞，從而降低供體的免疫原性，這些在文獻(xiàn)中都有大量報道［2］。但以上方法對組織都有較大的損傷，特別是經(jīng)化學(xué)處理的肌腱其細(xì)胞壞死后產(chǎn)生的碎片及炎性物質(zhì)可導(dǎo)致針對移植物的排斥反應(yīng)和炎性反應(yīng)［3］。③近來有研究發(fā)現(xiàn)［4，5］，通過冷凍方法處理移植肌腱不僅可以起到降低其抗原性的作用，而且其生物力學(xué)及組織學(xué)特性能得到較好的保持，移植后的肌腱再生良好，質(zhì)地及力學(xué)性能等同于自體肌腱。深低溫冷凍能夠有效地殺滅細(xì)菌和部分病毒，同時破壞了攜帶組織相容性蛋白的細(xì)胞，從而有效降低了異體移植組織的抗原性，而又不影響異體移植物的力學(xué)特性。有研究表明，經(jīng)深低溫冷凍處理后肌腱表面的淋巴細(xì)胞抗原與淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗及巨噬細(xì)胞吞噬功能試驗結(jié)果均與自體肌腱無統(tǒng)計學(xué)差異［6］。

但是，單純通過冷凍處理并不能消滅諸如人類免疫缺陷病毒這樣的病毒，有報道稱異體肌腱移植術(shù)后人類免疫缺陷病毒的發(fā)生率為1/160萬［7］。因此，疾病傳播與感染則是制約同種異體移植的重要因素之一。移植物還需用γ線照射進(jìn)行二次消毒。如何既能有效殺滅病毒，又不破壞移植物的結(jié)構(gòu)是需要研究的重點。有研究顯示［8］，射線照射對造成移植物強度丟失的影響具有劑量依賴效應(yīng)，但采用射線的最佳劑量目前仍不清楚。

目前常用γ線照射處理，但射線可影響韌帶的抗張力強度并改變韌帶的組織形態(tài)學(xué)特征，有劑量依賴效應(yīng)。有研究表明，使用劑量為3 Mrad的γ線照射即出現(xiàn)明顯的破壞效應(yīng)。因此，推薦使用2.5 Mrad劑量［9］，但用低于5 Mrad的照射劑量已被證明對殺死人類免疫缺陷病毒及肝炎病毒都是不足的［10］。由于低劑量不能完全消除病毒傳播的危險，而高劑量對于移植物的力學(xué)特性又有損害，因此許多學(xué)者建議在無菌條件下采集移植物，這樣可以避免二次消毒，但組織庫并不推薦這種做法［11］。而關(guān)于術(shù)后感染的報道不一，近年來，有同種異體B-PT-B移植后發(fā)生化膿性關(guān)節(jié)炎的報道［12］，甚至有植入前細(xì)菌培養(yǎng)陽性率達(dá)13%～25%的報道［13］。為避免因用異體材料引起疾病傳播，應(yīng)嚴(yán)格挑選供體，以確保所用的異體材料是健康的。

3 同種異體肌腱移植后的組織學(xué)演化

異體移植物與自體移植物在關(guān)節(jié)內(nèi)的演化過程相似，都要經(jīng)過移植組織細(xì)胞壞死、宿主細(xì)胞壞死、再血管化及膠原重塑過程。異體肌腱的強度在移植早期是下降的，3周后肌腱斷端水腫、軟化，在術(shù)后24周時發(fā)現(xiàn)斷端間的肉芽組織已被新生的膠原纖維替代［14］，其抗拉能力大幅度提高。因此，應(yīng)避免早期負(fù)重，以免影響膝關(guān)節(jié)的長期穩(wěn)定性和功能恢復(fù)。

關(guān)于異體肌腱移植后的機(jī)械強度是否低于自體肌腱移植，在臨床工作中一直是一個有爭議的問題。一項研究采用用新鮮自體肌腱、冷凍自體肌腱及未冷凍的異體肌腱移植重建鼠的髕腱，觀察移植肌腱的強度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)冷凍的自體肌腱和未冷凍的異體肌腱強度均低于新鮮自體肌腱［15］。史占雷等［16］研究發(fā)現(xiàn)，在異體肌腱植入體內(nèi)6個月時，自體肌腱的抗張強度優(yōu)于異體肌腱，但在術(shù)后18個月，兩者最終的機(jī)械強度無明顯差別。

4 同種異體肌腱的適應(yīng)證和優(yōu)缺點

4.1 適應(yīng)證 目前認(rèn)為，對于多發(fā)韌帶損傷、自體組織供給不足、韌帶翻修重建手術(shù)、中老年或運動量較少的患者，同種異體組織是自體移植物的良好替代物［17-20］。

4.2 同種異體肌腱應(yīng)用優(yōu)缺點 應(yīng)用異體組織重建具有的潛在優(yōu)勢有:①避免了取自體組織引起的供區(qū)并發(fā)癥［21］。②具有切口小、創(chuàng)傷小、手術(shù)時間短及外觀美觀等優(yōu)點［17］。③可根據(jù)需要隨意取材［22］。切取時可根據(jù)手術(shù)及固定的需要適當(dāng)增加骨塊的長度和厚度，有利于術(shù)中操作和提高固定強度。異體移植物來源相對豐富，術(shù)中如發(fā)生異體髕腱斷裂還可另取備用髕腱。④術(shù)后發(fā)生關(guān)節(jié)纖維化者也相對較少。⑤由于手術(shù)對伸屈膝裝置損傷小，出現(xiàn)肌肉萎縮不明顯，術(shù)后康復(fù)速度也較快［23］。

應(yīng)用異體移植物也存在一定風(fēng)險，最大的風(fēng)險是疾病傳播，包括病毒性和細(xì)菌性疾病。另外，還可發(fā)生免疫排斥反應(yīng)、延遲愈合、骨隧道擴(kuò)大、重塑及生物轉(zhuǎn)化緩慢、容易松弛、移植物在消毒制備過程中力學(xué)特性發(fā)生改變、術(shù)后創(chuàng)傷性撕裂發(fā)生率高、缺乏長期療效結(jié)果、價格較高等不足。

5 同種異體肌腱的臨床療效

1986年，Shino等［24］最先報道了在臨床應(yīng)用異體腱性材料重建前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)的結(jié)果。1985～1991 年，F(xiàn)ahey 等［25］對566例患者進(jìn)行了異體B-PT-B移植物重建膝的ACL手術(shù)，平均4年的隨訪結(jié)果肯定了使用異體B-PT-B的效果。Harner等［26］做了用自體移植與異體移植重建ACL的對比研究，隨訪3～5年，無明顯臨床差別。近年隨著膝交叉韌帶損傷發(fā)生率的升高，同種異體組織移植在交叉韌帶重建中的應(yīng)用逐漸增多。自2001年以來，國內(nèi)也漸漸出現(xiàn)臨床應(yīng)用同種異體材料重建ACL的臨床報道，其近期效果滿意，未見有明顯免疫排斥反應(yīng)［27，28］。

5.1 異體B-PT-B的應(yīng)用 Peterson等［29］對用自體和異體B-PT-B重建ACL術(shù)后平均63個月的隨訪比較結(jié)果顯示，膝關(guān)節(jié)功能滿意，兩者無顯著性差異。有文獻(xiàn)報道，用自體和異體B-PT-B重建ACL，術(shù)后63個月的隨訪比較結(jié)果顯示，兩組患者膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)滿意，差異無統(tǒng)計學(xué)意義［30］。Malinin 等［30］報道使用自體組織移植或同種異體髕腱移植重建ACL，隨訪2年的結(jié)果顯示，兩組間總評分、關(guān)節(jié)松弛度及主觀評價方面均無明顯差異，療效良好。

5.2 同種異體跟腱的應(yīng)用 跟腱有足夠的強度和長度，尤其對修復(fù)多發(fā)性韌帶損傷、ACL重建后翻修和年齡偏大的患者具有較大的優(yōu)勢［31，32］。邵德成等［33］用同種異體跟腱重建后交叉韌帶17例，平均隨訪25個月，療效良好。常青等［34］用同種異體跟腱重建交叉韌帶10年的隨訪優(yōu)良率為81.8%。

5.3 同種異體脛前肌腱的應(yīng)用 鄭小飛等［35］用同種異體脛前肌腱重建交叉韌帶208例，療效滿意，結(jié)果表明三折異體脛前肌腱的長度和直徑與骨隧道十分匹配，并且強度也可達(dá)到ACL的2倍，可獲得良好的初始穩(wěn)定性。異體肌腱的韌度和彈性強于異體骨-韌帶，用擠壓界面螺釘這種機(jī)械固定更加牢固，在一定程度上抵消了骨-腱愈合上的劣勢。

其他，如劉彩龍等［36］用同種異體半腱肌腱重建ACL，隨訪26個月療效滿意。劉泉等［37］報道用異體的ACL進(jìn)行重建ACL損傷也取得了很好的臨床效果。

6 結(jié)語

交叉韌帶損傷后進(jìn)行韌帶重建目前仍以用自體肌腱移植為主，但其來源有限且術(shù)后可能發(fā)生相應(yīng)的供區(qū)并發(fā)癥，有關(guān)人工肌腱應(yīng)用研究尚未成熟。用同種異體組織移植并發(fā)癥少，療效與移植自體相當(dāng)，具備安全性，因此將會受到越來越多的關(guān)注。當(dāng)然同種異體移植也有不足之處，還需國內(nèi)外學(xué)者對異體肌腱的獲取、保存、處理、臨床應(yīng)用和預(yù)后等方面做大量的研究工作，提供更多的理論支持與應(yīng)用經(jīng)驗，使同種異體膝交叉韌帶重建技術(shù)更加完善。

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