同种异体肌腱移植修复膝关节交叉韧带损伤进展

【关键词】  同种异体肌腱移植修复膝关节交叉韧带损伤

　　膝关节交叉韧带损伤是膝关节常见损伤之一，膝关节交叉韧带损伤后会造成严重的膝关节不稳。对于膝关节交叉韧带损伤现在公认的治疗方法是关节镜下韧带的重建。自体移植物已广泛用于膝关节交叉韧带的重建。但采用自体移植物有很多潜在的问题。如取自体髌腱移植物后的髌骨前方疼痛、髌腱炎、髌腱断裂等并发症，取自体腘绳肌肌腱后会造成腘绳肌肌力下降等。因而造成自体肌腱移植物在膝关节交叉韧带重建时的局限性。与此相比采用同种异体肌腱移植物的优点有：来源充足，取材方便，手术时间短，不对患者造成新的损伤。但采用异体肌腱也存在费用昂贵、免疫原性、疾病传播和体内的再生过程较长等问题［1～3］。近年国内外学者对异体肌腱的获取、处理、临床应用等方面作了大量的研究工作，本文就异体肌腱的获取、制备和在膝关节交叉韧带损伤中的应用方面作一简短的综述。

　　1  异体肌腱移植物的处理与保存
       
　　用于重建膝关节交叉韧带的同种异体肌腱来源广泛。胫骨前肌肌腱，胫骨后肌肌腱，腓骨长肌肌腱，腘绳肌肌腱，跟腱等都可作为同种异体肌腱的取材材料。异体肌腱的供体主要为健康尸体志愿捐献者以及外伤截肢无条件再植的废弃肢体。合格的供体必须经过严格的检查，以减少移植感染疾病的风险。
     
　　制备异体肌腱移植材料主要需解决以下两点：细菌或病毒感染和免疫排斥反应。为了避免由此产生的负面作用而导致移植失败，在进行异体肌腱移植之前有必要对异体肌腱进行物理和化学方法的处理，提高移植的安全性，减少移植的副作用。

　　1.1  射线照射灭菌
   
　　射线照射灭菌是常用灭菌方法。但采用多大剂量是一个有争议的问题。射线照射剂量取决于两方面因素：(1)必须达到完全灭菌的目的。包括HIV和肝炎病毒;(2)必须保证肌腱有足够大的机械强度。国际原子能机构使用25 kGg做为医疗产品的标准灭菌剂，但此剂量对于杀死HIV并不是足够有效的。体外实验证实必须5０ kGg以上剂量才能达到引起HIV完全失活的目的［4］。考虑到30 kGg以上剂量能显著降低肌腱的机械性能，目前大部分组织库仍使用15～25  kGg作为标准剂量。而且照射剂量与所取肌腱的规格和温度也有关系［5］。
   
　　最近的King W等的一项研究表明将异体肌腱移植物置于“保护性溶液”中可使移植物耐受高剂量的照射(50  kGg)而对移植肌腱的结构不产生明显的负面影响［6］。Teri A．Grieb等将肌腱移植物用16.7％的丙二醇，24.2％二甲基亚砜，2.7％甘露醇，3.8%的海藻糖(均为质量比)组成的辐射保护剂浸泡处理，再分别用50 kGy射线照射处理，并与没有经辐射保护剂处理的18 kGy照射组和未照射组对比。结果显示辐射保护剂可使肌腱耐受高剂量照射而不明显改变其机械性能［7］。但这些实验都是在体内植入前做的。经辐射保护剂保护的肌腱移植物在体内机械强度变化还需进一步的跟踪随访观察。而且这些辐射保护剂的毒理性，安全性等也需进一步的研究。

　　1.2  其他灭菌法
   
　　环氧乙烷过去常用于肌-骨骼系统移植物的灭菌。但有较多的关于环氧乙烷用于软组织移植物灭菌的不良反应的报道［8，9］。现在环氧乙烷灭菌法已基本不再用于异体组织的灭菌。近年来市面上出现了很多其它的用于异体肌腱的灭菌方法，但缺乏一个统一的标准来对这些方法的有效性和安全性作有效的评价。但这些方法都在美国食品和药物管理委员会(FDA)的随访观测之下，作者期待有一种安全有效的灭菌方法。现将这些新方法作一简要的概述［10，11］。A1lowash等(Lifenet,Virginia Beach，VA)等用超声、离心分离和负压吸引法来除去移植物中的有害成分。Clearant公司(C1earant，LosAngeles，CA)用辐射加生物保护剂的方法来处理异体移植物，避免辐射对异体移植物的不良影响。Cryolife公司将异体组织用甘油等脱水处理后放在抗菌液中，深低温灭菌。Tutoplast过程(Tutogen Medicai US，Clifton，NJ)是用渗透、氧化等方法除去异体移植物中的有害物质后再经脱水、射线照射灭菌。

　　1.3  异体肌腱的保存
   
　　移植物的处理和保存的一个重要目的就是降低移植物的抗原性，避免移植排斥反应。新鲜的组织由于上面有存活的或完整的细胞成分造成抗原性较高［12］。低温冷藏的方法在保存异体移植物上的细胞活性方面有优势是有疑问的。Jackson等用DNA探针法证明在经低温冷藏的方法的异体移植物上的活细胞都是受体来源的而非供体来源的［13］。大多数的异体肌腱制备方法都是尽可能的除去组织中的间质成分，低温冷藏方法由于还保留有一部分细胞成分，因而会造成移植物具有中度的抗原性。简单的冷冻和冷冻干燥会将移植物的抗原性降至最低，这是目前各组织广泛采用的保存方法。按照美国组织库协会的标准，肌骨系统组织必须在－20°～－40°作短期保存(不少于6个月)，在不低于-40°的温度下作长期保存(6个月～5年)。组织保存时间不能超过5年［14］。
       
　　从异体肌腱的获得直至用于患者体内的各个环节都可能造成微生物的感染。特别是采用了污染的供体组织或肌腱处理过程中灭菌不严。而且由于临床上常规大剂量、高效的抗生素的应用，从而很多感染病例都没被发现，异体组织也被错误的认为是非常安全的［15］。美国疾病控制中心通过对一组因为移植异体肌腱而感染梭状芽孢杆菌病例的作流行病学调查后就提到了2点意见：(1)在结缔组织的灭菌过程中需要有杀细菌孢子的一步；(2)对采用了抗生素处理的组织需要采用有效的检测手段来判断细菌抑制状况［16，17］。
       
　　在异体肌腱移植物的处理和保存过程中，如何有效的进行灭菌处理和降低抗原性，而又尽可能的保持移植物的生物力学强度和其中的腱细胞的活性是今后研究的重点方向。

　　2  异体肌腱植入后的生物力学变化
       
　　无论自体或异体肌腱，韧带移植物植入后都有一个缺血坏死和再血管化、塑型的过程。因此移植物的机械强度也有一个先下降再增加的过程。移植的肌腱是作为受体的细胞黏附增值的生物支架材料。细胞长入到异体韧带移植物中大概需要4～6周时间。交叉韧带重建物的再血管化由髌下脂肪垫和包绕移植物表面的滑膜的血管组织发展而来，随着移植物的再血管化，细胞的增殖、移植物的塑型也逐步向深部发展。研究发现，异体肌腱移植物的改建塑型过程比自体肌腱移植物长，组织学研究发现用异体肌腱重建膝关节前交叉韧带后，移植物在6个月时胶原纤维束的排列基本正常，在18个月时达到完全成熟，关节镜下进行大体观察见移植的肌腱随时间的增加而逐渐改建塑型而且在改建完成后不会再发生退变［18］。
       
　　另一个必须注意的问题就是移植物的强度随着时间的延长而强度下降的问题［19］。在短期内，无论自体或异体移植物在改建塑性过程中有一相对的强度较弱期。Drez DJ等的研究表明在第六周时，异体肌腱移植物的最大载荷只有完整膝关节前交叉韧带的25％～50％，而自体肌腱移植物的最大载荷为完整膝关节前交叉韧带的60％［20］。移植物强度的长期变化还不十分明了，各个学者之间的结果也有较大差异。Robert　K等的一项每组各30例的骨－髌韧带－骨自体移植和异体移植重建ACL的观察研究，随访时间平均为63个月。2组中各有1例发生了完全断裂。异体移植组在术后2年有4例发生了移植物的滑动而自体移植组只有2例。但在5年时2组内都没有再发生移植物的滑动［21］。异体肌腱移植物断裂和滑动的原因是多样的，有患者的运动情况，肌腱处理过程的影响等。而且不同的移植物，不同的重建方法等都会对其产生影响，因此应当控制这些偏差并进行长期的客观的观察从而得到比较确切的结果。
       
　　受体的免疫系统对移植物的免疫反应也会对移植物的生物力学性能产生影响。虽然采用现阶段的先进的检测手段对这些免疫学变化都能加以检测，但这些变化都是亚临床性的，不引起临床症状，所以也都没有与临床上的症状和体征结合起来观察。
   
　　3  异体肌腱重建膝关节交叉韧带的临床应用
       
　　异体肌腱用于治疗膝关节交叉韧带损伤已有较长历史，用于前交叉韧带重建最多，临床资料也最充分。国内国外都有很多异体肌腱重建ACL的随访资料报道。日本的Shino等在这方面所作的工作最早，随后有非常多的关于此方面的报道。因为由于操作者的水平，病例的纳入排除标准，移植物的选择等方面有很大差异，因而各个学者的结果也大不相同。但尽管有这些差异，异体肌腱重建ACL的效果是值得肯定的，异体肌腱移植重建组与自体肌腱重建组的效果没有明显的差异，术后效果都比较良好［22,23］。
       
　　在用于后交叉韧带重建方面，过去单独的一级或二级的后交叉韧带损伤认为是不需要手术重建的。但后来研究发现，在单独后交叉韧带损伤后行保守治疗的患者，后期的关节退变和疼痛非常明显。所以现在的观点是对于单独的后交叉韧带损伤也是早期进行重建，以恢复膝关节的稳定性。在后交叉韧带重建上，多数是采用的自体移植物重建，但近来，异体肌腱移植物也开始广泛用于后交叉韧带的重建。而且术后效果良好，而且自体和异体肌腱重建组没有明显的差异［24］。
       
　　在单独的前交叉韧带或单独的后交叉韧带重建方面。近来的一个研究热点就是究竟是采用双束肌腱来达到解剖学重建还是采用单束重建。采用单束重建，手术操作简单，术后效果也良好。双束重建操作较为复杂，但能达到解剖学的重建。Lattermann等就报道了他们进行ACL双束重建的效果，认为双束重建在术后的旋转稳定性上要比单束重建好［25］。Makino等用异体肌腱采用双胫骨隧道-双股骨隧道的方法进行双束后交叉韧带重建并有效的恢复了膝关节稳定性［26］。在采用双束重建时，异体肌腱就比自体肌腱有优势，因为若采用自体肌腱进行双束重建会损伤更多的自体组织。而用异体肌腱则不存在这样的问题。
       
　　在膝关节前后交叉韧带同时损伤时，采用自体肌腱往往存在供区不足。而且在膝关节多韧带损伤时，若再取自体组织必然会加重已经严重不稳的膝关节的损伤。所以对于膝关节多韧带损伤时，多采用异体肌腱进行重建以避免加重膝关节的损伤。Colosimo AJ等报道了他们11例的关节镜下前后交叉韧带同时重建的效果。术后效果良好，11例中10例都恢复到受伤之前的运动水平［27］。Fanelli GC等和John J等研究的结果都认为在膝关节多韧带损伤时，采用异体组织来重建功能受损的韧带是最好的选择［28,29］。但在膝关节前后交叉韧带同时损伤时，手术方法和术者的操作水平对术后效果的影响可能更大。
   
　　5  总结及展望
     
　　现在采用异体肌腱移植物重建膝关节交叉韧带已经被广泛采用。而且经过初步的观察，术后效果大都良好，与自体组织重建相比没有明显的差异。而且对于前后交叉韧带同时损伤或单独的交叉韧带损伤但采用双束重建时，采用异体肌腱移植物重建更为合理，因为这可避免因取自体组织而加重膝关节的损伤。但对异体肌腱移植时的相关问题仍需加以重视并进行相关研究。比如异体肌腱移植时的疾病传播问题、免疫原性问题、植入后的生物力学性能变化的问题等。研究合理的异体肌腱制备方法，既能减少移植感染的可能性和降低其抗原性又尽可能的保留原肌腱的机械强度和腱细胞的活性是今后值得研究的课题。随着异体肌腱组织库的管理的规范化和灭菌技术和检测技术的发展，异体肌腱将更加安全的应用于临床。
   

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作者单位：华中科技大学同济医学院协和医院骨科， 湖北 武汉 430022