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研究背景： 关节镜下前交叉韧带重建是关节外科较成熟的手术之一,近年来大量的实验室研究和临床随访显示单束前交叉韧带重建在恢复膝关节前后稳定性方面的效果大部分是成功的,但在控制旋转稳定性上并没有得到认可,而双束前交叉韧带解剖重建逐渐被关节镜医生采用。双隧道双束前交叉韧带重建技术虽然能够较好地恢复膝关节前后及旋转稳定性,但存在技术难度大、耗时长、隧道间骨折发生率高及手术费用高等缺点。为此,部分学者探索出一种新型的单隧道双束前交叉韧带重建技术,在重建前交叉韧带解剖双束结构的同时又可减少多隧道所致的并发症。虽然单隧道双束解剖重建前交叉韧带为恢复前交叉韧带的正常解剖结构和生物力学性能提供了一种新的解决办法。但前交叉韧带重建手术的成败受多种因素制约,如与移植物及固定方式的选择、移植肌腱固定时的初始张力、骨隧道与移植肌腱—内固定装置的匹配程度以及术者的手术技能熟练程度等密切相关。 前交叉韧带重建的目的是恢复原有韧带的功能和强度,文献研究指出重建前交叉韧带的移植肌腱强度大都接近或超过原有韧带,手术成功的关键在于采取哪种固定方式既能满足术后早期活动和功能锻炼,又可促进腱骨愈合。当前,在股骨隧道的定位和移植物固定角度及张力等方面仍然存在较多争论。但采用何种固定方法,能提供坚强固定、恢复原有前交叉韧带的解剖学特点及生物力学特性,减少固定对肌腱的切割损伤,一直是争议不休的话题。关节镜下重建前交叉韧带的方法很多,且疗效较好。但目前尚无有关固定方法是否能提供坚强固定、恢复原有前交叉韧带生物力学特性的相关研究。为提供坚强固定、恢复前交叉韧带的解剖位点及力学性能,克服金属界面螺钉及可吸收界面螺钉等内固定物对移植肌腱的切割伤,笔者设计了膨胀界面螺钉对移植肌腱股骨端进行膨胀挤压固定。为进一步探讨膨胀界面螺钉的固定强度与固定效果,笔者采用可吸收界面螺钉、金属界面螺钉与膨胀界面螺钉进行生物力学实验研究。 膨胀界面螺钉作为一种新型的股骨端隧道内口移植肌腱固定装置,通过我们大量的尸体标本实验的生物力学测试,证明其生物力学特性稳定,达到了初始固定强度的标准,膨胀螺钉和可吸收界面螺钉及金属界面螺钉相比显示出更好的生物力学性能。大量文献表明近年来对膝关节前交叉韧带生物力学研究不断深入以及前交叉韧带重建手术技术不断提高,但是多数内固定方式不能提供坚强固定、降低对移植肌腱的切割伤以及恢复原有前交叉韧带的解剖学特征及生物力学性能,这一直是运动损伤外科领域的研究热点。本研究设计的股骨端隧道内口移植肌腱固定装置—膨胀界面螺钉已经通过生物力学实验证明出其生物力学性能稳定,可以担当进行膝关节前交叉韧带重建的内固定装置。为进一步探讨关节镜下单隧道双束膨胀界面螺钉固定重建前交叉韧带可行,以实现单隧道双束前交叉韧带解剖重建,减少移植肌腱损伤,最大可能恢复原有前交叉韧带的解剖学特点及生物力学性能,对大量成人尸体膝关节标本行关节镜下膨胀螺钉固定法自体腘绳肌肌腱移植解剖重建,并通过生物力学实验测试,探讨该方法的可行性。 目的： 1、探讨关节镜下单隧道双束膨胀界面螺钉固定解剖重建前交叉韧的可行性及其生物力学特性; 2、探讨单隧道双束膨胀界面钉固定法重建前交叉韧带的股骨端生物力学性质。 方法： 1、对22例完整的成人尸体膝关节标本先行关节镜下人为切断其ACL以模拟ACL损伤,随机抽取11例行镜下单隧道双束自体腘绳肌腱解剖重建,股骨端采用自行研制的膨胀界面螺钉(n=11)固定,胫骨端采用可吸收界面螺钉束间(n=11)固定。另11例股骨端使用可吸收界面螺钉(n=11)固定,胫骨端固定行可吸收螺钉束旁(n=11)固定。生物力学测试循环载荷后位移、最大拔出载荷、抗拉刚度、失败模式等,并进行统计学分析。 2、新鲜冰冻成人膝关节标本21侧,采用四股腘绳肌腱移植重建ACL,股骨端分别使用膨胀界面螺钉(n=7)、可吸收界面螺钉(n=7)、金属界面螺钉(n=7)固定,测试循环载荷后位移、100N位移、400N位移、抗拉刚度、最大拔出载荷、失败模式以及对肌腱的切割等,并进行统计学分析。 结果： 1、22例膝关节标本的术前前抽屉试验阳性15例,Lachman试验22例均阳性;术后上述2项试验结果均为阴性。生物力学实验最大拔出载荷:股骨端膨胀界面螺钉固定组>可吸收界面螺钉固定组,膨胀界面螺钉和可吸收界面螺钉之间的差异无统计学意义(P=0.51>0.05);循环载荷位移:可吸收界面螺钉固定组<膨胀界面螺钉固定组,差异无统计学意义(P=0.26>0.05);胫骨端可吸收螺钉束间固定组最大拔出载荷、循环载荷及抗拉刚均优于束旁固定组,差异具有统计学意义(P<0.05)。 2、循环载荷后位移:可吸收螺钉组﹤金属螺钉组﹤膨胀螺钉组,差异无统计学意义(F=1.50,p=0.24﹥0.05)。最大拔出载荷:膨胀螺钉组﹥可吸收螺钉组﹥金属螺钉组(F=4.37,p=0.02<0.05),膨胀螺钉组与可吸收螺钉组比较差异无统计学意义(p=0.49﹥0.05),膨胀螺钉组与金属螺钉组差异有统计学意义(p=0.01﹤0.05)。肌腱切割程度:膨胀螺钉对肌腱切割伤最小,可吸收螺钉次之,金属螺钉最重。 结论： 1、关节镜下膨胀界面螺钉固定法提供了一种更可靠、有效的固定方式,对移植肌腱损伤小,实现了单隧道双束ACL解剖重建,能够恢复原有ACL的解剖学及生物力学特性,固定强度可靠,操作简便,耗时短,方法可行。但对关节镜下膨胀螺钉膨胀程度的把握度以及膨胀螺钉-移植肌腱-骨隧道接触面积的匹配程度,还需在以后的动物实验中进一步验证。 2、膨胀界面螺钉的最大拔出载荷、100N位移、400N位移以及抗拉刚度均超过可吸收界面螺钉和金属界面螺钉,对移植肌腱切割损伤小,完全可以满足ACL重建固定肌腱的需要,并可实现单隧道ACL双束解剖重建。但对膨胀螺钉膨胀程度的把握以及与对移植肌腱-骨隧道接触面积的增加是否能提高固定强度,还需深入研究。