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【背景】膝关节最常见的运动扭伤就是前交叉韧带(Anterior Cruciate Ligament,ACL)断裂,应用自体腘绳肌腱作为移植物来重建ACL是近年来临床上治疗前交叉韧带损伤主流的治疗方法。随着临床医生在关节镜下手术技术的规范和提高,术前通过制定规范的手术方案和术中规范的操作可尽量避免重建前交叉韧带移植物的失效;通过调节患者自身的生活运动方式也可减少再受伤几率,然而仍有5%~16%的患者因移植物失效需行翻修手术,术后发生再次损伤几率达3%~19%,这些翻修与再损伤原因和手术技术、再受伤以及生物学塑形不良密切相关。术后在关节腔内发生一系列生物学和力学特性的改变,逐步使得肌腱移植物转变为与正常前交叉韧带相似的组织学结构的过程被定义为ACL移植物塑形(Remodeling)或韧带化(Ligamentization)。移植物在每个特定的时间段都有特殊的组织形态学变化,将移植物韧带化过程分成四个阶段:早期、塑形期、稳定期(成熟期和静止期),阐述了术后肌腱移植物在塑形过程中由肌腱组织逐步转变为类似正常ACL组织的过程。一般术后18个月左右,移植物进入了塑形稳定期即组织成熟期,此时肌腱移植物的组织学结构无明显改变。成功塑形的移植物生物力学强度高,塑形不良的移植物则生物力学强度欠佳,术后患者膝关节稳定性及运动功能的恢复效果受到干扰,影响韧带的生物学和力学特性直接和塑形结果相关。术后核磁共振检查(magnetic resonance imaging,MRI)和关节镜下行再次探查,在大体上辅助影像学和形态学的诊断,最终预后仍然基于塑形稳定阶段移植物的组织学特征。大量动物实验及少部分的人体试验研究了移植物塑形(韧带化)的组织学演变过程,认为移植物在塑形各个阶段均能存活,最终可以转变为组织学类似正常ACL的结构,但胶原纤维直径及分布状态等超微结构特点仍与正常ACL仍有较大差别。目前大多数都是从纵向的时间跨度上对移植物的细胞学、组织学和生物力学在每个塑形阶段做了研究,很少有塑形稳定期ACL移植物的组织学的横向对比研究。本研究根据移植物核磁共振的判断标准筛选出了ACL重建后(塑形稳定期)移植物塑形良好和不良的患者,对这两类患者进行二次关节镜探查并取材分析做组织学对比研究,探索并总结不同评分结果的移植物在重建ACL术后韧带化的组织学特点。【目的】通过观察自体腘绳肌腱移植重建前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)术后稳定塑形的移植物组织形态学表现特点以及不同塑形状态的移植物I型、III型胶原表达上的差异,术后移植物的组织学规律进行总结、归纳。【方法】选择18例患者因前交叉韧带损伤应用自体腘绳肌腱移植单束重建ACL术后4年及以上、因需行胫骨端内固定物移除返院行内固定物取出和再次关节镜探查肌腱作为研究对象。排除MRI及关节镜下移植物大部分缺失、再断裂及明显松弛病例,根据移植物血管及滑膜覆盖、移植物张力、移植物容量进行关节镜下评分,筛选出了ACL重建后(塑形稳定期)移植物塑形良好和不良的患者,篮钳夹取体部中央的移植物约3mm(厚)×8mm(长)组织,分别行光学显微镜、透射电镜下组织学检查以及行I型、III型胶原免疫组化、COL1A1、COL3A1实时荧光定量PCR(Real time-PCR)检查。另取9例正常ACL标本作为对照组,取材来源全膝关节置换手术患者,年龄小于60岁。光镜下评估指标:细胞形态、移植物再血管化;电镜下评估胶原的合成代谢水平、纤维类型和分布。对比三组标本组织学评分结果。【结果】18例ACL重建病例(术后48~122个月,平均82.3个月)及9例正常ACL标本纳入本研究。关节镜二次探查结果:GRG 11例,PRG 7例。光镜下观察结果:GRG标本光镜下组织学特点类似正常ACL,表现为:血管分布少,胶原纤维呈紧密的束状、均匀排列,细胞核的形状以线形或纺锤形为主,椭圆形及圆形少见;PRG标本光镜下表现为:大量炎性增生血管,胶原纤维排列较松散,细胞核形态主要呈椭圆形或圆形,线形及纺锤形少见。PRG光镜评分明显低于其他两组,评分结果有统计学差异(P<0.05);GRG与对照组光镜评分结果无统计学差异(P>0.05)。电镜下结果比较:类似于正常ACL,所有重建的ACL移植物胶原纤维也表现为大直径(≥100nm)与小直径并存的双峰模式,但PRG标本大、小直径胶原纤维比率较正常ACL及GRG明显减少,而细胞合成代谢水平较其他两组明显增高,差异性显著(P<0.05)。GRG与对照组相比,两者在合成代谢水平上的评分未见明显的差异性(P>0.05),但GRG胶原纤维分布评分仍低于正常前交叉韧带,有统计学意义(P<0.05)。免疫组化结果:对照组(正常ACL)及GRG标本中胶原纤维以I型、III型含量最多,纤维排列整齐;而在PRG组织标本中,移植物中I型和III型胶原纤维的含量显着降低,并且排列相对不规则。PRG标本免疫组化评分结果明显低于GRG标本和正常ACL,统计有意义(P<0.05)。RT-PCR结果显示:PRG标本COL1A1、COL3A1表达明显低于GRG与正常ACL,相对表达量有统计学差异(P<0.05)。【结论】移植物进入塑形稳定期后,塑形良好的移植物与塑形不良的移植物相比,塑形良好的移植物胶原含量丰富,纤维排列有序,胶原纤维粗大,细胞器丰富,细胞浆核比例大、胶原合成代谢旺盛,胶原纤维分布和表达更接近于正常前交叉韧带,组织学结构特点类似于正常ACL,但仍与正常ACL存在一定的差异。