腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型韧带本体感觉影响的实验研究

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   【摘要】 目的:探討腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型韧带本体感觉的影响。方法:选取普通级别雄性新西兰白兔54只分为对照组、踝关节外侧韧带损伤模型组(模型组)、腓骨肌腱重建术组(手术组),各18只。术后4、8、12周分别检测三组后肢近端体感诱发电位(SEPs)、内踝部行肌电图(EMG),然后处死兔子,取踝关节外侧韧带检测本体感受器数目。结果:与对照组比较,模型组、手术组术后4、8、12周的SEPs、EMG潜伏期均明显升高,波幅均明显降低(P<0.05);与模型组比较,手术组术后4、8、12周的SEPs、EMG潜伏期均明显降低,波幅均明显升高(P<0.05);随着恢复期的延长,模型组、手术组的SEPs、EMG潜伏期均逐渐降低,波幅均逐渐升高(P<0.05)。与对照组比较,模型组、手术组术后4、8、12周本体感受器均明显降低(P<0.05);与模型组比较,手术组术后4、8、12周本体感受器均明显升高(P<0.05);随着恢复期的延长,模型组、手术组本体感受器均逐渐升高(P<0.05)。结论:腓骨肌腱重建术能缓解踝关节外侧韧带损伤对本体感受器的损伤,诱导踝关节外侧韧带本体感受器再生,恢复踝关节外侧韧带本体感受器结构功能。
   【关键词】 腓骨肌腱重建术 踝关节 外侧韧带损伤 韧带本体感觉
   [Abstract] Objective: To investigate the effect of fibula tendon reconstruction on proprioception of ligaments in the model of lateral ankle ligament injury. Method: A total of 54 male New Zealand rabbits of normal grade were selected and divided into the control group (model group) and the fibula tendon reconstruction group (operation group), 18 cases in each group. At 4, 8 and 12 weeks after surgery, the proximal somatosensory evoked potential (SEPs) and the medial malleolus of the three groups were detected respectively, followed by electromyography (EMG), then the rabbits were sacrificed, and the lateral ankle ligaments were taken to detect the number of proprioceptors. Result: Compared with the control group, the incubation period of SEPs and EMG in the model group and the operation group at 4, 8 and 12 weeks after the operation were significantly increased, and the amplitude were significantly decreased (P<0.05); compared with the model group, the incubation period of SEPs and EMG at 4, 8 and 12 weeks after surgery in the operation group was significantly reduced, and the amplitude were significantly increased (P<0.05); with the extension of convalescence, SEPs and EMG incubation periods in the model group and the operation group were gradually reduced and the amplitude were gradually increased (P<0.05). Compared with the control group, proprioceptors in the model group and the operation group at week 4, 8 and 12 after surgery were significantly reduced (P<0.05); compared with the model group, proprioceptors in the operation group were significantly increased at week 4, 8 and 12 after surgery (P<0.05); with the prolonged convalescence, proprioceptors in both the model group and the operation group increased gradually (P<0.05). Conclusion: Fibula tendon reconstruction can alleviate the injury of ankle lateral ligament injury to proprioceptor, induce the regeneration of proprioceptor of ankle lateral ligament, and restore the structure and function of proprioceptor of ankle lateral ligament.    [Key words] Peroneal tendon reconstruction Ankle joint Lateral ligament injury Ligament proprioception
   First-author’s address: Central Hospital Affiliated to Shenyang Medical College, Shenyang 110024, China
   doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2019.32.007
   踝关节扭伤是最常见的运动损伤之一。足部跖屈时的损伤机制,即内翻和内收的组合,可以对踝关节外侧韧带造成损伤。踝关节外侧韧带包括前距腓韧带、跟腓韧带和后距腓韧带[1-2]。踝关节外侧韧带损伤是患有急性踝关节扭伤患者的长期结果。一些长期队列研究显示,10%~20%的患者最终出现持续症状,包括疼痛、肿胀、不稳定感和反复发作的踝关节扭伤[3]。这些症状的确切原因仍然存在争议,可能是多因素。研究发现,踝关节外侧韧带损伤伴随韧带感受器损伤,韧带感受器是一种神经结节组织,可敏感感受韧带张力变化,其受损时导致踝关节不稳定[4]。腓骨肌腱重建术是常见的踝关节外侧韧带重建术,可恢复踝关节稳定性又可以预防创伤性踝关节炎,还具有微创、解剖重建和了解关节内病变治疗的优点[5]。目前尚无关于腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型韧带本体感觉影响的文献报道。本研究拟探讨腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型韧带本体感觉影响,为踝关节外侧韧带损伤的治疗提供临床依据。
  1 材料与方法
  1.1 动物分组 选取普通级别雄性新西兰白兔54只,年龄10周,重量2 000~3 000 g;重庆医科大学动物实验中心提供[合格证号:SCXK(渝)2016-0002;生产许可证号:SCXK(渝)2016-0008],根据体重随机分为对照组、踝关节外侧韧带损伤模型组(模型组)、腓骨肌腱重建术组(手术组),各18只。实验兔单笼喂养(喂养环境:湿度50%~55%,温度22~24 ℃,12 h黑暗/光照循环),自由获取饲料及水。本研究经本院伦理委员会批准。每周调换笼位一次,符合《中华人民共和国实验动物管理条例》要求。
  1.2 动物模型制作 模型组及手术组实验兔静脉注射马来酸乙酰丙嗪[生产厂家:众化(杭州)科技有限公司,规格:100 mg/支]100 mg/kg。实验兔俯卧位固定于手术台上。右侧外踝后缘常规消毒,切开皮肤,分离皮下组织,避免损伤血管及神经。暴露连接外踝与跟骨前部的踝外侧韧带,于韧带中间用锋利刀片切开。手术组获取患肢腓骨长肌腱,对折重叠取好的腓骨长肌腱。清理损伤的踝外侧韧带,建立腓骨端骨隧道,起点为距腓前韧带腓骨端,骨隧道的直径与移植物直径保持一致,保持踝关节中立位,韧带从腓骨骨隧道穿过,在距腓前韧带距骨端止,将韧带通过锚钉缝线与隧道表面缝合固定,用3-0丝线缝合韧带,模型组断裂韧带不予处理。术中每只实验兔肉注射青霉素(生产厂家:石药集团中诺药业有限公司,批准文号:国药准字H13021632)0.48 g/kg,预防感染,随后闭合创口。对照组不给予任何处理。手术后,各组实验兔自由活动,1周左右观察兔子活动情况,若出现爬行跛足,活动受限,说明踝关节外侧韧带损伤模型造模成功。三组均于術后4、8、12周分别耳静脉注射空气处死兔子,每组每次处死6只兔子,取踝关节外侧韧带,进行形态学检查。
  1.3 电生理学指标检测 各组兔子局部麻醉后,俯卧位固定,切开暴露右侧踝关节外侧韧带,正中矢状线与两眶后缘连线交点作为记录电极点,鼻根皮肤放置皮质参考电极,皮下电极测定后肢近端体感诱发电位(SEPs);参考电极放置于内踝部行肌电图(EMG)检查。采用日本光电MEB-2200诱发电位仪记录SEPs和EMG。
  1.4 机械感受器小体的观察 踝关节外侧韧带机械感受器小体用改良Bielschowsky神经染色液是典型的镀银染色法,其基本原理为固定后的组织和切片浸染于银溶液中,再用还原剂处理,使银颗粒沉着在轴索的轴浆中使之呈现深棕色或黑色。镀银后可在神经元胞浆内看到许多交错成网的细丝,并伸向树突及轴突中。石蜡切片8~15 μm,脱蜡至水洗。蒸馏水洗1~2 min。加入Bielschowsky硝酸银溶液,并置于37 ℃温箱内避光浸染25~35 min。蒸馏水洗2~3 min。用还原剂还原数秒,至切片呈现黄色为止。蒸馏水洗3~5 min。用Bielschowsky氨银溶液滴染20~40 s。倾去染液直接用还原剂再次还原1~2 min,更换两次溶液,使切片呈棕黄色为止。蒸馏水洗 3~5 min。用氯化金溶液调色3~5 min。蒸馏水洗1~2 min。用海波溶液固定3~5 min。水洗3~5 min,然后用滤纸吸干切片周围水分。95%乙醇及无水乙醇脱水,二甲苯透明,中性树胶封固。利用本体感受器周围韧带组织的特征性结构进行分辨(纺锤形、蓝紫色),计数每张切片中所有本体感受器数目。
  1.5 统计学处理 SPSS 23.0对数据进行录入、统计学分析,计量资料用(x±s)表示,两组比较采用t检验,多组比较采用F检验;计数资料以率(%)表示,比较采用字2检验。P<0.05为差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1 三组兔子一般情况的比较 术后4、8、12周,对照组、模型组、手术组的体重比较,差异均无统计学意义(P>0.05),见表1。
  2.2 腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型SEPs潜伏期的影响 与对照组比较,模型组、手术组术后4、8、12周SEPs潜伏期均明显升高(P<0.05);与模型组比较,手术组术后4、8、12周SEPs潜伏期均明显降低(P<0.05);随着恢复期的延长,模型组、手术组SEPs潜伏期均逐渐降低(P<0.05)。见表2。   2.3 腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型SEPs波幅的影响 与对照组比较,模型组、手术组术后4、8、12周SEPs波幅均明显降低(P<0.05);与模型组比较,手术组术后4、8、12周SEPs波幅均明显升高(P<0.05);随着恢复期的延长,模型组、手术组EMG波幅均逐渐升高(P<0.05)。见表3。
  2.4 腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型EMG潜伏期的影响 与对照组比较,模型组、手术组术后4、8、12周EMG潜伏期均明显升高(P<0.05);与模型组比较,手术组术后4、8、12周EMG潜伏期均明显降低(P<0.05);随着恢复期的延长,模型组、手术组SEPs潜伏期均逐渐降低(P<0.05)。见表4。
  2.5 腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型EMG波幅的影响 与对照组比较,模型组、手术组术后4、8、12周EMG波幅均明显降低(P<0.05);与模型组比较,手术组术后4、8、12周EMG波幅均明显升高(P<0.05);随着恢复期的延长,模型组、手术组EMG波幅均逐渐升高(P<0.05)。见表5。
  2.6 腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型本体感受器数目的影响 与对照组比较,模型组、手术组术后4、8、12周本体感受器均明显降低(P<0.05);与模型组比较,手术组术后4、8、12周本体感受器均明显升高(P<0.05);随着恢复期的延长,模型组、手术组本体感受器均逐渐升高(P<0.05)。见表6。
  2.7 腓骨肌腱重建术对踝关节外侧韧带损伤模型本体感受器结构的影响 正常踝关节外侧韧带本体感受器外形类似于树状,具有典型的主干、枝干和叶状结构(图A);踝关节外侧韧带损伤后,其本体感受器体积缩小,树状结构中的叶状结构消失,呈非典型点状、丝状(图B、C、D);踝关节外侧韧带损伤模型行腓骨肌腱重建术后,损伤踝关节外侧韧带本体感受器体积增大,并逐渐恢复树状形态(图E、F、G)。见图1。
  3 讨论
   踝关节外侧韧带损伤是活跃人群中常见的病理损伤,它通常会引起严重的步态问题或高水平的身体活动(慢跑、跳跃、滑雪等)障碍,并加速脚踝关节骨关节炎变化的可能发展。全球每天约10 000人有一次踝关节外侧韧带损伤。所有医院急诊科病例的7%~10%都归因于踝关节外侧韧带损伤[6-8]。据报道,踝关节外侧韧带损伤在35岁以下的人群中更为常见,这意味着这种损伤主要涉及年轻的活跃人群。随着对踝关节外侧韧带损伤研究的日益深入,本体感受在踝关节外侧韧带损伤的发病治疗机制引起诸多关注。文献[9-12]研究已证实85%的踝关节损伤与踝关节外侧韧带损伤有关。踝关节外侧韧带组织中存在大量神经解决即本体感受器,这些本体感受器可以分为4类:无髓鞘的游离神经纤维、类golgi腱体、pacini小体、ruffini小体。这些本体感受器可收集踝关节的震动觉信息、运动觉、位置觉,并将这些信息综合传入大脑运动中枢,随后踝关节根据大脑运动中枢传出的综合信息对来调整运动和稳定性[13]。文献[14-16]研究发现,踝关节外侧韧带损伤后其本体感觉异常,主要表现为腓骨肌反应时间的改变、关节位置感、平衡感异常。因此治疗踝关节外侧韧带损伤不仅要恢复踝关节功能,还要对其本体感受进行恢复。
   本研究结果显示,与对照组比较,模型组、手术组术后4、8、12周SEPs、EMG潜伏期均明显升高,波幅均明显降低(P<0.05);与模型组比较,手术组术后4、8、12周SEPs、EMG潜伏期均明显降低,波幅均明显升高,随着恢复期的延长,模型组、手术组SEPs、EMG潜伏期均逐渐降低,波幅均逐渐升高(P<0.05)。这说明腓骨肌腱重建术能缓解踝关节外侧韧带损伤对本体感受器的损伤。而分析本体感受器数目,与模型组比较,手术组术后4、8、12周本体感受器均明显升高(P<0.05);随着恢复期的延长,模型组、手术组本体感受器均逐渐升高(P<0.05)。这说明,腓骨肌腱重建术能诱导踝关节外侧韧带本体感受器再生;结合感受器结构分析;踝关节外侧韧带损伤模型行腓骨肌腱重建术后,损伤踝关节外侧韧带本体感受器体积增大,并逐渐恢复树状形态,这说明腓骨肌腱重建术能恢复踝关节外侧韧带本体感受器结构功能。
   综上所述,腓骨肌腱重建术能缓解踝关节外侧韧带损伤对本体感受器的损伤,诱导踝关节外侧韧带本体感受器再生,恢复踝关节外侧韧带本体感受器结构功能。
  参考文献
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  (收稿日期:2019-05-17) (本文编辑:张爽)
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