传统前交叉韧带重建造模腱骨界面愈合缓慢,造模时间较长。通过在腱骨界面注入以纤维蛋白胶为载体的重组人骨形态发生蛋白2复合物,建立造模周期更短、更完善的兔膝关节前交叉韧带重建动物模型。
rhBMP-2缓释复合物构建:将rhBMP-2 1 g和冻干纤维蛋白单体粉剂75 mg溶解于2 mL的磷酸二氢钾缓冲液中,将凝血酶粉剂溶解于2 mL氯化钙溶液中。分别抽取上述溶液放置于双联注射架中备用。通过推动联动推杆,即可将等量的2种组分经过1个复式注射座均匀混合,形成含rhBMP-2的纤维蛋白胶复合物,并通过注射头均匀注入胫骨及股骨骨隧道各1 mL,复合物于10 s左右凝固。
分组及建模:42只兔共84条后腿,双侧膝关节均接受前交叉韧带重建手术,其余7只兔共14条后腿不作任何处理作为正常对照组,实验动物以完全随机方法分组,实验分组及取材时间见表1。
切取兔自体半腱肌通过股骨、胫骨隧道重建前交叉韧带。需手术的模型组、纤维蛋白胶组和空白对照组实验动物经耳缘静脉注射体积分数2.5%的戊巴比妥钠溶液将动物麻醉,双膝术区备皮、消毒,行膝正中皮肤切口,向内侧游离,切取半腱肌,折叠成双股,3-0肌腱线编织缝合,见图1a。然后从髌旁内侧入路暴露膝关节,将髌骨拉至外侧,切断翼状皱襞,于上下止点处完整切除前交叉韧带,查前抽屉及Lachman试验阳性,分别以正常前交叉韧带附着点为标志钻取直径2 mm胫骨和股骨隧道,见图1b。用直针引导牵引线,将双股半腱肌肌腱自下骨道外口穿经胫骨和股骨骨隧道引出,股骨干远端平行钻2个骨洞,形成骨桥,牵引线穿过骨桥打结固定,下止点同样钻胫骨骨桥,于屈膝30o拉紧,打结固定,见图1c。
查前抽屉及Lachman 试验阴性后,逐层间断缝合切口。患肢不固定,前3 d肌注青霉素抗感染。根据实验分组不同分别在模型组腱骨界面植入rhBMP-2和纤维蛋白胶复合物,纤维蛋白胶组腱骨界面植入纤维蛋白胶,空白对照组腱骨界面不植入任何材料。正常对照组不作手术处理。
形态学观察:分别于术后第2,4和8周各处死实验动物取材,进行前交叉韧带大体观察,并观察术后动物饮食,活动及伤口愈合情况,注意有无炎症反应,局部有无化脓性感染,步态及关节活动度。
生物力学检测:正常对照组7只于行生物力学检测前处死取材。模型组和对照组分别于术后第4和8周取材,每组各处死7只实验动物。保留股骨远端和胫骨近端各约3 cm,切除除重建前交叉韧带外所有软组织及缝线,-80 ℃保存。实验前解冻,用自制恒压式横截面积测量韧带中部横截面积,压力为0.12 MPa,压力时间为 2 min。去除股骨内髁,用桶形卡具加横行钢钉固定兔胫骨和股骨,屈膝30o,调节复合体和卡具的位置,使拉力经过韧带的轴线,测量重建韧带初始长度,应用MTS858生物材料测试机做拉伸试验。拉力达到2.0 N时用游标卡尺测量韧带长度。先行预处理,拉伸速度0.5 mm/s,拉长0.5 mm,共3次,然后行拉断试验,拉伸速度为500 mm/min,试验机绘出载荷-位移曲线。因为所有样本的骨隧道直径相同,移植肌腱的长度也非常相近,因此各组样本的最大载荷和刚度无需要使用隧道长度来标准化,可以直接取其绝对值做比较。
结果与结论:模型组最大载荷和刚度在术后4和8周与纤维蛋白胶组和空白对照组相比均增强(P < 0.01)。由此可见,实验成功建立了双侧前交叉韧带重建动物模型,以纤维蛋白胶作为载体的重组人骨形态发生蛋白2可以在术后早期提高腱骨界面的最大载荷和刚度,促进了腱骨界面的愈合,缩短了重建动物模型的实验周期。
更多内容请见《中国组织工程研究与临床康复》杂志第15卷2011年第2期
张力,田京,唐银丽,闵少雄. 膝关节前交叉韧带重建兔模型的建立[J].中国组织工程研究与临床康复,2011,15(2):228-231.