同種異體肌腱移植修復(fù)膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷進展

同種異體肌腱移植修復(fù)膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷進展

【關(guān)鍵詞】同種異體肌腱移植修復(fù)膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷

膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷是膝關(guān)節(jié)常見損傷之一，膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷后會造成嚴(yán)重的膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)。對于膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷現(xiàn)在公認(rèn)的治療方法是關(guān)節(jié)鏡下韌帶的重建。自體移植物已廣泛用于膝關(guān)節(jié)交叉韌帶的重建。但采用自體移植物有很多潛在的問題。如取自體髕腱移植物后的髕骨前方疼痛、髕腱炎、髕腱斷裂等并發(fā)癥，取自體腘繩肌肌腱后會造成腘繩肌肌力下降等。因而造成自體肌腱移植物在膝關(guān)節(jié)交叉韌帶重建時的局限性。與此相比采用同種異體肌腱移植物的優(yōu)點有：來源充足，取材方便，手術(shù)時間短，不對患者造成新的損傷。但采用異體肌腱也存在費用昂貴、免疫原性、疾病傳播和體內(nèi)的再生過程較長等問題［1～3］。近年國內(nèi)外學(xué)者對異體肌腱的獲取、處理、臨床應(yīng)用等方面作了大量的研究工作，本文就異體肌腱的獲取、制備和在膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷中的應(yīng)用方面作一簡短的綜述。

1異體肌腱移植物的處理與保存

用于重建膝關(guān)節(jié)交叉韌帶的同種異體肌腱來源廣泛。脛骨前肌肌腱，脛骨后肌肌腱，腓骨長肌肌腱，腘繩肌肌腱，跟腱等都可作為同種異體肌腱的取材材料。異體肌腱的供體主要為健康尸體志愿捐獻(xiàn)者以及外傷截肢無條件再植的廢棄肢體。合格的供體必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢查，以減少移植感染疾病的風(fēng)險。

制備異體肌腱移植材料主要需解決以下兩點：細(xì)菌或病毒感染和免疫排斥反應(yīng)。為了避免由此產(chǎn)生的負(fù)面作用而導(dǎo)致移植失敗，在進行異體肌腱移植之前有必要對異體肌腱進行物理和化學(xué)方法的處理，提高移植的安全性，減少移植的副作用。

射線照射滅菌

射線照射滅菌是常用滅菌方法。但采用多大劑量是一個有爭議的問題。射線照射劑量取決于兩方面因素：(1)必須達(dá)到完全滅菌的目的。包括HIV和肝炎病毒;(2)必須保證肌腱有足夠大的機械強度。國際原子能機構(gòu)使用25kGg做為醫(yī)療產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)滅菌劑，但此劑量對于殺死HIV并不是足夠有效的。體外實驗證實必須5０kGg以上劑量才能達(dá)到引起HIV完全失活的目的［4］?？紤]到30kGg以上劑量能顯著降低肌腱的機械性能，目前大部分組織庫仍使用15～25kGg作為標(biāo)準(zhǔn)劑量。而且照射劑量與所取肌腱的規(guī)格和溫度也有關(guān)系［5］。

最近的KingW等的一項研究表明將異體肌腱移植物置于“保護性溶液”中可使移植物耐受高劑量的照射(50kGg)而對移植肌腱的結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響［6］。TeriA．Grieb等將肌腱移植物用％的丙二醇，％二甲基亞砜，％甘露醇，%的海藻糖(均為質(zhì)量比)組成的輻射保護劑浸泡處理，再分別用50kGy射線照射處理，并與沒有經(jīng)輻射保護劑處理的18kGy照射組和未照射組對比。結(jié)果顯示輻射保護劑可使肌腱耐受高劑量照射而不明顯改變其機械性能［7］。但這些實驗都是在體內(nèi)植入前做的。經(jīng)輻射保護劑保護的肌腱移植物在體內(nèi)機械強度變化還需進一步的跟蹤隨訪觀察。而且這些輻射保護劑的毒理性，安全性等也需進一步的研究。

其他滅菌法

環(huán)氧乙烷過去常用于肌-骨骼系統(tǒng)移植物的滅菌。但有較多的關(guān)于環(huán)氧乙烷用于軟組織移植物滅菌的不良反應(yīng)的報道［8，9］。現(xiàn)在環(huán)氧乙烷滅菌法已基本不再用于異體組織的滅菌。近年來市面上出現(xiàn)了很多其它的用于異體肌腱的滅菌方法，但缺乏一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來對這些方法的有效性和安全性作有效的評價。但這些方法都在美國食品和藥物管理委員會(FDA)的隨訪觀測之下，作者期待有一種安全有效的滅菌方法。現(xiàn)將這些新方法作一簡要的概述［10，11］。A1lowash等(Lifenet,VirginiaBeach，VA)等用超聲、離心分離和負(fù)壓吸引法來除去移植物中的有害成分。Clearant公司(C1earant，LosAngeles，CA)用輻射加生物保護劑的方法來處理異體移植物，避免輻射對異體移植物的不良影響。Cryolife公司將異體組織用甘油等脫水處理后放在抗菌液中，深低溫滅菌。Tutoplast過程(TutogenMedicaiUS，Clifton，NJ)是用滲透、氧化等方法除去異體移植物中的有害物質(zhì)后再經(jīng)脫水、射線照射滅菌。

異體肌腱的保存

移植物的處理和保存的一個重要目的就是降低移植物的抗原性，避免移植排斥反應(yīng)。新鮮的組織由于上面有存活的或完整的細(xì)胞成分造成抗原性較高［12］。低溫冷藏的方法在保存異體移植物上的細(xì)胞活性方面有優(yōu)勢是有疑問的。Jackson等用DNA探針法證明在經(jīng)低溫冷藏的方法的異體移植物上的活細(xì)胞都是受體來源的而非供體來源的［13］。大多數(shù)的異體肌腱制備方法都是盡可能的除去組織中的間質(zhì)成分，低溫冷藏方法由于還保留有一部分細(xì)胞成分，因而會造成移植物具有中度的抗原性。簡單的冷凍和冷凍干燥會將移植物的抗原性降至最低，這是目前各組織廣泛采用的保存方法。按照美國組織庫協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)，肌骨系統(tǒng)組織必須在－20°～－40°作短期保存(不少于6個月)，在不低于-40°的溫度下作長期保存(6個月～5年)。組織保存時間不能超過5年［14］。

從異體肌腱的獲得直至用于患者體內(nèi)的各個環(huán)節(jié)都可能造成微生物的感染。特別是采用了污染的供體組織或肌腱處理過程中滅菌不嚴(yán)。而且由于臨床上常規(guī)大劑量、高效的抗生素的應(yīng)用，從而很多感染病例都沒被發(fā)現(xiàn)，異體組織也被錯誤的認(rèn)為是非常安全的［15］。美國疾病控制中心通過對一組因為移植異體肌腱而感染梭狀芽孢桿菌病例的作流行病學(xué)調(diào)查后就提到了2點意見：(1)在結(jié)締組織的滅菌過程中需要有殺細(xì)菌孢子的一步；(2)對采用了抗生素處理的組織需要采用有效的檢測手段來判斷細(xì)菌抑制狀況［16，17］。

在異體肌腱移植物的處理和保存過程中，如何有效的進行滅菌處理和降低抗原性，而又盡可能的保持移植物的生物力學(xué)強度和其中的腱細(xì)胞的活性是今后研究的重點方向。

2異體肌腱植入后的生物力學(xué)變化

無論自體或異體肌腱，韌帶移植物植入后都有一個缺血壞死和再血管化、塑型的過程。因此移植物的機械強度也有一個先下降再增加的過程。移植的肌腱是作為受體的細(xì)胞黏附增值的生物支架材料。細(xì)胞長入到異體韌帶移植物中大概需要4～6周時間。交叉韌帶重建物的再血管化由髕下脂肪墊和包繞移植物表面的滑膜的血管組織發(fā)展而來，隨著移植物的再血管化，細(xì)胞的增殖、移植物的塑型也逐步向深部發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，異體肌腱移植物的改建塑型過程比自體肌腱移植物長，組織學(xué)研究發(fā)現(xiàn)用異體肌腱重建膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶后，移植物在6個月時膠原纖維束的排列基本正常，在18個月時達(dá)到完全成熟，關(guān)節(jié)鏡下進行大體觀察見移植的肌腱隨時間的增加而逐漸改建塑型而且在改建完成后不會再發(fā)生退變［18］。

另一個必須注意的問題就是移植物的強度隨著時間的延長而強度下降的問題［19］。在短期內(nèi)，無論自體或異體移植物在改建塑性過程中有一相對的強度較弱期。DrezDJ等的研究表明在第六周時，異體肌腱移植物的最大載荷只有完整膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶的25％～50％，而自體肌腱移植物的最大載荷為完整膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶的60％［20］。移植物強度的長期變化還不十分明了，各個學(xué)者之間的結(jié)果也有較大差異。RobertK等的一項每組各30例的骨－髕韌帶－骨自體移植和異體移植重建ACL的觀察研究，隨訪時間平均為63個月。2組中各有1例發(fā)生了完全斷裂。異體移植組在術(shù)后2年有4例發(fā)生了移植物的滑動而自體移植組只有2例。但在5年時2組內(nèi)都沒有再發(fā)生移植物的滑動［21］。異體肌腱移植物斷裂和滑動的原因是多樣的，有患者的運動情況，肌腱處理過程的影響等。而且不同的移植物，不同的重建方法等都會對其產(chǎn)生影響，因此應(yīng)當(dāng)控制這些偏差并進行長期的客觀的觀察從而得到比較確切的結(jié)果。

受體的免疫系統(tǒng)對移植物的免疫反應(yīng)也會對移植物的生物力學(xué)性能產(chǎn)生影響。雖然采用現(xiàn)階段的先進的檢測手段對這些免疫學(xué)變化都能加以檢測，但這些變化都是亞臨床性的，不引起臨床癥狀，所以也都沒有與臨床上的癥狀和體征結(jié)合起來觀察。

3異體肌腱重建膝關(guān)節(jié)交叉韌帶的臨床應(yīng)用

異體肌腱用于治療膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷已有較長歷史，用于前交叉韌帶重建最多，臨床資料也最充分。國內(nèi)國外都有很多異體肌腱重建ACL的隨訪資料報道。日本的Shino等在這方面所作的工作最早，隨后有非常多的關(guān)于此方面的報道。因為由于操作者的水平，病例的納入排除標(biāo)準(zhǔn)，移植物的選擇等方面有很大差異，因而各個學(xué)者的結(jié)果也大不相同。但盡管有這些差異，異體肌腱重建ACL的效果是值得肯定的，異體肌腱移植重建組與自體肌腱重建組的效果沒有明顯的差異，術(shù)后效果都比較良好［22,23］。

在用于后交叉韌帶重建方面，過去單獨的一級或二級的后交叉韌帶損傷認(rèn)為是不需要手術(shù)重建的。但后來研究發(fā)現(xiàn)，在單獨后交叉韌帶損傷后行保守治療的患者，后期的關(guān)節(jié)退變和疼痛非常明顯。所以現(xiàn)在的觀點是對于單獨的后交叉韌帶損傷也是早期進行重建，以恢復(fù)膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。在后交叉韌帶重建上，多數(shù)是采用的自體移植物重建，但近來，異體肌腱移植物也開始廣泛用于后交叉韌帶的重建。而且術(shù)后效果良好，而且自體和異體肌腱重建組沒有明顯的差異［24］。

在單獨的前交叉韌帶或單獨的后交叉韌帶重建方面。近來的一個研究熱點就是究竟是采用雙束肌腱來達(dá)到解剖學(xué)重建還是采用單束重建。采用單束重建，手術(shù)操作簡單，術(shù)后效果也良好。雙束重建操作較為復(fù)雜，但能達(dá)到解剖學(xué)的重建。Lattermann等就報道了他們進行ACL雙束重建的效果，認(rèn)為雙束重建在術(shù)后的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性上要比單束重建好［25］。Makino等用異體肌腱采用雙脛骨隧道-雙股骨隧道的方法進行雙束后交叉韌帶重建并有效的恢復(fù)了膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性［26］。在采用雙束重建時，異體肌腱就比自體肌腱有優(yōu)勢，因為若采用自體肌腱進行雙束重建會損傷

［1］RihnJ,HarnerC.Theuseofmusculoskeletalallografttissueinkneesurgery［J］.Arthroscopy，2003,19(1):51-66.

［2］MorbidityandMortalityWeeklyReport.SepticarthritisfollowinganteriorcruciateligamentreconstructionusingtendonallograftsFloridaandLouisiana［R］.MMWR，2001,50:1081-1083.

［3］CentralDataControl.CDCreportsfivekneeallograftinfections［J］.ORManager，2002,18:8.

［4］SmithRA,IngelsJ，LochemesJJ,etal.GammairradiationofHIV1［J］.JournalofOrthopaedicResearch,2001,19:815-819.

［5］HernigouG,GrasG,Marinello,etofirradiationontheriskoftransmissionofHIVinbonegraftsobtainedfromappropriatelyscreeneddonorsandfollowedbyradiationsterilization［J］.CellandTissueBanking2000，1:279-289.

［6］KingW,GriebT,ForngR,etal.Pathogeninactivationofsofttissueallograftsusinghighdosegammairradiationwithearlyclinicalresults［R］.In:2004AnnualMeetingoftheAmericanAcademyofOrthopaedicSurgeons,2004,SanFrancisco,California，2004:571.

［7］TeriA.Grieb,RenYoF,SimonB,etal.Highdosegammairradiationforsofttissueallografts:highmarginofsafetywithbiomechanicalintegrity［J］.JournalofOrthopaedicResearch,2006，24(5):1011-1018.

［8］GwinnerW,UenneJ,LonnemannG,etal.Lifethreateningcomplicationsofextracorporealtreatmentinpatientswithsevereeosinophilia［J］.TheInternationalJournalofArtificialOrgans,2005，28(12):1224-1227.

［9］PekkarinenT,HietalalO,JamsaT,etal.Gammairradiationandethyleneoxideinthesterilizationofnativereindeerbonemorphogeneticproteinextract［R］.ScandJSurg,2005，94(1):67-70.

［10］TissueBanks.Thedangersoftaintedtissueandtheneedforfederalregulation［R］.In:UnitedStatesSenateHearing,CommitteeonGovernmentalAffairs.Washington,DC,2003.

［11］VangsnessCTJr.Overviewofallograftsofttissueprocessing［R］.BulletinoftheAmericanAcademyofOrthopaedicSurgeons，2004.

［12］MalininTI,LevittRL,BashoreC,etal.Astudyofretrievedallograftsusedtoreplaceanteriorcruciateligaments［J］.Arthroscopy，2002，18:163-170.

［13］JacksonDW,SimonTM.Donorcellsurvivalandrepopulationafterintraarticulartransplantationoftendonandligamentallografts［J］.MicroscResTech，2002，58:25-33.

［14］BanksAAoT.AATBBulletin,No.04-42［R］.September,2004，9.

［15］TedE.Bacterialinfectiontransmittedbyhumantissueallografttransplantation［J］.CellandTissueBanking，2006，7:147-166.

［16］CentersforDiseaseControl2002.Pseudomonasaeruginosainfectionsassociatedwithdefectivebronchoscopes［R］.MMWR，51:190.

［17］KainerMA,LindenJV,WhaleyDN,etinfectionsassociatedwithmusculoskeletaltissueallografts［J］.NEnglJMed，2004，350:2564-2571.

［18］ShineK,HoribeS,HamadaM,etal.Allograftanteriorcruciateligamentreconstruction［J］.TechniquesinKneeSurgery,2002,1(2):78-85.

［19］AllumRL.BASKinstructionallecture1:graftselectioninanteriorcruciateligamentreconstruction［J］.Knee,2001,8(1):69-72.

［20］DrezDJJr,DeLeeJ,HoldenJP,etal.Anteriorcruciateligamentreconstructionusingbonepatellartendonboneallografts:abiologicalandbiomechanicalevaluationingoats［J］.JSportsMed(Am)，2001,19:256-263.

［21］RobertK,Pctcrson,WalterR，etal.Allograftversusautograftpatellartendonanteriorcruciateligamentreconstruction［J］.Arthroscopy，2001,1:9-13.

［22］DavidA,McGuire,Jeffreyforligamentousreconstructionoftheknee［J］.TechniquesinKneeSurgery,2003,2(3):166-183.

［23］GaryG,Poehling,WaltonW,etal.Analysisofoutcomesofanteriorcruciateligamentrepairwith5yearfollowup:allograftversusautograft［J］.Arthroscopy,2005，21(7):774-785.

［24］ChingJenW,YiShengC,LinHsiuW,etal.Comparisonofautogenous