,翻转髌骨。用骨膜剥离器向近侧剥离上关节囊,显露股骨远侧干骺端前侧,用骨挫将干骺端前侧骨面及大腿前侧肌群深面挫成粗糙面;屈曲膝关节以暴露上下关节面,用直径2mm的克氏针在上下关节面对称各钻4个骨洞直达干骺端松质骨内,将髌韧带重叠缝合;用2mm直径的克氏针交叉固定膝关节于伸直位,术毕管型长腿石膏加固膝关节于伸直位。术前及术后肌肉注射青霉素20万U各1次。术后回放饲养圈中继续喂养。
3 膝关节活动度检测
3.1 术后8周(去除固定即刻),活体膝关节活动度测量:术后8周,麻醉下拆除左膝长腿管型石膏,拔除克氏针。用长臂量角器,测量双膝关节被动活动度范围;另将肢端平伸后悬挂2.0kg秤砣,测量双膝关节相同垂直负荷下的屈曲角度。
3.2 术后12周(去除固定4周),活体膝关节活动度测量:去除固定后,将山羊置于饲养圈中自由活动4周。活动4周(术后12周)后,麻醉下用长臂量角器,测量双膝关节被动活动度范围;另将肢端平伸后悬挂2.0kg秤砣,测量双膝关节相同垂直负荷下的屈曲角度(见图1)。
图1 去除固定4周将山羊手术膝肢端悬挂2.0kg秤砣后,仍保持僵直状态3.3 术后12周(去除固定4周),离体标本膝关节最大屈曲角度:活体测量后立即将羊处死,切取双膝关节标本(留取关节远近侧骨段约7.0cm),用MTS880型材料测试机(MTS公司,美国)对比检测双膝标本在50Ncm屈曲的力矩下的屈曲角度。具体方法:将山羊处死,于胫骨和股骨在距关节线7cm处截断,切取双侧膝关节;去除皮肤,保留所有肌肉、肌腱和关节囊。将测试机两个夹具分别插入标本的股骨和胫骨的髓腔,并用牙托粉固定;将夹具与材料测试机上下两端连接。以5mm/min的加载速率给膝关节施加大小为50Ncm屈曲的力矩,记录双膝关节的最大屈曲角度(见图2)。实验过程中始终用生理盐水保持标本的湿润。
4 取手术膝与非手术膝关节前侧关节囊5mm×5mm×5mm,常规甲醛固定,石蜡包埋,切片,进行免疫组织化学染色(见图3a、b)。光学显微镜下400×观察肌成纤维细胞的数量及其占全部细胞细胞数量的百分比。将手术膝与非手术膝进行比较,统计学方法采用配对t检验。
结 果
制动后山羊平均体重较前减少5%。解除制动后,山羊体重逐渐恢复。3只山羊手术膝与非手术膝术后8周及术后12周分别测关节活动度(见表1、2)。其中术后12周离体手术膝与非手术膝的最大屈曲角度通过MTS880型材料测试机测得(见表3)。光镜观察结果显示手术膝前侧关节囊肌成纤维细胞的总数及其占全部细胞细胞数量的百分比明显多于非手术膝前侧关节囊(P<0.05)。表1 术后8周时活体膝关节活动度测量
讨 论
1 造模的目的
膝关节是人体最大最复杂的滑膜关节,由股骨下端、胫骨上端和髌骨组成,骨与骨之间借关节囊、关节内外韧带和内外侧半月板相连,它有传递负荷、保存运动量和提供包括小腿在内的活动动力匹配的功能。外伤和手术是造成关节僵直的重要原因,由于下肢骨折长期制动、膝关节及关节周围创伤或炎症引起关节的滑动装置纤维化、挛缩、黏连而导致其僵直、功能障碍。表现为膝关节屈曲受限甚至伸直位僵直,股四头肌挛缩、弹性及活动度减小,髌骨活动度减小或消失。临床常用的治疗方法包括推拿按摩、手法松解、药物、小针刀松解、股四头肌成形术、关节镜下黏连松解术等。但以上方法治疗效果均不甚理想[2-4]。其中部分手术治疗可能取得较好的短期疗效,然而术中获得的活动范围往往在术后难以长期保持。因此,需要进一步探索一种能更简便有效治疗膝关节僵直的新方法。
根据膝关节僵直的临床特点,我们设计制造了一种外固定架渐进牵拉装置。该装置利用杠杆、缆线与滑轮作用原理,通过外固定架及缆线对小腿远端进行缓慢逐步紧缩牵拉,使小腿以膝关节为轴随时间渐进屈曲,达到膝关节屈曲活动范围逐步增大的目的。其作用原理是在持续应力作用下,引导组织发生生物再塑形。在投入临床实验之前,需要建立一种能适用的动物实验模型,以验证该器械的有效性。我们查阅了以往文献报道的多种模拟人类关节僵硬的动物模型,物种包括兔、鼠、猴子和狗等[5,6]。但这些动物模型均为膝关节屈曲挛缩性僵硬,尚没有膝关节僵直的动物模型。因此,我们选择具有体型较大、实验配合度高、抗病力强等优点的本地雄性山羊制造膝关节僵直模型。
2 造模的方法和依据
导致关节僵直公认的损伤机制包括:(1)关节内骨破坏、关节积血;(2)伸膝装置(股中间肌)与股骨远端前侧骨面疤瘢黏连;(3) 韧带损伤:(4)关节长期伸直位制动。临床上关节僵直患者后期关节僵直的严重程
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