急性跟腱斷裂修復(fù)術(shù)后短腿石膏托固定的可行性研究

齊月賓，安宇，玉光哲，王文波，夏昊晨，李吉友，侯占江

(1.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院群力院區(qū)骨科，黑龍江哈爾濱 150001;2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院急診外科，黑龍江哈爾濱 150001;3.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨三科，黑龍江哈爾濱 150001)

急性跟腱斷裂修復(fù)術(shù)后短腿石膏托固定的可行性研究

齊月賓1，安宇2，玉光哲2，王文波3*，夏昊晨1，李吉友2，侯占江2

(1.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院群力院區(qū)骨科，黑龍江哈爾濱 150001;2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院急診外科，黑龍江哈爾濱 150001;3.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨三科，黑龍江哈爾濱 150001)

目的 利用活體動(dòng)物模型探索急性跟腱斷裂修復(fù)術(shù)后應(yīng)用短腿石膏進(jìn)行固定的可行性。方法 通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)踝關(guān)節(jié)極度跖屈不同屈膝角度時(shí)跟腱處的拉力。建立急性跟腱斷裂修復(fù)模型，分別應(yīng)用長、短石膏進(jìn)行固定3周，檢測(cè)并比較分析術(shù)前、術(shù)后腓腸肌和股二頭肌的拉力變化，通過組織學(xué)觀察兩種固定方式的跟腱組織愈合情況。結(jié)果 當(dāng)踝關(guān)節(jié)極度跖屈時(shí)，腓腸肌收縮在跟腱處產(chǎn)生的拉力與屈膝角度無關(guān)。長、短石膏固定后都會(huì)出現(xiàn)腓腸肌肌力減低，但長腿石膏固定組更加顯著;同時(shí)長腿石膏固定組還會(huì)導(dǎo)致股二頭肌肌力顯著性減低，而短腿石膏固定組則不會(huì)。兩組跟腱組織愈合情況相近，無顯著性差異。結(jié)論 在急性跟腱斷裂修復(fù)術(shù)后應(yīng)用短腿石膏固定是可行的，不會(huì)影響跟腱組織的愈合。

跟腱;石膏固定;生物力學(xué);腓腸肌

隨著近年來體育運(yùn)動(dòng)及群眾性文娛活動(dòng)的廣泛開展，跟腱斷裂逐漸成為臨床上較常見的一種運(yùn)動(dòng)損傷，多發(fā)生在競(jìng)技項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)人員，特別是在踏跳的瞬間。以往在急性跟腱斷裂手術(shù)修復(fù)后，醫(yī)師們都應(yīng)用長腿石膏(膝關(guān)節(jié)屈曲60°，踝關(guān)節(jié)跖曲30°)固定患肢［1-5］，但這會(huì)造成軟骨和肌肉的萎縮。近年來，許多學(xué)者認(rèn)為術(shù)后應(yīng)用短腿石膏固定患肢即可(踝關(guān)節(jié)跖曲30°，膝關(guān)節(jié)不固定)［6-7］。到目前為止，已有多名國外學(xué)者通過尸體或是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)靜態(tài)檢測(cè)跟腱的強(qiáng)度來證實(shí)短腿石膏應(yīng)用的可行性。本研究通過動(dòng)態(tài)檢測(cè)相關(guān)肌肉的拉力以及跟腱的組織學(xué)變化來驗(yàn)證應(yīng)用短腿石膏的可行性，國內(nèi)外尚未見有相關(guān)報(bào)道。

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 選取雄性成年哈白兔20只，2.2～2.5 kg，隨機(jī)分成A、B兩組，每組10只。哈白兔由哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供，籠中喂養(yǎng)，自由進(jìn)食、水，室溫維持在22～24℃。本研究所涉及的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)符合我國《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》和哈爾濱醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)的相關(guān)規(guī)定。

1.2 模型制備及力學(xué)檢測(cè) 用1%的戊巴比妥鈉30 mg/kg兔耳緣靜脈緩慢靜推進(jìn)行麻醉，麻醉起效后將兔俯臥于兔板上，固定雙前肢及左后肢，剪除右后肢足跟至后肢根部后側(cè)兔毛，常規(guī)碘伏消毒，鋪無菌孔巾。于跟腱處及右腘窩外上側(cè)各做一長約3.0 cm的縱行和斜行切口，顯露跟腱和股二頭肌腱，在跟腱止點(diǎn)上3.0 cm處和股二頭肌腱中部各縫合一線圈，連接YL-200型張力換能器(成都儀器廠)。用石膏托將兔右后肢固定于踝關(guān)節(jié)極度跖屈(跖屈60°)，膝關(guān)節(jié)屈曲分別為0°、30°、60°和90°，應(yīng)用RM6240型生理信號(hào)采集系統(tǒng)(成都儀器廠)刺激腓腸肌致其強(qiáng)直收縮，分別記錄跟腱處的拉力值(F0、F30、F60和F90，n =20)。膝關(guān)節(jié)伸直位，踝關(guān)節(jié)自然放松，用上述方法記錄跟腱處的拉力值(F1，n = 20)。膝關(guān)節(jié)伸直位，應(yīng)用上述方法刺激股二頭肌致其強(qiáng)直收縮，記錄股二頭肌腱處的拉力值(F2，n =20)。于跟腱止點(diǎn)近側(cè)約2.0 cm處切斷跟腱［8］，然后縫合跟腱，用生理鹽水沖洗切口，逐層縫合切口，A組兔用短腿管型石膏固定右后肢(踝關(guān)節(jié)跖屈60°)，B組兔用長腿管型石膏固定右后肢(踝關(guān)節(jié)跖屈60°，膝關(guān)節(jié)屈曲30°)，右側(cè)臀部注射80萬單位青霉素預(yù)防感染，放回籠中飼養(yǎng)3周。

術(shù)后3周將實(shí)驗(yàn)兔進(jìn)行麻醉，拆除石膏，顯露跟腱和股二頭肌腱，連接張力換能器。膝關(guān)節(jié)伸直位，踝關(guān)節(jié)盡量放松，應(yīng)用RM6240型生理信號(hào)采集系統(tǒng)(成都儀器廠)刺激腓腸肌致其強(qiáng)直收縮，記錄跟腱處的拉力值(F1A、F1B，n = 10)。膝關(guān)節(jié)伸直位，應(yīng)用上述方法刺激股二頭肌致其強(qiáng)直收縮，記錄股二頭肌腱處的拉力值(F2A、F2B，n =10)。數(shù)據(jù)測(cè)量完成后，切取以跟腱修復(fù)處為中心上下1.0 cm范圍的跟腱組織，放入4%多聚甲醛溶液中，進(jìn)行組織學(xué)檢測(cè)。同時(shí)切取兔左跟腱相同部位的跟腱組織，作為組織學(xué)檢測(cè)正常對(duì)照組，然后用空氣栓塞法處死實(shí)驗(yàn)兔。

1.3 組織學(xué)檢測(cè) 跟腱組織經(jīng)多聚甲醛固定后，常規(guī)沖洗、脫水、透明、浸蠟、包埋、切片，切片厚約4.0 μm，進(jìn)行蘇木素－伊紅(HE)染色，顯微鏡下觀察跟腱組織生長情況。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 數(shù)據(jù)用(珋x±s)表示，并應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。應(yīng)用t檢驗(yàn)和方差分析進(jìn)行兩組間和多組間的比較分析，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 跟腱拉力與膝關(guān)節(jié)屈曲角度的關(guān)系 當(dāng)踝關(guān)節(jié)極度跖屈，膝關(guān)節(jié)屈曲0°、30°、60°和90°時(shí)，腓腸肌強(qiáng)直收縮在跟腱處產(chǎn)生的拉力依次為(3.60±0.26)g，(3.55±0.26)g，(3.46±0.29)g，(3.43±0.24)，F(xiàn)值為1.698，P＞0.05。組間兩兩比較，P＞0.05，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(見圖1)。

2.2 長、短腿石膏固定術(shù)后對(duì)腓腸肌及股二頭肌拉力變化 石膏固定右后肢3周后，A組和B組實(shí)驗(yàn)兔腓腸肌強(qiáng)直收縮，在跟腱處產(chǎn)生的拉力可以看作是腓腸肌拉力，其大小均顯著低于固定前拉力值(P＜0.05)，B組腓腸肌張力值顯著低于A組(P＜0.05)(見表1，見圖2)。由此可見，長腿石膏固定后對(duì)腓腸肌的影響更大，出現(xiàn)了更加嚴(yán)重廢用性肌力降低的情況。A組實(shí)驗(yàn)兔股二頭肌強(qiáng)直收縮后其肌腱處產(chǎn)生的拉力與固定前相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，而B組股二頭肌腱處產(chǎn)生的拉力則顯著低于固定前拉力值(P＜0.05)(見表1，見圖3)。結(jié)果顯示，長腿石膏固定后使股二頭肌(大腿后群肌)也產(chǎn)生了明顯的廢用性肌力降低的情況。

圖1 膝關(guān)節(jié)屈曲不同角度時(shí)腓腸肌拉力變化

表1 石膏固定術(shù)后對(duì)腓腸肌及股二頭肌的影響(g)

圖2 長、短腿石膏固定后腓腸肌拉力變化

圖3 長、短腿石膏固定后股二頭肌拉力變化

2.3跟腱的修復(fù)生長組織學(xué)變化 正常對(duì)照組跟腱主要由膠原纖維束組成，染色均一，沿跟腱縱軸方向整齊排列，其間可見成排扁平狀成纖維細(xì)胞(見圖4A)。短腿石膏固定組術(shù)后3周見膠原纖維連續(xù)但排列不規(guī)整，有少量炎性細(xì)胞浸潤，成纖維細(xì)胞呈不規(guī)則扁平狀，排列欠規(guī)整(見圖4B)。長腿石膏固定組術(shù)后3周顯示膠原纖維排列連續(xù)但不規(guī)整，中間有缺損，有少量炎性細(xì)胞浸潤，成纖維細(xì)胞較小，呈不規(guī)則扁平狀，排列欠規(guī)整(見圖4C)。A、B兩組跟腱修復(fù)程度相近。

圖4 跟腱組織修復(fù)情況(HE染色，×100)

3 討論

跟腱是由腓腸肌和比目魚肌腱向下合并而成的一粗而堅(jiān)強(qiáng)的肌腱，止于跟骨結(jié)節(jié)的后方，是“?。欤窍到y(tǒng)”的典型結(jié)構(gòu)，主要功能是跖屈踝關(guān)節(jié)，維持踝關(guān)節(jié)的平衡及跑跳、行走。跟腱主要由腱纖維組成，具有強(qiáng)大的抗?fàn)恳芰Γ軌蚓彌_和吸收肌肉到骨骼的力量，并減少肌肉的損傷。目前，不管是手術(shù)還是保守治療急性跟腱斷裂，最終都需要石膏外固定一段時(shí)間，由于組成跟腱的腓腸肌止于股骨髁，有輔助屈曲膝關(guān)節(jié)的作用，因此人們應(yīng)用長腿石膏進(jìn)行固定［1-5］。但是，膝關(guān)節(jié)固定4周即出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨退變，影響膝關(guān)節(jié)功能［9-10］，因此有些學(xué)者建議應(yīng)用短腿石膏固定。通過尸體實(shí)驗(yàn)和患者功能恢復(fù)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行驗(yàn)證其可行性的研究已有很多［11-15］，但是通過活體動(dòng)態(tài)力學(xué)研究短腿石膏固定的可行性在國內(nèi)外還未見報(bào)道。

我們通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)踝關(guān)節(jié)處于極度跖屈時(shí)，刺激腓腸肌致其強(qiáng)直收縮，在跟腱處所產(chǎn)生的拉力微乎其微;而且踝關(guān)節(jié)極度跖屈，膝關(guān)節(jié)屈曲不同角度時(shí)，腓腸肌強(qiáng)直收縮致跟腱處產(chǎn)生的拉力間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。也就是說當(dāng)踝關(guān)節(jié)極度跖屈時(shí)，隨意屈伸膝關(guān)節(jié)(膝關(guān)節(jié)固定角度)不會(huì)導(dǎo)致跟腱處拉力的變化。這與國外學(xué)者通過尸體和患者跟腱斷端距離變化等靜態(tài)研究得出的結(jié)論相吻合［12，15］。急性跟腱斷裂后應(yīng)用短腿石膏固定不會(huì)引起跟腱處拉力的增加從而影響跟腱的愈合，相反適當(dāng)?shù)膽?yīng)力刺激能夠加速跟腱的恢復(fù)［13，16］。由此可見，急性跟腱斷裂修復(fù)后不需要固定膝關(guān)節(jié)即可達(dá)到跟腱愈合期的制動(dòng)要求。

通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，長腿石膏固定一段時(shí)間后腓腸肌和股二頭肌都出現(xiàn)了肌力降低的表現(xiàn)，說明制動(dòng)使小腿肌肉和大腿肌肉都出現(xiàn)了一定程度的廢用性肌萎縮，這樣會(huì)使拆除外固定后的康復(fù)治療難度增加，恢復(fù)時(shí)間延長。短腿石膏固定后腓腸肌同樣出現(xiàn)了肌力降低的情況，但是其程度要遠(yuǎn)低于長腿石膏固定所造成的影響，這可能是由于短腿石膏固定期間膝關(guān)節(jié)可自由活動(dòng)，使得腓腸肌仍在進(jìn)行部分的收縮和舒張活動(dòng)，從而減少了由于踝關(guān)節(jié)制動(dòng)給小腿肌肉帶來的影響。另外，短腿石膏固定并未造成大腿肌肉肌力減低的情況，也不會(huì)造成膝關(guān)節(jié)軟骨退變和影響膝關(guān)節(jié)功能。因此，從力學(xué)變化和制動(dòng)所致后果來看，急性跟腱斷裂修復(fù)后短腿石膏固定優(yōu)于長腿石膏固定。

本研究通過組織學(xué)觀察結(jié)果表明，跟腱斷裂手術(shù)修復(fù)經(jīng)長、短腿石膏固定后其膠原組織修復(fù)情況相近，說明短腿石膏固定后并不影響跟腱組織的生長和修復(fù)。我們認(rèn)為術(shù)后3周時(shí)跟腱組織基本愈合良好，其膠原纖維的連續(xù)性和完整性已基本建立，僅排列方向未完全恢復(fù)，此時(shí)開始進(jìn)行循序漸進(jìn)地功能鍛煉可以促進(jìn)跟腱組織愈合，通過力學(xué)刺激加速膠原纖維的構(gòu)建，以完成跟腱在生物力學(xué)方面的愈合，行使其生物學(xué)功能。

綜上所述，在急性跟腱斷裂手術(shù)修復(fù)后應(yīng)用短腿石膏固定是可行的，既不會(huì)影響跟腱組織的愈合，又可以“解放”膝關(guān)節(jié)，預(yù)防骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生，還能夠減輕患者的不適感。我們認(rèn)為臨床中可以考慮在急性跟腱斷裂術(shù)后應(yīng)用短腿石膏固定。

［1］曲綿域，于長隆.實(shí)用運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)(第4版)［M］.北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2003:9.

［2］胥少汀，葛寶豐，徐印坎.實(shí)用骨科學(xué)［M］.第2版.北京:人民軍醫(yī)出版社，2004:1.

［3］Stein SR，Luekens CA Jr.Closed treatment of Achilles tendon ruptures［J］.Orthop Clin North Am，1976，7(1):241-246，

［4］Lennox DW，Wang GJ，McCue FC，et al.The operative treatment of Achilles tendon injuries［J］.Clin Orthop，1980(148):152-155.

［5］Fruensgaard S，Helmig P，Riis J，et al.Conservative treatment for acute rupture of the Achilles tendon［J］.Int Orthop，1992，16(1):33-35.

［6］Soldatis JJ，Goodfellow DB，Wilber JH.End-to-end operative repair of Achilles tendon rupture［J］.Am J Sports Med，1997，25(1):90-95.

［7］Toshito Yasuda，Mitsuo Kinoshita，Muneaki Abe，et al.Unfavorable effect of knee immobilization on Achilles tendon healing in rabbits［J］.Acta Orthop Scand，2000，71(1):69-73.

［8］Carra J，Norris SH.The blood supply of the calcaneal tendon［J］，J Bone Joint Surg(Br)，1989，71(8): 100-101.

［9］鐘漢馨，黃濤.不同運(yùn)動(dòng)方式引起關(guān)節(jié)軟骨改變的病理研究［J］.現(xiàn)代康復(fù)，2001，5(1):36-37.

［10］邱貴興，王桂生.兔膝關(guān)節(jié)制動(dòng)引起關(guān)節(jié)軟骨退變的實(shí)驗(yàn)研究［J］.中華外科雜志，1987，25(3):175-177.

［11］Karl F，Orishimo，Gideon Burstein，et al.Effect of Knee Flexion Angle on Achilles Tendon Force and Ankle Joint Plantar exion Moment During Passive Dorsi exion ［J］.J Foot Ankle Surg，2008，47(1):34-39.

［12］Walter H，WrayⅢ，Conor Regan，et al.Positional effects of the knee and ankle on the ends of acute achilles tendon ruptures［J］.Foot＆Ankle Specialist，2009，2(5):214-218.

［13］Martin Majewski.Postoperative rehabilitation after percutaneous achilles tendon repair: Early functional therapy versus cast immobilization［J］.Disability and Rehabilitation，2008，30(22):1726-1732.

［14］Osarumwense D，Wright J，Gardner K，et al.Conservative treatment for acute achilles tendon rupture: survey of current practice［J］.J Orthop Surg(Hong Kong)，2013，21(1):44-46.

［15］Trickett RW，Hodgson P，Lyons K，et al.Effect of knee position on gap size following acute achilles rupture ［J］.Foot Ankle Int，2011，32(1):1-4.

［16］David Pedowitz，Greg Kirwa.Achilles tendon ruptures ［J］.Curr Rev Musculoskelet Med，2013，6(4): 285-293.

Short Leg Cast in Treatment of Acute Achilles Tendon Rupture

Qi Yuebin，An Yü，Yü Guangzhe，et al
(The First Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150001，China)

Objective To explore the feasibility of short leg cast in treatment of the acute Achilles tendon rupture repair operation.Methods The tension of Achilles tendon was detected，when the ankle was immobilized at extreme plantar flexion and the knee was immobilized at several different angles.The force of gastrocnemius muscle and biceps flexor cruris were measured; building the model of acute Achilles tendon rupture.The affected extremities were immobilized with short leg cast or long leg cast.After 3 weeks，the force of gastrocnemius muscle and biceps flexor cruris were measured again，and healing levels of Achilles tendon were observed through histopathological analysis.Results When the ankle was immobilized at extreme plantar flexion，the tension of Achilles tendon was irrelevant with the angle of knee; the force of gastrocnemius muscle significantly decreased after short leg cast or long leg cast fixing，while the group of long leg cast more significantly compared with short leg cast.The force of biceps flexor cruris significantly decreased in the group of long leg cast，not in the group of short leg cast.In the meantime，the healing levels were close to each other in both groups.Conclusion It is feasible to use short leg cast on the the acute Achilles tendon rupture repair operation，not effecting the its healing level.

achilles tendon; plaster immobilization; biomechanics; gastrocnemius

1008－5572(2016)02－0139－04

R686.1

A

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(12531371); *本文通訊作者:王文波

2015-09-15

齊月賓(1979－)，男，主治醫(yī)師，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院群力院區(qū)骨科，150001。

綜述