不同輻照劑量下兔同種異體半月板移植的大體和組織學(xué)研究

張晉陳星佐宋關(guān)陽李岳李旭王雪松馮華

1北京積水潭醫(yī)院運(yùn)動(dòng)損傷科（北京100035）2中日友好醫(yī)院骨科

不同輻照劑量下兔同種異體半月板移植的大體和組織學(xué)研究

張晉1陳星佐2宋關(guān)陽1李岳1李旭1王雪松1馮華1

1北京積水潭醫(yī)院運(yùn)動(dòng)損傷科（北京100035）2中日友好醫(yī)院骨科

目的：許多研究認(rèn)為gamma射線對(duì)同種異體移植物生物力學(xué)強(qiáng)度的破壞存在劑量依賴性，不過，尚無研究證實(shí)這種強(qiáng)度的減低與半月板移植術(shù)（MAT）后高的失效率有關(guān)。本研究目的為明確應(yīng)用gamma射線輻照的半月板行MAT術(shù)后，移植半月板及關(guān)節(jié)軟骨在形態(tài)學(xué)與組織學(xué)上的變化。方法：60只新西蘭大耳白兔均于右側(cè)膝關(guān)節(jié)行內(nèi)側(cè)半月板切除術(shù)。取下的全部60例半月板分為3組，每組20例，分別接受0 Mrad、1.5 Mrad及2.5 Mrad gamma射線輻照。在每組20例半月板中，隨機(jī)選取5例半月板行電子顯微鏡掃描（SEM），剩余的15例半月板作為MAT術(shù)供體（3組共45例）。共45只實(shí)驗(yàn)兔接受了MAT術(shù)，分別為0 Mrad組，1.5 Mrad組及2.5 Mrad組，每組15只。余下的15只不接受MAT術(shù)（Meni組），其左膝關(guān)節(jié)作為陰性對(duì)照組（n=15）。所有實(shí)驗(yàn)兔于術(shù)后24周處死。采用國際軟骨修復(fù)協(xié)會(huì)（ICRS）評(píng)分評(píng)價(jià)內(nèi)側(cè)間室軟骨大體形態(tài)學(xué)改變，應(yīng)用Masson三色染色并通過Mankin評(píng)分評(píng)價(jià)內(nèi)側(cè)間室軟骨組織學(xué)改變。結(jié)果：SEM分析結(jié)果顯示半月板纖維隨著gamma射線輻照劑量的增加而破壞程度加劇。在術(shù)后24周，移植半月板的形態(tài)學(xué)評(píng)估顯示行MAT術(shù)的3組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，僅在2.5 Mrad組中2例移植半月板存在體部放射狀裂。ICRS評(píng)分及Mankin評(píng)分對(duì)照組最低，Meni組最高（P＜0.05）。接受MAT術(shù)的3組中，2.5 Mrad組的ICRS評(píng)分及Mankin評(píng)分均高于0 Mrad組及1.5 Mrad組，差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而1.5 Mrad組與0 Mrad組ICRS評(píng)分及Mankin評(píng)分相近，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論：對(duì)于新西蘭大耳白兔，盡管在gamma射線輻照后半月板纖維存在一定程度的破壞，但只要gamma射線輻照劑量不高于1.5 Mrad，則不會(huì)增加MAT術(shù)的失敗率。

Gamma射線輻照；組織學(xué)；形態(tài)學(xué)；半月板移植術(shù)

半月板在膝關(guān)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用［1］。已有研究證明半月板切除會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)早期骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加［2-4］。因此，目前對(duì)于半月板手術(shù)均要求盡可能多地保留半月板組織［5，6］。不過，對(duì)于一些半月板嚴(yán)重撕裂的病例，可能術(shù)中不得不采取半月板全切術(shù)。選擇何種移植物來替代半月板在膝關(guān)節(jié)中的作用是目前臨床工作中亟待解決的問題。

自1984年第一例半月板移植術(shù)（meniscal allograft transplantation，MAT）成功實(shí)施后，MAT術(shù)已在世界范圍內(nèi)流行開來［7］。許多研究分析并隨訪了MAT術(shù)后患者膝關(guān)節(jié)功能、疼痛緩解等因素，發(fā)現(xiàn)多數(shù)病例可以獲得滿意的臨床效果［8，9］。

不過，同種異體半月板的應(yīng)用存在著播散傳染性疾病的風(fēng)險(xiǎn)［10］。組織庫的各種消毒技術(shù)可以在最大程度上保證移植物的使用安全性。Gamma射線輻照是目前臨床上最常用的同種異體半月板組織消毒技術(shù)，其具備優(yōu)良的殺滅細(xì)菌與病毒的能力［11］。不過，有研究表明高劑量的gamma射線輻照將導(dǎo)致半月板生物力學(xué)性能的降低：當(dāng)輻照劑量達(dá)到2.0 Mrad時(shí)則可以明顯降低半月板移植物的剛度及強(qiáng)度［12］。目前尚不清楚這種生物力學(xué)強(qiáng)度的降低是否會(huì)影響MAT術(shù)的臨床效果。

本研究目的為評(píng)估應(yīng)用gamma射線輻照后的同種異體半月板行MAT術(shù)后，移植半月板組織及關(guān)節(jié)軟骨的大體形態(tài)學(xué)及組織學(xué)的改變?；谙惹暗难芯?，我們假設(shè)MAT術(shù)的臨床效果會(huì)隨著gamma射線輻照劑量的增加而變差。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究共包括60只成年、雌性、體重3.0～4.0 kg的新西蘭大耳白兔。研究得到了北京積水潭醫(yī)院動(dòng)物倫理委員會(huì)的審批通過。所有實(shí)驗(yàn)兔均首先接受右側(cè)膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)半月板切除術(shù)，取下作為異體半月板來源。將所得半月板分為3組（每組20個(gè)）。每組半月板分別通過0 Mrad、1.5 Mrad及2.5 Mrad劑量的gamma射線輻照，后于-20℃冷凍6～14天。每組中隨機(jī)選取5例半月板行電子顯微鏡掃描（scanning electron microscopic，SEM），余下的15例輻照后的半月板作為MAT術(shù)的供體。

在所有60只實(shí)驗(yàn)兔中，隨機(jī)選取45只行MAT術(shù)（分別為0Mrad組、1.5Mrad組及2.5Mrad組，每組15只）。剩余15只實(shí)驗(yàn)兔不接受MAT術(shù)（作為不移植組，簡稱Meni組），選取該組實(shí)驗(yàn)兔的左側(cè)膝關(guān)節(jié)作為陰性對(duì)照組。所有實(shí)驗(yàn)兔均在術(shù)后24周處死，取下肢標(biāo)本備用。

1.2手術(shù)操作

所有實(shí)驗(yàn)兔均采用氯胺酮（35 mg/kg）加甲芐噻嗪麻醉（5 mg/kg）。術(shù)側(cè)下肢刷洗后備皮，常規(guī)消毒。取髕骨內(nèi)側(cè)長約5～6 cm縱切口。深層分離后見內(nèi)側(cè)半月板組織，銳性分離半月板前、后角，切斷后沿滑膜緣完整取下內(nèi)側(cè)半月板。手術(shù)過程中注意保護(hù)內(nèi)側(cè)副韌帶，這對(duì)術(shù)后膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性至關(guān)重要。二次手術(shù)時(shí)采用原手術(shù)切口，將輻照后的同種異體半月板生理鹽水浸泡后，應(yīng)用4-0不可吸收縫線（Ethicon，Somerville，NJ，USA）牢靠縫合于內(nèi)側(cè)滑膜緣。移植物前、后角分別與臨近韌帶等軟組織進(jìn)行牢靠縫合固定。3-0 Vicryl縫線逐層關(guān)閉切口（Ethicon）。Meni組術(shù)側(cè)膝關(guān)節(jié)不接受二次手術(shù)，未術(shù)側(cè)膝關(guān)節(jié)作為陰性對(duì)照采取陰性開關(guān)切口，不切除內(nèi)側(cè)半月板組織。

1.3術(shù)后處理

關(guān)閉切口后無菌紗布覆蓋切口表面，術(shù)后48小時(shí)內(nèi)摘除。所有實(shí)驗(yàn)兔均預(yù)防性應(yīng)用抗生素，允許飼養(yǎng)籠內(nèi)自由活動(dòng)。飼養(yǎng)籠每日進(jìn)行清潔處理以預(yù)防外源性感染。所有實(shí)驗(yàn)兔均在術(shù)后24周通過耳緣靜脈推注硫噴妥鈉10 ml處死。術(shù)側(cè)膝關(guān)節(jié)自髖關(guān)節(jié)離斷后準(zhǔn)備進(jìn)行大體形態(tài)學(xué)及顯微鏡下組織學(xué)觀察。

移植半月板及關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)學(xué)觀察：

切開膝關(guān)節(jié)后橫行切斷內(nèi)側(cè)半月板股骨韌帶，將移植半月板保留于脛骨平臺(tái)上（如果存在半月板移植物）。對(duì)于脛骨平臺(tái)軟骨、股骨髁軟骨以及移植半月板組織進(jìn)行照片拍攝（Nikon 4600，Nikon photo products，Tokyo，Japan）。

半月板組織的形態(tài)學(xué)評(píng)估包括：半月板完整性、半月板總體位置、半月板根部位置、半月板形狀是否正常、有無撕裂、表面是否完整及滑膜反應(yīng)［7］。全部參考指標(biāo)通過1～3分的評(píng)分系統(tǒng)來評(píng)價(jià)優(yōu)良（1代表最佳，3代表最差）。

股骨內(nèi)側(cè)髁（medial femoral condyle，MFC）及內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)（medial tibial plateau，MTP）軟骨形態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)參考國際軟骨修復(fù)協(xié)會(huì)（International Cartilage Repair Society，ICRS）制定的軟骨損傷分類標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于MTP軟骨情況的評(píng)估可進(jìn)一步分為半月板覆蓋部分（meniscus coverd，MC）及無半月板覆蓋部分（non-meniscus coverd，NMC）。

1.4電鏡掃描

冷凍的半月板組織首先于室溫解凍。沿矢狀面方向?qū)朐掳迩谐砷L×寬為12 mm×12 mm的形狀，切取過程中注意保留半月板上、下表面組織。標(biāo)本在生理鹽水反復(fù)沖洗、脫水、噴銀后即可在SEM下成像。對(duì)選取的3組共15個(gè)半月板標(biāo)本均采取上述操作。針對(duì)半月板纖維的張力、走行、光滑度及完整性進(jìn)行全面評(píng)估。全部參考指標(biāo)同樣通過1～3分的評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)（1代表最佳，3代表最差）。

1.5關(guān)節(jié)軟骨的組織學(xué)評(píng)價(jià)

獲取關(guān)節(jié)骨軟骨標(biāo)本后，應(yīng)用10%的福爾馬林溶液（Sigma Diagnostics，St.Louis，MO，USA）對(duì)標(biāo)本進(jìn)行固定。固定后的標(biāo)本在10%的乙二胺四乙酸溶液（TitriplexⅢ，Merck，Darmstadt，Germany）中脫鈣3周。完成脫鈣后，MTP標(biāo)本選擇在中心位置沿冠狀面切塊，MFC標(biāo)本則選擇在中心位置沿矢狀面切塊。所得標(biāo)本酒精脫水后進(jìn)行石蠟包埋。選擇4 μm層厚切片，Masson三色染色法進(jìn)行染色。

MTP軟骨的評(píng)估可以進(jìn)一步分為MC組與NMC組。MFC、MC及NMC區(qū)域分別通過針對(duì)透明軟骨退變的Mankin評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)分。該評(píng)分系統(tǒng)包括評(píng)估軟骨結(jié)構(gòu)（0～6），細(xì)胞異常性（0～3），基質(zhì)染色情況（0～4）及潮線完整性（0～1）。對(duì)于無軟骨破壞的最佳評(píng)分為0分，而存在嚴(yán)重軟骨破壞的標(biāo)本最差可評(píng)為14分。

所有標(biāo)本的評(píng)分由3名病理科醫(yī)生完成。所有評(píng)分均采取雙盲處理，選擇3人的均分作為該標(biāo)本的最終評(píng)分。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用Mann-Whitney秩和檢驗(yàn)比較不同組間及不同位置的形態(tài)學(xué)與組織學(xué)評(píng)分。所有統(tǒng)計(jì)學(xué)分析通過SPSS 18.0軟件進(jìn)行。P＜0.05認(rèn)為差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

在術(shù)后24周，所有實(shí)驗(yàn)兔均恢復(fù)良好，無感染或其他嚴(yán)重并發(fā)癥發(fā)生。所有膝關(guān)節(jié)未出現(xiàn)關(guān)節(jié)內(nèi)大量積血等表現(xiàn)。

2.1半月板及關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)學(xué)評(píng)估

接受MAT術(shù)的3組膝關(guān)節(jié)，半月板移植物的大體形態(tài)基本正常，表現(xiàn)為正常半月板組織的亮白色，表面光滑。在2.5 Mrad組有2例半月板可觀察到體部放射狀裂。所有移植半月板與外周滑膜緣愈合良好。形態(tài)學(xué)評(píng)分結(jié)果詳見表1?？傮w來說，行MAT術(shù)的三組間半月板形態(tài)學(xué)評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。半月板撕裂評(píng)分，2. 5 Mrad組明顯高于其他兩組。

表1　半月板形態(tài)學(xué)評(píng)分結(jié)果

ICRS 評(píng)分結(jié)果詳見表2。在術(shù)后24周時(shí)，陰性對(duì)照組軟骨形態(tài)表現(xiàn)大致正常，而Meni組膝關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)間室則可觀察到明顯的軟骨退變情況，特別是在MFC以及MTP的NMC區(qū)域。Meni組的ICRS評(píng)分在所有區(qū)域均明顯高于其他組，部分標(biāo)本還可見骨贅形成。

表2　關(guān)節(jié)軟骨ICRS及Mankin評(píng)分結(jié)果

表3　輻照的半月板組織電鏡掃描結(jié)果

圖1　電子顯微鏡觀察半月板膠原纖維

圖2　接受半月板移植術(shù)（MAT）的3組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在術(shù)后第24周股骨內(nèi)側(cè)髁（MFC）與脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)（MTP）的關(guān)節(jié)軟骨組織學(xué)表現(xiàn)

行MAT術(shù)的3組ICRS評(píng)分波動(dòng)在陰性對(duì)照組與Meni組之間（表2），其中2.5 Mrad組最高，0 Mrad組最低。值得注意的是對(duì)于進(jìn)行評(píng)估的所有區(qū)域，1.5 Mrad組與0 Mrad組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而2.5 Mrad組與1.5 Mrad組之間差異則存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2半月板電鏡掃描結(jié)果

電鏡下0 Mrad組的半月板纖維排列規(guī)律，無斷裂、雜亂表現(xiàn)，纖維走行一致（圖1）。不過，隨著gamma射線輻照劑量的增大，半月板纖維開始出現(xiàn)明顯排列混亂，并出現(xiàn)斷裂表現(xiàn)。半月板組織的電鏡掃描結(jié)果詳見表3。1.5 Mrad組與2.5 Mrad組的SEM評(píng)分均明顯高于0 Mrad組。2.5 Mrad組的SEM評(píng)分亦高于1.5 Mrad組，同樣具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.3關(guān)節(jié)軟骨組織學(xué)評(píng)價(jià)

Mankin評(píng)分結(jié)果詳見表2。總體來講，陰性對(duì)照組評(píng)分最佳，而Meni組的所有評(píng)估區(qū)域評(píng)分均為最差，表現(xiàn)為明顯的軟骨退變。與ICRS評(píng)分類似，行MAT術(shù)的3組Mankin評(píng)分波動(dòng)在陰性對(duì)照組與Meni組之間，同樣2.5 Mrad組最高，0 Mrad組最低。對(duì)于進(jìn)行評(píng)估的所有區(qū)域，1.5 Mrad組與0 Mrad組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而2.5 Mrad組與1.5 Mrad組之間差異則存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（圖2）。

3　討論

本研究的主要發(fā)現(xiàn)包括：（1）通過SEM證實(shí)，隨著gamma射線輻照劑量的增加，半月板纖維破壞越嚴(yán)重；（2）應(yīng)用1.5 Mrad及0 Mrad輻照后的半月板行MAT術(shù)，在術(shù)后24周關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)與組織學(xué)特性無差異。

近20年來，骨科手術(shù)對(duì)同種異體材料的應(yīng)用進(jìn)展很快［13］，應(yīng)用同種異體材料行MAT術(shù)可以獲得良好的臨床效果［14，15］，發(fā)展迅速。但是，應(yīng)用同種異體移植物存在傳播傳染性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。由于單純的無菌取材和組織處理均無法做到消毒，因此多數(shù)組織庫在獲得移植材料后需要進(jìn)行消毒處理［16，17］。Gamma射線輻照是當(dāng)下組織庫所用最流行的消毒方法之一，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在極佳的組織穿透能力，這保證了對(duì)移植組織的消毒效果［18，19］。此外，gamma射線在較低劑量（1.5～2.5 Mrad）的情況下即可產(chǎn)生良好的滅菌能力［20］。不過，其對(duì)半月板移植物組織存在潛在的破壞能力限制了gamma射線的應(yīng)用。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，gamma射線輻照對(duì)移植物生物力學(xué)性能的影響與輻射劑量成正相關(guān)［21，22］。目前臨床上依然面臨著這樣的困境。

半月板的生物力學(xué)性能主要依賴于它獨(dú)特的纖維走行方向［23］。因此，對(duì)于半月板組織理想的消毒方式要盡量做到不破壞它的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。本研究應(yīng)用SEM觀察半月板在接受gamma射線輻照后的組織學(xué)表現(xiàn)，結(jié)果顯示半月板的膠原纖維出現(xiàn)了破損現(xiàn)象，這也間接證明了gamma射線對(duì)半月板生物力學(xué)性能存在影響。不僅如此，隨著輻照劑量由1.5 Mrad提高至2.5 Mrad，半月板膠原纖維的破壞也更加嚴(yán)重，這也間接證明了先前研究關(guān)于gamma射線輻照對(duì)半月板生物力學(xué)性能的影響與輻射劑量成正相關(guān)的結(jié)論。

這種半月板纖維結(jié)構(gòu)的改變是否會(huì)顯著增加MAT術(shù)后失效率是目前面臨的一個(gè)巨大問題。目前尚未見研究證明MAT術(shù)后的臨床效果與gamma射線輻照劑量之間關(guān)系。根據(jù)我們的結(jié)果，3組應(yīng)用不同輻照劑量的半月板移植物行MAT術(shù)后，術(shù)后24周時(shí)在半月板標(biāo)本形態(tài)學(xué)評(píng)分上差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。雖然高的輻照劑量導(dǎo)致半月板部分環(huán)狀纖維遭到破壞，有趣的是似乎這并沒有影響到半月板本身的存活率。不過，2.5 Mrad組中存在2例半月板發(fā)生體部放射狀裂，這也可以較好地被SEM下觀察到的半月板纖維形態(tài)的改變所解釋。

對(duì)于接受MAT術(shù)的3組，雖然可以觀察到內(nèi)側(cè)間室關(guān)節(jié)軟骨的退變，但其ICRS評(píng)分與Mankin評(píng)分均顯著低于Meni組，這也說明了在應(yīng)用gamma射線輻照過的半月板行MAT術(shù)后，移植半月板對(duì)關(guān)節(jié)軟骨存在保護(hù)作用。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在1.5 Mrad gamma射線輻照后半月板的軟骨保護(hù)效果與0 Mrad相似，在我們所觀察的所有區(qū)域內(nèi)兩組間的形態(tài)學(xué)評(píng)分與組織學(xué)評(píng)分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。我們認(rèn)為在1.5 Mrad gamma射線輻照劑量的情況下，gamma射線對(duì)于半月板纖維的破壞并不會(huì)影響半月板移植物的功能。同樣，一個(gè)離體生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)［18］表明，相比不受任何輻照的移植物，1.5 Mrad gamma射線輻照并不會(huì)顯著影響移植物的生物力學(xué)性能。有研究［20］發(fā)現(xiàn)1.5 Mrad的gamma射線輻照劑量在保證組織生物力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí)可以獲得良好的消毒效果。Costi等［19］同樣認(rèn)為1.5 Mrad gamma射線輻照并不會(huì)對(duì)組織造成不良的影響，可以保證良好的臨床效果。

盡管應(yīng)用輻照半月板行MAT術(shù)后對(duì)關(guān)節(jié)軟骨起到了保護(hù)作用，但關(guān)節(jié)軟骨的破壞并沒有完全避免。在術(shù)后24周時(shí)，行MAT術(shù)的3組ICRS評(píng)分與Mankin評(píng)分均顯著高于陰性對(duì)照組。這可能與幾個(gè)因素相關(guān)。一個(gè)可能的原因是移植物自身的影響。Rijk［22］認(rèn)為半月板大小的改變會(huì)影響膠原的工作環(huán)境，這不僅僅破壞了半月板的形狀，同時(shí)還影響了它的生物力學(xué)性能。此外，gamma射線的輻照劑量會(huì)改變移植物的特性。有研究表明高于3.0 Mrad的輻照劑量會(huì)顯著增加骨組織的脆性并降低骨組織內(nèi)膠原的含量［11，12］。應(yīng)用相對(duì)高劑量的gamma射線輻照（高于2.5 Mrad）后的移植物行前交叉韌帶重建術(shù)同樣會(huì)顯著影響術(shù)后膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性［23］。Curran等［20］證明了2.0 Mrad的gamma射線輻照劑量會(huì)降低移植物的生物力學(xué)強(qiáng)度，這種負(fù)效應(yīng)會(huì)隨著輻照劑量的增加而增大。在該研究中，2.5 Mrad組的軟骨保護(hù)效果明顯差于2.0 Mrad組。

本研究存在以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。首先，這是第一個(gè)研究不同gamma射線輻照劑量對(duì)MAT術(shù)臨床效果影響的在體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。其次，在對(duì)半月板與關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)學(xué)與組織學(xué)評(píng)估上進(jìn)行半定量分析，較先前研究更加客觀。最后，所有實(shí)驗(yàn)評(píng)分均由對(duì)于實(shí)驗(yàn)雙盲的病理科醫(yī)生完成。

研究存在以下劣勢(shì)。首先，研究的所有數(shù)據(jù)均來自于實(shí)驗(yàn)兔，所得結(jié)果并不能完全反映人體情況。其次，可以增加1.0 Mrad輻照組從而進(jìn)一步評(píng)估最佳輻照劑量。不過，1.5 Mrad組在各個(gè)觀測(cè)區(qū)域與0 Mrad類似，這也表明了1.5 Mrad可以作為新西蘭大耳白兔半月板消毒的最佳gamma射線輻照劑量。最后，可以進(jìn)一步研究在體的半月板組織學(xué)特性。

本研究通過在體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明表明，盡管在gamma射線輻照后半月板纖維存在一定程度的破壞，但只要gamma射線輻照劑量不高于1.5 Mrad，則不會(huì)增加MAT術(shù)的失敗率。因此，對(duì)于新西蘭大耳白兔，可將1.5 Mrad作為gamma射線輻照的最佳劑量應(yīng)用于今后的MAT術(shù)。

4　結(jié)論

本研究通過在體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，對(duì)于新西蘭大耳白兔，盡管在gamma射線輻照后半月板纖維存在一定程度的破壞，但只要gamma射線輻照劑量不高于1.5 Mrad，則不會(huì)增加MAT術(shù)的失敗率。

［1］Zhang H，Liu X，Wei Y，et al.Meniscal allograft transplantation in isolated and combined surgery.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2012，20：281-9.

［2］LeeAS，KangRW，KroinE，etal.Allograftmeniscus transplantation.Sports Med Arthrosc，2012，20：106-14.

［3］HerganD，ThutD，ShermanO，etal.Meniscalallograft transplantation.Arthroscopy，2011，27：101-12.

［4］He W，Liu YJ，Wang ZG，et al.Enhancement of meniscal repair in the avascular zone using connective tissue growth factor in a rabbit model.Chin Med J，2011，124：3968-75.

［5］Wang YJ，Yu JK，Luo H，et al.An anatomical and histological study of human meniscal horn bony insertions and perimeniscal attachments as a basis for meniscal transplantation. Chin Med J，2009，122：536-40.

［6］Ha JK，Jang HW，Jung JE，et al.Clinical and radiologic outcomes after meniscus allograft transplantation at 1-year and 4-year follow-up.Arthroscopy，2014，30：1424-9.

［7］Jiang D，Zhao LH，Tian M，et al.Meniscus transplantation using treated xenogeneic meniscal tissue：Viability and chondroprotection study in rabbits.Arthroscopy，2012，28：1147-59.

［8］Ha JK，Sung JH，Shim JC，et al.Medial meniscus allografttransplantationusingamodifiedboneplugtechnique：Clinical，radiologic，andarthroscopicresults.Arthroscopy，2011，27：944-50.

［9］Koh YG，Moon HK，Kim YC，et al.Comparison of medial and lateral meniscal transplantation with regard to extrusion of the allograft，and its correlation with clinical outcome.J Bone Joint Surg Br，2012，94：190-3.

［10］Mickiewicz P，Binkowski M，Bursig H，et al.Preservation and sterilization methods of the meniscal allografts：Literature review.Cell Tissue Bank，2014，15：307-17.

［11］Nguyen H，Cassady AI，Bennett MB，et al.Reducing the radiationsterilizationdoseimprovesmechanicaland biological quality while retaining sterility assurance levels of bone allografts.Bone，2013，57：194-200.

［12］Burton B，Gaspar A，Josey D，et al.Bone embrittlement and collagen modifications due to high-dose gamma-irradiation sterilization.Bone，2014，61：71-81.

［13］Lee BS，Chung JW，Kim JM，et al.Morphologic changes in fresh-frozen meniscus allografts over 1 year：A prospective magnetic resonance imaging study on the width and thickness of transplants.Am J Sports Med，2012，40：1384-91.

［14］Samitier G，Alentorn-Geli E，Taylor DC，et al.Meniscal allografttransplantation.Part2：Systematicreviewof transplant timing，outcomes，return to competition，associated procedures，and prevention of osteoarthritis.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2015，23：323-33.

［15］Yanke AB，Chalmers PN，F(xiàn)rank RM，et al.Clinical outcome of revision meniscal allograft transplantation：Minimum 2-year follow-up.Arthroscopy，2014，30：1602-8.

［16］Gelber PE，Gonzalez G，Torres R，et al.Cryopreservation does not alter the ultrastructure of the meniscus.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2009，17：639-44.

［17］Villalba R，Pena J，Navarro P，et al.Cryopreservation increases apoptosis in human menisci.Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc，2012，20：298-303.

［18］Fideler BM，Vangsness CT Jr，Lu B，et al.Gamma irradiation：Effects on biomechanical properties of human bone-patellar tendon-bone allografts.Am J Sports Med，1995，23：643-6.

［19］Costi JJ，Edmonds-Wilson RH，Howie DW，et al.Stem micromotion after femoral impaction grafting using irradiated allograft bone：A time zero in vitro study.Clin Biomech（Bristol，Avon），2013，28：770-6.

［20］Curran AR，Adams DJ，Gill JL，et al.The biomechanical effects of low-dose irradiation on bone-patellar tendon-bone allografts.Am J Sports Med，2004，32：1131-5.

［21］Chen XZ，Zhang J，Lin P，et al.Early graft failure after meniscus allograft transplantation：An unusual cause of using all-inside meniscal repair device.Chin Med J，2013，126：3985-7.

［22］Rijk PC.Meniscal allograft transplantation-Part I：Background，results，graft selection and preservation，and surgical considerations.Arthroscopy，2004，20：728-43.

［23］Foster TE，Wolfe BL，Ryan S，et al.Does the graft source really matter in the outcome of patients undergoing anterior cruciate ligament reconstruction An evaluation of autograft versus allograft reconstruction results：A systematic review. Am J Sports Med，2010，38：189-99.

Effect of Gamma Irradiation on the Transplanted Meniscal Allograft in Rabbit Model

Zhang Jin1，Chen Xingzuo2，Song Guanyang1，Li Yue1，Li Xu1，Wang Xuesong1，F(xiàn)eng Hua1
1 Department of Sports Medicine，Beijing Jishuitan Hospital，Beijing，China 100035 2 China-Japan Friendship Hospital，Beijing，China 100029

Feng Hua，Email：fenghua20080617@126.com

Purpose The aim of this study was to investigate the effects of gamma irradiation on the joint meniscus and cartilage after meniscal allograft transplantation（MAT）.Methods Sixty New Zealand white rabbits underwent total right knees medial meniscectomy.Every 20 of the excised menisci were sterilized and respectively received 0 Mrad of gamma irradiation（0 Mrad group），1.5 Mrad of gamma irradiation（1.5 Mrad group）and 2.5 Mrad of gamma irradiation（2.5 Mrad group）.5 menisci in each group were randomly chosen for electron microscopic scanning（Meni group），and the remaining 45 were used as allografts for MAT.The left knees of the rabbits were served as control group.All rabbits were sacrificed 24 weeks after the surgery.Their cartilage of the medial compartment was evaluated macroscopically using the International Cartilage Repair Society（ICRS）score and the histology of the cartilage using the Mankin score based on the Masson trichromestaining.Results The damage of meniscal collagen fibers deteriorated gradually with the increasing dose of gamma irradiation.There was no significant differences in overall macroscopic scores of the transplanted meniscal tissue among the 3 MAT groups 24 weeks after the surgery，with the only exception of the 2 in 2.5 Mrad group（partial radial tears in caudomedial part of the meniscus）.The lowest ICRS scores and the Mankin scores appeared in the control group and the highest in Meni group（P＜0.05）.The ICRS scores and Mankin scores in 2.5 Mrad group were significantly higher than in 0 Mrad group and the 1.5 Mrad group（P＜0.05），while those between 1.5 Mrad group and 0 Mrad group were insignificant.Conclusions The failure rate of MAT surgery increased insignificantly if the gamma irradiation dose was less than 1.5 Mrad for New Zealand white rabbits.

gamma irradiation，histology，meniscal allograft transplantation

2015.10.18

國家自然科學(xué)基金（編號(hào)81404814）

馮華，Email：fenghua20080617@126.com