Abstract
目的
比较熊猫索桥技术（panda rope bridge technique，PRBT）中两种高强度缝线以不同缝合方式修复跟腱断裂的生物力学差异，以期为临床选择缝线及缝合方式提供参考。
方法
取市售 40 条牛跟腱随机分成 4 组（n=10），在跟腱止点近端 4 cm 处横形切断并缝合。其中，A、B 组使用 Ethibond 5 号线，近端均为腱腹交界处 Krackow 缝合，远端分别为跟骨冠状孔固定、跟骨锚钉缝合，断端平面分别经过 4、8 根线；C、D 组均使用 Ultrabraid 2 号线，近端为腱腹交界处 Krackow 缝合，远端为带线锚钉固定于跟骨，断端平面分别经过 4、8 根线。使用电子动静态万能材料仪测试动态拉力 20～100、20～200、20～300、20～400 N（0.5 Hz、250 个循环）下，每个阶段跟腱断端间隙以及缝合失效发生情况。
结果
拉力 20～100 N 和 20～200 N，跟腱断端间隙从小到大依次为 D、B、C、A 组，其中 A、B 组间及 C、D 组间差异有统计学意义（P<0.05）。拉力 20～300 N 和 20～400 N，4 组跟腱断端间隙>5 mm，为巨大间隙。拉力 20～100 N 和 20～200 N，4 组缝合保持率均为 100%。拉力 20～300 N，A、B、C、D 组缝合保持率分别为 0、80%、60% 和 100%。其中，A 组缝合保持率与 B、D 组间比较，差异有统计学意义（P<0.05）；其余组间差异无统计学意义（P>0.05）。拉力 20～400 N，A、B、C、D 组缝合保持率分别为 0、50%、0 和 70%，A、B 组间及 C、D 组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。
结论
采用 PRBT 以 8 根高强度缝线经跟腱断端平面方式修复跟腱断裂，可以满足早期快速康复中使用跟腱靴或者跟垫时安全行走的要求。
Keywords: 熊猫索桥技术, 跟腱断裂, 高强度缝线, 生物力学, 动态拉力
Abstract
Objective
To compare the biomechanical properties of two ultra-strong sutures and suturing methods in panda rope bridge technique (PRBT) application, and provide guidance for clinical selection of suture threads and suture methods.
Methods
Forty Achilles tendons from bulls were randomly divided into 4 groups (n=10) and transected at the 4 cm proximal to the tendon insertion. Groups A and B used Ethibond sutures (USP 5), the proximal end was fixed at the myotendious junction with Krackow sutures and the distal end was fixed through a calcaneus canal. Groups A and B had 4 and 8 threads through the stump plane, respectively. Groups C and D used Ultrabraid sutures (USP 2), the proximal end was fixed at the myotendious junction with Krackow sutures and the distal end was fixed in the calcaneus with two anchors. Groups C and D had 4 and 8 threads through the stump plane, respectively. The dynamic tensile forces of 20-100, 20-200, 20-300, and 20-400 N were tested respectively by using a dynamic tensile testing machine at 0.5 Hz for 250 cycles. After each stage of testing, the gap between stumps was measured with a caliper and the type of suture failure was recorded.
Results
After dynamic tensile forces of 20-100 N and 20-200 N, the gaps of the four groups arranged from small to large were groups D, B, C, and A. The differences between groups A and B and groups C and D were significant (P<0.05). But after dynamic tensile forces of 20-300 N and 20-400 N, the gaps were more than 5 mm in all groups. The suture retention rates of the four groups after dynamic tensile forces of 20-100 N and 20-200 N were all 100%. The suture retention rates of groups A, B, C, and D were 0, 80%, 60%, and 100%, respectively after dynamic tensile forces of 20-300 N. The differences of suture retention rates between group A and groups B and D were significant (P<0.05). There was no significant difference between groups B, C, and D (P>0.05). After dynamic tensile forces of 20-400 N, the suture retention rates of groups A, B, C, and D were 0, 50%, 0, and 70%, respectively. There were significant differences between groups A and B and groups C and D (P<0.05).
Conclusion
Repairing Achilles tendon rupture via PRBT with 8 ultra-strong sutures through the stump plane can meet the mechanical requirements for walking by using ankle boots and heel pads in the early accelerated rehabilitation after operation.
Keywords: Panda rope bridge technique, Achilles tendon rupture, ultra-strong suture, biomechanics, dynamic tensile force
据统计，过去十年中急性跟腱断裂发生率不断升高[1]，但临床对此类损伤的治疗和康复方案仍存在较大争议[2-3]。研究表明，早期运动、早期负重等方法能促进断裂跟腱愈合，有助于功能恢复，缩短患者返回正常生活和工作的时间[4-6]。熊猫索桥技术（panda rope bridge technique，PRBT）是一种修复跟腱断裂的新技术，通过在跟腱近端腱腹交界区和跟腱止点远端的跟骨上建立两处牢固的锚定点，结合高强度缝线缝合，构成坚固、稳定的力学结构[7]。PRBT 修复后跟腱具备足够初始稳定性，能满足术后早期功能锻炼力学要求。目前，PRBT 修复跟腱时主要采用 Ethibond 和 Ultrabraid 这两种高强度缝线。为探讨不同缝线以及不同缝合方式的生物力学强度，以期为 PRBT 更好地应用于临床提供依据，我们采用牛跟腱制备跟腱断裂修复模型并进行了动态力学测试。报告如下。
1. 材料与方法
1.1. 实验材料及主要试剂、仪器
40 条 2～4 岁公牛跟腱购于重庆恒都农业集团有限公司，包括 20 cm 长跟腱及附着的 6 cm 长跟骨，屠宰后 24 h 内取材并置于−20℃ 冷冻备用。Ethibond 5 号线（Ethicon 公司，美国）；Ultrabraid 2 号线（Smith&Nephew 公司，美国）。ElectroPuls E1000 电子动静态万能材料仪（INSTRON 公司，美国），动态载荷能力为±1 000 N；游标卡尺（精确度 0.01 mm；上海阡齐五金工具有限公司）。
1.2. 实验方法
1.2.1. 跟腱断裂修复模型制备及分组
将 40 条牛跟腱随机分成 A、B、C、D 组（n=10）。① 4 组冷冻跟腱于 37℃ 复温 1 h，生理盐水浸泡 15 min，测量跟腱最窄处的宽度和厚度，确认跟腱样品的一致性，然后置于 37℃ 生理盐水中备用。
② 在跟腱止点近端 4 cm 处横形切断并缝合。具体缝合方法：A、B 组均使用 Ethibond 5 号线，其中 A 组近端为腱腹交界处 Krackow 缝合，远端为跟骨冠状孔固定，共 4 根线经过断端平面；B 组近端为腱腹交界处 Krackow 缝合，远端为跟骨锚钉缝合，共 8 根线经过断端平面。C、D 组均使用 Ultrabraid 2 号线，近端为腱腹交界处 Krackow 缝合，远端为带线锚钉固定于跟骨，分别有 4、8 根线经过断端平面。
③ 各组跟腱缝合后使用特制夹具固定于电子动静态万能材料仪，跟骨两侧面修整后钳夹至金属夹具上，连接力学测量仪，校准并调节仪器参数。见图 1。
图 1.
The Achilles tendon repaired by PRBT was tested by the dynamic tensile testing machine
缝合后跟腱行动态拉力测试
1.2.2. 生物力学测试
每个跟腱样本以 20 N 预拉 30 s，记录跟腱断端间距离（初始距离），然后依次进行以下 4 个阶段的动态拉力测试，分别为拉力 20～100、20～200、20～300、20～400 N，每个阶段均为 0.5 Hz、250 个循环。每个阶段完成后，用游标卡尺测量跟腱断端间距离，计算与初始距离的差值，即为跟腱断端间隙，断端间隙>5 mm 定义为巨大间隙[8]。
动态拉力测试过程中出现以下情况定义为跟腱缝合失效[9]，包括：① 线结松脱、断线；② 跟骨冠状位孔道坍塌；③ 肌腱撕裂；④ 测试仪两个夹具之间的跟腱延伸量超过电子动静态万能材料仪最大测试距离（30 mm）。记录缝合失效发生情况以及类型，计算缝合保持率，即（1−缝合失效例数/总样本例数）×100%。如跟腱样本发生缝合失效，不再进行后续阶段动态拉力测试。
1.3. 统计学方法
采用 SPSS25.0 统计软件进行分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用 SNK 检验；检验水准 α=0.05。计数资料以率表示，组间比较采用 Fisher 确切概率法；检验水准 Bonferroni 调整后 α=0.0125。
2. 结果
2.1. 跟腱断端间隙测量
拉力 20～100 N，4 组跟腱断端间隙均在 5 mm 以内，断端间隙从小到大依次为 D 组（1.61±0.19）mm、B 组（1.99±0.17）mm、C 组（2.09±0.17）mm、A 组（3.34±0.22） mm。其中 A、B 组间以及 C、D 组间差异有统计学意义（P<0.05），A、C 组间及 B、D 组间比较差异无统计学意义（P>0.05）。
拉力 20～200 N，跟腱断端间隙从小到大依次为 D 组（3.86±0.38）mm、B 组（4.52±0.46）mm、C 组（6.83±0.95）mm、A 组（8.50±1.87）mm。其中 A、B 组间及 C、D 组间差异有统计学意义（P<0.05）。A、C 组间及 B、D 组间差异无统计学意义（P>0.05）。
拉力 20～300 N 和 20～400 N，4 组跟腱断端间隙>5 mm，为巨大间隙。
2.2. 缝合失效发生情况
拉力 20～100 N 和 20～200 N，4 组均未出现缝合失效，缝合保持率均为 100%。
拉力 20～300 N，A 组 10 条均发生断线，B 组 2 条发生断线，C 组 4 条线结松脱，D 组无缝合失效发生；缝合保持率分别为 0、80%、60%、100%。其中，A 组缝合保持率与 B、D 组比较，差异有统计学意义（P<0.05），其余组间差异均无统计学意义（P>0.05）。
拉力 20～400 N，B 组发生 1 条断线、2 条肌腱撕裂；C 组 3 条断线、3 条肌腱撕裂；D 组 3 条肌腱撕裂。4 个阶段测试结束后，缝合保持率 A 组为 0、B 组 50%、C 组 0、D 组 70%。其中，A、B 组间及 C、D 组间比较，差异有统计学意义（P<0.05）；A、C 组间及 B、D 组间差异无统计学意义（P>0.05）。
3. 讨论
研究表明，目前众多急性跟腱断裂治疗方法中，微创手术结合术后快速康复治疗后严重并发症发生风险最低[10]。PRBT 通过微创手术进行高强度缝合，能满足跟腱断裂患者术后快速康复的要求。在 PRBT 的初步临床实践中，普遍采用 2 枚锚钉及其附带的超高强度缝线（Ultrabraid 2 号线）缝合固定。如果不采用锚钉，也可以在跟骨上制作冠状位孔道，将缝线穿过孔道将跟腱牢固锚定于跟骨上。这种情况下，多选用高强度肌腱缝线（Ethibond 5 号线）。PRBT 中经过跟腱断端平面的缝线数一般是 4 的倍数。因此，本研究选择 4 根或者 8 根缝线来探讨缝线经过跟腱断端平面数量对跟腱生物力学性能的影响。
跟腱修复术后早期康复训练过程中，如发生线结松脱或者断线，将导致缝合失效，跟腱断端失去对合关系；或者线结未松脱或者断线，但是断端间隙>5 mm 也对修复质量有显著影响，因为断端间隙过大会降低跟腱愈合后患者足跖屈强度，从而严重削弱跑跳能力[8, 11]。等速动力计测量显示，人踝关节被动屈曲时跟腱受力的下限值和上限值分别是 20 N 和 100 N。另外有研究发现，修复术后早期患者穿着跟腱靴行走时，使用 1 英寸跟垫时跟腱负荷为 190 N，不使用跟垫时跟腱负荷为 369 N[12]，提示在术后早期活动中负荷 200 N 和 400 N 是两个重要指标。因此，本研究选择 20～100、20～200、20～300、20～400 N 进行动态拉力测试。
本研究结果显示，20～100 N 动态拉力下，4 组跟腱断端间隙均在 5 mm 以内，表明使用 4 根 Ethibond 5 号线或者 Ultrabraid 2 号线 PRBT 修复跟腱均能满足术后早期跟腱被动屈曲训练的要求。A、C 组 20～200 N 动态拉力下无缝合失效发生，但 20～400 N 时缝合均失效，提示使用 4 根 Ethibond 5 号线或者 Ultrabraid 2 号线修复后，在护具保护下可以满足术后早期行走锻炼要求，但不能满足无护具下的行走锻炼。同时，20～400 N 动态拉力下，B、D 组使用 8 根 Ethibond 5 号线或者 Ultrabraid 2 号线修复后，缝合保持率也未达到 100%，说明这两种方案也不能保证术后早期无跟垫情况下行走锻炼的安全性。
在临床实践中还需考虑跟腱靴等常用护具在使用过程中存在松动或者滑移等风险，从而导致跟腱负荷急剧增高，因此缝合方案的力学性能应超过跟腱靴等常用护具保护下的安全值（200 N）。本研究结果显示，不论在动态拉力 20～300 N 或 20～400 N 的 250 个循环后，使用 8 根 Ethibond 5 号线或者 Ultrabraid 2 号线的 PRBT 力学性能均优于使用 4 根缝线，并且 8 根 Ultrabraid 2 号线的 PRBT 显示出最高安全性。
Ethibond 和 Ultrabraid 缝线分别代表了临床常用于肌腱缝合的高强度和超高强度不可吸收缝线。其中，Ethibond 2 号线推荐用于普通肌腱缝合，而更高强度的 Ethibond 5 号线推荐用作韧带移植的牵引线或者髌腱缝合线。 Ultrabraid 2 号线是缝合锚钉附带的缝线，临床上难以单独获得。本研究使用 Ethibond 缝线的 A、B 组在 20～300 N 和 20～400 N 时缝合失效方式均以断线为主，说明从缝线强度看，即使 Ethibond 5 号线也不是 PRBT 跟腱修复的最佳选择。C 组 4 根 Ultrabraid 2 号线在 20～300 N 时存在线结松脱，可能是 Ultrabraid 缝线是超高强度缝线并且较为坚硬，过度负荷导致的缝合失效以线结松脱方式表现。而 D 组 8 根 Ultrabraid 2 号线在 20～400 N 时缝合失效方式是肌腱撕裂，无线结松脱或者断线发生，说明 8 根 Ultrabraid 2 号线不仅能满足 PRBT 跟腱修复后功能锻炼的力学要求，而且可能已经超过缝合处肌腱组织间结合的强度，提示不需选择强度更大的缝线。
综上述，采用 PRBT 以 8 根高强度缝线经跟腱断端平面方式修复跟腱断裂，可以满足早期快速康复中使用跟腱靴或者跟垫时安全行走要求，Ethibond 5 号线及 Ultrabraid 2 号线固定强度无显著差异。但本研究存在以下局限性：① 研究选用牛跟腱，不能完全代表人跟腱的力学性能。② 2～4 岁牛跟骨强度大，其研究结论不适合骨质疏松患者。③ 测试中出现跟腱撕裂的原因有待进一步研究明确。
志谢：北京中安泰华科技有限公司定制金属夹具。
作者贡献：牟嫄及尹良军负责实验设计、数据收集整理及统计分析，论文写作；马英轩负责数据收集整理及统计分析，论文写作；杨伟及刁玉磊负责实验实施、数据收集；乔钊负责数据统计分析；刘文科负责实验实施；罗彦凤负责数据收集整理，论文写作。
利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道。
Funding Statement
重庆市科委技术创新与应用示范基金（cstc2017shmsA130049、cstc2018jscx-msybX0088）
Technology Innovation and Application Demonstration Funds of Chongqing Science and Technology Commission (cstc2017shmsA130049, cstc2018jscx-msybX0088)
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