内减张技术在辅助前交叉韧带重建中的研究进展

Abstract

目的

对内减张技术辅助肌腱移植物重建前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）的研究进展进行综述。

方法

广泛查阅近年来国内外关于使用内减张技术辅助ACL重建的体内外生物力学研究、动物实验和临床研究，分析总结该技术对于移植物生物力学、组织学结果以及临床效果的影响。

结果

基于不可降解高强度缝线带的内减张技术，可通过增强肌腱移植物的体内外生物力学强度，降低其松弛和断裂风险；组织学方面表现出良好的生物相容性，并支持肌腱移植物的术后韧带化和直接腱-骨界面愈合；临床研究显示其改善了术后关节稳定性、活动度和功能评分，配合术后加速康复能促进患者恢复至伤前运动水平，未见严重并发症。

结论

目前研究结果初步证实了内减张技术辅助肌腱移植物重建ACL的有效性和安全性，具备一定意义和应用前景，但还需要更多研究进一步优化内减张装置性能和相关手术技术，并明确该技术对于移植物结构重塑、生物力学功能以及临床远期效果的具体影响。

前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）的主要作用是维持膝关节稳定性，损伤后可出现关节失稳和骨关节炎；ACL损伤在运动员和青年人群中高发，常见于急性运动创伤^[1-2]。因韧带的再生和愈合能力受限，ACL重建成为临床治疗ACL损伤的主要手段，通过自体、同种异体肌腱和人工韧带重建关节的稳定性和力学功能，提高了患者整体满意度^[3-4]。自体肌腱移植虽然存在供区并发症，但组织同源性的优势仍使其成为ACL重建中使用最广泛的移植物，主要有骨-髌腱-骨复合体、腘绳肌腱、股四头肌腱^[5]；同种异体肌腱通过制备技术的优化增强了移植物性能，能够表现出与自体肌腱相似的临床疗效，并避免了供区并发症^[6-7]；而人工韧带移植物LARS^TM目前在临床使用日益广泛且效果瞩目^[4]。

尽管ACL重建技术在不断进步，但仍有不少患者出现了移植物再破裂和运动功能恢复不理想的情况^[8]，部分与术后导致移植物张力异常的危险因素相关，主要包括：①“高危人群”。青年患者和运动员群体ACL高损伤率和重建术后的高失败率，均与较高运动负荷相关^[9-10]。② 移植物生物性因素。肌腱移植物本身的材料黏弹性和术后6～12周“增殖期”内胶原纤维崩解，导致移植物即使在低于生理水平的急性和慢性负荷下，均存在塑性变形、松动甚至破裂的风险^[11-12]；而同种异体肌腱可能存在更漫长的韧带重塑过程^[13]。③ 移植物尺寸。肌腱移植物横截面过小，会导致其所能承受的极限负荷下降，以及在相同负荷下应力上升^[14]，可在术前结合患者身高、体质量和影像学结果综合评估肌腱尺寸^[15-16]。④ 加速康复理念。1990年Shelbourne等^[17]提出了ACL重建后加速康复方案，相比常规康复方案更加激进，旨在预防术后关节僵硬、运动功能受限等并发症，改善整体预后。但受术后韧带化影响，加速或常规康复方案均可能导致术后早期关节失稳，诱发骨关节炎^[9，18-19]。

针对以上风险，近年来有研究提出可使用高强度内减张装置辅助肌腱移植物重建ACL，以期在术后通过负荷分担缓解张力导致的移植肌腱松弛和微动，配合加速康复方案改善整体预后，即“内减张技术”^[20]，这与国外学者提出的“内支撑（internal bracing）技术”属于同一概念范畴^[4，21]。本文将对近年使用内减张技术辅助ACL重建的体内外研究进行系统总结，通过体内外生物力学、组织学结果以及临床ACL重建效果，综合评估该技术的实际意义。

1. 内减张技术的概念

1980年Kennedy等^[22]提出使用韧带增强装置通过负荷分担保护移植物，进而提高手术成功率，但材料问题导致的并发症使该技术逐渐退出临床^[4]。随着医用生物材料的发展，诸如FiberTape^TM、Ethibond^TM等高强度缝线带联合挤压螺钉、袢钢板成为内减张技术在运动系统中应用的基础，表现出良好的力学性能和生物相容性；而除了ACL重建外，此类装置同样被广泛使用于踝关节外侧不稳定重建、跟腱修复、肘尺侧副韧带修复、后交叉韧带撕脱骨折修复、内侧副韧带重建等治疗中^[23]。

从组织工程角度看，内减张技术辅助ACL或其他韧带重建，是通过使用人工内减张线暂时替代移植物部分结构和功能，来保护术后早期移植物愈合过程；而作用机制和材料均与之相似的LARS^TM人工韧带则属于完全性结构和功能取代装置，术后逐渐被宿主再生韧带组织所替代^[4]。虽然内减张技术相关的临床研究数据较少且研究周期短，但大量LARS^TM人工韧带相关中长期随访研究显示，与肌腱移植物相比，其临床疗效并无显著差异且并发症发生率较低，也印证了ACL重建中使用该类人工材料增强装置进行早期韧带结构和功能替代的有效性^[24-25]。

2. 内减张技术在ACL重建中的应用研究

目前，ACL断裂主要治疗方式为断端缝合修复或移植物重建。断端缝合后，在缝合处存在力学薄弱点，但广泛研究明确了内减张技术在辅助近端ACL撕裂修复时，可有效限制缝合修复处的缝隙扩大，降低再损伤风险，并改善术后关节功能评分^[26-27]。在ACL重建中，肌腱移植物在韧带化进程中因原有胶原纤维崩解，会导致移植物整体力学强度下降，在康复活动中同样面临力学薄弱点断裂的风险^[12，28]。近年来，已有学者对内减张技术在ACL重建中使用的可行性和有效性进行了研究，以下分别从体内外生物力学研究、组织学和临床研究三个方面进行分析。

2.1. 体内外生物力学

体外生物力学测试是通过建立特定的结构模型和力学测试参数，来明确内减张线对重建ACL初始力学性能的影响。Bachmaier等^[29]使用2股FiberTape^TM分别对4股牛伸肌腱和代表小直径移植物的3股牛伸肌腱进行了增强，模拟人ACL重建术中移植物3 mm的等长拉伸和250、400 N的术后康复早晚期循环张力，给予 3 000个循环的拉伸负荷后，发现内减张线将3股和4股肌腱的形变量分别降低了50%和16%，该作用在小直径肌腱移植物上更明显；同时在正常ACL力学参数范围内提升了刚度和极限负荷，意味着该技术并未导致应力遮挡。而后Noonan等^[30]在保持测试力学参数和其他结构不变的情况下，将胫骨端固定装置由袢钢板更换为界面螺钉后，在内减张技术对肌腱移植物力学性能的强化作用上得到了相似结论，说明该技术在目前两种主流固定方式下均适用。在另外2项相似研究中，研究者均使用人骨-髌腱-骨移植物在猪胫骨和股骨上建立ACL重建模型，2股FiberTape^TM的内减张作用使移植物在经历50～250 N循环负荷后，伸长量分别降低了18%^[31]和31%^[32]，并且极限负荷和刚度不同程度提高；2股Ultrabraid^TM在猪跟腱上起到了相似的生物力学增强作用^[33]。

动物体内生物力学测试能够在生理结构下，进一步明确内减张技术在术后各个时期对于移植物自身力学性能重建的影响。Soreide等^[34]使用单股FiberTape^TM辅助自体半腱肌腱移植重建兔ACL，术后8周移植物的极限负荷和刚度分别达到单纯肌腱重建组的1.7倍和1.4倍。在另一项多时间点研究中，Buma等^[35]使用2股编织的聚对二氧环己酮（polydioxanone，PDS）编织带辅助山羊自体髌腱重建ACL，术后生物力学分析发现PDS编织带显著增加了移植物的初始力学强度，但在随后6周内迅速减弱，而术后12周时PDS编织带强度基本丢失。作者认为该内减张装置对移植物生物学重建所产生的负面影响，可能与早期应力遮挡和6～12周时因材料降解导致的内减张作用快速失效有关。

生物力学研究明确了内减张线的使用可显著增强体外肌腱移植物和体内ACL重建后初始力学强度，但在动物体内研究的后续观察中，不同材料内减张线却出现了差异性结果，提示内减张技术的有效性依赖于装置强度的持久性，结合移植肌腱的腱-骨界面重建和韧带化过程分析，内减张作用应至少维持至增殖期后，即保持内减张线高强度状态至术后3个月以上。

2.2. 组织学

ACL重建后移植物良好的结构重塑是建立生物力学强度的基础，因此内减张技术对于移植物的韧带化和腱-骨界面愈合的影响，同样是决定其有效性的关键。Cook等^[36]建立了关节镜下犬ACL重建模型，通过2股FiberTape^TM增强同种异体股四头肌肌腱移植，术后6个月时可见移植肌腱的韧带重塑和隧道内直接腱-骨连接的建立，关节稳定性和功能与正常ACL对照组无明显差异，且未见早发骨关节炎表现。在后续研究中Cook等在相同的犬ACL重建模型中发现，经内减张技术强化的同种异体股四头肌肌腱联合富血小板血浆（platelet-rich plasma，PRP）能够实现更高效的腱-骨界面愈合及移植物韧带化，两种技术协同促进了ACL重建^[37]。但一项使用PDS编织带辅助山羊自体髌腱重建ACL的研究发现，术后12周内减张带已基本失效，同时伴有纤维束重塑、腱-骨界面愈合延迟和生物力学强度迅速下降，组织学的不良表现可能是术后早期内减张线应力遮挡和随后失效造成的移植物微动及过张导致^[35]。

除了移植物重塑以外，内减张装置植入后的生物相容性也是组织学研究要点，而在上述研究中所使用的内减张线在动物ACL重建中均表现出良好的生物相容性^[34，36-37]；甚至有研究分别将完整和切断后残端暴露的FiberTape^TM植入犬关节腔内，均未引起严重的炎症和免疫反应^[38]。但一项研究发现^[34]，兔股骨隧道内位于隧道壁和移植物之间的FiberTape^TM，在术后8周时内部出现空洞，未见组织长入，而不可降解的内减张线与宿主组织间的不良整合可能会影响后期腱-骨界面愈合质量，该问题尚需在更长周期的动物研究中进行观察。从组织学结果看，ACL重建中FiberTape^TM内减张线的使用表现出良好的生物相容性，同时可支持肌腱移植物的韧带化和腱-骨界面愈合，这是内减张装置可用于ACL重建的前提条件。

2.3. 临床研究

目前，临床开展内减张技术辅助ACL重建的研究较少，且随访周期较短。其中一部分研究仅介绍了各手术方案的可行性和创新性，手术方案均是使用高强度线带进行移植物内减张的关节镜下单束ACL解剖重建技术，所使用的移植物包括同种异体肌腱^[39-40]、自体3股或4股腘绳肌腱^[41-43]、自体股四头肌肌腱^[44]和自体骨-髌腱-骨复合体^[45-47]。无论使用何种内减张线和移植肌腱，手术的关键是把握两者之间合理的张力关系，在不限制关节活动度和对移植肌腱造成明显应力遮挡的前提下发挥内减张效应，移植物和内减张线的固定方式是决定两者张力关系的关键。首先是在股骨端的固定位置，相较于将移植肌腱和内减张线共同挂于袢上，有学者更倾向于将后者独立固定于钢板上^{[39，41-44，47]}（图1），认为独立悬挂可以通过独立的张力调节，更好地把握它们之间的负荷分担关系^[21] 。其次是胫骨端固定时的膝关节屈曲角度，通常在相同牵拉张力下分别于屈膝30°和膝伸直位固定移植物和内减张线^{[39，41，43]}，或是固定内减张线时在其下放置血管钳预留空间^[40，44]，目的是使移植物张力高于内减张线，从而承担主要的负载角色。通过上述手术技术，研究者在术后关节镜下均探测到了满意的移植物和内减张线张力，并获得了良好的初始关节活动度和稳定性。

图 1.

Independent hanging internal tension relieving technique assists ACL reconstruction

独立悬挂的内减张技术辅助ACL重建

a：袢钢板　b：内减张线　c：界面螺钉　d：锚钉　e：肌腱移植物

a: Endobutton　b: Internal tension relieving suture　c: Interface screw　d: Anchore: Tendon graft

在一项早期临床研究中，Peterson等^[48]经过4年随访发现，经3股编织聚己内酯带增强的自体骨-髌腱-骨移植物与单独肌腱移植组相比，在关节稳定性和功能评分上无显著差异，该结果可能与内减张装置的可降解性和非独立固定有关。在随后的研究中，有学者分别使用了4股不可吸收华尔康^TM缝线^[20]、2股Ethibond^TM缝线^[49]和2股其他缝线（缝线类型未明确）^[50]辅助自体腘绳肌腱进行ACL重建，经术后6～12个月随访，获得了良好的关节稳定性和功能评分，并且能有效支持早期康复功能锻炼，未见明显并发症。李彦林团队利用2股Orthocord^TM[51]或Ethibond^TM[52]结合自主创新的“三角编织技术”^[53]制造了具备特殊编织结构的内减张线，体外研究证实该编织线相比2股独立缝线，具备更高的极限负荷以及更接近肌腱移植的刚度；通过12个月随访发现，使用该编织内减张线辅助自体腘绳肌腱ACL重建联合术后加速康复方案，显著改善了患者膝关节稳定性、功能评分及步态。Bodendorfer等^[54]使用2股FiberTape^TM辅助自体4股腘绳肌腱进行ACL重建，经过30个月随访发现，该技术显著改善了术后膝关节疼痛和功能评分，提高了恢复至伤前运动水平患者的比例，同时缩短了恢复时间，疗效理想。在另外2项联合技术研究中，学者们通过2股Ethibond^TM缝线辅助自体腘绳肌腱进行内减张ACL重建，获得了良好的关节稳定性和功能评分，在此基础上分别联合具备再生潜能的PRP^[55]和有利于本体感觉恢复的“残端袖套”技术^[56]，进一步改善了手术疗效。

临床研究发现内减张技术在操作上具备可行性，且大部分研究结果显示其能够改善ACL重建后关节功能、稳定性和患者主观评分，甚至提高了恢复至伤前运动水平患者的比例。见表1。但不适合的材料和手术技术同样导致了结果的差异，这与动物研究结果相似。

表 1.

Clinical study of internal tension relieving technique assisted ACL reconstruction

内减张技术辅助ACL重建的临床研究

作者 Author	手术方式 Surgical technology	移植物 Graft	移植物固定 Graft fixation	内减张线 Internal tension relieving suture	内减张线固定 Suture fixation	内减张线位置 Suture position	结果 Result
Lavender等[39]	单束解剖重建	同种异体肌腱	近端：钢板袢 远端：钢板袢	2股 InternalBraceTM	近端：钢板 远端：锚钉	肌腱外部	关节初始活动度和稳定性良好
Smith等[40]		同种异体肌腱	近端：钢板袢 远端：钢板袢	2股 FiberTapeTM	近端：钢板袢 远端：锚钉	肌腱束间	关节初始活动度和稳定性良好
Aboalata等[41]		自体4股半腱肌腱	近端：钢板袢 远端：钢板袢	2股 FiberTapeTM	近端：钢板 远端：锚钉	肌腱束间交叉	关节初始活动度和稳定性良好
Daggett等[42]		自体3股半腱肌腱	近端：钢板袢 远端：界面螺钉	2股 LabralTapeTM	近端：钢板 远端：锚钉	肌腱外部	关节初始活动度和稳定性良好
Aboalata等[43]		自体4股腘绳肌腱	近端：钢板袢 远端：界面螺钉	2股 FiberTapeTM	近端：钢板 远端：锚钉	肌腱束间交叉	关节初始活动度和稳定性良好
Saper[44]	单束解剖重建	自体股四头肌肌腱	近端：钢板袢 远端：钢板袢	2股 FiberTapeTM	近端：钢板 远端：锚钉	肌腱外部	关节初始活动度和稳定性良好
McGee等[45]	单束解剖重建	自体骨-髌腱-骨	近端：钢板袢 远端：界面螺钉	2股 FiberTapeTM	近端：股骨块 远端：锚钉	肌腱内部	关节初始活动度和稳定性良好
Anderson等[46]	单束解剖重建	自体骨-髌腱-骨	近端：界面螺钉 远端：界面螺钉	2股 InternalBraceTM	近端：股骨块 远端：金属扣	肌腱外部	关节初始活动度和稳定性良好
Benson等[47]	单束解剖重建	自体骨-髌腱-骨	近端：界面螺钉 远端：界面螺钉	2股 FiberTapeTM	近端：钢板 远端：锚钉	肌腱外部	关节初始活动度和稳定性良好
Peterson等[48]	单束非解剖重建	自体骨-髌腱-骨	近端：界面螺钉 远端：界面螺钉	3股编织聚己内酯带	近端：股骨块 远端：胫骨块	肌腱束间	201例；随访4年；关节稳定性和功能评分与对照无显著差异
马俭凡等[20]	单束解剖重建	自体4股腘绳肌腱	近端：界面螺钉 远端：界面螺钉	4股0#华尔 康TM缝线	桩钉	肌腱内部	32例；随访6～12个月；内减张技术支持早期功能锻炼
齐勇等[49]	单束解剖重建	自体4股腘绳肌腱	近端：钢板袢 远端：界面螺钉+ 　　　门型钉	2股5#EthibondTM 缝线	近端：钢板袢 远端：门型钉	肌腱外部	26例；随访12个月；显著改善膝关节稳定性和功能评分
韦宝堂等[50]	单束解剖重建	自体腘绳肌腱	近端：钢板袢 远端：界面螺钉+ 　　　门型钉	2股未指明 缝线	近端：钢板袢 远端：门型钉	肌腱外部	42例；随访12个月；显著改善患膝关节活动度和功能评分
毛健宇等[51]	单束解剖重建	自体4股腘绳肌腱	近端：横穿钉 远端：界面螺钉+ 　　　门型钉	2股 OrthocordTM 缝线经“三角 编织”	近端：牵引线 远端：门型钉	肌腱束间	80例；随访12个月；显著改善患膝关节活动度和功能评分
刘德健等[52]	单束解剖重建	自体4股腘绳肌腱	近端：横穿钉 远端：界面螺钉+ 　　　门型钉	2股EthibondTM缝线经“三角编织”	近端：牵引线 远端：门型钉	肌腱束间	80例；随访12个月；显著改善膝关节稳定性
Bodendorfer 等[54]	单束解剖重建	自体4股腘绳肌腱	近端：钢板袢 远端：钢板袢	2股 FiberTapeTM	近端：钢板袢 远端：锚钉	肌腱外部	60例；随访30个月；显著改善疼痛症状、功能评分，促进患者恢复至伤前运动水平
侯晓伟等[55]	单束重建	自体4股腘绳肌腱	近端：钢板袢 远端：界面螺钉+ 　　　门型钉	2股5# EthibondTM 缝线	近端：钢板袢 远端：门型钉	肌腱外部	64例；随访12个月；PRP显著改善膝关节功能和影像学评分
韦钊岚等[56]	单束非解剖重建	自体5、6股腘绳肌腱	近端：钢板袢 远端：界面螺钉+ 　　　门型钉	2股5# EthibondTM 缝线	近端：钢板袢 远端：门型钉	肌腱外部	83例；随访24个月；“残端袖套”技术显著改善膝关节功能评分

3. 总结与展望

内减张技术对于辅助自体或同种异体肌腱重建ACL起到了积极作用，体现在以下几方面：① 增强移植物的初始生物力学性能，包括在循环负荷下的位移降低和极限强度增强；② 支持自体或同种异体移植物在术后的韧带化和直接腱-骨界面愈合；③ 改善术后移植物的生物力学功能重建；④ 未导致明显的应力遮挡和关节活动受限；⑤ 具备良好的生物相容性。但在动物或临床研究中发现，内减张装置和手术方式的选择对手术结果产生显著影响。在材料选择上，基于可降解材料的PDS编织带^[35]和聚己内酯带^[48]因为内减张维持周期较短而效果欠佳；而基于不可降解材料的FiberTape^{TM[34，36，54]}和Ethibond^{TM[49，52，55-56]}等内减张线，因具有更长周期和更稳定的内减张作用，在体内外研究中获得了较好结果，但材料在体内的远期整合和安全性还需进一步研究明确。

对于手术技术而言，一方面应该通过移植肌腱和内减张线在股骨和胫骨端固定方式上的差异化，达到以肌腱负荷为主、内减张线负荷为辅的张力状态。另一方面，关节内骨隧道位点的选择同样应被关注，因为内减张技术的本质存在约束性，理论上只有在尽量等长的环境中才能够稳定发挥内减张作用，而不造成过度限制或过早内减张失效。绝大部分研究采用了具备良好等长性的股骨、胫骨足印区解剖位点进行ACL重建^[57]，虽然术后观察到内减张线在不限制关节屈伸活动情况下保持了适度张力，但不同隧道位点选择可能导致手术效果差异，尚需进一步研究探索。

综上述，内减张技术可用于辅助肌腱移植物进行ACL重建，其类似“安全带”的内减张装置可对移植物进行应力保护，具备临床使用前景。但鉴于目前可供参考的研究结果有限，未来还需更多研究明确该技术对于术后肌腱移植物的组织学、生物力学变化以及关节功能恢复的具体影响。

作者贡献：徐飞负责综述构思、文献查阅及文章撰写；李彦林、王国梁、刘德健负责审校并修改论文。

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。课题经费支持没有影响文章观点。

Funding Statement

云南省骨关节疾病临床医学中心项目（ZX-2019-03-04）；云南省陈世益专家工作站项目（2018IC102）；云南省领军人才资助项目（L-201601）

Project of Clinical Medical Center for Bone and Joint Diseases of Yunnan Province (ZX-2019-03-04); CHEN Shiyi Expert Workstation Project of Yunnan Province (2018IC102); Leading Talent Funding Project of Yunnan Province (L-201601)