胫骨平台骨折对半月板愈合影响的实验研究

作者：丁坚, 罗从风, 曾炳芳

作者单位：上海交大附属第六人民医院骨科, 上海 200233

【摘要】  ［目的］胫骨平台骨折常可合并包括半月板在内的膝关节软组织损伤，而骨折的发生对半月板愈合会产生何种影响尚未见报道。本文通过建立胫骨平台骨折合并半月板损伤的动物模型，试图观察骨折引起的膝关节改变对半月板修复产生的影响。［方法］建立12只新西兰兔外侧胫骨平台骨折，以及半月板非全层撕裂伤和打孔缺损模型，设立无骨折对照，12周后通过大体与光镜观察两组半月板损伤模型修复的差异。［结果］在无血运区，无论有无合并平台骨折，半月板损伤均未见任何修复迹象；两组有血运区的半月板撕裂伤均已修复裂隙，与正常组织难以区分；而在半月板外1/3区的打孔缺损模型，仅胫骨平台骨折组可见部分蛋白凝块的填充。［结论］胫骨平台骨折同时合并半月板损伤时，未见骨折阻碍半月板愈合的证据，相反，骨折能促使缺损区域的组织填充，但是否有益于半月板愈合尚有待进一步研究。

【关键词】  膝关节； 胫骨平台骨折； 半月板损伤

    Experimental observation of influence of tibial plateau fracture on meniscus repair∥DING Jian, LUO Cong-feng, ZENG Bing-fang. Orthopedic Department, the Sixth Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200000,China

    Abstract：［ob[x]jective］Tibial plateau fracture may be combined with soft tissue injuries including menisci injuries, but what tibial plateau fractures influence on meniscus healing has never been reported. This study is to observe the influence on menisci healing caused by knee variation when tibial fracture occurred by making animal models.

    ［Method］Lateral tibial plateau fracture models and non-full-thickness laceratin and perforation defect of menisci models were made in 12 New Zealand rabbits, along with control group without fractures. The differences of menisci healing between two groups were observed with morphological and light microscopic observation after 12 weeks.

    ［Result］No menisci repair in avascular portion could be found in both groups, menisci laceration within vascular portion had repaired the fissures in both groups, and hardly been distinguished from normal tissue. Perforation defect in one third of lateral side coulc be partially filled with protein clot in tibial plateau fractures group.

    ［Conclusion］No evidence revealed that fracture could prevent menisci healing when tibial plateau fractures combined with menisci injury, however, defects of menisci may get advantage of filling tissue from fracture. It still need further research whether it is good for menisci healing or not.

    Key words：knee;  tibial plateau fracture;  meniscus injury

    半月板是起着膝关节承重、协调关节运动、吸收振荡功能的纤维软骨组织，对保护关节软骨防止关节退化有重要作用，因而保留损伤的半月板已被普遍认可。胫骨平台骨折常可合并包括半月板在内的其它关节稳定结构的损伤。半月板损伤常发生于半月板边缘，也会形成白区的放射状或纵形撕裂，发生率高于以往的认识。Gardner MJ 报道平台骨折用MRI检测时，外侧半月板与内侧半月板损伤可分别有91%和44%的发生率［1］。胫骨平台的退变也与关节面的整复紧密相关，切除半月板会对关节面的复位提出更高的要求［2］。平台骨折发生时可产生强烈的骨与软组织的创伤反应，以及关节内出血，这种反应无疑会影响整个关节的修复，但对半月板是何种影响尚未见有文献报道。本文设计新西兰白兔胫骨平台骨折合并半月板损伤的动物模型，观察平台骨折对半月板愈合的影响，对其研究可有助于处理类似合并损伤治疗的选择，以及探索半月板修复的新思路。

    1  材料与方法

    1.1  12只新西兰大白兔，雌雄不限，体重（2.5±0.3）kg，左后肢制作成胫骨平台骨折合并半月板损伤的动物模型，右后肢制作成单纯半月板损伤的动物模型。制作方法如下:(1)半月板损伤模型  氯胺酮、硫喷妥钠全麻后，常规手术条件下作膝关节外侧纵向切口约3.5 cm，于外侧胫骨平台处揭开外侧半月板,半月板附着不作游离，在其外侧半月板体部近外侧边缘（有血运区）和近内侧游离缘1／3处（无血运区）作两个浅弧形性状的相互平行切口，长约3.5 mm，切开厚度达1／2即可。并于外侧弧形撕裂伤模型稍内侧作一圆形缺损模型［3］，直径等同于1.5 mm(16号针头内径)，于半月板关节囊结合处标记损伤模型的位置。(2)外侧胫骨平台骨折模型  左侧用电钻于外侧平台处的中段做矢状面的两个平行钻孔，用小骨刀将其凿通至关节面,造成一深约1.5 cm矢状面骨折，骨折间裂隙为2.0 mm的外侧平台骨折，外侧的骨皮质完整，即形成一个有骨髓血渗出且不影响关节稳定的平台骨折（相当于可靠的内固定）。右侧仅做半月板损伤，缝合关节囊及筋膜与皮肤。

    1.2  术后予双后肢管形石膏固定膝关节，1周后撤除，无其他制动措施。

    1.3  半月板大体和镜下观察

    于12周后，将12只兔气栓处死，切取双侧外侧半月板作大体观察，主要观察半月板光泽、平整度，有无凹痕存在等；12周福尔马林固定24 h后，组织切片予HE染色，观察半月板损伤有无愈合征象。

    1.4  采用HPIAS-1 000图像分析系统，对半月板圆形缺损处的修复组织进行面积计算，以修复面积比原缺损面积表示。

    采用SPSS 11.0统计软件，计量数据以均数±标准差（±s）描述，组间均数比较采用Independent-Samples T Test独立样本的T检验进行统计分析。P<0.05则认为有统计学意义。

    2  结  果

    2.1  12只兔术后1周撤除外固定后均恢复自主活动无论是平台骨折复合半月板损伤组还是单纯半月板损伤组，大体观察无血运区半月板修复区域仍有别与周缘正常组织，光泽度略差，损伤仍都清晰可见，骨折组与非骨折组之间未见有明显差别。两组的半月板有血运区半月板平整，光泽度良好，损伤区域均难以与正常组织区别（图1）。有3例平台骨折由于裂隙较大，12周取材时，仍可见关节面上清晰矢状线形软骨缺损。

    2.2  组织学观察

    两组白区之损伤区未见有明确修复组织填充，裂隙边缘清楚。有血运区损伤在两组中都可观察明确的修复组织。在圆形缺损模型中，骨折合并半月板损伤组虽未完全修复，但有蛋白凝块样组织形成，无纤维样结构，周缘有少量胞核蓝染的细胞，中心区域几无细胞，修复组织占原缺损面积比为10%～93%（47.7%±26.7%）。而于单纯缺损模型中缺损仍清晰存在，除少数标本有少量的组织填充，几乎未见修复组织，修复组织占原缺损面积比为0%～23%(7.9%±7.9%)（图1）。两组修复组织面积差异有显著性(t=4.962， P<0.05)。

    图1  半月板修复的大体与光镜观察  图1a  两组半月板游离缘的撕裂12周后仍与正常周缘有明显差异，而外侧缘则已光整  图1b  光镜检测可见两组游离缘裂隙无修复组织，周缘纤维软骨细胞有增殖（10×20）  图1c  两组由血运区裂隙均有胶原纤维跨越（白箭头示）

    图1d  部分组织标本难以与周缘区别（10×10）  图1e  介于血运区与无血运区的缺损在骨折组有组织填充（黑箭头示 10×4），但无明显纤维结构，仅边缘存在有核细胞（白箭头示的小图10×20）  图1f  对照组填充组织较少（10×4）

    3  讨  论

    半月板损伤由于其结构与环境，自我修复存在一定限制，改进修复方案（包括组织工程半月板）仍是研究的热点之一。影响半月板损伤愈合的因素很多，其自身的营养代谢状态和局部的力学环境是关键因素。

    平台骨折可形成台阶或裂隙，如不平整的关节面存在于半月板损伤区域，由于半月板在软骨面的滑移，可能半月板承受异常应力。半月板承载一定范围内压缩性应力，固体相与液体相相互交替，这是半月板进行营养交换的途径之一，可有助于半月板损伤的修复。但当关节面形成台阶或裂隙时，可能加大半月板所受的剪切应力。虽然半月板具有相当的延展性，但在损伤的薄弱区域，剪切应力会促使纵向或桶柄样撕裂，因而，从生物力学角度分析，平台骨折可能会影响半月板的愈合。本组实验模型骨折为无台阶的2 mm裂隙，达到关节内骨折复位的需要，而且不直接制作在半月板损伤区域，可能不影响其愈合。如关节内骨折复位不理想，则无疑会影响半月板的修复。

    平台骨折带来另一个值得关注的是关节内出血。已有研究证实，关节腔内游离细胞，如滑膜细胞等，可以停留在流体应力较小的区域，类似与关节软骨缺损处或缝隙间［4］，同样理由，来自于骨折裂隙的髓腔渗血也可以填充于半月板损伤的缺损或裂隙，骨髓血中富含未分化的间充质干细胞，类似于以往血凝块移植于半月板裂隙之间来促进其愈合的原理，这些间充质干细胞可能促进半月板之间的裂隙愈合。另外，血凝块可以释放一些细胞因子，如血小板源性生长因子，也有利于半月板的愈合［5］。

    此外，骨折同时会加大关节创伤，如同膝关节韧带损伤，可引起相应较高的炎症介质水平［6］，会给半月板损伤带来什么反应还有待于进一步研究。总体分析实验初步结果，胫骨平台骨折在得到较满意的复位前提下，不会干扰有血运区的半月板愈合，也未观察到对无血运区的愈合有促进作用，但在外1/3区域，平台骨折的确可以促进组织填充于损伤处，是否终有益于半月板修复，还需进一步研究。

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