人髌腱密度与其生物力学性质的关系_中华医学杂志网上投稿

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　1 资料与方法
　　1.1 一般资料从国人新鲜尸体中获取20例不成对的膝关节（男10例，女10例），冷冻在-20℃，直到试验日为止。膝关节均在供者死亡后12h内冷冻。冷冻时间1～12个月不等。死者排除以下情况：（1）年龄＞50岁；（2）骨骼未发育完全者（女性＜16岁，男性＜19岁）；（3）有膝关节手术史；（4）有膝关节炎病史。在取髌腱标本之前，先将膝关节在室温中解冻。将髌腱连同全部髌骨和胫骨的一部分（包含有胫骨结节）从膝关节中分割出来。胫骨部分修整成楔形，取髌腱的中央部分（平均5mm宽），用手术刀沿着腱束的长轴将腱的内外侧修理成直的平面。小心操作以避免将腱束横行切断。用游标卡尺在不同截面测量髌腱的宽和厚，取其均值，并测量髌腱的长，用以计算髌腱的体积。
　　1.2 使用仪器将样本安装在DCS-25T电子万能试验机（日本岛津）上，进行单轴拉伸试验，拉伸速度为30mm/min。以3033型X-Y函数记录仪（四川仪表制造厂）记录载荷变形曲线，并进行分析，得出最大载荷、衰竭应变及弹性模量。
　　1.3 计算样本密度力学测试完毕后将样本的腱性部分从骨的附着点上分离出来，称重。根据前面算出的体积计算出每个样本的密度。
　　1.4 统计学方法采集所有数据，应用t检验来比较不同性别来源的髌腱的力学性质，进行相关性分析来判断髌腱密度与生物力学性质间的关系。将样本根据密度排列,再随机选择其中一个密度作为标准,将其上、下两组样本的生物力学指标用t检验分析,重复这个过程，检验是否存在一个密度值,比这个密度值大的样本与比这个密度值小的样本相比，其生物力学强度要高。
　2 结果
　　样本的平均截面积是19.47mm2（SD 8.72），髌腱的平均长度是47.83mm(SD 3.78),男性髌腱平均长49.22mm(SD 3.42),比女性髌腱［平均46.44mm(SD 3.76）］稍长一些（P=0.05）。髌腱组织混合在一起的平均密度是1.61g/cm3(SD 0.47)。
讨论
　　本研究中，组织密度被作为变量进行相关性分析，通过测量其密度，就去除了组织大小对相关性分析的影响。我们发现在髌腱的生物力学性质与密度之间高度相关。较大的组织密度可能意味着较多的胶原堆积在组织中，产生较大的生物力学强度。Woo SL［1］发现经常活动的猪的伸趾肌腱质量和胶原含量增加，其最大抗张强度显著增加。但其未做肌腱生物力学和其质量的相关性研究。我们发现了髌腱组织的一个密度值（1.68g/cm3），大于这个密度的髌腱群体，其生物力学强度显著要高。因为高于或低于这个髌腱密度值的供者的平均年龄非常接近，所以年龄不会导致髌腱的生物力学的差异。这与Flahiff［2］报道的结果一致。
　　在以前的研究中，诸如样本大小、组织储藏方法、组织的测试条件、样本的截面积和力学测试方法等因素都被认为是很重要的因素，并且各实验间各不相同［3］，因此，难以做具体数据上的比较。文献报道［3］，测试过程中对样本进行盐水浴，让液体从腱组织渗出，能产生更大的强度和硬度。一些研究人员观察了髌腱生物力学的差异，猜测可能有某些内在或外在的因素与此差异性有关。例如，Flahiff［2］认为重量、活动量、健康及饮食能影响髌腱的力学性能，虽然Beynnon［4］陈述软组织内在的未知生物学因素能导致肌腱力学性能的差异。基于我们的研究，髌腱的密度似乎是这种差异的一个原因。
　　本研究最有意义的成果是，髌腱密度可以用来评价该髌腱的质量。这个发现在临床上将具有重要意义。有些学者［4］认为，在重建手术进行之前预测自体移植物的生物力学性能很重要。他们报道移植物移植后有不同程度的伸长，导致手术5年后过度的膝关节前后松弛。这些研究人员也主张,因为重建术后难以立即测量移植物的伸长量，所以有一种能预测自体移植物的生物力学性质的简单指示器是非常必要的。基于我们的研究，自体移植物的密度能被用来预测包括弹性模量在内的生物力学性质。现代影像技术如CT扫描能无创测量移植组织的密度。利用一条组织密度与CT值的标准曲线就可以从CT扫描中得到组织密度。
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