內置十字交叉法肌腱縫合技術的生物力學研究及其在Ⅶ區伸肌腱修復中的應用

周晟博 冒海蕾 楊 茜 徐啟明 王 越 蔣永康 王 斌

內置十字交叉法肌腱縫合技術的生物力學研究及其在Ⅶ區伸肌腱修復中的應用

周晟博 冒海蕾 楊 茜 徐啟明 王 越 蔣永康 王 斌

目的報道一種新的肌腱縫合方法——內置十字交叉法的生物力學特性，及其修復Ⅶ區伸肌腱損傷的初步臨床應用結果。方法本研究采用33根豬后足的肌腱作為實驗材料，隨機等分成3組，分別用十字交叉法、內置十字交叉法及Halsted法進行修復。用Instron材料力學測定儀測定修復后肌腱的2-mm間隙形成負荷、斷裂負荷、剛度和斷裂功耗。用內置十字交叉法臨床修復Ⅶ區伸肌腱斷裂21例，共56指，術后均采用保護性主被動活動相結合的鍛煉計劃。采用Strickland標準進行功能評價。結果等速直線拉伸模式下，內置十字交叉法的2-mm間隙形成負荷為（49.2±5.6）N，斷裂負荷為（68.3±6.3）N，剛度為（6.9±0.7）N/mm，斷裂功耗為（0.79±0.07）J，均優于十字交叉法和Halsted法（P＜0.05）。術后平均隨訪26個月，內置十字交叉法修復的Ⅶ區伸肌腱（56指）無一例發生斷裂，根據Strickland TAM標準，優50指，良4指，可2指，優良率96.4%。結論內置十字交叉法具備良好的生物力學強度，外露縫線少，能滿足伸肌腱早期保護性主被動活動的需要，是伸肌腱修復的理想選擇。

內置十字交叉法生物力學肌鍵修復

伸肌腱結構扁平，難以施行高強度的多束組肌腱核心縫合，極大地限制了術后早期的運動康復。特別是Ⅶ區伸肌腱，位于腕背區域，由于伸肌支持帶的限制，多根肌腱位于同一滑液鞘內，損傷后極易黏連。近年來，周邊縫合技術成為修復伸肌腱的重要方式。常用的技術包括連續縫合、8字縫合、十字交叉縫合、Halsted技術等[1-3]。單純連續縫合由于力學強度太弱，必須與Kessler等核心縫合法組合才能滿足基本力學要求；8字縫合容易對肌腱產生絞勒，影響斷端的內源性愈合[4-5]；十字交叉縫合、Halsted技術可提供較強的抗張力，對肌腱中央血運影響小，但這兩種方法均存在過多的外露縫線，影響肌腱的滑動，導致外源性黏連的發生。為此，我們設計了一種新的肌腱周邊縫合方法，即內置十字交叉法（Embedded cross-stitch suture），明顯減少了肌腱表面的縫線外露。本研究將對這一方法的生物力學性能作出評價，并將其初步應用于Ⅶ區伸肌腱的修復。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

本實驗采用33根新鮮成年豬后足肌腱作為實驗材料，因為該肌腱的結構和人類肌腱相似，并常被用于生物力學的相關實驗[3，5-6]。足底正中縱切口，并切開腱鞘，在跖趾關節水平用銳刀橫斷肌腱，由近端抽出肌腱，制備動物模型。

1.2 手術方法

圖1 三種肌腱周邊縫合技術示意圖Fig.1 Three peripheral suture m ethods in tendon repair

如圖1所示，由距離肌腱遠斷端8 mm處斜形進針，深度1 mm，到達肌腱遠斷端1～1.5 mm處出針，再由肌腱近斷端1～1.5 mm處進針，斜形穿越至肌腱近斷端8 mm處出針，反向垂直跨越腱外膜2 mm進針，交叉至肌腱近斷端1～1.5 mm處出針，完成一個內置十字交叉的縫合，同理，完成圍繞肌腱斷端的剩余縫合。本方法與傳統十字交叉縫合的不同之處在于將十字交叉縫合置于肌腱的腱周膜下方。每根縫線僅有2～3 mm跨越肌腱斷端，水平分布于肌腱表面，從而減少了外露縫線的數量。所有縫合距離肌腱斷端為8 mm，所使用的縫線為美國Ethicon公司生產的Ethilon 5-0單針肌腱縫線。

1.3 生物力學測定

33根肌腱被隨機等分成3組，分別用十字交叉法、內置十字交叉法及Halsted法進行修復。用Instron生物力學測定儀（Instron 4411）測定生物力學性能[3，5－6]。

將修復肌腱的兩端分別固定于夾具中，夾具間距為5 cm。在1 N的預負荷后，夾具以25 mm/min的速度勻速拉伸肌腱直至完全斷裂。預負荷的設置能反映肌腱靜息狀態下的受力狀態，而拉伸速度的設定模擬了肌腱的平均運動速度，能較好地反應體內肌腱運動狀態。數字式游標卡尺被安置于肌腱斷端以觀察間隙形成情況，當肌腱斷端出現2 mm裂隙時紀錄的負荷即2-mm間隙形成負荷（N）。在拉伸過程中，計算機自動記錄位移及負荷情況，繪出位移-負荷曲線，斷裂負荷（N）即位移-負荷曲線所示的負荷峰值。曲線線性區域的斜率記錄為剛度（Stiffness，N/mm），同時記錄斷裂功耗（Energy to failure，J）。所使用的軟件為Instron SeriesⅨ[3，5，7]。

1.4 數據分析

將2 mm間隙形成負荷、斷裂負荷、剛度及斷裂功耗數據輸入計算機，使用SPSS19.0統計軟件進行方差分析，方差分析有意義者進行兩個樣本均數的比較。P＜0.05被認為差異具有顯著性。

1.5 臨床應用及評價

我院自2006年7月至2014年2月共使用內置十字交叉法修復Ⅶ區伸肌腱21例，共56指。男性16例，女性5例。其中切割傷18例，壓砸傷3例。伸肌支持帶予以一期縫合。術后采用保護性主被動活動相結合的鍛煉方式。用手部支具保持腕關節于背伸20°，掌指關節背伸10°，受累手指末節套入彈性牽引帶保持過伸位。術后72 h即開始主動屈指、被動伸指訓練。術后第3周，每日脫離支具，進行主動握拳、屈指訓練，一日3次，每次15 min。鍛煉過程中適時采用保持MP關節屈曲下DIP關節伸展訓練以消除關節僵硬。6周后拆除外固定，轉為完全主動屈指，并盡可能屈曲到最大幅度。以Strickland TAM標準進行功能評價[8]。PIP關節和DIP關節的TAM等于PIP和DIP關節屈曲度數之和減去PIP和DIP關節伸直欠缺度數之和，根據Strickland TAM法分4級。恢復程度85%～100%為優，70%～84%為良，50%～69%為可，0～49%為差。

2 結果

2.1 間隙形成負荷

在直線拉伸模式下，內置十字交叉法的2-mm間隙形成負荷為（49.2±5.6）N，高于十字交叉法及Halsted法（P＜0.05），為傳統十字交叉法的1.6倍，Halsted法的1.5倍，Halsted法則高于十字交叉法（P＜0.05），提示內置十字交叉法具有較好的抗間隙形成能力（表1）。

2.2 斷裂負荷

內置十字交叉法斷裂負荷在直線拉伸模式下為（68.3±6.3）N，高于十字交叉法及Halsted法（P＜0.05），為傳統十字交叉法的1.3倍，Halsted法的1.4倍。Halsted法與十字交叉法間無統計學差異（P＞0.05）。說明內置十字交叉法在3種周邊縫合技術中具有最大的抗張力（表1）。

表1 三種肌腱周邊縫合法的生物力學測定結果1（Mean±SD）Table 1 The biomechanics of the three peripheral suture m ethods 1(M ean±SD)

表2 三種肌腱周邊縫合法的生物力學測定結果2（M ean±SD）Table 2 The biomechanics of the three peripheral suture methods 2(M ean±SD)

2.3 剛度

內置十字交叉法的剛度為（6.9±0.7）N/mm，高于十字交叉法及Halsted法（P＜0.05），為傳統十字交叉法的1.6倍，Halsted法的1.6倍。Halsted法與十字交叉法相比無統計學差異（P＞0.05）。說明內置十字交叉法修復的肌腱在3種周邊縫合技術中具有最好的抗形變能力（表2）。

2.4 斷裂功耗

內置十字交叉法的斷裂功耗為（0.79±0.07）J，同樣高于十字交叉法及Halsted法（P＜0.05）。說明內置十字交叉法修復的肌腱在3種周邊縫合技術中具有最好的抗拉性能（表2）。

2.5 臨床修復效果的Strickland TAM評價

內置十字交叉法修復的伸肌腱在術后鍛煉過程中無一例發生斷裂，平均隨訪25個月（6～76個月）。術后按照Strickland TAM評價標準：優50指，良4指，可2指，優良率為96.4%（圖2）。

圖2 典型病例Fig.2 Typical case

3 討論

隨著對肌腱愈合機制的認識加深，肌腱的修復方法也隨之改進。由于肌腱具有內源性愈合能力，縫合技術必須適應早期張力下愈合的力學要求[8-9]。肌腱修復技術正由單純追求對合面平整向提升修復后肌腱的抗張強度改進。多年來，伸肌腱修復沿用了屈肌腱的縫合方法，如8字縫合、Kessler法、Tsuge法等，由于這些方法抗張力較低，早期活動過程中仍有可能發生斷裂，無法滿足術后早期主被動功能鍛煉的需要[4，6-7]。周邊縫合技術為伸肌腱損傷的修復提供了新的思路，其中十字交叉縫合由于能提供強大的力學強度最為引人注目[1]。然而，該方法外露縫線過多，增加摩擦力而導致外源性黏連的發生；其縫合端與肌腱斷端相距較遠，會造成肌腱吻合口的增粗繼而影響肌腱的滑動，這些都大大影響了臨床應用。與此相反，內置十字交叉縫合縮短了縫合端與肌腱斷端的距離，能實現平整的吻合口；十字縫合的深度為1 mm，能減少肌腱吻合口增粗，有利于肌腱的滑動。

內置十字交叉縫合與Halsted技術的不同之處在于縫合的結構特點。兩者都做到了較少的縫線外露。然而內置十字交叉縫合的力學強度高于Halsted技術，是由于內置十字交叉縫合采用了鎖式（Locking）結構，而Halsted技術采用的是握式（Grasping）結構。研究證實，肌腱鎖式縫合強于握式縫合[10-11]，與本研究結果一致。

本研究不僅證實內置十字交叉縫合在3種方法中具備最大的斷裂負荷和功耗，說明其具有最強的抗張力，而且發現該方法具有最大的2-mm間隙形成負荷和剛度。強大的抗間隙形成能力有利于肌腱在張力下的內源性愈合；良好的抗形變能力則有利于肌腱的抗阻力運動和早期鍛煉計劃的實施。

值得注意的是，Ⅶ區伸肌腱位于腕背區域，由于伸肌支持帶的限制，多根肌腱分屬于4個滑液鞘內，損傷后非常容易黏連。伸肌腱結構扁平，難以施行復雜的肌腱核心縫合[12-13]。內置十字交叉縫合則為該區的伸肌腱修復提供了新的選擇。這一點在臨床應用的病例中得到充分體現，使用內置十字交叉縫合修復的伸肌腱光滑平整，伸肌支持帶能得到保留；患者無需長時間的嚴格外固定，指間關節無僵硬；結合早期主被動鍛煉計劃的實施，肌腱黏連發生率明顯減少，術后手功能恢復佳，優良率達96.4%。

總之，內置十字交叉縫合法結合了簡單周邊縫合與十字交叉法的優點，具備良好的生物力學性能，肌腱表面外露縫線少，修復后肌腱平整光滑，能較好適應伸肌腱早期保護性主被動活動的需要。臨床效果確切可靠，為伸肌腱修復提供了新的選擇。

[1]Silfverski?ld KL,Andersson CH.Two new methods of tendon repair: an in vitro evaluation of tensile strength and gap formation[J].J Hand Surg Am,1993,18(1):58-65.

[2]Wade PJ,Wetherell RG,Amis AA.Flexor tendon repair:significant gain in strength from the Halsted peripheral suture technique[J]. J Hand Surg Br,1989,14(2):232-235.

[3]Wang B,Tang JB.Increased suture embedment in tendons:an effective method to improve repair strength[J].J Hand Surg Br, 2002,27(4):333-336.

[4]Zatiti SCA,Mazzer N,Barbieri CH.Mechanical strengths of tendon sutures.An in vitro comparative study of six techniques[J].J Hand Surg Br,1998,23(2):228-233.

[5]王斌,湯錦波,陳峰.肌腱周邊縫合方法的生物力學研究[J].中華手外科雜志,1999,15(4):204-207.

[6]Savage R.In vitro studies of a new method of flexor tendon repair[J].J Hand Surg,1985,10(2):135-141.

[7]Tang JB,Wang B,Chen F,et al.Biomechanical evaluation of flexor tendon repair techniques[J].Clin Orthop Relat Res,2001 (386):252-259.

[8]顧玉東,王淑寰,侍德.手外科學[M].上海:上海科技出版社,2002, 218-221.

[9]Gelberman RH,Amiel D,Harwood F.Genetic expression for type I procollagen in the early stages of flexor tendon healing[J].J Hand Surg Am,1992,17(3):551-558.

[10]Hotokezaka S,Manske PR.Differences between locking loops and grasping loops:effects on 2-strand core suture[J].J Hand Surg Am,1997,22(6):995-1003.

[11]McLarney E,Hoffman H,Wolfe SW.Biomechanical analysis of the cruciate four-strand flexor tendon repair[J].J Hand Surg Am,1999,24(2):295-301.

[12]Amirtharajah M,Lattanza L.Open extensor tendon injuries[J].J Hand Surg Am,2015,40(2):391-397.

[13]Schubert CD,Giunta RE.Extensor tendon repair and reconstruction [J].Clin Plast Surg,2014,41(3):525-531.

Biomechanical Analysis of Embedded Cross-stitch Suture and Its Application on Extensor Tendon Repair in Zone

ⅦZHOU Shengbo1,MAO Hailei2,YANG Xi1,XU Qiming2,WANG Yue1,JIANG Yongkang1,WANG Bin1.
1 Department of Plastic and Reconstructive Surgery,Shanghai 9th People's Hospital,Shanghai Jiaotong University School of Medicine, Shanghai 200011,China;2 Department of Anesthesiology and Critical Care Medicine,Zhongshan Hospital,Fudan University, Shanghai 200032,China.Corresponding author:WANG Bin(E-mail:wangbin1766@163.com),MAO Hailei(E-mail：mao. hailei@zs-hospital.sh.cn).

Objective To investigate the biomechanical properties of embedded cross-stitch suture and its preliminary application for extensor tendon repair in zoneⅦ.M ethods Thirty-three fresh porcine extensor tendons were random ly divided into 3 groups and repaired with cross-stitch,embedded cross-stitch or Halsted suture method respectively.The tendons were subjected to an Instron tensile testing machine to test 2-mm gap formation force,ultimate strength,stiffness and energy to failure.Embedded cross-stitch was performed for repairing extensor tendons in zoneⅦof 56 fingers.Protected passive and active motion protocol was used in each case after operation.Strick land TAM classification was app lied to evaluate the function postoperatively.Results Under linear tension mode,embedded cross-stitch was superior to cross-stitch and Halsted method with its 2-mm gap formation force at(49.2±5.6)N,ultimate strength at(68.3±6.3)N,Stiffness at(6.9±0.7)N/mm,and energy to failure at(0.79±0.07)J(P＜0.05).Patients were followed up for 26 months,no tendon rupture was observed in any of the repaired fingers.Strick land TAM classification showed excellent in 50 fingers,good in 4 fingers,fair in 2 fingers,and the total good rate was 96.4%.Conclusion Embedded cross-stitch suture emp loys strong biomechanical characters with fewer suture exposure, which can fulfill the requirements for early motion protocol.Therefore,it is suggested for extensor tendon repair.

Embedded cross-stitch suture;Biomechanics;Tendon repair

R687.2

A

1673－0364（2015）03－0174－04

10.3969/j.issn.1673-0364.2015.03.016

2015年4月10日；

2015年4月30日）

國家自然科學基金（81271725，81101404）；上海市重中之重臨床醫學中心；復旦大學青年教師科研能力提升項目（20520133394）。

200011上海市上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院整復外科（周晟博，楊茜，王越，蔣永康，王斌）；200032上海市復旦大學附屬中山醫院麻醉與重癥醫學科（冒海蕾，徐啟明）。

王斌（E-mail：wangbin1766@163.com）；冒海蕾（E-mail：mao.hailei@zs-hospital.sh.cn）。