新型缝合技术修复跟腱断裂的生物力学比较研究：基于猪屈肌腱模型的评价

《Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery》：Biomechanical comparison of innovative suture techniques for repair of Achilles tendon rupture in a porcine flexor tendon model

　　

摘要

引言 近年来，基于证据的跟腱断裂术后渐进式康复方案已被证明是安全的，并且似乎优于更为限制性的治疗方案。这些方案主要依赖早期活动和负重。为了在术后康复期间实现这一点，必须确保手术治疗的生物力学稳定性。目前，骨科医生倾向于采用不同的缝合方案来缝合断裂的跟腱，过去也对此进行了研究，包括有前景的传统方法改进，例如预张力（pretension）与Bunnell技术相结合，以及使用Arthrex PARS等系统的微创或经皮技术。然而，这方面最佳方案仍不明确。

方法 研究人员使用猪深屈肌腱作为人跟腱的生物力学模型，分析了四种不同缝合技术的生物力学稳定性。这些肌腱按照各自分组（A：Bunnell；B：Bunnell+预张力；C：PARS-to-PARS；D：PARS+锚钉）进行取材、制备和缝合。四个组（n=12）在生物力学测试机（ZwickRoell Z020）上接受渐进性、循环、单轴拉伸加载。

结果 D组（PARS+锚钉）在最终失败时表现出最高的最大力，其承受的载荷显著高于所有其他组。预张力使Bunnell组的最大力出现非显著性增加。产生5 mm间隙所需的力也是如此，而产生初始间隙所需的力在PARS-to-PARS组和预张力Bunnell组中相等，两组均优于无预张力Bunnell组。与PARS-to-PARS组相比，D组在初始间隙、5 mm间隙和直至失败的过程中始终承受统计学上显著更高的力。这通常也适用于达到初始间隙、5 mm间隙和失败点所需的循环次数。

结论 尽管该实验模型在可转移性方面存在局限性，但考虑到在生物力学测试中其优于两种Bunnell技术，从生物力学角度看，使用PARS-to-PARS技术缝合断裂跟腱似乎是一种有效的替代方案。研究人员假设，本研究中发现的其对张力更高的抵抗力可能有助于促进更积极的术后治疗方案，表现为更早负重，这可能改善康复结局，应在未来研究中加以探讨。虽然人在跟足矫形器（ankle foot orthosis, AFO）中抬高足跟行走时人跟腱所受的力估计约为200 N，但研究结果表明PARS技术的抵抗力也在类似力的范围内。研究人员假设该技术可能有助于降低再断裂风险，应进一步研究。使用缝合锚钉进一步提高了该系统的抗应力能力，使其不仅适用于远端断裂，也是一种可行的替代方案。当需要开放入路时，施加预张力可以改善Bunnell法等传统方法的抗应力能力，因此外科医生在这种情况下应考虑这一改进。

**研究背景与意义**

跟腱断裂（Achilles tendon rupture, ATR）是常见的肌腱损伤，文献报道发病率约为每10万人年11至55例，典型患者为中年男性休闲运动员，发病率高峰约44岁，男女比例约3:1，超过80%的损伤发生于休闲或业余运动，且近年来发病率持续上升，预计随人口老龄化和中老年休闲运动增加还会继续升高。跟腱断裂的治疗包括非手术和手术策略，但关于最佳治疗方式、手术策略以及术后康复方案，文献中仍缺乏明确共识。目前术后康复正从既往较长的制动和非负重方案，转向更积极的渐进式康复，强调早期活动和负重；这种康复方案要求重建后的跟腱具备足够生物力学稳定性，以承受早期功能训练产生的张力。传统开放缝合如Bunnell技术虽应用广泛，但生物力学强度仍有不足；预张力改进和经皮微创技术如PARS系统是近年有前景的发展方向，但最佳方案尚不明确。因此，本研究旨在比较不同缝合技术的生物力学稳定性，探讨其是否能够支持更积极的术后康复方案。

研究人员采用猪深屈肌腱作为人跟腱的生物力学模型，将48条肌腱随机分为四组（n=12）：A组采用Bunnell缝合，B组采用Bunnell缝合加10%预张力，C组采用PARS-to-PARS技术，D组采用PARS联合缝合锚钉固定至跟骨。通过渐进性循环单轴拉伸测试，评估各组在初始间隙形成、5 mm间隙形成及最终失败时的最大力和所需循环次数，并分析失败机制与预张力带来的形态学变化。

**主要结果**

**力值与循环次数比较**：D组在初始间隙、5 mm间隙和最终失败时均表现出最高的抗拉力，显著高于所有其他组；C组次之，但其初始间隙所需力与B组相当；A组在各终点均为最低。预张力使Bunnell组的最大力出现非显著性增加，但对初始间隙和5 mm间隙的改善更明显。达到各预设终点所需循环次数的组间排序与力值结果一致。

**失败机制**：两组Bunnell标本几乎均以缝线断裂为失败方式；C组表现为缝线断裂、缝线拉出及两者混合大致相等；D组多数为缝线拉出，少数为锚钉拉出。

**预张力的形态学效应**：B组重建后肌腱平均缩短约7.1 mm，实际预张力为11.8%，接近10%目标；B组肌腱横截面积较重建前增加138%至100.7 mm²，而A组仅增加78.4%至72.6 mm²。这表明适度预张力可提高抗张强度，但也会增大肌腱体积，过度预张力可能带来活动受限和周围组织滑动性下降。

**讨论**

预张力带来的抗张强度增加与既往文献一致，Jordan et al.在类似实验中也观察到相近结果。采用简单尺测实现10%左右预张力较为贴近术中操作实际，但预张力不应过度。预张力对极限强度的影响似乎不如对间隙形成的影响明显，且10%预张力可能已经提供主要生物力学增益，这与Wu et al.的研究相符。PARS技术在生物力学上优于传统Bunnell技术，PARS联合锚钉通过将力经缝线传递至跟骨锚钉，适用于跟腱中段及远端断裂，并且在肌腱质量较差时仍能提供较高稳定性；微创入路还具备伤口感染率较低的优势。研究者也指出本研究的局限性：离体猪腱模型不能完全反映急性跟腱断裂的复杂情况，缺乏周围软组织影响和生物愈合过程，仅能反映重建当时的生物力学状态。文献中跟足矫形器（ankle foot orthosis, AFO）抬跟行走时跟腱受力估计约为191 N，与本研究PARS技术抵抗的力值范围接近，因此该结果支持更早负重和更积极康复方案的可能性。

**结论**

研究人员认为，在跟腱断裂的手术重建中，施加预张力和使用PARS技术均可承受术后早期在AFO内行走所需的目标张力范围。相比传统Bunnell技术，这些方法更高的生物力学稳定性可能促进更积极的术后治疗方案，表现为更早负重，从而改善康复结局，并可能降低再断裂风险；这一假设仍需通过更复杂的实验模型和临床试验加以验证。