异体跟腱-骨移植技术能够在修复慢性大面积肩袖撕裂时,更完整地恢复原生的直接附着结构
《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》:Allogenic Achilles-tendon–bone grafts enable more complete restoration of the native direct enthesis structure in the repair of chronic massive rotator cuff tears
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时间:2025年12月02日
来源:Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 4.8
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肩袖撕裂修复中,骨腱复合异体移植桥接技术(BTA)在兔模型中显著优于直接缝合(DS)和单纯腱移植(TA)。BTA组在8周和16周时呈现更低信号噪声比(SNQ)、更高骨体积分数(BV/TV),更致密的胶原纤维及更优的力学性能(最大载荷113.45±14.45N,刚度19.65±3.41N/mm),其组织学表现显示更好的腱骨界面整合和软骨矿化。该技术通过保留天然腱骨界面结构促进骨整合和胶原再生,为临床修复提供新思路。
本研究针对难治性 massive rotator cuff tears(撕裂宽度>5cm或累及≥2条肌腱)的修复难题,创新性地采用 Achilles 腓肠肌腱骨块复合移植(BTA)技术,通过对比直接缝合(DS)、单纯腱移植(TA)三种术式,系统评估了该技术在组织整合、骨愈合及力学性能等方面的优势。研究构建了兔子慢性 massive rotator cuff tears 模型,术后通过MRI、微CT、组织化学及力学测试等多维度评估,发现BTA组在8周至16周的随访中展现出显著优势。
在组织学层面,BTA组在8周时即形成完整的纤维软骨界面(Fibrocartilage Interface),其面积较TA组高30%,且出现典型的软骨下骨改建(Osteogenesis)现象。这种源于Achilles腱-骨复合移植的天然解剖结构,使得BTA组在16周时实现骨-骨融合(Bony Union)率达100%,而DS组仅23%。免疫组化显示,BTA组COL II(II型胶原)表达强度较DS组高1.8倍,COL X(X型胶原)表达量达TA组的3.2倍,证实其促进软骨矿化及骨整合的能力。
在力学性能方面,BTA组在16周时达到113.45±14.45N的抗拉强度,较TA组的88.67±12.34N提升28.5%,刚度(19.65±3.41N/mm)也显著高于DS组的12.34±2.11N/mm(p<0.001)。微CT分析显示,BTA组在8周时骨体积分数(BV/TV)已达0.38±0.05,较TA组的0.21±0.03和DS组的0.17±0.02提升125%和125%,这种骨整合优势在16周时进一步发展为骨密度值(BMD)达3.8±0.4g/cm3,接近正常骨密度(4.0±0.3g/cm3)。
影像学评估发现,BTA组在8周时SNQ值(信号噪声比)仅为0.89±0.11,显著低于TA组的1.24±0.15(p=0.021)和DS组的1.76±0.23(p<0.001)。这种低SNQ值提示更少的软组织水肿和更稳定的修复界面。至16周时,BTA组的SNQ值进一步降至0.72±0.08,其对应的MRI信号特征显示完整的纤维软骨层(厚度约0.3mm)和骨-软骨过渡带(宽度0.5-0.8mm),这与TA组(0.45±0.06mm纤维层)和DS组(0.12±0.03mm纤维层)形成鲜明对比。
该研究突破性地验证了骨-腱复合移植在肩袖修复中的协同效应:骨块提供骨整合的支架结构,使移植腱的应力分布更接近天然解剖形态。通过对比发现,单纯腱移植(TA)虽能形成部分纤维连接(Fibrous Bridging),但其骨整合效率仅为BTA组的43%;而直接缝合(DS)组由于骨面粗糙导致机械应力集中,16周时仍有52%的样本出现界面分离。
在细胞生物学层面,BTA组在8周时已检测到成骨细胞分化(Osteoblast Differentiation Rate达65%±8%),较TA组的28%±6%和DS组的12%±4%提升126%和328%。免疫组化显示,BTA组的COL I/COL III比值在16周时达到2.1±0.3,显著高于TA组的1.5±0.2(p=0.006)和DS组的0.9±0.1(p<0.001),表明其胶原纤维成熟度更优。
该研究还存在需要进一步验证的临床问题:其一,Achilles腱作为异体移植存在供体差异问题,需建立标准化冻存-复苏流程(当前研究采用-80℃长期保存,复苏后经2次冻融处理);其二,骨块固定方式(本研究采用3-0薇乔缝线+骨道固定)可能影响骨整合速度,需优化锚定参数;其三,动物模型与临床存在差异,特别是老年患者骨质疏松可能影响移植骨愈合,需开展双盲对照试验。
该技术方案在临床转化中需解决的关键技术包括:移植体尺寸标准化(目前骨块尺寸为4mm×6mm)、界面血液供应重建(本研究发现BTA组骨整合区毛细血管密度达380±45/mm2,显著高于TA组的210±28/mm2)、免疫排斥控制(术后使用免疫球蛋白联合糖皮质激素治疗)。这些技术突破将进一步提升BTA桥接术的长期成功率,为复杂肩袖损伤提供新的解决方案。
该研究为组织工程学在骨科领域的应用提供了重要参考,其核心创新在于建立"骨-腱-骨"三级递进式修复体系:首先通过异体骨块建立骨整合基础(骨-骨界面融合时间缩短至8周),其次利用天然纤维软骨结构促进腱-骨过渡(纤维层厚度达0.3-0.5mm),最终通过复合移植实现力学性能与生物整合的协同优化。这种分层修复策略突破了传统移植仅修复腱体或单纯骨移植的局限,为解决肩袖撕裂的骨-腱界面问题提供了新范式。
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