Ti6Al4V_PEEK假體全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)在骨關(guān)節(jié)炎大鼠模型上的應用
作者：宋洋 北京積水潭醫(yī)院

骨關(guān)節(jié)炎（OA）是一種常見的退行性關(guān)節(jié)疾病，其特征是軟骨自我修復失敗。它源于滑膜關(guān)節(jié)組織上的應力，包括關(guān)節(jié)軟骨、軟骨下骨、韌帶、半月板、關(guān)節(jié)周圍肌肉、周圍神經(jīng)或滑膜，并導致炎癥反應。OA主要涉及手和負重關(guān)節(jié)，尤其是膝蓋，它似乎受影響最大。膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的主要癥狀是與關(guān)節(jié)畸形和周圍肌肉無力相關(guān)的疼痛和運動受限。當這些癥狀變得不可持續(xù)時，患者通常會訴諸全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（TKA），也稱為全膝關(guān)節(jié)替代術(shù)，這是終末期膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的金標準治療方法。TKA的主要目標是通過矯正膝關(guān)節(jié)畸形來恢復膝關(guān)節(jié)功能和減輕疼痛。這一過程在過去幾十年中穩(wěn)步增加，預計在未來幾年將急劇增加，與肥胖、不適應的體力活動和骨關(guān)節(jié)炎的流行程度保持一致。建立膝關(guān)節(jié)假體是一個重要的過程，因為它不可避免地會導致關(guān)節(jié)囊打開，半月板切除和交叉韌帶斷裂導致重要的神經(jīng)肌肉紊亂。術(shù)后功能缺陷主要表現(xiàn)為本體感覺和動覺受損、力量喪失、自主激活缺陷以及股四頭肌和腘繩肌萎縮。為了減少這些功能缺陷，物理療法，通常建議主要基于神經(jīng)肌肉電刺激（NMES）和自愿體育活動。不幸的是，盡管采取了這些策略，但患者的康復通常仍然是部分的，正如一些病例報告所證明的那樣。例如，有人得出結(jié)論，即使在手術(shù)后6至13年，盡管進行了物理康復，TKA患者的股四頭肌肌無力仍然持續(xù)存在，而健康人的情況除外。目前，沒有針對TKA患者的通用康復方案。此外，由于手術(shù)膝關(guān)節(jié)的功能限制，即使沒有關(guān)節(jié)疾病，對側(cè)肢體也可能出現(xiàn)功能缺陷。事實上，幾項研究表明，股四頭肌/腘繩肌無力和相關(guān)的共同激活同樣發(fā)生在雙側(cè)，導致膝關(guān)節(jié)僵硬。因此，由于切換到較慢和更安全的模式，使用適當運動策略的能力降低，相關(guān)的步態(tài)功能改變。隨著時間的推移，這種現(xiàn)象可能導致對側(cè)膝關(guān)節(jié)退化，無法維持較高的重復負重應變，并最終導致對側(cè)健康膝關(guān)節(jié)的第二個TKA過程。據(jù)推測，這種適應性策略可提高長時間活動期間的關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，并反映了感覺運動回路在克服任務限制方面的作用，盡管存在嚴重的神經(jīng)肌肉缺陷。然而，Swinkels等人報告，在手術(shù)后的第一年，患有TKA的患者術(shù)后跌倒率為24.2%，手術(shù)前確認為跌倒者的患者跌倒率為45.8%，這表明神經(jīng)補償策略不足以確保手術(shù)患者的安全。TKA患者神經(jīng)肌肉變化的潛在機制尚不清楚。然而，在OA和TKA情況下，關(guān)節(jié)和肌肉損傷會導致傳入損傷，導致中樞神經(jīng)改變。的確，感覺運動回路和中央運動驅(qū)動受到皮膚、關(guān)節(jié)和肌肉中化學和機械變化的調(diào)節(jié)。更準確地說，運動控制部分受I/II組（機械敏感）和III/IV組（機械和跖肌敏感）關(guān)節(jié)和肌肉傳入的調(diào)節(jié)。如上所述，在OA和/或TKA的情況下，I組和II組的關(guān)節(jié)、皮膚和主要肌肉機械敏感性（本體感覺）信息可能會改變。然而，第III組和第IV組的傳入纖維可能起主導作用，因為它們被不同的化學物質(zhì)（主要是鉀、乳酸、炎癥介質(zhì)）和機械刺激（肌內(nèi)壓力）激活，并且因為它們的激活導致由第I組和第II組傳入纖維介導的反射、α-運動神經(jīng)元活性和下行運動驅(qū)動的調(diào)節(jié)。因此，III和IV傳入活動的任何變化都可能延遲恢復，因為恢復的神經(jīng)策略不當。
此外，如文獻所示，探索膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎和TKA患者的神經(jīng)肌肉適應性似乎是相關(guān)的，以便更有效地針對功能缺陷的來源并改善長期結(jié)果。
為了確定膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎和TKA后觀察到的功能缺陷的來源，我們建立了一個嚙齒動物模型，包括化學誘導的OA和生物力學和解剖學上適應大鼠膝關(guān)節(jié)的膝關(guān)節(jié)假體。據(jù)我們所知，只有兩項研究試圖在大鼠上創(chuàng)建和植入膝關(guān)節(jié)假體。然而，這兩種模型都不太合適，因為它們的形狀不符合膝關(guān)節(jié)表面，導致關(guān)節(jié)不穩(wěn)定和骨折。在本研究中，第一個挑戰(zhàn)是在膝關(guān)節(jié)建模后，設計一個符合大鼠膝關(guān)節(jié)正常解剖和生物力學特征的全膝假體。然后，在化學誘導的OA和動態(tài)負重后植入假體，在1個月和3個月后評估步態(tài)運動、股內(nèi)側(cè)肌的H反射以及股神經(jīng)的III和IV傳入纖維的活動。該研究通過組織學分析完成