镜下肩袖修复术后腱骨愈合的研究进展
2025-08-06 来源:中国矫形外科杂志


来源:南京中医药大学附属苏州市中医医院骨伤科     陈涛


肩关节的稳定和运动,依赖于位于肩胛下方的前方肱二头肌、上方的冈上肌、后方的肩胛下肌和小圆肌所形成的肩袖。肩袖受损可能是由于肩部遭受多次撞击、缺血性退变或不正常生物力学因素所致。通过关节镜下肩袖修复术,可以有效减轻肩关节疼痛并恢复其功能。然而,术后肩袖止点的腱骨愈合率较低,存在再次撕裂的风险。这主要是因为手术后肩袖止点的肌腱愈合速度较慢,原有结构破坏,难以维持原有的生物力学性能,更容易再次受损。目前促进腱骨愈合的相关研究,主要围绕支架材料、生长因子、干细胞和机械刺激等方面。本文主要围绕近年来腱骨愈合的研究进展进行探讨并综述如下,以期对肩袖损伤及肩袖修复术后腱骨愈合的研究提供有效依据。


正常腱骨界面以及影响肩袖止点腱骨愈合的因素


人体内的肌腱或者韧带附着处可以分为直接附着和间接附着。直接附着是软组织以典型方式与骨骼相互联系,包含骨骼、钙化的软骨、未钙化的软骨及韧带等。间接附着是通过腱骨界面的渗透型胶原纤维联结。


肩袖止点在术后的结构改变      肩袖止点的结构呈阶梯状排列,依次包含肌腱、尚未钙化或已钙化的纤维软骨及骨骼等。这些元素可以均衡地分配肌腱和骨骼间的应力负担,从而极大提升此处的机械特性。现有治疗手段只能做到大致还原肌腱的位置,且需要大量的瘢痕组织去填充腱骨结合处。这便不能像初始结构一样满足分散应力的功能需求,会导致应力分布集中,增加术后肌腱再撕裂的风险。


生物力学刺激      当肩袖肌腱发生破裂并需要修补时,不同材质的缝线会在其周围产生特定的力学条件,影响腱骨愈合的结果。依据Su等所做的研究,可降解缝线相比非可降解缝线,可更有效地降低肩袖止点处施加的压力,有助于促进该部位组织再生长。另外,术后长期静置肩关节会导致肩袖止点区域承受的压力消失,进而削弱力的作用,对腱骨的恢复不利。


促进腱骨愈合的干预方法


支架材料在腱骨愈合中的应用     支架材料能够传输细胞因子、协助种子细胞的粘附、繁殖与分化,同时能构建良好的再生微环境,并且能给新生组织提供结构上的支持。对于术后愈合初期而言,支架材料能起到适度的机械支持作用。因此在挑选支架材料时,需要全面考虑特定细胞的生长需求,通过模仿其外基质构成,创造出合适的生长环境,以促进腱骨愈合。


天然材料支架  天然材料支架可以模拟肩袖止点处的原始细胞外基质,进而推动细胞增长,其具有来源广泛、组织排斥性低等优点,但其快速降解和缺乏力学支持的问题丞待解决。Lu等在2019年创新性地制作出了书本型的去细胞骨骼支架和去细胞纤维软骨支架,这些支架都拥有纯净的细胞外部基质结构,未包含任何细胞成分,两者均表现出卓越的诱导骨生成能力。


人工合成材料支架  人工合成的高分子聚合物支架包括两类:由聚碳酸酯、聚氨基甲酸乙酯及聚四氟乙烯等无法分解的高分子聚合物支架;以及由聚乳酸、左旋聚乳酸、聚乳酸-乙醇酸共聚物[PLGA]与聚乙酸内酯等可以被生物体自然分解的高分子支架。与天然材料相比,人工合成材料表现出更好的力学支撑性能,且其降解速率可以控制。然而,人造材料存在细胞兼容性不佳、降解过程困难以及降解产物对细胞有毒性等问题。尽管如此,人工合成材料仍具有重要优势,Chen等将使用三维打印技术制造出的PLGA支架与骨髓间充质干细胞(BMSCs)结合后,共同移植到肌肉中,发现对关节软骨中胶原蛋白的生成与增厚具有促进作用。因此,人工合成材料支架比天然材料支架更具优越性。


复合材料支架  复合型支架融合了各种材质的长处,被视为最优选支架。与单一种类支架材料相比,复合型支架能构建具有4个层次的阶跃构造。Li等开发出集成式二元纤维薄膜,在兔肩袖损伤模型实验中,这种薄膜可促使糖胺聚糖生成,改进胶原蛋白组织,引发骨质增生和纤维生长,并且可产生更好的最后应力反应结果。Tarafder等设计了一个三层支架,利用嵌入薄膜样支架的微球载体,实现了肌腱、软骨和成骨生长因子的持续和空间可控释放,成功激发了内源性干/祖细胞的募集和区域化,进而推动了肌腱骨界面的修复。因此,这种新型手术植入材料(复合材料支架)具有巨大的潜力。


生长因子在腱骨愈合中的应用    生长因子具有诱导细胞分裂、促进细胞分化和血管生成的特性,而它们又被视为贯穿始终的细胞因子或蛋白质。


骨诱导生长因子  骨诱导生长因子主要包括骨形态生成蛋白(BMP)、转化生长因子(TGF)、血管内皮生长因子(VEGF)和成纤维细胞生长因子(bFGF)。有研究发现,这些生长因子能够促进细胞增殖、基质合成和新血管形成,从而有助于腱骨结合部新骨和纤维软骨的形成,提高应力负荷效果。另一项实验还表明,腱骨愈合过程中涉及到8种生长因子,包括bFGF、BMP-12、BMP-13、BMP-14、软骨寡聚基质蛋白(COMP)、结缔组织生长因子(CT⁃GF)、血小板源性生长因子(PDGF-B)和转化生长因子(TGF-β1),在不同阶段对损伤和修复起着重要作用。这些研究结果提示,可以利用特定的生长因子来促进肌腱愈合过程。但目前还缺乏对于这种特定生长因子的进一步研究,对其理解仍需深化,以便更有效地运用到实际医疗操作中。


富血小板血浆  富血小板血浆(PRP)应用效果已在外科手术中逐渐被证实,它能够促进新陈代谢与再生,加速伤口愈合过程,有助于关节和结缔组织的恢复。薛志兴等的研究结果表明,PRP治疗能显著降低白介素-6(IL-6)、IL-1β、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平,说明PRP对于肩袖损伤的修复作用在于抑制过度炎症反应。Weibrich等对相关数据进行了深度挖掘后得出结论,不同浓度的PRP对于提升新生体积有明显的影响且呈明显的正向关系。通过对PRP浓度与腱骨愈合的相关性研究,他们发现最适宜的浓度为1×106/μL。尽管如此,对于PRP中的各种生物活性成分及其工作原理,包括最适合的浓度、材质、使用便利程度以及实际疗效等问题尚未得到全面解答,因此还需要更多的探索。


间充质干细胞在腱骨愈合中的应用     间充质干细胞(MSCs)为具备多向分化潜力的成年干细胞,它们遍布身体各个部位的间质与结缔组织内。在特定的环境下,这些MSCs可以转变为来自中胚层的各种类型的细胞。随着科技的发展,现在可以在骨髓、脂肪组织、肌肉、滑膜及肌腱等多种组织的样本里成功提取MSCs。


骨髓来源间充质干细胞(BMSCs)  骨髓被认为是一种绝佳的MSCs来源,也是软骨组织工程最有发展潜力的种子细胞。BMSCs获取方便,其分离和提纯技术已趋于成熟。Hernigou等对接受骨髓间充质干细胞治疗术后的患者进行了随访,实验组在短期(6个月)和长期(10年)随访中都比对照组表现出更好的愈合效果。


脂肪来源的间充质干细胞(ADSCs)  通过微创吸脂术可以轻松获取脂肪组织,这个组织包含一种特殊类型的细胞,这种细胞可以分化成多种不同类型的中间细胞。除了这种分化能力,这些细胞还能释放生长因子和其他细胞因子。Kokubu等的研究表明,ADSCs能够在腱骨愈合早期诱导新生血管的形成,有效抑制异位骨化现象,从而促进受损肩袖的腱骨愈合。


肌腱来源间充质干细胞(TDSCs)  有研究表明,经过分离的TDSCs,在体外经过适当诱导后,可以分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞。从理论上讲,相对于BMSCs而言,TDSCs在促进腱骨愈合方面具有以下优势:(1)TDSCs来自肌腱,对于腱骨连接界面的环境更加熟悉和适应;(2)TDSCs的增殖能力比BMSCs更快,更利于组织工程应用;(3)TDSCs在成软骨和成骨标志物方面更丰富,经过适当的诱导,肌腱干细胞在软骨和骨生成方面表现更为明显,有助于腱骨界面的纤维软骨再生。


机械刺激    Liu等的实验结果显示,相对于运动小组而言,治疗小组中的腱骨连接处呈现出更为正常的状况,因此推断手术初期应该保持静置以创造一种有利于关节融合的安全环境,促进腱骨界面软组织再生。Hettrich等通过观察大鼠制动化处理修复肌腱,发现较长时间的制动对腱骨界面的愈合修复有不利影响。因此从长远来看,适当的活动还是必须的,因为它能加速恢复过程并且有助于重新塑造手术部位。另外,Packer等在他们的实验里指出,术后立即施加较大强度的压力于受创区域会阻碍其自然复原能力。因此如何正确运用不同的力学刺激及持续时间和方式去辅助患者术后康复,是一个值得深入探讨的问题。但这些都只是假设性的理论,还需要大量的实践才能得出准确的结果,尤其是考虑到人类和小鼠之间的差别问题,所以不能忽视这一领域的重要性。


物理治疗    低强度脉冲超声波(LIPUS)临床上常用频率为1.5MHz、声强为30mW/cm2的LIPUS,每次持续200ms,每天持续20~30min,LIPUS可用于骨折、骨折不愈合、软骨损伤和韧带损伤。Lovric等研究表明,LIPUS可以促进成骨细胞活性和肌腱组织的血管化,生成骨密度更高的新骨,从而形成更为成熟的腱骨连接。


体外冲击波(ESW)  近年来,临床上使用体外冲击波治疗的应用范围不断扩大。与单独康复相比,ESW联合康复锻炼更有效地减少了早期肩部疼痛,并加速了肩袖修复后缝合锚点的冈上肌腱近端愈合。Fu等通过实验表明,当采用ESW刺激受损区域时,其中TGF-β1和BMP的浓度上升,并且能看到大量纤维细胞、成骨细胞和软骨细胞聚集现象,同时这两者也能够有效地将这些生长因子引导至目标位置以促进它们的增殖,从而进一步推动目标位置软组织的再生。但该效果是基于动物模型得出的,具体的临床疗效尚不明确,仍需进行进一步的研究。


总结与展望


肩袖修复术后腱骨结合部愈合的评估与干预仍是骨关节方面的难点、重点。本文从支架材料、生长因子、间充质干细胞、机械刺激以及物理治疗5个方面归纳总结了当前肩袖腱骨愈合的研究进展。复合材料支架作为一种新型手术植入材料,结合了不同材料的优势,对于腱骨愈合有着极大的促进作用。而通过众多学者的研究也进一步表明,将生长因子、间充质干细胞与支架材料联用,能够获取更好的腱骨愈合效果。术后再辅以适当的功能锻炼以及物理疗法将更好地促进腱骨界面的愈合。进一步研究的重点应放在如何发现新材料、新技术,深入了解腱骨界面中多种细胞因子的相互作用机制,最终有效地将研究结果转化,用于指导临床。目前在肩袖腱骨愈合的机制研究方面,有些干预方式经动物实验已经证实有效,但动物模型无法完全模拟人类肩袖损伤的进展过程。且对于动物模型的选择尚无共识,不同动物模型实验得出的结果存在异质性。上述问题应是肩袖损伤修复术后腱骨愈合的未来研究方向。


来源:中国矫形外科杂志2025年8月第33卷第15期

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