研究背景跟腱断裂是骨科临床常见病,常常发生在跟腱附丽点上2-6cm处,是一种严重的损伤,因其血供差致愈合困难,多年来对本病的诊治投入了大量的人力和物力。目前对于跟腱断裂的治疗有手术和保守治疗两种方式,但这两种均存在利于弊。近年来为评估保守与手术治疗的疗效,大量学者进行了随机对照实验研究及系统评价,证实在功能恢复方面两者并无显著性差异,其中手术能减少跟腱的再断裂,但是有较高的并发症风险。故对跟腱断裂的最佳治疗策略,目前仍存在诸多的争议。值得庆幸的是,近期研究表明保守治疗时早期进行功能锻炼能显著减少再断裂的发生,并可降低手术风险,指出跟腱的愈合不仅需要跟腱细胞的分化、增殖,还需要一定的机械环境才能恢复及生物特性。Andersson等人记载早期机械刺激可以促进跟腱的生物特性,同时指出大鼠以恒定速度(9m/min)跑台15min,30min,60min跟腱愈合后生物力学方面并无统计学意义。Ilizarovls等人提出体外细胞培养跟腱细胞通过对不同张应力的感应产生不同的刺激信号。由此我们可以猜想：跟腱断裂愈合中早期机械刺激可以促进跟腱愈合及提高生物力学特性,运动强度相对于时间而言可能对跟腱细胞的信号作用更重要。基于上述假设,本研究希望从力学生物学角度及组织生物学角度认识早期运动对跟腱断裂修复的影响,为临床上跟腱断裂术后早期行功能康复训练提供理论依据。目的早期主动机械刺激可以促进跟腱断裂的愈合作用。通过观察不同强度跑台运动对大鼠跟腱断裂早期愈合的影响,为临床应用提供实验依据。方法1、动物分组取32只大鼠采用数字表法随机分为4组,分别为制动组、5m/min跑台组、10m/min跑台组及15m/min跑台组,每组8只。2、动物模型制作选择SD(Sprague-Dawley)大鼠(由南方医院动物实验中心提供),共32只不分性别,体重190-240g。动物饲养于南方医院动物实验中心,自由进食,室温控制在25℃±0.5℃,湿度60%,定期紫外线消毒与排风。术前行戊巴比妥(0.2m1/100g)麻醉,术野处剪毛,洗必泰酒精消毒皮肤,无菌条件下于大鼠双后肢跟腱止点上7mm处行横向切口,显露跟腱并作长约2mm缺损,生理盐水充分冲洗伤口,5-0带针线缝合皮肤,大鼠术后三天每天行40万青霉素前肢肌肉注射。3、干预方法术后制动组采取鼠尾悬吊进行制动；跑台组术后3天开始进行跑台运动,其中5m/min组术后3天开始在动物跑步机上进行5m/min(轻度)的速度跑时间30min;10m/min组(中度)术后3天开始进行10m/min的速度跑30min;15m/min组术后3天开始进行15m/min(重度)的速度跑30min,各跑台组余时间仍采取鼠尾悬吊。4、标本观察术后第2、4周观察大鼠伤口感染,日常活动,存活,跟腱大体等一般情况。跟腱标本制作石蜡切片行HE染色,同时在正置显微镜下察看跟腱组织炎性细胞生成,新生毛细血管、成纤维细胞形态、结构等情况。5、指标测量跟腱标本经包埋切片后,采用SP法对跟腱Ⅰ型胶原纤维、TGF-β1细胞因子进行免疫组织化学染色,黄染部分为阳性表达,使用IPP分析软件测量Ⅰ型胶原纤维、TGF-β阳性表达值,同时在第4周时行跟腱生物力学测试,通过软件分析跟腱生物力学特性。6、统计学处理采用SPSS13.0统计软件包进行分析。计量资料均以均数士标准差表示,组间差异比较采用单因素方差分析。方差齐性时,组间分析差异显著时采用LSD法进行多重比较方差分析不齐,组间分析差异显著时采用Dunnett法进行多重比较,检验水准α=0.05。结果1、术后各组大鼠均未见伤口感染,均存活至实验完成,皮肤伤口处愈合良好。术后第2周见各组跟腱及腱周组织充血、水肿,吻合处均可见呈透明状的梭形膨大,活动度差,质软。术后第4周各组跟腱充血、水肿程度明显减轻,跟腱基本愈合,吻合处主要为腱性组织连接,其中跑台组跟腱滑动性较制动组好。2、HE染色显示术后2周各组均可见大量炎症细胞浸润、新生毛细血管形成,但成纤维细胞形成较少,形状似椭圆形,且排列不规则,成散状分布；其中制动组纤维细胞形成较跑台组少,炎性细胞较多。术后第4周,各组炎性细胞及毛细血管均明显减少,其中5m/min跑台组减轻较其余组明显；跑台组中可见大量成纤维细胞形成,纤维成长条形,且纵向生长排列紧密,制动组也可见成纤维细胞生长,数量少且排列比较杂乱。3、免疫组织化学染色：术后第2、4周各组均可见Ⅰ型胶原纤维阳性表达,其中各跑台组Ⅰ型胶原纤维表达量较制动组多,差异具有统计学意义(F=4.697;P=0.015;F=3.924;P=0.028),跑台组间未见明显差异；TGF-β1术后第2周跑台组表达量高与制动组,但第4周时跑台组中表达量明显减少且低于制动组,各时间点差异均显著(F=3.990, P=0.027; F=6.304, P=0.000)。4、生物力学测试：术后4周各跑台组跟腱最大应力较制动组大,差异性显著,具有统计学意义(F=5.835,P=0.005),各跑台组间差异无统计学意义,其中5m/min组有升高的趋势。各组跟腱最大滑动距离比较,差异均无统计学意义(F=0.224；P=0.89)。结论在大鼠跟腱断裂模型早期愈合过程中,予早期主动机械刺激能减轻跟腱组织的炎症反应,通过调节TGF-β1的提前表达促进跟腱Ⅰ型胶原纤维的合成,同时可以增强跟腱愈合的强度。早期主动机械刺激可以促进跟腱断裂的愈合；低强度的刺激就可以促进跟腱的强度；高强度运动虽然可以提高跟腱的愈合,但增加了炎症反应的风险。