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目的:“动静结合”理论是中医治疗骨折的有效方法,本研究通过观察胫骨平台骨折术后被动运动、主动运动以及联合运动对兔胫骨平台骨折术后膝关节功能的影响,以遴选最佳康复方法并研究其机制,为胫骨平台骨折术后选择最有效的康复方式提供理论依据。方法:自行研制智能化兔平板跑台、兔膝关节自动屈伸仪、兔无线关节动态活动度检测仪。通过兔平板跑台对兔进行主动运动干预,兔关节自动屈伸仪对兔进行被动运动干预,兔无线关节动态活动度检测仪对兔进行膝关节活动度检测。选用雄性6月龄新西兰兔24只,采用全身麻醉和局部麻醉相结合的方法,每只新西兰兔均取单侧右膝关节胫骨平台SchatzkerⅣ型骨折造模并用螺钉内固定。造模结束后,随机分为4组:每组6只,膝关节被动运动组(CPM组)、膝关节主动运动组(TRE组)、膝关节被动运动联合主动运动组(CPM+TRE组),笼内静坐组(笼内自由活动,SED组)。CPM组于术后第1天开始进行被动屈伸运动,连续4周;CPM+TRE组于术后第1天开始进行被动屈伸运动(CPM)、术后第15天后开始增加主动平板跑台运动(TRE),CPM连续干预4周、TRE连续干预2周;TRE组于术后第15天开始进行平板跑台主动运动,连续2周;SED组不进行运动干预。所有兔在4周干预完成后采用无线关节活动度检测仪在平板跑台上测量15分钟内的平均动态关节活动度,之后对兔造模膝关节进行X片观察对比各组膝关节的间隙情况、骨折处骨痂生长情况以及畸形愈合情况;通过三维CT重建检查从立体角度观察兔骨折冠状面畸形程度、骨痂生长情况以及骨皮质连续情况。各组影像学检测完成后对兔进行取材,手术取胫骨、关节软骨及腓肠肌组织。通过HE染色方法观察胫骨平台骨折处的骨痂生长情况,HE染色和番红固绿染色方法观察关节软骨修复情况;采用免疫印迹法分别检测各组兔骨折处骨组织中BMP-2,IGF-1,TGF-β-1蛋白表达情况;同一只兔左右两侧腓肠肌称重得到湿重差值后一部分用于HE染色观察腓肠肌病理结构,另一部分采用疫印迹法检测IGF-1和GDF-8的蛋白表达情况。结果:智能化兔平板跑台运行平稳,速度控制精准;智能化兔膝关节屈伸仪运行稳定,屈伸角度准确;无线兔关节活动度测量仪设备稳定,能准确测量兔在运动过程中的关节活动度。一般情况观察:(1)体重和膝关节活动度:术后4周,各组兔体重无差异。在膝关节关节活动度比较中,与SED组比较,CPM+TRE组、CPM组膝关节活动角度增大,有统计学差异(P<0.05)。(2)每组左右两侧腓肠肌湿重差值比较:与SED组比较,CPM+TRE组、CPM组和TRE组湿重差值较小,有统计学差异(P<0.05);与TRE组比较,CPM+TRE组与CPM组湿重差值明显变小,有统计学差异(P<0.05);CPM+TRE组和CPM组之间比较有统计学差异(P<0.05)。(3)胫骨表面软骨大体外观:术后4周,CPM组关节软骨表面大量透明软骨,颜色透明,厚度分布不均匀;CPM+TRE组关节软骨颜色如常,表面光滑,透明度好,软骨层较厚,厚薄均匀,关节面平整;TRE组关节软骨颜色灰暗,透明度差,软骨层变薄;SED组软骨表面不光滑,边缘不整齐,表面有缺损。影像学资料显示:(1)X片结果显示:SED组关节间隙最为狭窄,TRE组关节间隙狭窄,CPM组和CPM+TRE关节间隙明显高于其他两组;SED组骨折处畸形比较严重,TRE组骨折处畸形较大,CPM组骨折处较为平滑,而CPM+TRE组骨折处塑形最为光滑,接近正常;SED骨折处骨痂生长较差,有透亮区,TRE组骨折处也出现较为明显的模糊透亮区,CPM组骨痂生长较好,骨折线处模糊,CPM+TRE组骨痂生长最好,骨折处愈合情况接近正常。(2)CT三维扫描重建的大体外观显示:SED组关节间隙最为狭窄,骨折处畸形最为明显,畸形延续到胫骨干;TRE组关节间隙也比较狭窄,骨折处畸形明显,但未延续到胫骨干;CPM组关节间隙比前两组宽大,稍有畸形;CPM+TRE组的关节间隙正常,骨折处畸形最小,骨折处较光滑。SED组CT三维重建矢状面显示骨痂生长较差,冠状面显示骨折处畸形明显;TRE组矢状面显示骨折处透亮区明显,骨痂生长差,冠状面显示骨折处畸形较明显;CPM组矢状面显示骨痂生长良好,冠状面显示畸形较小;CPM+TRE组矢状面显示骨痂生长最好,骨皮质连续,冠状面显示畸形最小,塑形最好。病理切片资料显示:(1)兔HE染色比较各组骨愈合情况显示:SED组骨小梁稀少,炎性反应明显,TRE组骨小梁少,结构稀疏,而CPM组骨小梁结构较多,排列较整齐,CPM+TRE组骨小梁最为密集,排列整齐。(2)兔腓肠肌HE染色比较左右腓肠肌染色结果显示:CPM+TRE组的左(正常膝关节),右(内固定膝关节)腓肠肌肌纤维密度无明显区别,横截面相似,CPM组右侧腓肠肌纤维较左侧稍低,TRE组右侧肌纤维密度较左侧低,粗细较均匀,SED组右侧肌纤维较左侧稀疏,肌纤维粗细不均匀。每组左右腓肠肌横截面积差值比较:与SED组比较,CPM+TRE组、CPM组和TRE组横截面积差值较小,有统计学差异(P<0.05);与TRE组比较,CPM+TRE组与CPM组差值明显降低,有统计学差异(P<0.05);CPM+TRE组和CPM组之间比较有统计学差异(P<0.05)。(3)胫骨表面软骨HE染色显示:CPM+TRE组软骨全层较厚,新生全层软骨较多,软骨排列规则,细胞层次清楚,表面平整;CPM组缺损区优势组织以透明软骨为主,表面软骨层较厚,软骨表面新生透明软骨较多,软骨细胞排列整齐,细胞层次较清楚;TRE组软骨排列较整齐,新生软骨较少,软骨层变薄;SED组软骨排列紊乱,新生软骨少,细胞层次不清,表面缺损(4)胫骨表面软骨番红固绿染色显示:CPM+TRE组软骨较厚、潮线整齐,软骨下骨较厚;CPM软骨层较薄,软骨细胞在表面聚集,密度较大,潮线清晰;TRE组软骨下骨排列较整齐,新生软骨少,软骨层变薄,表面软骨较薄,潮线较清晰,软骨排列密度大;SED组软骨及软骨下骨排列紊乱,潮线不清楚,软骨细胞密度低,表面缺损。免疫组学的检测显示:(1)术后4周,在骨组织各生长因子表达比较中,与SED组和TRE组比较,CPM+TRE组、CPM组BMP-2、IGF-1、TGFβ-1表达较高,均有统计学差异(P<0.05);与CPM组比较,CPM+TRE组3个生长因子表达较高,具有统计学差异(P<0.05)。(2)腓肠肌细胞因子表达比较:与SED组和TRE组比较,CPM+TRE组、CPM组生长因子IGF-1表达较高,均有统计学差异(P<0.05);与CPM组比较,CPM+TRE组IGF-1表达较高,具有统计学差异(P<0.05)。与SED组比较,CPM+TRE组、CPM组和TRE组肌肉生长抑制因子GDF-8表达较低,均有统计学差异(P<0.05);与TRE组比较,CPM组和CPM+TRE组GDF-8表达较低,均具有统计学差异(P<0.05);CPM+TRE组和CPM组之间比较具有统计学差异(P<0.05)。结论:(1)本课题自制了一套兔运动康复和膝关节功能检测设备,为今后动物康复基础学研究中的干预和检测提供了一整套解决方案,运行可靠,数据客观。(2)术后康复运动有利于恢复其患肢功能活动,其中持续被动运动发挥了对骨组织的修复和防治骨骼肌萎缩的作用,主动运动则促进了关节软骨的修复作用,主、被动活动相结合则是胫骨平台骨折术后康复的最佳方法,为胫骨平台骨折术后最有效康复方式选择提供实验依据,也为诠释中医治疗骨折“动静结合”理论提供了新的内容。