LIGAMENTS:
STUCTURE, FUNCTION AND RESPONSE TO
INJURY AND REPAIR
Normale structuur en functie van ligamenten
Anatomie:
Ligamenten zijn fibrous bands of dense connective tissue die botstukken verbinden.
Functie: stabiliseren
en geleiden van gewrichtsbewegingen en ligamentomuscular reflex loop voor
propriosepsis.
Verbinding met bot
via insertie.
Microscopie ligament:
Cellen: vnl.
fibroblasten die als geëlongeerde structuren parallelle aan de matrix
structuren liggen.
Matrix: het materiaal
om de cellen bestaande uit water (70%), collageen (65-90% van de resterende
30%).
Collageen:
complexe proteïne. 3 polypeptide ketens vormen een tropocollageen molecuul.
Tropocollagene units vormen fibrillen
(klein) en fibers (groot). In
ligamenten spelen collageen type I (90%), III en IV een rol. Andere
componenten: proteoglycanen, elastine, fibronectine, laminine.
Relatief avasculair:
soms vasculariteit tussen fibrillen via aanliggende weefsels.
Neurale voorziening:
sensorische en proprioceptische vezels zijn geïdentificeerd.
Soms is er een epiligament, een schede met bloedvaten
en zenuwen.
Biomechanica:
Tensile load
(trek) leidt tot load-deformation
(verlenging).
Bij een
spanningrekkromme zijn er drie regionen te herkennen: toe region, linear region en failure region.
De toe is de aanloop totdat het ligament
aangespannen is (straigthening of the crimp
of the fibres).
De linear region: toegenomen belasting
leidt tot toegenomen deformatie: de stijfheid van het ligament is hierin te
herkennen. Stijfheid is de kracht die nodig is om via het ligament twee botten
te verplaatsen.
Failure region:
bij verdergaande belasting beginnen vezels het op te geven. In deze fase
bepaalt de peak/ultimate load de structural strength.
Mechanische
eigenschappen van ligamenten worden bepaald door de substantie waaruit het
bestaat. Stress (force/area) en strain (change in
length/resting length) bepalen samen modulus of
elasticity.
Recruitment
van vezels is gerelateerd aan de vezel organisatie.
Vezels in pezen
liggen meer parallel dan in ligamenten. Daarom hebben juist ligamenten meer
variabele structurele en mechanische eigenschappen.
Visco-elasticiteit =
tijd en belastingsverleden afhankelijke eigenschappen.
Ligamenten die
constant belast zijn zullen verlengen door creep
(kruip). Als een ligament langere tijd op lengte gehouden is dan ontstaan stress-relaxation (toename in lengte en
afname van spanning).
Ligamenten gedragen
zich anders bij low-load en high-load.
Leeftijd:
Aanvankelijk zijn de
inserties (botligament overgangen) zwakker dan meidsubstantie. Later draait dit
om. Bij ouderdom neemt de stijfheid en de ultimate strength van de ligamenten
af.
Trauma
Falen van ligamenten
door progressieve sequentiële mechanismen van microvezel-failure.
Ligament-deterioration
Immobilisatie:
Verzwakt ligamenten.
Dit is omkeerbaar door remobilisatie. De midsubstantie herstelt zich dan
sneller dan de insertieplaatsen.
Cortisone injecties:
Zeker op korte
termijn verlagen CCS hersteleigenschappen van ligamenten.
Gewrichtsontsteking:
Bij synovitis (RA)
e.d. verzwakken ligamenten ook. Het is niet geheel duidelijk of dit door
immobilisatie of direct ontstaat.
Ligament-healing
Na schade wordt weer
een evenwicht hersteld tussen tensie en compressie = DYNAMIC EQUILIBRIUM
THEORIE (figuur 11-6)
Healing response:
Zoals bij
wondgenezing: haemorrhagisch fase (minuten-uren), inflammatoire fase
(granulatie weefsel).
Proliferatieve fase
(dagen-weken, vorming matrix), remodelleringsfase (weken-jaren,
weefselverbetering).
Na significante
schade van een ligament verandert de samenstelling definitief. “Low-load
behaviors” herstellen relatief snel. High-load behaviors blijven vaak inferieur
t.o.v. normaal.
Specifieke genezing
van ligamenten:
ACL geneest slecht en
MCL geneest goed. Waarschijnlijk a.g.v. locatie van het ligament. (intra vs
extra-articulaire). Het kan ook te maken hebben met een verschillende locatie
(zie dynamic equilibrium theorie fig. 11-6).
Ligament repair:
Suture repair, mobilisation en joint stability
zijn factoren van belang.
Door hechten matige
verbetering van structurele sterkte. Beweging in stabiele gewrichten tijdens
genezing zorgt voor grotere en sterkere littekens. Immobilisatie bewerkstelligt
het tegenovergestelde.
Wederom geldt het
dynamic equilibrium model: bij gecombineerde letsels van ACL en MCL geneest het
MCL slechter dan normaal, waarschijnlijk door weer juist te veel stabiliteit.
Ligament
reconstruction:
ACL: geen enkele ACL
graft is zo gelijk aan de primaire kruisband wat betreft structurele en
mechanische eigenschappen.
Herstel van de ACL
graft houdt in: eerste week necrose, 6-8 weken bloedvatingroei met cel en
matrixproductie. Dan maanden tot jaren remodellering.
Toekomst
Groeifactoren,
specifieke belastingen tijdens genezing.