踝關(guān)節(jié)韌帶損傷對關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響和治療方案選擇.pdf

1、目的：
　　1.通過新鮮冰凍尸體踝關(guān)節(jié)標(biāo)本，制作各種模型分成正常組，下脛腓聯(lián)合部分損傷（下脛腓前韌帶）組，下脛腓韌帶全部損傷組，測試、比較各組各種生物力學(xué)特性，探究下脛腓聯(lián)合損傷的危害性，強調(diào)下脛腓聯(lián)合完好的重要性。
　　2.通過比較正常踝關(guān)節(jié)與下脛腓聯(lián)合完全損傷后單螺釘固定后踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特性，探究單螺釘固定下脛腓聯(lián)合后在提供下脛腓聯(lián)合穩(wěn)定的同時，是否提供類擬正常踝關(guān)節(jié)的生物力學(xué)環(huán)境以利于韌帶愈合。同時通過比較下脛腓聯(lián)合完

2、全損傷后單螺釘固定組，下脛腓聯(lián)合部分損傷（下脛腓前韌帶）組，下脛腓韌帶全部損傷組，測試、比較各組各種生物力學(xué)特性，探究下脛腓聯(lián)合損傷完全損傷后單螺釘固定后能否改善損傷后踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)環(huán)境。
　　3.以新鮮冰凍人踝關(guān)節(jié)標(biāo)本模擬涉及內(nèi)側(cè)三角韌帶，下脛腓聯(lián)合同時損傷的踝三柱損傷的手術(shù)方式，比較各種手術(shù)方式對踝關(guān)節(jié)生物力的影響，探究何種手術(shù)方式更利于踝關(guān)節(jié)的康復(fù)，以減少此類損傷的病殘率。
　　方法：
　　1.采用6具成年新鮮踝

3、關(guān)節(jié)標(biāo)本（暨南大學(xué)），左、右各3具，男性4具，女性2具，尸體年齡70-80歲（平均74歲），尸體標(biāo)本的制作、儲存、轉(zhuǎn)運等準(zhǔn)守相關(guān)法規(guī)，符合倫理學(xué)規(guī)定。所有標(biāo)本均經(jīng)過肉眼觀察及X光照片檢查，排除骨折、感染、腫瘤及解剖學(xué)變異等情況。所有標(biāo)本行單光子X線骨密度檢查，檢查部位為標(biāo)本跟骨，結(jié)果顯示未有明顯骨質(zhì)疏松的標(biāo)本。標(biāo)本準(zhǔn)備:實驗前24小時取出，室溫下(20-25℃)過液自然解凍。自踝關(guān)節(jié)上25cm離斷，保留小腿及足、踝。
　　2.標(biāo)本

4、分組及制備:A組:（正常組）踝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)韌帶，下脛腓聯(lián)合完好。B組:把A組下脛腓聯(lián)合前韌帶切斷，作為下脛腓聯(lián)合部分損傷（下脛腓前韌帶）組。C組:把B組標(biāo)本下脛腓聯(lián)合完全切斷;在第一部分作為下脛腓聯(lián)合切斷完全斷裂組;在第二部分，作為模擬內(nèi)、外側(cè)韌帶損傷后予以形態(tài)和張力完全修復(fù)重建，下脛腓聯(lián)合未固定的手術(shù)方法組。D組:把C組標(biāo)本下脛腓聯(lián)處給予一枚3.5mm的皮質(zhì)骨螺釘固定;在第一部分作為下脛腓聯(lián)合完全損傷后單螺釘固定組;在第二部分，作為模

5、擬內(nèi)、外側(cè)韌帶損傷后予以形態(tài)和張力完全修復(fù)重建，下脛腓聯(lián)合固定的手術(shù)方法組。E組:把D組標(biāo)本的內(nèi)側(cè)三角韌帶切斷。作為模擬踝關(guān)節(jié)外側(cè)韌帶損傷后予以形態(tài)和張力完全修復(fù)重建，固定下脛腓聯(lián)合，內(nèi)側(cè)韌帶損傷未予修復(fù)的手術(shù)方式組。
　　3.力學(xué)實驗操作按照A、B、C、D、E組的順序進行實驗，每組的6例標(biāo)本依次進行5種狀態(tài)下的力學(xué)測試:①背伸10°;②內(nèi)翻20°;③外翻10°;④跖屈20°;⑤中立位。
　　4.電子壓力傳感器的放置:當(dāng)標(biāo)本

6、被固定于BOSE材料試驗機上之后，每個標(biāo)本切開踝關(guān)節(jié)囊前壁皮膚暴露關(guān)節(jié)腔，在分離組織過程中，注意切勿損傷關(guān)節(jié)囊前方的肌腱和韌帶，保護好脛距關(guān)節(jié)的上下關(guān)節(jié)面。將電子壓力傳感器(K-Scan4000，TeKscan，Inc，USA)植入踝關(guān)節(jié)腔內(nèi)，貼片過程嚴(yán)格按照操作規(guī)范。實驗中，注意用等滲鹽水噴灑標(biāo)本，盡量減少實驗造成的組織變性。
　　5.實驗參數(shù)的設(shè)置:實驗參數(shù)的設(shè)置參考了既往實驗與預(yù)實驗的結(jié)果，保護標(biāo)本不受破壞以達到重復(fù)測量的目

7、的。材料試驗機參數(shù)為50N/S速度，軸向載荷施加至700N，對所有標(biāo)本均采用一直的實驗參數(shù)以保證數(shù)據(jù)的可靠性。每測量均加載、卸載3次，加載、卸載間隔50S，只記錄第3次結(jié)果，這樣可以減少踝關(guān)節(jié)粘彈性的影響，得到相對穩(wěn)定的運動學(xué)測量數(shù)據(jù)。加載過程中的由材料機實時輸出實驗數(shù)據(jù)，并由I-Scan工具平臺PC端記錄與保存。
　　6.數(shù)據(jù)的收集:通過軟件的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，按照預(yù)先的實驗要求，對標(biāo)本每個實驗狀態(tài)下的3次實驗過程進行數(shù)據(jù)提取，選擇

8、其中關(guān)節(jié)接觸面積、關(guān)節(jié)內(nèi)應(yīng)力的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分類與整理，繪制出相應(yīng)的關(guān)節(jié)接觸面積、應(yīng)力值等實驗圖表，記錄并分析接觸而積、應(yīng)力大小，受力位置等各項實驗數(shù)據(jù)。
　　7.統(tǒng)計學(xué)處理:
　　統(tǒng)計的數(shù)據(jù)包括踝關(guān)節(jié)的脛骨距骨關(guān)節(jié)面的受力面積大小，受力面積上的平均應(yīng)力大小，以及受力面的受力情況圖像。進行分析的數(shù)據(jù)包括受力面積與平均應(yīng)力兩項，數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差((x)±s)的形式描述。
　　第一部分對以下實驗狀態(tài)進行統(tǒng)計分析:(1)

9、比較踝關(guān)節(jié)周圍韌帶完整狀態(tài)（A組）與不同的韌帶損傷狀態(tài)（B/C/D組）下的受力面積與應(yīng)力大小;(2)比較下脛腓前韌帶損傷（B組）與下脛腓聯(lián)合完全損傷狀態(tài)（C組）下的踝關(guān)節(jié)面受力面積與應(yīng)力大小;(3)比較下脛腓聯(lián)合損傷后給予螺釘固定（D組）與不予固定的狀態(tài)（B/C組）下的踝關(guān)節(jié)面受力而積與應(yīng)力大小。
　　第二部分對以下實驗狀態(tài)進行統(tǒng)計分析:(1)比較踝關(guān)節(jié)周圍韌帶完整狀態(tài)（A組）與不同的韌帶損傷后修復(fù)狀態(tài)（C/D/E組）下的受力面積

10、與應(yīng)力大小;(2)比較內(nèi)側(cè)三角韌帶修復(fù)（D組）與內(nèi)側(cè)三角韌帶不予修復(fù)（E組）下的踝關(guān)節(jié)面受力面積與應(yīng)力大小;(3)比較下脛腓聯(lián)合損傷后給予螺釘固定（D組/E組）與不予固定的狀態(tài)（C組）下的踝關(guān)節(jié)面受力面積與應(yīng)力大小。
　　采用IBM SPSS22.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。計量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述，各組間的比較，整體比較采用單因素重復(fù)測量方差分析，后續(xù)兩組比較采用LSD法。定義P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
　

11、　結(jié)果：
　　1.第一部分各組在各種狀態(tài)下受力面積(mm2)結(jié)果如下:
　　在各種狀態(tài)下A組面積最大，其次依次是D組，B組，C組;B組與A組，C組與A組在五種狀態(tài)下相比較均有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05);D組在背伸、內(nèi)翻、外翻、中立位與A組相比較有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)，但在跖屈位相比較無統(tǒng)計學(xué)差異;D組與B組、D組與C組在五種狀態(tài)下均有統(tǒng)計學(xué)上差異(P＜0.05)。
　　2.第一部分各組在各種狀態(tài)下應(yīng)力大小結(jié)果如下

12、:
　　在各種狀態(tài)下A組應(yīng)力最小，其次依次是D組、B組、C組;B組與A組，C組與A組在五種狀態(tài)下相比較均有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05);D組在內(nèi)翻、中立位與A組相比較有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)，但在背伸、外翻、跖屈位與A組相比較無統(tǒng)計學(xué)差異;D組與B組，D與C組在五種狀態(tài)下均有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。
　　3.第二部分各組在各種狀態(tài)下受力而積(mm2)結(jié)果如下:
　　在各種狀態(tài)下，A組受力面積最大，其次依次是D組，

13、E組，C組;在各種狀態(tài)下C組與A組，E組與A組相比較均有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05);D組在背伸、內(nèi)翻、外翻、中立位與A組相比較有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)，但在跖屈位無統(tǒng)計學(xué)差異;D組與C組，D組與E組在五種狀態(tài)下相比較均有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。
　　4.笫二部分各組在各種狀態(tài)下應(yīng)力(Kpa)大小結(jié)果如下:
　　在各種狀態(tài)下，A組應(yīng)力最小，其次依次是D組，E組，C組;在各種狀態(tài)下，A組與C組相比較均有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0

14、.05);A組與E組在內(nèi)翻、外翻位相比較有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)，但在背伸、跖屈、中立位相比較無統(tǒng)計學(xué)差異;A組與D組在內(nèi)翻位，中立位相比較有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)，但在背伸、外翻、跖屈位相比較無統(tǒng)計學(xué)差異;D組與C組在各種狀態(tài)下相比較均有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05);D組與E組相比較在背伸、外翻位有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)，在其他位置無統(tǒng)計學(xué)差異。
　　結(jié)論：
　　1.當(dāng)單純下脛腓前韌帶斷裂，或下脛腓聯(lián)合完全斷裂時

15、，在踝關(guān)節(jié)的各種狀態(tài)下，均會引起踝關(guān)節(jié)面受力面積減少，相應(yīng)的關(guān)節(jié)面應(yīng)力呈增大趨勢。而當(dāng)行下脛腓聯(lián)合處被螺釘4層皮質(zhì)固定以后，踝關(guān)節(jié)面受力面積與應(yīng)力雖在有些狀態(tài)下未能完全恢復(fù)正常踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特性，但卻明顯優(yōu)于斷裂后未予固定的兩組。由上述結(jié)果可以推斷，當(dāng)臨床上遇到下脛腓聯(lián)合損傷的病人，如不能有效固定下脛腓聯(lián)合，則可能會引起術(shù)后踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)，關(guān)節(jié)面受力面積降低，應(yīng)力增加，有發(fā)生創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的危險。相反，如穩(wěn)固固定了受損的下脛腓聯(lián)合，即較好地改

16、善了，下脛腓聯(lián)合斷裂后的生物力學(xué)環(huán)境，減少應(yīng)力集中，有利于韌帶的愈合及功能的恢復(fù)，減少關(guān)節(jié)炎發(fā)生的可能。但如何更佳地修復(fù)固定下脛腓聯(lián)合還需要進一部探究。
　　2.在踝關(guān)節(jié)韌帶損傷同時導(dǎo)致內(nèi)、外側(cè)副韌帶（骨）斷裂、下脛腓韌帶完全斷裂時;盡管內(nèi)、側(cè)韌帶同時完好（或修復(fù)），并且有效固定下脛腓聯(lián)合以后，踝關(guān)節(jié)面受力面積與應(yīng)力雖在有些狀態(tài)下未能完全恢復(fù)正常踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)特性，但卻明顯優(yōu)于單純使內(nèi)、外側(cè)副韌帶完好（或修復(fù)）而不固定下脛腓聯(lián)合;

17、或者單純使外側(cè)副韌帶完好（或修復(fù)），固定下脛腓聯(lián)合而不修復(fù)內(nèi)側(cè)副韌帶。故臨床上遇到此類患者，需對踝關(guān)節(jié)三柱韌帶均給予修復(fù)，以減少只處理兩柱而引起的應(yīng)力集中，從而使患者術(shù)后盡可能恢復(fù)運動功能，避免術(shù)后踝關(guān)節(jié)頑固性疼痛及創(chuàng)傷性骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。但當(dāng)踝關(guān)節(jié)三柱同時損傷時，應(yīng)如何同時修復(fù)、固定仍需進一步探究。
　　3.本研究的不足之處在于:1、由于標(biāo)本來源困難，如能增加標(biāo)本數(shù)量，研究將更完美。2、本研究對旋轉(zhuǎn)的生物力學(xué)未作研究，有待下一步