脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)對腓骨缺損后踝關(guān)節(jié)生物力學(xué)影響.pdf

1、腓骨部分切除是臨床上較常見的手術(shù)方法,多用于腓骨腫瘤、慢性骨髓炎和嚴(yán)重腓骨骨折等治療,尤其是腓骨骨折一直是臨床關(guān)注的熱點。腓骨部分切除后對供區(qū)功能會產(chǎn)生多種影響,如:10％-40％患者有踝部疼痛、肌力下降、供側(cè)踝關(guān)節(jié)功能受限。在兒童腓骨切除患者中,甚至?xí)a(chǎn)生踝關(guān)節(jié)的外翻畸形。既往的研究報道中指出,對于任何原因造成的腓骨短縮,有可能會使脛距關(guān)節(jié)接觸特性發(fā)生變化或踝關(guān)節(jié)失穩(wěn)等。由于基礎(chǔ)研究與臨床隨訪的實驗方法和目的不同,對腓骨短縮后脛距關(guān)節(jié)

2、接觸面積及關(guān)節(jié)接觸區(qū)的生物力學(xué)變化機制不是很明確。臨床文獻報道中也提出,腓骨短縮后易造成踝關(guān)節(jié)功能障。
　　 出于上述因素的考慮,首先通過有效的生物力學(xué)實驗方法,研究腓骨在踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性中的作用是具有一定的臨床意義。其次,在臨床研究或基礎(chǔ)實驗,關(guān)于腓骨截除中腓骨遠(yuǎn)端的保留長度尚未統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。是否腓骨遠(yuǎn)端保留越長,就越能保持下脛腓韌帶聯(lián)合的正常結(jié)構(gòu),從而可以維持踝穴的穩(wěn)定性,以減少踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)的發(fā)生。傳統(tǒng)臨床觀點認(rèn)為:保留腓骨遠(yuǎn)端5c

3、m以上即可維持踝穴的穩(wěn)定。也有研究者認(rèn)為:保留腓骨遠(yuǎn)端長度達7.5cm以上才能減少踝關(guān)節(jié)并發(fā)癥的發(fā)生。
　　 因此,本研究擬在新鮮標(biāo)本上模擬不同程度腓骨切除術(shù),對腓骨切除后的踝關(guān)節(jié)接觸面積(尤其是脛距關(guān)節(jié))及內(nèi)、外踝相對位移進行生物力學(xué)測量。腓骨不同程度短縮后,對踝關(guān)節(jié)造成顯著影響的情況下,實施脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)。對比固定術(shù)后與腓骨切除時脛距關(guān)節(jié)接觸特性及內(nèi)外踝相對移位的變化情況。從實驗生物力學(xué)的角度,了解不同程度的腓骨短縮對踝關(guān)

4、節(jié)穩(wěn)定性的影響,探討其中的生物力學(xué)機制。研究在腓骨切除的適當(dāng)情況下,采用一定的解剖固定方法是否對改善腓骨短縮后踝關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定性有所幫助,并進一步為臨床上有效切除和利用腓骨提供有力的實驗依據(jù)。
　　 本研究選取6具新鮮成年人下肢,制備成小腿-足標(biāo)本,腓骨切除長度以上腓骨頭至外踝上方6cm處止,將預(yù)切除的腓骨等分為近段1/3段、中段1/3段和遠(yuǎn)段1/3,并依據(jù)腓骨切除程度的實驗先后分為:正常狀態(tài)(N)、切除近段1/3腓骨(A)、切除

5、中段1/3腓骨(B1)、Bl固定術(shù)后(B2)、切除遠(yuǎn)段1/3腓骨(C1)、C1固定術(shù)后(C2)。通過材料試驗機軸向附加生理載荷(700N),同時選用電子壓力傳感器記錄不同實驗狀態(tài)下脛距關(guān)節(jié)接觸面積、峰值壓力等測量數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)使用SPSS13.0進行統(tǒng)計學(xué)分析,采用定量數(shù)據(jù)重復(fù)測量的方差分析。
　　 標(biāo)本于加載前,先在內(nèi)外踝骨性突出部位各釘植多個具有顯著標(biāo)示的標(biāo)志塊,再將標(biāo)本置于合理的掃描范圍內(nèi)進行軸向加載實驗,在加載過程中使用

6、三維激光掃描系統(tǒng)進行表面掃描處理。該系統(tǒng)采用逐行掃描方式,通過偏轉(zhuǎn)掃描激光頭,線狀激光束平行掃描標(biāo)本表面,以一定掃描范圍和間距(精度0.2mm)先記錄標(biāo)本表面標(biāo)志點的初始空間位置,再于實驗加載至700N時記錄標(biāo)本表面標(biāo)志點的靜止空間位置,將兩次測量的標(biāo)志點空間數(shù)據(jù)形成點云文件保存,使用專業(yè)分析軟件處理己保存的點云文件,并測算出內(nèi)、外踝的相對位移值。
　　 腓骨在不同程度切除后,踝關(guān)節(jié)的解剖形態(tài)無明顯變化。經(jīng)BOSE材料實驗機軸向

7、動態(tài)加載至以50N/S的速度加載至700N,并維持50秒,通過K-Scan工具平臺記錄加載過程中的數(shù)據(jù)變化。利用I-Scan分析軟件工具進行接觸面積和壓應(yīng)力二維、三維測算,再由統(tǒng)計分析。在腓骨不同程度切除狀態(tài)下,脛距關(guān)節(jié)接觸面積和關(guān)節(jié)內(nèi)平均應(yīng)力、峰值應(yīng)力均發(fā)生不同程度的改變。試驗中測得脛距關(guān)節(jié)接觸面積在腓骨依次切除后較腓骨完整時有顯著性變化(P<0.01),且呈減小趨勢,關(guān)節(jié)內(nèi)的峰值壓力較腓骨完整時也有顯著性變化(P<0.01),且變化

8、值隨腓骨切除長度的增加呈上升趨勢。腓骨遠(yuǎn)段1/3截除后,脛距關(guān)節(jié)接觸面積與峰值壓力較腓骨完整時有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)；但腓骨不同程度切除之間比較,脛距關(guān)節(jié)內(nèi)平均壓力無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。6具標(biāo)本依次在切除腓骨中段1/3(B1)及遠(yuǎn)段1/3(C1)后,于下脛腓骨問行植骨融合及螺釘固定術(shù),術(shù)后測得脛距關(guān)節(jié)接觸面積分別較術(shù)前有顯著性差異(P<0.05),但與腓骨完整時比較無統(tǒng)計學(xué)差異。
　　 切除腓骨近段1/3,試驗機加

9、載至700N時,已開始對內(nèi)外踝位移有影響。整個加載過程中踝關(guān)節(jié)始終處于中立位狀態(tài)。腓骨不同程度切除狀態(tài)下測得內(nèi)、外踝前后位移值與腓骨完整時相比均有極顯著性差異(P<0.01),且隨著腓骨切除長度的增加對踝關(guān)節(jié)的影響越來越嚴(yán)重。不同程度腓骨切除狀態(tài)下內(nèi)、外踝位移值在上下、內(nèi)外方向上同腓骨完整時比較,只有在腓骨中段1/3、遠(yuǎn)段1/3切除時具有極顯著性差異(P<0.01)。腓骨近段1/3切除同腓骨完整時比較,內(nèi)外踝的位移值只在前后方向上有極顯

10、著性差異(P<0.01)。經(jīng)脛腓骨聯(lián)合固定術(shù),測得內(nèi)、外踝位移值在三個方向上較各自腓骨切除狀態(tài)下均有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。當(dāng)切除腓骨遠(yuǎn)段1/3后再行固定術(shù)時,與腓骨完整時比較無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05),且數(shù)值接近正常水平。
　　 通過上述對比實驗發(fā)現(xiàn),腓骨由近端向遠(yuǎn)端切除的過程中,脛距關(guān)節(jié)內(nèi)的接觸面積呈縮減趨勢,同時外踝的位移也隨之增加,下脛腓周圍韌帶結(jié)構(gòu)松弛,加大了遠(yuǎn)端腓骨殘端的脛腓聯(lián)合的活動范圍,促使外踝在加載時產(chǎn)生

11、移位加劇的現(xiàn)象。
　　 實施腓骨切除術(shù)時,應(yīng)盡量保留腓骨遠(yuǎn)段1/3以上的長度。若由于臨床植骨移植需要,切取的腓骨長度超出近端1/3時,應(yīng)進一步考慮恢復(fù)脛距關(guān)節(jié)的良好接觸面,避免峰值壓力過大對脛距關(guān)節(jié)的破壞,使術(shù)后脛距關(guān)節(jié)接觸特性恢復(fù)正常水平,本研究通過依次對腓骨切除后的脛腓聯(lián)合進行解剖固定,再進行重復(fù)加載實驗后,測得實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),固定術(shù)后各組較腓骨殘端未固定前脛距關(guān)節(jié)接觸面積及峰值壓力有顯著變化,且脛距關(guān)節(jié)的接觸面積逐漸接近腓骨

12、完整時的水平。
　　 腓骨缺損后的植骨融合及螺釘固定術(shù)能有效的改善踝關(guān)節(jié)的部分接觸特性,不僅可以恢復(fù)已丟失的關(guān)節(jié)接觸面,而且對維持腓骨在脛腓聯(lián)合結(jié)構(gòu)中的力學(xué)傳導(dǎo)提供了一定支持。因此,采用植骨融合及螺釘固定對脛腓聯(lián)合遠(yuǎn)端實施的解剖復(fù)位是可行且有意義的骨科固定方式。建議在臨床應(yīng)用中,可根據(jù)腓骨缺損的程度,采取適當(dāng)?shù)氖中g(shù)固定方法對缺損段脛腓骨間進行必要的固定操作,以減少對踝關(guān)節(jié)的不良影響。
　　 腓骨具有一定的運動功能,尤其是

13、腓骨遠(yuǎn)端(外踝)可隨踝關(guān)節(jié)的運動而發(fā)生位置變化,當(dāng)踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不穩(wěn)定性變化時,外踝的運動范圍更會發(fā)生顯著變化。腓骨切除長度超過中段1/3時(外踝上殘留腓骨的長度6cm),踝關(guān)節(jié)處于中立位,外踝的運動在前后、上下、內(nèi)外方向上均有顯著性變化,這可能與脛腓骨間膜及周圍軟組織對腓骨的運動起很大的影響作用有關(guān)。隨著腓骨切除長度的增加,脛腓骨間膜及周圍軟組織與腓骨間的相互作用越來越小,易導(dǎo)致腓骨的異常運動越來越明顯。因此,腓骨大段切除后,必須對腓