脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)對(duì)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(diǎn)。腓骨部分切除后對(duì)供區(qū)功能會(huì)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(bào)道中指出,對(duì)于任何原因造成的腓骨短縮,有可能會(huì)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(shí)驗(yàn)方法和目的不同,對(duì)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(jī)制不是很明確。臨床文獻(xiàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn),關(guān)于腓骨截除中腓骨遠(yuǎn)端的保留長(zhǎng)度尚未統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。是否腓骨遠(yuǎn)端保留越長(zhǎng),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(diǎn)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(zhǎng)度達(dá)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(duì)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(duì)位移進(jìn)行生物力學(xué)測(cè)量。腓骨不同程度短縮后,對(duì)踝關(guān)節(jié)造成顯著影響的情況下,實(shí)施脛腓骨聯(lián)合固定術(shù)。對(duì)比固定術(shù)后與腓骨切除時(shí)脛距關(guān)節(jié)接觸特性及內(nèi)外踝相對(duì)移位的變化情況。從實(shí)驗(yàn)生物力學(xué)的角度,了解不同程度的腓骨短縮對(duì)踝關(guān)

4、節(jié)穩(wěn)定性的影響,探討其中的生物力學(xué)機(jī)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(duì)改善腓骨短縮后踝關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定性有所幫助,并進(jìn)一步為臨床上有效切除和利用腓骨提供有力的實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(yàn)機(jī)軸向附加生理載荷(700N),同時(shí)選用電子壓力傳感器記錄不同實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下脛距關(guān)節(jié)接觸面積、峰值壓力等測(cè)量數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)使用SPSS13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,采用定量數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)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(gè)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(jìn)行軸向加載實(shí)驗(yàn),在加載過程中使用

6、三維激光掃描系統(tǒng)進(jìn)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(diǎn)的初始空間位置,再于實(shí)驗(yàn)加載至700N時(shí)記錄標(biāo)本表面標(biāo)志點(diǎn)的靜止空間位置,將兩次測(cè)量的標(biāo)志點(diǎn)空間數(shù)據(jù)形成點(diǎn)云文件保存,使用專業(yè)分析軟件處理己保存的點(diǎn)云文件,并測(cè)算出內(nèi)、外踝的相對(duì)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(shí)驗(yàn)機(jī)軸向

7、動(dòng)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(tái)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(jìn)行接觸面積和壓應(yīng)力二維、三維測(cè)算,再由統(tǒng)計(jì)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(yàn)中測(cè)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(shí)有顯著性變化(P<0.01),且呈減小趨勢(shì),關(guān)節(jié)內(nèi)的峰值壓力較腓骨完整時(shí)也有顯著性變化(P<0.01),且變化

8、值隨腓骨切除長(zhǎng)度的增加呈上升趨勢(shì)。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(shí)有統(tǒng)計(jì)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(jì)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(cè)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(shí)比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 切除腓骨近段1/3,試驗(yàn)機(jī)加

9、載至700N時(shí),已開始對(duì)內(nèi)外踝位移有影響。整個(gè)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(cè)得內(nèi)、外踝前后位移值與腓骨完整時(shí)相比均有極顯著性差異(P<0.01),且隨著腓骨切除長(zhǎng)度的增加對(duì)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(shí)比較,只有在腓骨中段1/3、遠(yuǎn)段1/3切除時(shí)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(shí)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(cè)得內(nèi)、外踝位移值在三個(gè)方向上較各自腓骨切除狀態(tài)下均有統(tǒng)計(jì)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(shí),與腓骨完整時(shí)比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05),且數(shù)值接近正常水平。
　　 通過上述對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(shì),同時(shí)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(dòng)范圍,促使外踝在加載時(shí)產(chǎn)生

11、移位加劇的現(xiàn)象。
　　 實(shí)施腓骨切除術(shù)時(shí),應(yīng)盡量保留腓骨遠(yuǎn)段1/3以上的長(zhǎng)度。若由于臨床植骨移植需要,切取的腓骨長(zhǎng)度超出近端1/3時(shí),應(yīng)進(jìn)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(duì)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(duì)腓骨切除后的脛腓聯(lián)合進(jìn)行解剖固定,再進(jìn)行重復(fù)加載實(shí)驗(yàn)后,測(cè)得實(shí)驗(yàn)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(shí)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(duì)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(duì)脛腓聯(lián)合遠(yuǎn)端實(shí)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(duì)缺損段脛腓骨間進(jìn)行必要的固定操作,以減少對(duì)踝關(guān)節(jié)的不良影響。
　　 腓骨具有一定的運(yùn)動(dòng)功能,尤其是

13、腓骨遠(yuǎn)端(外踝)可隨踝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)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(shí),外踝的運(yùn)動(dòng)范圍更會(huì)發(fā)生顯著變化。腓骨切除長(zhǎng)度超過中段1/3時(shí)(外踝上殘留腓骨的長(zhǎng)度6cm),踝關(guān)節(jié)處于中立位,外踝的運(yùn)動(dòng)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(duì)腓骨的運(yùn)動(dòng)起很大的影響作用有關(guān)。隨著腓骨切除長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)越來越明顯。因此,腓骨大段切除后,必須對(duì)腓