跖跗關節(jié)的影像學測量、生物力學及臨床相關研究.pdf

1、跗跖關節(jié)是中足的復雜結構，在步行時完成重力由中足向前足的傳導，并在步態(tài)各期支持體重，由于法國醫(yī)師Jacqlies Lisfranc 首次經(jīng)跗跖關節(jié)截肢，故該關節(jié)也稱Lisfranc 關節(jié)。跖跗關節(jié)是構成足弓的重要組成部分，位于足弓的最高點，在足的站立、行走、跳躍的過程中肩負的重要使命。其解剖結構復雜，一是由多關節(jié)構成，砌合緊密，形成了穩(wěn)定的骨性結構，二是由眾多堅強、復雜、縱橫交錯的韌帶，加強諸關節(jié)，增加了足弓的穩(wěn)定性，三是足部的肌肉不但

2、是足運動的動力，也是維持跖跗關節(jié)穩(wěn)定的重要結構。對于中跖跗關節(jié)這一復雜結構目前國內(nèi)缺少必要的研究。跖跗關節(jié)損傷由于其發(fā)病率較低，且依靠常規(guī)X線片診斷有時較困難，因此誤診率較高。尤其在多發(fā)傷病人，誤診率可高達20％。跖跗關節(jié)損傷治療方法較多，哪種固定方法最佳一直存在爭論，而不恰當?shù)闹委煶３е聡乐氐暮筮z癥。鑒于跖跗關節(jié)損傷的早期診斷治療存在很多問題，我們近年來對過去的治療結果進行了總結分析，并就跖跗關節(jié)的局部解剖、生物力學、損傷機制、診斷

3、和治療進行了深入研究。 本課題采用不同人群進行對照，進行了跖跗關節(jié)的影像學測量研究，探討跖跗關節(jié)穩(wěn)定的解剖學基礎，通過對跖骨和楔狀骨的相互關系的測量，尋找跖跗關節(jié)穩(wěn)定的骨性原因，及各骨之間的匹配關系、易損因素，并得出國人跖骨和楔狀骨及相互關系的數(shù)值。通過負重狀態(tài)時跖跗關節(jié)在前足力學分布中的研究，得出第一二跖跗關節(jié)在正常人群的步態(tài)中起著至關重要的作用。并采用新鮮尸體作為標本，造成第一二跖跗關節(jié)(即內(nèi)側楔狀骨和第二跖骨基底之間)不同

4、程度韌帶的損傷模型，探討Lisfranc韌帶對第一二跖跗關節(jié)穩(wěn)定的重要性，為臨床修復或重建Lisfranc韌帶提供理論依據(jù)。通過跖跗關節(jié)AO螺釘(LAsfranc螺釘)、可吸收螺釘固定，石膏外固定，克氏針固定不同內(nèi)固定方式的回顧性研究，為臨床治療跖跗關節(jié)脫位提供依據(jù)，本實驗分以下四部分： 第一部分跖跗關節(jié)的影像測量研究 目的：探討跖跗關節(jié)這一復合結構在前足穩(wěn)定性中的起重要作用的解剖學基礎。 方法：分別測量正常成年

5、人群34例，跖跗關節(jié)損傷患者34例進行X線的測量。使用500mA Siemens DR 攝片機；X線球管向頭側傾斜28—32度時(X線平行于跖跗關節(jié)面)，中心線對準第3跖骨基底，焦片距為90cm，分別拍攝足的正位和45斜位片。分別測量榫孔內(nèi)側緣的深度(第二跖骨基底內(nèi)側重疊內(nèi)側楔狀骨的長度)、榫孔外側緣的深度(第二跖骨基底外側重疊外側楔狀骨的長度)和第二跖骨長度、第一二跖跗關節(jié)之間的距離。測量時以平行于第一跖骨水平放置的可透X線的10cm

6、標準尺為校正標準。通過DR工作站軟件完成。 結果：測量國人正常榫孔內(nèi)側緣的平均深度為9.5mm，而男女又存在差別，男性10.4mm，女性8.5mm；榫孔外側緣的平均深度為5.3mm，男性6.0mm，女性4.5mm，而骨折脫位組榫孔內(nèi)、外側緣的平均深度為為9.4ram，5.3mm；單純脫位組榫孔內(nèi)、外側緣的平均深度為為8.3mm，3.9ram。第一二跖跗關節(jié)之間的距離四組沒有差別，分別為1.58mm，1.49mm，1.47mm，1

7、.48mm。 結論：①跖跗關節(jié)的榫卯樣結構(第二跖骨基底插于內(nèi)側楔狀骨和外側楔狀骨之間)，尤其是榫孔外側緣的深度，是穩(wěn)定的關鍵因素。②男性較女性的跖跗關節(jié)較為穩(wěn)定，骨折脫位型較單純脫位型的跖跗關節(jié)更為穩(wěn)定。 第二部分跖跗關節(jié)在前足負重分布中的研究 目的：觀察負重狀態(tài)時跖跗關節(jié)在前足負重中的分布。 方法：8具尸體足標本，生前均無足部疾患正常成人新鮮尸體標本，男6具，女2具。在踝關節(jié)以上20厘米處橫行截斷脛腓

8、骨，小心剔除近段5厘米皮膚、肌肉等軟組織，保留脛腓骨間膜，標本近端用聚甲基丙烯酸甲脂包埋處理，包埋盒與脛腓骨垂直，以保持垂直向下加載。并將尸體標本標號，便于以后實驗和統(tǒng)計分析。實驗中跖跗關節(jié)所承受的壓應力采用壓敏片技術來測試。測量所用的壓敏片由日本富士公司生產(chǎn)的膠片，實驗前預先將壓敏片剪成和各跖跗關節(jié)關節(jié)面大致相吻合的形狀，以聚乙烯膜封裝，將做好的壓敏片分別插入各跖跗關節(jié)面，將包埋好的標本置于萬能生物力學機上，標本下方通過特制的模具固定

9、，上方連接加載裝置。加載時保持脛腓骨垂直，正位踝關節(jié)無內(nèi)外翻，呈中立位；側位踝關節(jié)分別位于跖屈90度、120度、150度。生物力學機以10N/秒的速度向標本頂端施加600N的壓力，保持最大載荷5秒后卸載。 結果：在踝關節(jié)負重600N逐漸跖屈的過程中，跖跗關節(jié)第1-5 關節(jié)面的壓強無明顯差異(P>0.05，附表一)；跖跗關節(jié)第1-5 關節(jié)面的接觸面積和壓力發(fā)生明顯的變化。在跖屈0度位時，第一跖跗關節(jié)面的接觸面積為146.3±13.

10、6mm<'2>，傳遞的負荷為112.6±11.3N；第二跖跗關節(jié)面的接觸面積為190.1±24.7 mm<'2>，傳遞的負荷為150.5±15.9N；第三跖跗關節(jié)面的接觸面積為171.2±23.6 mm<'2>，傳遞的負荷為136.6±13.2N；第四跖跗關節(jié)面的接觸面積為91.6±8.6 mm<'2>，傳遞的負荷為63.2±6.1N；第五跖跗關節(jié)面的接觸面積為62.5±5.8 mm<'2>，傳遞的負荷為51.3±5.3 N。在跖屈30

11、度位時，第一跖跗關節(jié)面的接觸面積為190.4±20.3 mm<'2>，傳遞的負荷為150.2±14.7N；第二跖跗關節(jié)面的接觸面積為198.7±18.6mm<'2>，傳遞的負荷為164.3±15.4N；第三跖跗關節(jié)面的接觸面積為165.8±15.3mm<'2>，傳遞的負荷為 140.5±13.7N；第四跖跗關節(jié)面的接觸面積為66.5±6.1 mm<'2>，傳遞的負荷為48.1±5.2N；第五跖跗關節(jié)面的接觸面積為31.3±3.6 mm<

12、'2>，傳遞的負荷為24.3±2.3 N。在跖屈60度位時，第一跖跗關節(jié)面的接觸面積為229.3±23.2 mm<'2>，傳遞的負荷為186.7±17.9N；第二跖跗關節(jié)面的接觸面積為200.2±21.4mm<'2>，傳遞的負荷為169.9±17.1N；第三跖跗關節(jié)面的接觸面積為149.4±13.6mm<'2>，傳遞的負荷為124.3±12.3N；第四跖跗關節(jié)面的接觸面積為45.3±4.7mm<'2>，傳遞的負荷為36-3±3.8N；第

13、五跖跗關節(jié)面的接觸面積為20.4±2.9mm<'2>，傳遞的負荷為15.1±2.1Nf附表二、三)。在踝關節(jié)逐漸跖屈的過程中，第一跖跗關節(jié)面的接觸面積和傳遞負荷呈現(xiàn)增加的趨勢，有顯著差異(P<0.01)；第二跖跗關節(jié)面的接觸面積和傳遞負荷無顯著差異(P<0.05)；第三、四、五跖跗關節(jié)面的接觸面積和傳遞負荷呈現(xiàn)減少的趨勢，有顯著差異(P<0.01)。 結論：中立位第二三跖跗關節(jié)傳遞的負荷最大，是跖跗關節(jié)主要的負重部分。隨著踝關節(jié)

14、跖屈角度的增加，第四五跖跗關節(jié)的負荷逐漸變小，而第一跖跗關節(jié)的負荷逐漸增加，內(nèi)側兩柱承擔主要的負荷。其負荷的改變是通過改變接觸面積來實現(xiàn)的。 第三部分 Lisfranc韌帶對前足穩(wěn)定性的研究 目的：生理狀態(tài)下，Lisfranc 韌帶的損傷對前足穩(wěn)定的影響。 方法：試驗標本準備：6具尸體足標本，生前均無足部疾患正常成人新鮮尸體標本，男4具，女2具，標本近端用聚甲基丙烯酸甲脂包埋處理，包埋盒與脛腓骨垂直，以保持向下加

15、載時踝關節(jié)位于中立位，自制脛腓骨夾具，用以固定小腿。將包埋好的標本置于萬能生物力學機上，標本下方通過特制的防滑界面，上方連接加載裝置。暴露第一二跖跗關節(jié)及其間隙，依次切斷背側韌帶、Lisfranc 韌帶和跖側韌帶分別加載。加載時保持脛腓骨垂直，外固定架固定踝關節(jié)于跖屈30度位(正位踝關節(jié)無內(nèi)外翻，呈中立位；側位踝關節(jié)分別位于跖屈30度)。生物力學機以10N/秒的速度向標本頂端施加100N的壓力，保持最大載荷5秒后卸載。距第一跖骨關節(jié)1c

16、m處，在第一跖背側打入一枚細克氏針，在第二跖背側對應位置打入另一枚細克氏針，之間連接引伸器(見圖四)。第一二跖骨基底之間距離輕微的增加都可通過克氏針傳遞給引伸器，使機械信號變形轉變?yōu)殡娦盘?，通過電腦記錄下不同負荷對應的位移值。 結論：單純背側韌帶的斷裂對于內(nèi)側柱和中間柱之間的穩(wěn)定影響不大，可以保守治療；Lisfranc 韌帶對于維持第二跖骨和內(nèi)側楔狀骨之間的穩(wěn)定至關重要；隨著負荷的增加，位移有增大的趨勢，也許當足部劇烈下落時，足

17、橫弓下陷，跖側韌帶就發(fā)揮其強大的維持內(nèi)側柱和中間柱之間的穩(wěn)定的作用，這有待于我們進一步的研究。 第四部分跖跗關節(jié)不同固定方式的臨床回顧性研究 目的：探討跖跗關節(jié)脫位及骨折脫位的治療方法及臨床療效。 方法：對85 例跖跗關節(jié)患者進行回顧性分析，74例獲得隨訪，其中單純脫位型21例，骨折脫位型53例。復位后分別采用石膏外固定24例，克氏針內(nèi)固定22例，螺釘內(nèi)固定28例。術后采用AOFAS足功能標準評價功能，并對骨折分