正常踝關(guān)節(jié)不同位置時應(yīng)力分布的實驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、目的:分析研究正常成人新鮮足標(biāo)本脛距關(guān)節(jié)在背伸、中立及跖屈不同位置的生物力學(xué)特性。尋找脛骨遠(yuǎn)端不同類型骨折的損傷機制,為治療脛骨遠(yuǎn)端骨折的提供生物力學(xué)依據(jù)。 方法: 1.收集成人新鮮小腿以下的標(biāo)本6具,臨床資料、肉眼及x線觀察排除標(biāo)本畸形、退行性變及骨折、腫瘤、結(jié)核、炎癥和明顯骨質(zhì)疏松等結(jié)構(gòu)性破壞,踝的功能正常。雙層塑料袋密封包裹標(biāo)本,置于-20℃深低溫冷凍冰柜中保存,在此溫度下保存,骨和韌帶的生物特性沒有明顯改變,實驗

2、前12小時取出,室溫下自然解凍。 2.室溫下自然解凍,在踝關(guān)節(jié)以上25厘米處橫行截斷脛腓骨,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(biāo)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,以保持向下加載時踝關(guān)節(jié)位于中立位。并將尸體標(biāo)本標(biāo)號,便于以后實驗和統(tǒng)計分析。自制脛腓骨夾具,用以固定小腿。 3.實驗夾具直立中立位固定標(biāo)本于電子萬能試驗機,注意保持小腿標(biāo)本脛骨處于自然垂直地面狀態(tài)。 4.于踝關(guān)節(jié)前

3、面橫行切口,暴露踝關(guān)節(jié)前關(guān)節(jié)囊,切開關(guān)節(jié)囊,暴露踝關(guān)節(jié)面。用硬白紙做模,由踝關(guān)節(jié)前緣置入踝關(guān)節(jié),復(fù)制出踝關(guān)節(jié)面壓跡,將壓跡裁下作為壓敏片模板,將壓敏片依模板裁剪,周圍用塑料薄膜包裹,以免壓敏片受潮,小心將壓敏片置入踝關(guān)節(jié)。輕輕將標(biāo)本固定在實驗機平臺上。測試環(huán)境溫度為25℃,濕度為40-60%。 5.我們在測試中假設(shè)1倍體重為60kg,因此,在中立位,背屈10°,跖屈30°位時,只加載60kg(1倍體重),生物力學(xué)機以20N/秒的速度向標(biāo)

4、本頂端施加600N的壓力,保持最大載荷5秒后卸載。然后去除加載后取出壓敏片,可見受壓部位的著色反應(yīng)。著色區(qū)的形態(tài)和大小,反映了踝關(guān)節(jié)接觸區(qū)的面積和特征。在整個測試過程中,用生理鹽水保持標(biāo)本濕潤。測試后的壓敏片所有著色圖形均掃描入電腦中。通過電腦計算出每一次加載后踝關(guān)節(jié)接觸面的面積并打印出圖形以供分析。 6.膠片上的微囊受壓后破裂釋放出成色材料與顯色材料反應(yīng),從而產(chǎn)生色彩,所產(chǎn)生的顏色淡濃與壓力大小相關(guān),隨后分析壓敏片的著色情況,

5、可分析出其表面所受壓力的大小。將測試好的壓敏片(見附圖)用FPD301密度儀和FPD302密度壓力轉(zhuǎn)換儀測出壓力及壓力分布情況,壓敏片反映出的關(guān)節(jié)面接觸圖形的面積通過激光掃描儀輸入計算機,用AUTO,CAD2004算出接觸面積,根據(jù)公式:力=面積X壓強,可以計算出接觸面上傳遞的負(fù)荷。測得數(shù)據(jù)用sas v9統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析(Paired-Sample T Test)。 結(jié)果:在踝關(guān)節(jié)負(fù)重600N的時,六具標(biāo)本分別按不同位置分成

6、三組(背伸10度位、中立位、跖屈30度位),當(dāng)踝關(guān)節(jié)背伸10度位時,踝關(guān)節(jié)所受壓強平均值為1.338±0.136MPa,接觸面積平均值為4359.882±123.435mm2,壓力平均值為582.568±11.415N。當(dāng)踝關(guān)節(jié)中立位時,踝關(guān)節(jié)所受壓強平均值為1.586±0.127MPa,接觸面積平均值為3687.260±118.423mm2,壓力平均值為5584.889±10.468N。當(dāng)跖屈30度位時,踝關(guān)節(jié)所受壓強平均值為1.73

7、6±0.145MPa,接觸面積平均值為3358.709±117.859mm2,壓力平均值為582.856±11.024N。t檢驗,p<0.05,有統(tǒng)計學(xué)意義,著色區(qū)的形態(tài)、大小和位置,反映了踝關(guān)節(jié)接觸區(qū)的面積和特征,對踝關(guān)節(jié)在足背屈.中立.跖屈力學(xué)分布特征相關(guān)性分析,與臨床踝關(guān)節(jié)損傷機制相一致。結(jié)論:骨折類型與損傷時足的位置有關(guān):足跖屈位時,距骨后部較窄的部分進入踝穴,接觸面積變小,產(chǎn)生較大的壓強,接觸中心位于踝關(guān)節(jié)的后側(cè)部分,壓縮暴力

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