膝內(nèi)外翻畸形對髖臼負重頂區(qū)影響生物力學研究.pdf

1、目的：人工模擬膝內(nèi)、外翻畸形，采用壓敏片技術測量髖臼頂負重區(qū)及股脛關節(jié)面內(nèi)、外側關節(jié)面的負重面積、平均應力及峰值應力，評價不同程度膝內(nèi)、外翻畸形對髖、膝關節(jié)生物力學的影響。
　　 方法：取成年男性鮮尸體下肢標本3個（包含含腰5椎體的骨盆、雙側髖、膝關節(jié)及小腿中下段，共6個連體的髖、膝關節(jié)），年齡 23-40 歲，平均 35.6歲，肉眼觀察及 X 線攝片無腫瘤及解剖學變異，確保股脛角在1700，股脛關節(jié)面光滑，無骨質(zhì)疏松。仔細剔除

2、附著的肌肉組織，保留骨膜、韌帶及關節(jié)囊。將腰5椎體上面的椎間盤剔除，長螺釘交叉鉆入腰骶椎及脛腓骨中下段內(nèi)，用調(diào)配好的自凝型牙托粉澆筑一個負重及二個支撐平臺，該平臺面在骨盆站立中立位時與地面平行。于寶塔形負重平臺中央鉆一直徑 2.6cm，深8cm的管道，然后插入直徑 2.5cm的實心不銹鋼管，以蝴蝶型基座鉆孔螺絲加壓固定于負重平臺上，再于距蝴蝶型基座上方20cm及25cm鋼管處分別緊固二個同規(guī)格的蝴蝶型基座以備加壓用。然后放于自制帶防側傾

3、生物力學實驗機上，雙小腿支撐平臺則固定于能進行角度調(diào)整的擺動鉗具上。實驗中骨盆的位置選擇單足站立中立位，即兩側髂嵴連線平行于地面，兩側髂前上棘與恥骨聯(lián)合平面垂直于地面。在額狀面上，股骨體相對于骨盆內(nèi)收 150；在矢狀面上，股骨體垂直。并且股骨保持 50-100的內(nèi)旋。膝關節(jié)采取伸直00位。將壓敏片貼于股骨頭及內(nèi)、外側股脛關節(jié)面上，壓敏片上下覆蓋乳膠套防潮。在距髖臼頂點前后 300的關節(jié)面中央，由關節(jié)內(nèi)向外鉆兩個直徑 2.0mm的標記孔。

4、標本通過生物力學試驗機加載至50公斤，維持 2分鐘。鈍性探針自標記孔插入，在壓敏片上作標記。同時將髖臼邊緣標記在壓敏片上。加載后，將壓敏片取下，粘貼于紙板上進行分析。標本分為：1、髖關節(jié)組：A組(中立位組)；B組(內(nèi)翻100組)；C組(內(nèi)翻200組)；D組(外翻100組)；E組(外翻200組)。2、膝關節(jié)組：a組(中立位組)；b組(內(nèi)翻100組)；c組(內(nèi)翻200組)；d組(外翻100組)；e組(外翻200組)。膝關節(jié)每組又分為內(nèi)、外側

5、關節(jié)面二個部分。
　　 分別測量各組標本髖臼負重頂區(qū)及膝關節(jié)內(nèi)、外側股脛關節(jié)面的負重面積、平均應力及峰值應力，將所得數(shù)據(jù)分別記入上述各組。實驗各組均數(shù)比較通過 SPSS 13.0軟件進行ANOVA方差分析，各組均數(shù)用— X±s表示，各組數(shù)據(jù)先用Bartlett法進行方差齊性檢驗，如方差齊，證明方差齊有可比性，然后進行多組均數(shù)間的SNK-q檢驗，如方差不齊，進行多組均數(shù)間的Tamhane's T2比較。P<0.05代表有具有顯著性

6、統(tǒng)計學差異，P<0.01代表有極顯著統(tǒng)計學差異。
　　 結果：
　　 1．髖臼頂負重區(qū)：
　　 比較五組髖臼頂區(qū)負重面積，B組、D組與A組相比，負重面積略有減少，但無顯著性差異(P＞0.05)；C組、E組與A組相比，負重面積顯著減少，有顯著性差異(P<0.01)。B、C兩組及D、E兩組比較有顯著性差異，P＜0.05。
　　 比較五組髖臼頂區(qū)平均應力，B組、D組與A組相比，平均應力略有增加，但無顯著性差異(

7、P＞0.05)；C組、E組與A組相比，平均應力顯著增加，有顯著性差異(P<0.01)。B、C兩組及D、E兩組比較有顯著性差異，P＜0.05；
　　 比較五組髖臼頂區(qū)峰值應力，B組、D組與A組相比，峰值應力略有增加，但無顯著性差異(P＞0.05)；C組、E組與A組相比，峰值應力顯著增加，有顯著性差異(P<0.01)。B、C兩組及D、E兩組比較有顯著性差異，P＜0.05；
　　 2．膝股脛關節(jié)面；
　　 隨著膝內(nèi)翻角

8、度的增加，內(nèi)側股脛關節(jié)面的負重面積較中立位時增加，而外側股脛關節(jié)面的負重面積減少；隨著膝外翻角度的增加，外側股脛關節(jié)面的負重面積較中立位時增加，而內(nèi)側股脛關節(jié)面負重面積減少；股脛關節(jié)負重面積隨內(nèi)、外翻角度的增大而減小，以內(nèi)、外翻200時最明顯。
　　 隨著膝內(nèi)翻角度的增加，內(nèi)側股脛關節(jié)面的平均應力較中立位時增加，而外側股脛關節(jié)面的平均應力減少；隨著膝外翻角度的增加，外側股脛關節(jié)面的平均應力較中立位時增加，而內(nèi)側股脛關節(jié)面平均平均

9、應力減少；股脛關節(jié)應力隨內(nèi)外翻角度的增大而增加，以內(nèi)、外翻200時最明顯。
　　 隨著膝內(nèi)翻角度的增加，內(nèi)側股脛關節(jié)面的峰值應力較中立位時增加，而外側股脛關節(jié)面的峰值應力減少；隨著膝外翻角度的增加，外側股脛關節(jié)面的峰值應力較中立位時增加，而內(nèi)側股脛關節(jié)面峰值應力減少；股脛關節(jié)應力隨內(nèi)外翻角度的增大而增加，以內(nèi)、外翻200時最明顯。
　　 結論：
　　 1.隨膝內(nèi)外翻畸形程度的不同，髖臼負重頂區(qū)的負重面積、峰值應力

10、及平均應力也發(fā)生變化，但膝內(nèi)、外翻達100時無統(tǒng)計學意義，膝內(nèi)、外翻達200時，負重面積顯著減少,平均應力峰值及應力顯著增加。這可能是膝內(nèi)外翻畸形造成髖骨關節(jié)炎的病因之一。
　　 2.隨膝內(nèi)外翻角度的增大，膝關節(jié)內(nèi)外側股脛關節(jié)面應力分布發(fā)生顯著改變。膝內(nèi)翻100時，內(nèi)側股脛關節(jié)面負重面積、峰值應力及平均應力較中立位均增大，而外側股脛關節(jié)面負重面積、峰值應力及平均應力較中立位則減少；膝內(nèi)翻200時類似，有進一步增大的趨勢。膝外翻1