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跖骨远端截骨术治疗拇外翻的X线测量、前足底压力改变及有限元分析

张致媛  
【摘要】: 目的 研究小切口第一跖骨远端截骨手术前后拇外翻足的影像学和前足底压力的变化以及通过三维有限元方法分析第一跖骨远端截骨手术前后足部生物力学的变化,为研究拇外翻矫正手术前后足部形态以及生理功能的变化提供实验依据。 方法 1.在临床上选取行小切口第一跖骨远端截骨手术的拇外翻患者56例111足,在术前及术后3个月拍摄足负重正位X线片;选取正常人9例18足作为对照组。测量包括拇外翻角(HVA),第一、二跖骨间角(IMA)、第一、五跖骨间角(IMA(M1/5))和胫侧籽骨位置(TSP)在内的相关指标,并进行AOFAS评分。对比分析手术前后拇外翻足的形态结构变化情况。 2.临床中随机选取拇外翻患者17人共34足作为实验组,行小切口第一跖骨远端截骨术,术前及术后3个月各设为一组;选取健康成人17人34足作为对照组。分别采用Footscan足底压力测试系统进行动态测试,将前足底五个跖骨头分别作为研究区域,通过比较手术前后及对照组之间的区域峰压强(PP)和压强时间积分(PTI)来评估行走状态下前足底压力变化。 3.选取拇外翻患者一名,对其进行CT扫描获取足部结构的CT平扫数据,将经过前处理后的数据导入有限元分析软件Abaqus,建立拇外翻足的三维有限元模型,并根据截骨位置不同分别模拟第一跖骨远端截骨手术建立术后的三维有限元模型。在对模型加载负荷后,模拟足部静止站立状态,对拇外翻足及手术后进行静态应力分析。 结果 1.通过对负重正位X线片进行测量,手术后与术前相比,HVA平均由34.39°减至5.97°,IMA由11.44°减至5.36°,IMA(M1/5)由31.17°减至21.25°,TSP由4.29恢复至2.43。各参数在手术前后有统计学差异。术后各指标接近正常值。随访拇外翻111足术后进行疗效评价,97足为优(87.4%),10足为良(9.0%),4足差(3.6%)。AOFAS评分由67.1上升至89.0分。 2.拇外翻足的前足底压力分布与正常足有显著性差异,PP和PTI最大值均位于第三跖骨头下,而在正常足则位于第二跖骨头下。截骨手术后第二、三、四跖骨头下压力较术前减小,第一、五跖骨头下压力大于术前,但与正常足仍存在差异性。 3.在拇外翻足术前的有限元模型应力分布上可以看到,前足外侧(第三、四、五跖骨头下)区域的压强值最大,第一跖骨头下压强最小。模拟第一跖骨远端截骨手术后,足部在静态站立情况下,第一跖骨头下压强明显增大,但是在截骨线靠近近端的手术方法中前足外侧区域的压强减小明显,在截骨线靠近远端的方法中该区域的压强未见明显变化。 结论 拇外翻畸形在足部的结构以及生物力学表现上与正常足存在明显的差异,反映为X线测量指标及前足底压力分布的改变。行小切口第一跖骨远端截骨手术后,负重正位X片上各测量指标较术前均明显减小并接近于正常,患者在行走状态下的足底压力中心内移,有接近正常足底压力分布的趋势。三维有限元分析结果显示第一跖骨远端截骨手术后,静态站立状态下足部的压力中心向内移动,但随着截骨线靠近近端,压力分布改变明显,接近正常的足底压力分布状态。


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