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踝关节内翻性骨关节炎的生物力学研究

朱渊  
【摘要】:第一部分胫骨内翻畸形的踝关节压力变化研究背景:胫骨内翻畸形可改变踝关节的生物力学特性,导致踝关节的退行性改变。然而,以往的研究未能详细报道胫骨内翻畸形对踝关节生物力学的影响。这项生物力学研究的目的是评估随着胫骨内翻畸形的逐步发展而引起的踝关节压力变化。方法:这项研究测试了8条新鲜冷冻的人类尸体小腿。使用定制的夹具模拟了胫骨内翻畸形和总计600N的压力。在踝关节内插入关节内传感器(Teck Scan),收集踝关节压力数据。检测顺序为胫骨内翻0度、2度、4度、6度、8度、10度、12度、14度、16度、18度、20度。结果:随着胫骨内翻进展,踝关节内外侧的力学中心(COF)向外侧移位。踝关节内侧,侧向位移达到最大6o[2.76(-1.46)毫米,p=0.001)和8o[2.76(-1.62)毫米,p=0.002),而对踝关节的外侧,侧向位移达到最大12o[2.11(-1.19)毫米,p=0.002),此后,随着胫骨内翻的进展,COF内移。外侧关节压力比在0o时是0.481(0.125),在10o时是0.548o(0.108),在20o时是0.517(0.101)。0o和10o之间有显著差异(p=0.002),10o和20o胫骨内翻时亦有显著差异(p=0.002)。结论:对于轻度胫骨内翻畸形,COF出现侧移和踝关节内侧应力集中,而随着畸形进展,COF向内侧移动,侧应力集中降低。这可能是距下关节外翻倾斜对胫骨内翻畸形的代偿作用。第二部分:踝关节后外侧韧带结构对于踝关节稳定性的影响背景:我们在门诊和手术工作中已经发现了30例患者具有踝关节后外侧的不稳定表现。在体格检查时踝关节前抽屉测试显示正常,但是在应力位x线平片检查时,显示胫距后关节间隙增大。手术中也发现距腓前韧带完整,而后外侧韧带松弛。于是我们宣布存在踝关节后外侧不稳定,并力图阐明它的机制。方法:我们建立了踝关节有限元模型,模拟依次切断踝关节后外侧韧带的情况。模拟了五种不同的前足姿势下,胫骨旋转负重时的踝关节运动。结果:胫骨外旋的差异值为阴性,胫骨内旋的差异值为阳性。当同时切断距腓后韧带(PTFL)和跟腓韧带(CFL),胫骨-距骨间的相对位移值在2~3mm之间。当同时切断跟腓韧带(CFL)和下胫腓联合后韧带(PITFL),胫骨-距骨间的相对位移值增加2~5mm。结论:踝关节后外侧韧带,特别是CFL和PITFL,在维持踝关节方面起着重要作用稳定。严重的CFL和PITFL损伤会影响后外侧踝关节的稳定性。PITFL对距下关节的稳定性起到很重要的作用。第三部分:临床患者随访研究一.踝关节后外侧不稳定患者应力下影像学测量和患者功能评估目的:在临床实践中,我们发现有部分踝关节不稳定患者的临床查体前抽屉试验阴性或者弱阳性,但是内翻应力试验明显阳性。这部分患者的疾患可被定义为慢性踝关节后外侧不稳定。目前临床上对此类病人的手术治疗效果尚无报道。本研究将回顾分析踝关节后外侧韧带重建手术治疗此种特殊类型踝关节不稳定患者的效果。方法:自2010年1月至2015年12月,共搜集慢性踝关节后外侧不稳定患者30例,其中女性21例,男性9例。平均年龄36岁(18-48岁)。所有患者病程大于2年,经保守治疗6个月以上症状无明显缓解。所有患者接受了踝关节后外侧韧带重建手术。记录术前、术后12个月时候的美国骨科足踝外科学会踝与后足评分(AOFASAH score)、术前及术后12个月时候的应力下踝关节摄片距骨前移数值和距骨内翻数值,并作比较。结果:所有患者得到随访,随访时间均大于12个月。本组患者术前AOFAS-AH评分平均为65.4±6.3分,术后平均为93.5±5.6分。术前患者距骨前移平均值为10.2±4.5mm,术后为4.7±2.4mm。术前患者距骨内翻平均值为15.6°±4.1°,术后为5.1°±2.5°。结论:重建踝关节后外侧韧带,可有效改善慢性踝关节后外侧不稳定患者踝关节疼痛等不适症状,同时也是防止踝关节内翻性骨关节炎发生的重要手段。二.踝关节周围截骨手术治疗严重踝关节内翻性骨关节炎患者的中到长期随访研究目的:踝关节周围截骨术是否适用于高仓(Takakura)3B期骨关节炎,目前尚无定论。这项研究的目的是评价踝关节周围截骨术治疗高仓3B骨关节炎的疗效。方法:从2008年2月到2013年8月,我们对21例符合纳入标准的患者施行踝关节周围截骨术。手术时患者的平均年龄年龄为53.7±5.8岁(39~61岁)。平均随访时间为87.7±19.5个月(范围61~125个月)。影像学检查包括胫骨关节面(TAS)角、胫骨侧面(TLS)角和距骨倾斜(TT)角。使用美国骨科足踝外科协会踝与后足评分(American Orthopaedic Foot and Ankle Society ankle hindfoot scale,AOFAS-AH)、视觉模拟疼痛评分(Visual Analogue Scale,VAS)、简化生活质量评价量表(Short Form-36,SF-36)、踝关节炎量表(Ankle Osteoarthritis scale,AOS)进行功能评估。结果:所有患者均得到随访。TAS角从82.8°±2.4°改善到90.3°±2.3°。TLS角度由77.5°±2.8°变为79.4°±2.7°。术前TT角和术后TT角分别为13.4°±3.6°和4.8°±3.6°。功能评价方面,术前VAS和AOFAS-AH评分分别为5.7±1.3和48.0±15.8,术后VAS评分和AOFAS-AH评分分别为2.5±1.9和74.8±11.5。平均SF-36量表从41.2±13.1提升到66.7±14.9。AOS评分从61.4±12.5改善到27.5±17.8。1例患者术后3年接受了全踝关节置换术。4例患者仍处于3B期,包括那例接受踝关节置换的患者。4个患者改进到3A期,11个患者改善到2期,2个改善到1期。结论:踝关节周围截骨术联合辅助手术可以恢复踝关节正常的力线,改变踝关节的异常应力分布,从而实现患者功能的改善和影像学分期的好转。


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