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韧带切除与撞击性损伤对膝关节稳定性影响的生物力学与临床研究

翟文亮  
【摘要】: 膝关节是人体中最复杂和易受损伤的负重关节。在交通事故、工矿生产事故及运动损伤等方面,膝关节的损伤机率较大。膝部损伤一般分为直接暴力伤与间接暴力伤,在日常生活中,以直接受到外界暴力的打击所致损伤为主。临床对膝关节损伤诊断、治疗等均需要明确了解膝关节韧带及撞击伤对其功能的影响。国外对膝关节韧带功能的研究,多从韧带切除对膝关节运动范围的影响来评价韧带的功能。国内则未见有关报道。对膝关节撞击性损伤的研究,国外主要集中于外侧撞击性损伤的研究与防护,国内有作者对膝关节外侧撞击伤的损伤域值也有相关研究。对膝关节的研究,由于不能完全摹拟在体运动,不能反映膝关节的三维运动,对膝关节撞击性损伤的研究,还未能将撞击伤与膝关节稳定性相联系,以考察膝关节撞击后对其运动特征与运动范围的影响。 本课题采用取自健康成人急性死亡者的标本,探讨膝部韧带的功能及其与膝关节稳定性的关系,研究膝部正面撞击的损伤机制及对膝关节稳定性的影响。研究内容包括:建立人体膝关节的三维运动的实验模型;依据不同韧带损伤后所出现的运动学特征,分析了膝部各主要韧带的功能;建立了膝关节正面撞击伤分析模型;确定膝关节损伤的阈值,分析冲击能量与膝关节损伤的关系,探讨了膝关节正面撞击伤的机制;从动态损伤的角度分析对膝关节稳定性的影响。总结临床病例,依据上述研究所得结论进行分析,以指导临床对膝关节撞击伤的诊治。 材料和方法 实验所用42例膝关节均取自成人新鲜男性尸体,实验前剔除皮肤、肌肉等组织,保留膝关节韧带与关节囊的完整,两端以自凝牙托粉包埋,于-20℃密封保存。 28例标本,随机分为4组,每组7例。利用改装后的脊柱三维运动试验机,测量其内收、外展、内旋、外旋及过伸运动的范围,然后分别切断韧带ACL→MCL→PCL→LCL;PCL→LCL→ACL→MCL;MCL→ACL→LCL→PCL;LCL→PCL→MCL→ACL,每次切断后均分别测量 其运动范围,分析正常及损伤后膝关节的运动范围,探讨各韧带在膝关 节稳定性中的作用。 14例标本,随机分为两组,在 CZZ刁1型撞击试验机上,分别给予 80) 与160)的能量的正面冲击。在冲击实验前后,分别测量膝关节的三维运 动范围,测量膝屈曲 90O位时胜骨前后移位情况,并解剖观察各部韧带的 沁 损伤情况。分析膝关节正面撞击伤的损伤域值、易损部位及损伤程度与 撞击能量间的量效关系,探讨撞击性损伤后膝关节三维运动的改变。 选择1997年8月至2000年12月膝部撞击伤患者43例,对其进行 临床物理检查及X线、CT等影像学检查,得出诊断。对诊断为异常者行 手术探查、治疗,结合第一、二章所得结论进行分析,观察本研究所得 结论的临床应用效果。 结 果 1 正常成人男性膝关节的运动范围分别为:内收4.19o上3.36”,外展 3.89”土3.16“,内旋26.33”土4.90”,外旋23.38“上4.06”,过伸 20.20\9.57\ 正常膝关节内收与外展运动范围间差异无显著性 (P>0.:30),而内旋与外旋运动范围间差异有显著性(P(.001)。左、 右侧膝关节相同运动状态间差异无显著性。 2 膝关节单一韧带切除后,膝关节运动范围均有不同程度的增大。当 MCI。切断后,有外展、内旋、外旋运动的增大,差异有显著性;当LCL 切断后,有内收、外旋的增大,差异有显著性:当ACL或PCL切断后, 各运动范围无明显的增大。 3 MCI。与ACL联合切断后,膝关节外展运动他围较单纯肌。的切断后 的外展运动范围有显著性增大;LCL与PCL联合切断后,膝关节内收运 动范围较单纯LCI。切断后的内收运动范围有显著性增大。 4 当膝部受以)。1能量的上面幢击时,膝关节的内收、外展、过伸及内旋 运功均无显丹件变化,而外旋显芽性增加。当膝部受 160)能量止面撞山 时,膝关节运动范围中内收、内旋、外旋均有显著性增加:过伸和外展 也有相应的增加,但统计学检验无显著性差异。 5 当膝夭节受8()间I能曼上面撞击时,解剖见膝关节兀明显损伤。当膝关 .2 节受 160)能量正面撞击时,解剖见膝部韧带结构大部分有显著损伤。其 中,外侧副韧带与后交叉韧带损伤明显。 6 临床中车祸致膝部损伤占膝撞击伤大多数,正面撞击为其受损的主要 机制,后交叉韧带及外侧副韧带为主要受损韧带,且以前者诊断率高。 损伤严重时还可引起前交叉韧带受损。正面撞击后,膝关节旋转范围异 I 常增大提示可能伴有韧带损伤。 结 论 1 膝关节的正常运动范围内收、外展很小,内旋、外旋与过伸较大,其 静力性稳定主要依靠各部韧带的完整性; 2 内侧副韧带是外展运动的主要限制韧带,并且对内旋、外旋运动起主 要的限制作用;外侧副韧带是内收的主要限制韧带,并对外旋有限制作 用: 3 前交叉韧带是限制腔骨向前运动的主要韧带,其对内收,外


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