髌骨低位对髌股关节压力影响的生物力学研究

摘要

背景:胫骨高位截骨术是一种有效治疗膝关节内侧单室间骨性关节炎的方法，通过将膝关节负重轴线从内侧关节间室转移到外侧关节间室，进而减轻疼痛、延缓胫股关节炎的进展以及矫正膝内翻。手术方法主要分为外侧闭合式截骨、内侧开放式截骨、圆顶式截骨、联合式截骨。我们通过回顾采用胫骨高位截骨术治疗单间室骨性关节炎的文献，其总体治疗效果是良好。但是存在一系列并发症，其中最常见是低位髌骨，外侧闭合式截骨其发生率在89％左右，内侧开放式截骨其发生率54％。低位髌骨引起前膝痛、髌骨锁定、捻发音和膝关节活动受限。低位髌骨导致髌股适合角和髌股关节接触压力的变化，这些最终导致髌股关节炎的发生。然而目前没有文献分析髌骨高度的变化与髌股关节压力的变化之间的关系，以及两者之间是否存在相应的统计学关系。
　　 目的:本实验是利用新鲜离体膝关节标本，通过胫骨平台下方行水平面截骨，抬升胫骨平台前上方制造低位髌骨模型。分别测量未截骨时、胫骨平台前上方抬升3.0mm后、5.0mm后、10.0mm后的髌骨高度以及屈膝30°、60°、90°的髌股关节内、外侧面的压力。通过研究髌骨高度的变化对髌股关节压力的影响，进而为临床胫骨高位截骨术提供理论依据。
　　 方法:选取6个新鲜冷冻膝关节标本（男性4个，女性2个，年龄从22到51岁），从关节线上下20cm离断，由河北医科大学第三医院提供。所有的膝关节均无骨折、半月板及韧带损伤，无明显关节退变及解剖畸形，通过膝关节影像学检查来排除所有骨性疾病。在进行实验前将膝标本解冻48小时。解剖去除皮肤及皮下组织，仅保留膝关节骨性组织以及周围韧带。将所有膝关节标本屈曲30°，使用Canton指数测量髌骨高度，然后依次屈曲30°、60°、90°固定于自制膝关节夹具，通过在股四头肌腱上施加轴向载荷400N。将Tekscan压力传感器分别置入髌股关节内、外侧面，加压完毕取出Tekscan压力传感器。对所有膝关节标本行截骨术，方法是从胫骨结节上约2cm处指向胫骨后方行水平面截骨，胫骨后方骨皮质不完全截断，通过平凿逐渐打开切口，使用不同高度的木质楔形物插入截骨切口来使得胫骨平台前上部分别发生3.0mm、5.0mm、10.0mm的抬高，制造髌骨低位的模型，并在截骨面内、外侧打入T型钢板以保证截骨面的稳定，重复上述髌股关节压力测量步骤。所有的数据都重复测量3次，取其平均值。
　　 结果:
　　 1、髌骨指数
　　 本试验对胫骨平台行水平面截骨后，胫骨平台前上方抬升导致髌骨高度的进一步降低，髌骨高度指数使用Caton指数来测量，并与截骨前的髌骨高度指数进行比较。未截骨时Caton指数是0.95±0.08，在胫骨平台抬升3.0mm后，5.0mm后和10.0mm后其Caton指数分别是0.92±0.05、0.66±0.04和0.48±0.07。
　　 2、髌股关节内、外侧面之间的压力
　　 在未截骨时，髌股关节外侧面之间的压力在膝关节屈曲30°、60°、90°时分别为2.09±0.04、2.14±0.03、1.90±0.03;髌股关节内侧面的压力在膝关节屈曲30°、60°、90°时分别为1.79±0.14、2.03±0.04、1.42±0.13。
　　 在胫骨平台前上方抬升3.0mm后，髌股关节外侧面之间的压力在膝关节屈曲30°、60°、90°时分别为2.14±0.03、2.25±0.06、1.75±0.06;髌股关节内侧面的压力在膝关节屈曲30°、60°、90°时分别为2.11±0.02、2.19±0.03、1.23±0.11。
　　 在胫骨平台前上方抬升5.0mm后，髌股关节外侧面之间的压力在膝关节屈曲30°、60°、90°时分别为2.25±0.06、2.52±0.05、1.67±0.04;髌股关节内侧面的压力在膝关节屈曲30°、60°、90°时分别为2.19±0.03、2.25±0.04、1.14±0.09。
　　 在胫骨平台前上方抬升10mm后，髌股关节外侧面之间的压力在膝关节屈曲30°、60°、90°时分别为2.52±0.05、2.67±0.04、1.59±0.03;髌股关节内侧面的压力在膝关节屈曲30°、60°、90°时分别为2.25±0.04、2.32±0.02、0.96±0.12。
　　 结论:在本次试验中，随着胫骨平台前上方的抬高产生低位髌骨，然而在胫骨平台前上方抬高3.0mm后的Caton指数为0.92±0.05，与未截骨时的髌骨Caton指数相比没有统计学意义。Caton指数数据显示胫骨高位截骨术中胫骨平台前上方抬高3.0mm后对于人体正常髌骨位置无明显影响。但是未截骨时与胫骨平台前上方不同程度抬高后的髌股关节内、外侧压力相比，在膝关节屈曲30°到60°情况下都有一定程度的升高，方差分析具有明显的统计学意义。综合看来，胫骨高位截骨术后髌骨低位还是对髌股关节内、外侧压力产生了明显的影响，而且在髌骨位置不发生明显改变时髌股关节内、外侧压力却发生了较大程度的升高。这些结果都提示我们胫骨高位截骨术更容易对髌股关节压力造成影响。当然进行尸体研究存在很多的局限，由于试验还存在诸多不足，我们也不能确定这种力学的改变一定会导致关节软骨的退变。但是临床医师在施行胫骨高位截骨手术时需要进行充足的术前评估和完善的影像学检查，术中严格按照术前测量进行操作，以避免相关并发症的产生。

目录

声明

摘要

前言

材料与方法

1 试验材料

2 实验步骤

3 统计方法

结果

1 髌骨高度

2 髌股关节内、外侧面之间的压力

附图

附表

讨论

结论

参考文献

综述 胫骨高位截骨术的研究进展

致谢

个人简历