慢性踝关节不稳定的在体运动学研究

摘要

研究背景和目的:
　　踝关节复合体由胫距和距下关节组成，承负着整个人体的体重并在日常及体育活动中起到关键作用。慢性踝关节不稳定多由于体育活动或日常生活中发生的踝关节扭伤后导致，可出现一系列的踝足部病理改变，例如各组成骨相对位移和角度等运动学的变化、踝关节撞击、关节面应力大小及分布的变化、踝后足排列异常等影像学变化。这些病理改变直接导致一系列踝足部长期肿痛等不适症状的产生，部分患者还会伴随出现距骨或/和胫骨的骨软骨损伤及骨性关节炎。慢性踝关节不稳定的病理表现多与踝关节在体运动学变化有关，故详细研究其在体运动方式的改变至关重要。
　　方法:
　　本研究通过应用双透视系统(DFIS)和三维运动捕捉系统(Vicon)对10名正常志愿者和6名慢性踝关节不稳定患者在设定速度的科学计量跑步机上行走时的踝关节复合体在体运动方式进行动态捕捉。在使用DFIS系统进行人体运动学研究之前使用尸体标本进行静态各平面活动度及动态运动方式的准确性验证。
　　将DFIS系统得到的踝关节运动的动态影像与CT扫描得到的踝关节各组成骨的静态形态影像进行半自动六维空间匹配，得到胫骨、距骨和跟骨在每个时间点的空间位置，通过CT及解剖坐标系统的转换进一步得到踝关节和距下关节的运动角度和位移，从而得出正常人群的踝关节在体运动方式。使用以上方法得到慢性踝关节不稳定患者的踝关节在体运动方式，并与正常人群比较。
　　结果:
　　DFIS系统尸体标本准确性验证:平均位置误差为0.03±0.35mm，平均旋转误差为0.25±0.81°，结果显示此技术能够准确定量测试体内踝关节复合体活动度。
　　正常人群的在体运动学结果显示踝关节背伸-跖屈活动时胫距关节起主要作用，而内外翻活动时距跟关节起主要作用，步态中间站立晚期到足趾离地期的距跟关节内外翻和内外旋角度大于足跟着地期到中间站立早期的活动度。
　　慢性踝关节不稳定患者胫骨-跟骨间及胫骨-距骨间在足跟着地到站立中期内翻、内旋角度增大，前移距离增大，在站立中期到足趾离地期内旋角度增大;距骨-跟骨间两个步态时期的相对运动角度和骨与骨之间的位移都无显著性差异。
　　结论:
　　联合使用双透视系统(DFIS)和模型追踪方法能够精确测量踝关节复合体各组成骨动态活动时的在体活动角度和位移。慢性踝关节不稳定(CAI)患者在行走时踝关节在体运动学发生变化，特别是足跟着地前后踝关节内翻内旋前移幅度增加，可能是出现踝关节撞击、骨软骨损伤、后足力线异常、骨关节炎等一系列病理表现的重要原因。

目录

声明

摘要

第一章 慢性踝关节不稳定

1．1 踝关节复合体

1．2 踝关节不稳定

1．2．1 慢性踝关节不稳定的临床表现及病理改变

1．2．2 慢性踝关节不稳定的影像学表现

1．2．3 慢性踝关节不稳定的稳定性重建

1．3 踝关节复合体的运动学研究方法

参考文献

第二章 使用双透视影像系统及模型追踪方法研究行走时踝关节复合体运动学的准确性验证

2．1 研究背景

2．2 材料与方法

2．2．1 踝关节标本制备

2．2．2 双透视系统设置调试校准

2．2．3 三维活动度及步态模拟

2．2．4 三维踝关节骨模型重建

2．2．5 模型追踪方法确定骨关节位置

2．2．6 标记物追踪方法确定骨关节位置

2．2．7 解剖坐标系统的定义

2．2．8 模型追踪方法准确性验证及数据分析

2．3 结果

2．4 讨论

2．5 结论

参考文献

第三章 正常人群在活动平板行走时踝关节复合体在体运动学研究

3．1 研究背景与目的

3．2 材料与方法

3．2．1 研究对象

3．2．2 双透视系统运动捕捉

3．2．3 CT扫描及图像处理

3．2．4 模型追踪方法确定骨关节位置

3．2．5 CT及解剖坐标系统转换

3．2．6 VICON视频系统皮肤标记物运动捕捉

3．2．7 统计方法

3．3 结果

3．4 讨论

3．5 结论

参考文献

第四章 慢性踝关节不稳定患者在活动平板行走时踝关节复合体在体运动学研究

4．1 研究背景

4．2 材料与方法

4．2．1 研究对象

4．2．2 双透视系统运动捕捉

4．2．3 CT扫描及图像处理

4．2．4 模型追踪方法确定骨关节位置

4．2．5 CT及解剖坐标系统转换

4．2．6 VICON视频系统皮肤标记物运动捕捉

4．2．7 统计方法

4．3 结果

4．4 讨论

4．5 结论

参考文献

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

致谢

攻读博士学位期间科研情况