踝关节外侧不稳定功能重建的生物力学及临床研究

摘要

目的：本研究是分别通过三维有限元力学测试和临床手术治疗结果的随访，来比较研究三种手术方式重建踝关节外侧稳定性的生物力学可靠性，为临床治疗方式的选择提供理论依据。方法：1.建立三维有限元模型并验证其可靠性：（1）使用西门子双源CT（Somatom Definition Flash）对一名25岁健康志愿者自踝上10cm至足部进行薄层扫描，扫描层厚0.625mm，重建厚度0.625mm，共获得平面分辨率512×512的二维断层图像281张，保存为DICOM格式的文件。（2）CT断层图像的三维重建，应用Materialise公司的Mimics17医学专业三维重建软件中的Import Image命令导入以 DICOM 格式保存的CT和MRI影像，手动设置冠状位与矢状位。运用Calculate 3D命令初步建立包含胫骨、腓骨、距骨、跟骨、骰骨、足舟骨、3块楔骨、5块跖骨在内的14块骨骼以及关节软骨的三维模型。（3）韧带曲面模型的建立，参考解剖结构建立骨块之间的韧带连接，建立了距腓前韧带、跟腓韧带、距腓后韧带、腓骨长短肌腱、三角韧带等主要韧带的三维模型。（4）对建立的模型分别施加垂直载荷和前抽屉、内翻应力载荷，对照相关文献来验证模型的可靠性。2.在3D模型上制造外侧副韧带损伤（切断距腓前韧带和跟腓韧带）模型，分别采用部分腓骨长肌腱、腓骨短肌腱和同种异体肌腱重建外侧副韧带，分3组进行有限元测试。观察胫距关节和距下关节侧方应力试验下位移情况。①模拟I°外侧副韧带损伤，去除距腓前韧带，使该韧带丧失功能。②模拟II°外侧副韧带损伤，去除距腓前韧带、跟腓韧带，使这两条韧带丧失功能。③使用腓骨长肌腱的1/2厚度部分，分别重建距腓前韧带，和同时重建距腓前韧带和跟腓韧带。使用1/2厚度的腓骨短肌腱分别重建距腓前韧带，和同时重建距腓前韧带和跟腓韧带。再使用同种异体肌腱分别重建距腓前韧带，和同时重建距腓前韧带和跟腓韧带。在建好的韧带损伤重建的3D模型上分别施加内翻应力位和前抽屉应力位载荷来评价手术治疗效果。3.临床对来院就诊的符合慢性外踝不稳患者，经过物理查体和影像检查确定为II°外侧副韧带损伤的患者，根据患者选择分为三组，分别是采用1/2腓骨短肌腱重建外侧韧带组，1/2腓骨长肌建重建外侧韧带组和采用同种异体肌腱重建外侧韧带组，术后采用AOFAS和VAS评分标准进行随访评价，所有病例获得随访，随访时间6～24个月，平均随访18个月，比较三组的优良率，采用SPSS17.0统计软件对所有评分结果进行统计分析，自身对照采用配对t检验，组间比较采用独立样本t检验，P＜0.05为差异有显著性。结果：3D模型的内翻试验显示，异体肌腱重建组中，距腓前韧带和跟腓韧带的等效应力小于1/2厚度腓骨长肌腱重建和1/2厚度腓骨短肌腱重建组，但是与正常足的等效应力相似。前抽屉试验中，1/2厚度腓骨长肌腱重建和1/2厚度腓骨短肌腱重建组的距腓前韧带和跟腓韧带的等效应力小于异体肌腱重建组的等效益力。在临床使用1/2腓骨短肌腱、1/2腓骨长肌建和同种异体肌腱重建距腓前韧带和跟腓韧带的三组病例，自体肌腱组之间各项评分无显著性差异。但在末次随访的目测类比评分、距骨倾斜角和距骨前移距离两组病例自身前后对照有显著性差异（P＜0.05），美国足踝外科协会踝-后足功能评分（AOFAS）自身前后对照也有显著性差异（P＜0.05）；自体腓骨肌腱组末次随访腓骨肌反应时间治疗前后有显著性差异（P＜0.05），同种异体肌腱末次随访腓骨肌反应时间治疗前后也有显著性差异（P＜0.05）；末次随访时，三组间目测类比评分、美国足踝外科协会踝-后足功能评分、距骨倾斜角、距骨前移距离及腓骨肌反应时间比较差异均无显著性意义。结论：三维有限元试验和临床非随机病例对照实验治疗的结果都显示：同种异体肌腱重建踝关节外侧副韧带后的踝关节功能、稳定性及运动水平与自体腓骨短肌腱和腓骨长肌建重建效果无显著性差异，但具有创伤小、手术时间短、保留完整腓骨肌腱的优点。

目录

声明

中英文缩略词对照表

前言

1 研究的历史背景

2 国内外研究现状及本研究目的

3 本研究的意义

第一部分 踝关节三维有限元模型的建立及验证

1 研究内容与方法

2 结果

3 讨论

4 小结

第二部分 踝关节外侧副韧带损伤的模型建立及稳定性重建的有限元研究

1 研究内容与方法

2 结果

3 讨论

4 小结

第三部分 踝关节外侧不稳定三种不同术式韧带重建的临床比较研究

1 研究内容和方法

2 结果

3 讨论

4 小结

结论

本研究的不足之处：

致谢

参考文献

综述:踝关节稳定性三维有限元研究的临床转化应用概述

攻读博士学位期间获得的学术成果

个人简历

导师评阅表