正骨手法与微创治疗拇外翻截骨端位移与跖痛症关系的有限元研究

摘要

一、研究背景：　　拇外翻是足踝门诊常见的病种之一，患者就诊原因多见于足部畸形、疼痛，严重影响正常生活，保守治疗无效时需要手术治疗。拇外翻术式多达200余种，传统开放手术术式复杂，对软组织损伤较大，需做内固定或石膏外固定，恢复期较长。微创小切口在足踝外科的应用始于美国20世纪70年代，其截骨方式是行第1跖骨头颈部“V”形截骨，临床发现术后截骨端的稳定性较差。　　温建民教授不断创新改良微创治疗拇外翻的术式，对其截骨角度、手术器械、固定方式进行了优化，提出以中医“骨错缝、筋出槽”理论为病理依据，术中配合中医正骨手法以纠正拇外翻畸形，术后依据中医夹板固定原理使用绷带外固定，形成了系统科学的中西医结合微创治疗拇外翻的新理论、新方法。第1跖骨头斜形截骨后，在截骨的基础上，必须通过手摸心会、拔伸牵引、旋转回绕、端挤提按、摇摆触碰、成角折顶以及理筋等正骨手法，将远端跖骨头由内向外、下推开约一个皮质，恢复正常应力，矫正偏离的肌腱(筋)与错位的骨骼，使筋归槽、骨合缝，纠正拇外翻畸形。　　转移性跖痛症是拇外翻术后常见的并发症之一，治疗和预防跖痛症是拇外翻手术首要解决问题。第1跖骨的过度位移与短缩是引发术后转移性跖痛症的主要原因。在一定范围内，跖骨短缩不可避免，而位移是可以控制的。因此，跖骨位移是跖痛症治疗和预防的关键。中西医结合微创治疗拇外翻的关键技术是术中运用正骨手法使截骨远端向跖侧、外侧移位，增加第1跖骨负重，恢复前足正常应力，能够有效治疗和预防跖痛症的发生。术后定期更换绷带外固定，及时调整截骨远端的位置。术中整复时要根据跖骨短缩量及是否合并跖痛症，调整位移量。目前，微创治疗拇外翻术中截骨远端位移与跖痛症之间的量化关系尚未明确。　　二、研究目的：　　通过构建中西医结合微创治疗拇外翻合并跖痛症术前、后有限元模型，分析第1跖骨截骨远端位移、短缩与第1、2跖骨头下压力的变化规律，明确第1跖骨截骨远端位移、短缩与跖痛症之间的量化关系。为拇外翻术后转移性跖痛症的治疗和预防等研究提供可视化平台，为整复手法量化研究提供有限元建模思路;为整复手法的规范化提供可靠数据，促进中西医结合治疗拇外翻诊疗体系的规范化、科学化。　　三、研究方法：　　选取拇外翻合并跖痛症术后痊愈志愿者，构建中西医结合微创治疗拇外翻术前、后有限元模型。利用Footscan足底压力测试系统对拇外翻志愿者的足底压力进行测试，将有限元模型足底各跖骨头下压力数值与Footscan力板的实测数据比较验证有限元模型的有效性;在中西医结合微创治疗拇外翻有限元模型上分别模拟将第1跖骨头向跖侧、外侧位移，每次位移长度为2mm，位移长度依次为Omm、2mm、4mm、6mm。分别记录足底跖骨头下压力数值，分析跖侧、外侧位移与第1、2跖骨头下压力之间的量化关系以及明确第1、2跖骨头下压力变化与跖痛症的量化关系;在拇外翻合并跖痛症术后跖痛症痊愈有限元模型上分别加载测试和计算，每次位移距离为2mm，垂直、水平位移分别为Omm、2mm、4mm、6mm。计算测量手术前后第1跖骨的短缩长度，观测足底压力的变化情况，计算跖骨短缩量与第1、2跖骨头下压力变化之间的量化关系。对不同位移、短缩状况下第1跖骨头下最大压力与第2跖骨头下最大压力变化进行线性相关分析。　　四、研究结果：　　本研究建立了拇外翻合并跖痛症右足骨骼、软骨、皮肤、软组织等有限元模型，其中包括全足应力模型、骨骼应力、位移等模块。其中右足拇外翻合并跖痛症有限元模型包括7块跗骨、5块跖骨、14块趾骨、31块关节软骨以及23条肌腱及韧带(外侧韧带、内侧韧带、拇长伸、拇长屈肌腱、足内肌等)，全足共有550971个单元，154777个节点。　　通过有限元模型模拟平衡站立工况，分析第1跖骨截骨远端位移发现：当水平位移为0mm时，垂直位移增加与第1跖骨头下压力变化具有高度相关性，与第2跖骨头下压力变化呈负相关性，r值分别为0.816，-0.494;当垂直位移为0mm时，水平位移增加与第1跖骨头下压力变化具有中度相关性，与第2跖骨头下压力变化具有高度相关性，r值分别为0.534，-0.949。　　当垂直位移一定时(0～6mm)，水平位移增加与第1跖骨头下压力变化无明显相关性，r值最大为0.259：当垂直位移一定时(0～4mm)，水平位移增加与第2跖骨头下压力变化具有高度负相关性，r值最高为-0.949。当垂直位移为4mm时，伴随着水平位移的增加，第1跖骨头下压力与第2跖骨头下压力呈负相关，r值为-0.655，二者量化关系方程为y=-0.7406x+0.7304。当水平位移一定时(0-6mm)，垂直位移增加与第1跖骨头下压力变化具有高度相关性;当水平位移一定时(0-4mm)，垂直位移增加与第2跖骨头下压力变化具有中度负相关性。其中，当水平位移一定为2mm时，垂直位移增加与第1、2跖骨头下压力变化相关性最大，r值分别为0.954，-0.505，垂直位移长度为6mm时，第1、2跖骨头下压力分别为0.4582MPa，0.3732MPa;当水平位移为4～6mm时，垂直位移增加与外侧跖骨头下压力变化具有中度正相关性;当水平位移为2rnm时，伴随着垂直位移的增加，第1跖骨头下压力与第2跖骨头下压力呈明显负相关，r值为-0.738，二者量化关系方程为v=-0.3544x+0.5362。　　在拇外翻合并跖痛症术后跖痛症有限元模型上分别加载和计算，根据位移距离计算测量手术前后第1跖骨的短缩长度发现，通过分析第1跖骨短缩长度与第1、2跖骨头下压力变化发现：当水平位移为0mm、2mm、4mm、6mm时，对应短缩长度分别为0mm、0.73mm、1.45mm、2.18mm;水平短缩与第1跖骨头下压力呈正相关，与第2跖骨头下压力呈明显负相关。第1跖骨头下压力与第2跖骨头下压力呈明显负相关，r值为-0.611。二者量化关系方程为v=-0.6114x+0.6327。当垂直位移为0mm、2mm、4mm、6mm时，对应短缩长度分别为0mm、2.38mm、4.76mm、7.14mm;垂直短缩与第1跖骨头下压力呈正相关，与第2跖骨头下压力呈负相关。第1跖骨头下压力与第2跖骨头下压力呈明显负相关，r值为-0.529，二者量化关系方程为y=-0.2581x+0.5336。　　五、研究结论：　　本研究通过构建中西医结合微创治疗拇外翻合并跖痛症术前、后有限元模型，比较平衡站立工况术前、术后第1、2跖骨头下压力变化，得出中西医结合微创治疗拇外翻通过正骨手法将第一跖骨截骨远端向外侧位移2mm、跖侧位移4mm时，能够有效纠正拇外翻畸形，治疗或预防拇外翻术后转移性跖痛症的发生风险。

目录

声明

摘要

中英文缩略词表

文献综述 拇外翻术后转移性跖痛症相关有限元的研究进展

1．拇外翻术后转移性跖痛症发生机理

2．中西医结合微创治疗拇外翻原理

3．国内外研究现状分析

3．1跖痛症足底压力变化与拇外翻的关系

3．2拇外翻手术与跖痛症发病的关系

4．有限元分析在足部疾病的应用

4．1拇外翻有限元模型的建立及临床应用

4．2足踝其它相关疾病有限元模型的构建及应用

4．3拇外翻术后转移性跖痛症有限元模型应用前景

5．讨论

参考文献

引言

1．1材料

1．2．1拇外翻合并跖痛症志愿者术后跖痛症痊愈

1．2．2拇外翻合并跖痛症志愿者术后跖痛症未愈志愿者

1．2．3拇外翻志愿者术后出现跖痛症

1．2．4拇外翻志愿者术后无跖痛症

1．3方法

1．3．1微创治疗拇外翻术式及正骨手法

1．3．2足底压力测试

1．3．3拇外翻术前、术后有限元模型的构建

1．3．4模型约束与加载

1．3．5模型的可靠性验证

1．3．6观察指标

2．统计学处理

3．研究结果

3．1四类志愿者术前、术后足底压力测试结果

3．2拇外翻合并跖痛症有限元模型构建

3．3拇外翻合并跖痛症有限元模型的有效性验证

3．3．1有限元模型足底应力与Footscan数据的静态测试比较

3．4拇外翻术后截骨端位移与跖痛症量化关系的有限元分析

3．4．1足底压力分析结果(平衡站立工况，水平位移一定)

3．4．2足底骨骼跖骨头下应力结果

3．4．3截骨远端的水平位移

3．4．4第1跖骨头与第2跖骨头下压力之间的量化关系

3．4．5足底压力分析结果(平衡站立工况，垂直位移一定)

3．4．6足底骨骼跖骨头下应力结果

3．5拇外翻术后截骨端短缩与跖痛症量化关系的有限元分析

3．5．1第1跖骨截骨端位移与短缩转换方法

3．5．2足底压力分析结果

4．讨论

4．1有限元模型构建的可靠性

4．2微创治疗拇外翻截骨远端水平位移与跖痛症的量化关系

4．3微创治疗拇外翻截骨远端垂直位移与跖痛症的量化关系

4．4微创治疗拇外翻截骨端短缩与跖痛症的量化关系

5．结论

参考文献

致谢

个人简历