Lisfranc韧带重建的解剖与生物力学研究

Lisfranc韧带重建的解剖与生物力学研究
作 者 : 刘松波
学位授予单位 : 南方医科大学
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 黄东
学位年度 : 2016
关键词 : Lisfranc韧带;跖肌腱;韧带重建;踝关节;骨隧道;应用解剖
摘 要 : 背景:足是人体负重的部位,在站立、行走、跳跃等过程中承担着重要角色。旦处理不当,将会给伤者的学习、生活、工作带来严重影响。其中跖跗关节在足部的生物力学上承担着重要作用,是联系前足和中足的桥梁,又是足横弓的重要组成部分。稳定的跖跗关节担负着把负重应力从后足往前足传递的重任,其意义重大。通常跖跗关节损伤又称之为Lisfranc损伤,是以法国外科医师Jacques Lisfranc命名,首次描述是从跖跗关节平面截肢来治疗战场上坏疽。随着现代社会的不断进步,车祸伤、坠落伤、运动伤等不断增加,Lisfranc损伤日益受到重视。其包含较为广泛,如单纯韧带损伤,韧带损伤伴骨折或关节内骨折,其在广义上指一个或多个跖跗关节脱位或损伤,但目前更多用来特指第2跖跗关节损伤。由于Lisfranc损伤在临床诊疗中并不常见,约占全身骨折的0.2%,常合并跖骨或跗骨骨折,有研究报道美国的发病率约为1/55000人年,但显然这一数字被明显低估。并且由于存在单纯Lisfranc韧带损伤,普通X线难以进行诊断,初诊时误诊和漏诊率较高,据统计有超过20%的比例被误诊或漏诊。且目前对于Lisfranc损伤的治疗方法多种多样,尚无统一的治疗方法,那种方法最佳一直存在争论,不恰当的治疗方法常常导致严重的并发症。因此,有必要对Lisfranc韧带进行详细的解剖与生物力学研究,为其诊断和治疗提供依据。本课题首先对跖跗关节进行了详细的解剖学研究,测量Lisfranc韧带复合体(包含跖跗背侧韧带,跖跗骨间韧带,跖跗跖侧韧带)的长、宽、横截面积,起止点,以及韧带的走行角度。根据测量数据结果,选取韧带重建的最佳位点和角度,并选取位于跟腱内侧伴行的跖肌腱进行Lisfranc韧带重建的手术模拟。其次,将韧带重建模型固定于生物力学试验机上,通过中立位和跖屈位进行负重加载,对比韧带完整模型和韧带损伤模型,了解韧带重建后模型跖跗关节的横向和纵向稳定性。本课题将分为以下两个部分。第一部分 内侧楔骨与第2跖骨底间韧带重建的解剖学研究目的 通过对内侧楔骨与第2跖骨底间韧带进行形态学测量,为其重建提供解剖学依据。方法 8只成年尸体足部标本,其中左足5只,右足3只。均经肉眼和X线检查已排除足部畸形、创伤等疾病。选中的标本立即用塑料布封闭包装,置于-20°深低温冷冻冰柜中保存,在此温度下,骨和韧带的生物学特性没有明显改变,实验前6小时取出,室温下自然解冻。剔除足背及足底皮肤、肌肉、肌腱。解剖观察跖跗背侧及跖侧韧带、Lisfranc韧带(跖跗骨间韧带)。切开韧带连接,暴露内侧楔骨与第2跖骨间关节面。韧带的长取其两端附着点中点的连线,宽按最宽处进行测量。电子游标卡尺测量Lisfranc韧带在内侧楔骨附着点中心位置距内侧楔骨背侧及舟-楔关节面距离。用量角器测量Lisfranc韧带角度:自第2跖骨向内侧楔骨,将一枚1.25mm的克氏针穿过韧带在两骨上附着点的中心位置,测量克氏针与第2跖骨所呈的角度,第2跖骨上入针点距第2跖骨-中间楔骨关节面距离。按照Lisfranc韧带走行角度和起止点,用2.5mm钻头自第2跖骨向内侧楔骨-第2跖骨方向建立骨隧道,再白内侧楔骨背侧向内侧建立骨隧道。取自体跖肌腱,穿过内侧楔骨-第2跖骨基底(Lisfranc骨道),绕过背侧骨面反折,穿出内侧楔骨,肌腱缝合线予以缝合固定。结果 跖跗背侧韧带长(6.74-7.46 mm),宽(3.02-3.83 mm),面积(15.48~27.12 mm2); Lisfranc韧带长(9.11~12.03 mm),宽(7.36-10.16 mm),面积(92.01-120.01 mm2);跖跗跖侧韧带长(9.88-12.54 mm),宽(5.18-6.22mm),面积(36.94~64.31 mm2)。Lisfranc韧带在内侧楔骨上附着点距背侧骨面(13.17-15.42 mm),距舟-楔关节面(8.72-10.59 mm);韧带走行角度与第2跖骨干所形成的矢状面呈(39.2-47.6°),与第2跖骨干所呈的水平面呈(12.5-19.8°)。Lisfranc骨道在第2跖骨进针点距第2跖骨-中间楔骨关节面距离为(8.25-11.22 mm),在内侧楔骨上的出针点即Lisfranc韧带在内侧楔骨上的附着点。结论 ①通过形态学数据测量,Lisfranc韧带在3条韧带中最为粗壮,重建通道应按照其附着点和走行角度进行重建;②选取自体跖肌腱,通过Lisfranc骨道和内侧楔骨上骨道,能够进行重建Lisfranc韧带和跖跗背侧韧带,不失为一种治疗方法;③跖跗跖侧韧带位于内侧楔骨与第2跖骨跖面,位置较深,受技术所限,尚无法进行重建,本实验重建方法仅为类解剖重建。第二部分自体肌腱重建Lisfranc韧带的生物力学研究目的 ①力学加载下,对比Lisfranc韧带完整模型和损伤模型,在何种体位下分离移位更明显,来为早期诊断隐匿性Lisfranc损伤提供依据;②通过力学加载,评估自体跖肌腱重建Lisfranc韧带后跖跗关节的稳定性,探讨此重建方法的可行性。方法 12只成年男性新鲜下肢尸体标本,其中左足7只,右足5只。均经肉眼和X线检查已排除足部畸形、创伤等疾病。选中的标本立即用塑料布封装,置于零下20°深低温冰柜中保存,在此温度下,骨和韧带的生物学特性没有发生明显改变。实验前6小时取出,室温下自然解冻。于胫骨结节下5cm处横行截断胫腓骨,剔除近端皮肤、肌肉等软组织。以2.0mm克氏针固定跟距、跟骰和距舟关节。保留胫腓骨间膜,标本近端用聚甲基丙烯酸甲酯包埋处理,包埋盒与胫腓骨垂直,以便保证垂直加载。将标本进行标号,便于以后实验和统计分析。将每个标本依次制备Lisfranc韧带完整模型(正常组):标本剔除足背部皮肤,不处理任何韧带或关节囊;Lisfranc韧带断裂模型(断裂组):在韧带完整模型的基础上切断内侧楔骨第2跖骨底间的背侧韧带、Lisfranc韧带、跖侧韧带。同时切开第2跖跗关节关节囊,保留第1跖跗关节关节囊和第1、2楔骨间韧带完整性。止血钳插入内侧楔骨和底2跖骨基底间并撑开,确保Lisfranc韧带完全切开;Lisfranc韧带重建模型(重建组):在韧带断裂模型基础上,于跟腱内侧做一纵切口,取自体跖肌腱,点式复位钳复位内侧楔骨和第2跖骨,在距第2跖骨和中间楔骨关节面以远约1cm处,以2.5mm钻头与第2跖骨矢状面呈约42°、水平面呈16°方向打入内侧楔骨,同时由内侧楔骨背侧向内侧另作一骨隧道。肌腱穿过内侧楔骨-第2跖骨间骨道后,由背侧翻折,穿入内侧楔骨内骨隧道,拉紧后维持复位状态,用爱惜邦缝合线缝合固定。标本的处理过程中随时用生理盐水来保持湿润。将包埋好的标本置于生物力学测试机上,上方连接负重加载装置,下方置于可调节角度平板上,并附带防滑界面。在足内侧楔骨与第2跖骨底平行位置各打入1枚标记物,间距约12mm。分别于中立位和跖屈30°位进行生物力学测试。具体方法:以10 N/s速度、0-600 N逐级轴向加载,每隔100 N加载停止1 min。数码摄像头记录内侧楔骨(C1)和第2跖骨(M2)基底间距以及第2跖骨基底部高度图像(代表足横弓高度),在Adobephotoshop CS6中换算成坐标点,计算C1-M2间位移变化和足横弓高度变化。结果均以未加载状态下的标记点间距为参照数据,取其变化值。结果①中立位,600N载荷下Lisfranc韧带完整模型、损伤模型、重建模型三组C1-M2间位移分别为(0.81±0.11)mm, (1.66±0.19)mm, (0.95±0.17)mm;第2跖骨基底部高度变化为(3.27±0.31)mm, (5.51±0.40)mm, (5.27±0.49)mm。损伤模型的C1-M2位移变化大于完整模型和韧带重建模型,具有统计学差异(p<0.05),韧带重建模型位移略大于完整模型,有统计学差异(p<0.05);断裂组和重建组足横弓下降高度均大于正常组,差异具有统计学意义(p<0.05),断裂组与重建组相比较,差异无统计学意义(p>0.05)。②跖屈30°位置,600N载荷下三组C1-M2间位移变化分别为(1.37±0.27)mm, (2.70±0.39)mm,(1.69±0.23)mm。损伤模型的位移变化大于完整模型和韧带重建模型,差异具有统计学意义(p<0.05),韧带重建模型略大于完整模型,差异有统计学意义(p<0.05)。③在损伤模型中,跖屈30°位下C1-M2位移(2.70±0.39)mm,大于中立位(1.66±0.19)mm,经统计学分析(t=3.932,p=0.000),差异具有统计学意义。结论①采用自体跖肌腱重建Lisfranc韧带后能够减小内侧楔骨-第2跖骨间横向位移变化,在一定程度上稳定Lisfranc关节;②Lisfrac韧带断裂后,纵向位移增大,足横弓缓冲能力下降,背侧韧带和Lisfranc韧带重建后不能提高足横弓的缓冲能力,考虑跖侧韧带在足横弓缓冲能力中的重要性;③在跖屈30°负重位下内侧楔骨-第2跖骨间位移变化较中立位更加明显,有助于提高临床隐匿性Lisfranc损伤的诊断率。

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