跖跗關(guān)節(jié)的影像學(xué)測量、生物力學(xué)及臨床相關(guān)研究.pdf

1、跗跖關(guān)節(jié)是中足的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在步行時完成重力由中足向前足的傳導(dǎo)，并在步態(tài)各期支持體重，由于法國醫(yī)師Jacqlies Lisfranc 首次經(jīng)跗跖關(guān)節(jié)截肢，故該關(guān)節(jié)也稱Lisfranc 關(guān)節(jié)。跖跗關(guān)節(jié)是構(gòu)成足弓的重要組成部分，位于足弓的最高點，在足的站立、行走、跳躍的過程中肩負(fù)的重要使命。其解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一是由多關(guān)節(jié)構(gòu)成，砌合緊密，形成了穩(wěn)定的骨性結(jié)構(gòu)，二是由眾多堅強(qiáng)、復(fù)雜、縱橫交錯的韌帶，加強(qiáng)諸關(guān)節(jié)，增加了足弓的穩(wěn)定性，三是足部的肌肉不但

2、是足運動的動力，也是維持跖跗關(guān)節(jié)穩(wěn)定的重要結(jié)構(gòu)。對于中跖跗關(guān)節(jié)這一復(fù)雜結(jié)構(gòu)目前國內(nèi)缺少必要的研究。跖跗關(guān)節(jié)損傷由于其發(fā)病率較低，且依靠常規(guī)X線片診斷有時較困難，因此誤診率較高。尤其在多發(fā)傷病人，誤診率可高達(dá)20％。跖跗關(guān)節(jié)損傷治療方法較多，哪種固定方法最佳一直存在爭論，而不恰當(dāng)?shù)闹委煶３?dǎo)致嚴(yán)重的后遺癥。鑒于跖跗關(guān)節(jié)損傷的早期診斷治療存在很多問題，我們近年來對過去的治療結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)分析，并就跖跗關(guān)節(jié)的局部解剖、生物力學(xué)、損傷機(jī)制、診斷

3、和治療進(jìn)行了深入研究。 本課題采用不同人群進(jìn)行對照，進(jìn)行了跖跗關(guān)節(jié)的影像學(xué)測量研究，探討跖跗關(guān)節(jié)穩(wěn)定的解剖學(xué)基礎(chǔ)，通過對跖骨和楔狀骨的相互關(guān)系的測量，尋找跖跗關(guān)節(jié)穩(wěn)定的骨性原因，及各骨之間的匹配關(guān)系、易損因素，并得出國人跖骨和楔狀骨及相互關(guān)系的數(shù)值。通過負(fù)重狀態(tài)時跖跗關(guān)節(jié)在前足力學(xué)分布中的研究，得出第一二跖跗關(guān)節(jié)在正常人群的步態(tài)中起著至關(guān)重要的作用。并采用新鮮尸體作為標(biāo)本，造成第一二跖跗關(guān)節(jié)(即內(nèi)側(cè)楔狀骨和第二跖骨基底之間)不同

4、程度韌帶的損傷模型，探討Lisfranc韌帶對第一二跖跗關(guān)節(jié)穩(wěn)定的重要性，為臨床修復(fù)或重建Lisfranc韌帶提供理論依據(jù)。通過跖跗關(guān)節(jié)AO螺釘(LAsfranc螺釘)、可吸收螺釘固定，石膏外固定，克氏針固定不同內(nèi)固定方式的回顧性研究，為臨床治療跖跗關(guān)節(jié)脫位提供依據(jù)，本實驗分以下四部分： 第一部分跖跗關(guān)節(jié)的影像測量研究 目的：探討跖跗關(guān)節(jié)這一復(fù)合結(jié)構(gòu)在前足穩(wěn)定性中的起重要作用的解剖學(xué)基礎(chǔ)。 方法：分別測量正常成年

5、人群34例，跖跗關(guān)節(jié)損傷患者34例進(jìn)行X線的測量。使用500mA Siemens DR 攝片機(jī)；X線球管向頭側(cè)傾斜28—32度時(X線平行于跖跗關(guān)節(jié)面)，中心線對準(zhǔn)第3跖骨基底，焦片距為90cm，分別拍攝足的正位和45斜位片。分別測量榫孔內(nèi)側(cè)緣的深度(第二跖骨基底內(nèi)側(cè)重疊內(nèi)側(cè)楔狀骨的長度)、榫孔外側(cè)緣的深度(第二跖骨基底外側(cè)重疊外側(cè)楔狀骨的長度)和第二跖骨長度、第一二跖跗關(guān)節(jié)之間的距離。測量時以平行于第一跖骨水平放置的可透X線的10cm

6、標(biāo)準(zhǔn)尺為校正標(biāo)準(zhǔn)。通過DR工作站軟件完成。 結(jié)果：測量國人正常榫孔內(nèi)側(cè)緣的平均深度為9.5mm，而男女又存在差別，男性10.4mm，女性8.5mm；榫孔外側(cè)緣的平均深度為5.3mm，男性6.0mm，女性4.5mm，而骨折脫位組榫孔內(nèi)、外側(cè)緣的平均深度為為9.4ram，5.3mm；單純脫位組榫孔內(nèi)、外側(cè)緣的平均深度為為8.3mm，3.9ram。第一二跖跗關(guān)節(jié)之間的距離四組沒有差別，分別為1.58mm，1.49mm，1.47mm，1

7、.48mm。 結(jié)論：①跖跗關(guān)節(jié)的榫卯樣結(jié)構(gòu)(第二跖骨基底插于內(nèi)側(cè)楔狀骨和外側(cè)楔狀骨之間)，尤其是榫孔外側(cè)緣的深度，是穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。②男性較女性的跖跗關(guān)節(jié)較為穩(wěn)定，骨折脫位型較單純脫位型的跖跗關(guān)節(jié)更為穩(wěn)定。 第二部分跖跗關(guān)節(jié)在前足負(fù)重分布中的研究 目的：觀察負(fù)重狀態(tài)時跖跗關(guān)節(jié)在前足負(fù)重中的分布。 方法：8具尸體足標(biāo)本，生前均無足部疾患正常成人新鮮尸體標(biāo)本，男6具，女2具。在踝關(guān)節(jié)以上20厘米處橫行截斷脛腓

8、骨，小心剔除近段5厘米皮膚、肌肉等軟組織，保留脛腓骨間膜，標(biāo)本近端用聚甲基丙烯酸甲脂包埋處理，包埋盒與脛腓骨垂直，以保持垂直向下加載。并將尸體標(biāo)本標(biāo)號，便于以后實驗和統(tǒng)計分析。實驗中跖跗關(guān)節(jié)所承受的壓應(yīng)力采用壓敏片技術(shù)來測試。測量所用的壓敏片由日本富士公司生產(chǎn)的膠片，實驗前預(yù)先將壓敏片剪成和各跖跗關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)面大致相吻合的形狀，以聚乙烯膜封裝，將做好的壓敏片分別插入各跖跗關(guān)節(jié)面，將包埋好的標(biāo)本置于萬能生物力學(xué)機(jī)上，標(biāo)本下方通過特制的模具固定

9、，上方連接加載裝置。加載時保持脛腓骨垂直，正位踝關(guān)節(jié)無內(nèi)外翻，呈中立位；側(cè)位踝關(guān)節(jié)分別位于跖屈90度、120度、150度。生物力學(xué)機(jī)以10N/秒的速度向標(biāo)本頂端施加600N的壓力，保持最大載荷5秒后卸載。 結(jié)果：在踝關(guān)節(jié)負(fù)重600N逐漸跖屈的過程中，跖跗關(guān)節(jié)第1-5 關(guān)節(jié)面的壓強(qiáng)無明顯差異(P>0.05，附表一)；跖跗關(guān)節(jié)第1-5 關(guān)節(jié)面的接觸面積和壓力發(fā)生明顯的變化。在跖屈0度位時，第一跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為146.3±13.

10、6mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為112.6±11.3N；第二跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為190.1±24.7 mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為150.5±15.9N；第三跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為171.2±23.6 mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為136.6±13.2N；第四跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為91.6±8.6 mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為63.2±6.1N；第五跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為62.5±5.8 mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為51.3±5.3 N。在跖屈30

11、度位時，第一跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為190.4±20.3 mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為150.2±14.7N；第二跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為198.7±18.6mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為164.3±15.4N；第三跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為165.8±15.3mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為 140.5±13.7N；第四跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為66.5±6.1 mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為48.1±5.2N；第五跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為31.3±3.6 mm<

12、'2>，傳遞的負(fù)荷為24.3±2.3 N。在跖屈60度位時，第一跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為229.3±23.2 mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為186.7±17.9N；第二跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為200.2±21.4mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為169.9±17.1N；第三跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為149.4±13.6mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為124.3±12.3N；第四跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為45.3±4.7mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為36-3±3.8N；第

13、五跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積為20.4±2.9mm<'2>，傳遞的負(fù)荷為15.1±2.1Nf附表二、三)。在踝關(guān)節(jié)逐漸跖屈的過程中，第一跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積和傳遞負(fù)荷呈現(xiàn)增加的趨勢，有顯著差異(P<0.01)；第二跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積和傳遞負(fù)荷無顯著差異(P<0.05)；第三、四、五跖跗關(guān)節(jié)面的接觸面積和傳遞負(fù)荷呈現(xiàn)減少的趨勢，有顯著差異(P<0.01)。 結(jié)論：中立位第二三跖跗關(guān)節(jié)傳遞的負(fù)荷最大，是跖跗關(guān)節(jié)主要的負(fù)重部分。隨著踝關(guān)節(jié)

14、跖屈角度的增加，第四五跖跗關(guān)節(jié)的負(fù)荷逐漸變小，而第一跖跗關(guān)節(jié)的負(fù)荷逐漸增加，內(nèi)側(cè)兩柱承擔(dān)主要的負(fù)荷。其負(fù)荷的改變是通過改變接觸面積來實現(xiàn)的。 第三部分 Lisfranc韌帶對前足穩(wěn)定性的研究 目的：生理狀態(tài)下，Lisfranc 韌帶的損傷對前足穩(wěn)定的影響。 方法：試驗標(biāo)本準(zhǔn)備：6具尸體足標(biāo)本，生前均無足部疾患正常成人新鮮尸體標(biāo)本，男4具，女2具，標(biāo)本近端用聚甲基丙烯酸甲脂包埋處理，包埋盒與脛腓骨垂直，以保持向下加

15、載時踝關(guān)節(jié)位于中立位，自制脛腓骨夾具，用以固定小腿。將包埋好的標(biāo)本置于萬能生物力學(xué)機(jī)上，標(biāo)本下方通過特制的防滑界面，上方連接加載裝置。暴露第一二跖跗關(guān)節(jié)及其間隙，依次切斷背側(cè)韌帶、Lisfranc 韌帶和跖側(cè)韌帶分別加載。加載時保持脛腓骨垂直，外固定架固定踝關(guān)節(jié)于跖屈30度位(正位踝關(guān)節(jié)無內(nèi)外翻，呈中立位；側(cè)位踝關(guān)節(jié)分別位于跖屈30度)。生物力學(xué)機(jī)以10N/秒的速度向標(biāo)本頂端施加100N的壓力，保持最大載荷5秒后卸載。距第一跖骨關(guān)節(jié)1c

16、m處，在第一跖背側(cè)打入一枚細(xì)克氏針，在第二跖背側(cè)對應(yīng)位置打入另一枚細(xì)克氏針，之間連接引伸器(見圖四)。第一二跖骨基底之間距離輕微的增加都可通過克氏針傳遞給引伸器，使機(jī)械信號變形轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，通過電腦記錄下不同負(fù)荷對應(yīng)的位移值。 結(jié)論：單純背側(cè)韌帶的斷裂對于內(nèi)側(cè)柱和中間柱之間的穩(wěn)定影響不大，可以保守治療；Lisfranc 韌帶對于維持第二跖骨和內(nèi)側(cè)楔狀骨之間的穩(wěn)定至關(guān)重要；隨著負(fù)荷的增加，位移有增大的趨勢，也許當(dāng)足部劇烈下落時，足

17、橫弓下陷，跖側(cè)韌帶就發(fā)揮其強(qiáng)大的維持內(nèi)側(cè)柱和中間柱之間的穩(wěn)定的作用，這有待于我們進(jìn)一步的研究。 第四部分跖跗關(guān)節(jié)不同固定方式的臨床回顧性研究 目的：探討跖跗關(guān)節(jié)脫位及骨折脫位的治療方法及臨床療效。 方法：對85 例跖跗關(guān)節(jié)患者進(jìn)行回顧性分析，74例獲得隨訪，其中單純脫位型21例，骨折脫位型53例。復(fù)位后分別采用石膏外固定24例，克氏針內(nèi)固定22例，螺釘內(nèi)固定28例。術(shù)后采用AOFAS足功能標(biāo)準(zhǔn)評價功能，并對骨折分