踝關節韌帶損傷及修復對關節面受力面積及應力的影響

王守赟，萬葉，阮文禮，王慶華

(大連市第二人民醫院，遼寧大連116011)

踝關節韌帶損傷及修復對關節面受力面積及應力的影響

王守赟，萬葉，阮文禮，王慶華

(大連市第二人民醫院，遼寧大連116011)

目的探討踝關節韌帶損傷及修復對關節面受力面積及應力的影響。方法將正常踝關節標本100個隨機分為五組，每組10個。A組保留原本的踝關節韌帶；B組切斷下脛腓聯合前韌帶；C組切斷踝關節內、外側韌帶和下脛腓聯合前韌帶；D組在C組處理基礎上，用螺絲固定下脛腓聯合損傷韌帶，采用縫合鉚釘修復三角韌帶；E組在C組處理基礎上，僅用螺絲固定下脛腓聯合損傷韌帶。采用QX-W400生物力學試驗機檢測各組在背伸10°、內翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位時關節面受力面積及應力。結果背伸10°、內翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位時關節面受力面積由大到小依次為A、D、E、B、C組，關節面應力由小到大依次為A、D、E、B、C組，組間比較P均<0.05。結論踝關節韌帶損傷時關節面受力面積減少、關節面應力增加，且損傷越嚴重上述變化越明顯；及時修復受損傷韌帶包括三角韌帶，可減少應力面積，改善其生物力學環境。

踝關節損傷；韌帶損傷；韌帶修復；關節面受力面積；關節面應力

踝關節由距骨、脛骨及腓骨構成，是軀體與地面接觸的重要部位。踝關節依靠韌帶保持穩定，韌帶發生斷裂或扭傷則破壞踝關節穩定性。踝關節韌帶由外側向內側分別為外側韌帶、前后脛腓下聯合韌帶、骨間韌帶和內側韌帶(即三角韌帶)。踝關節韌帶損傷在臨床上較為常見，其中大部分為外側韌帶損傷(約85%)，多個韌帶同時損傷的情況較少。韌帶損傷未及時恰當處理，將嚴重影響踝關節功能[1～3]。當踝關節韌帶部分甚至全部受損時，踝關節在背伸、內翻、外翻、跖屈和中立位時均可出現生物力學改變，直接導致踝關節出現超越其生理范圍的活動，導致踝穴擴大，距骨在踝穴內移動，出現外旋傾斜及外移，持續加重的骨組織損傷可能導致退行性變。韌帶損傷的類型不同，對關節生物力學的影響亦不同。2016年3～ 5月，我們觀察了踝關節韌帶損傷及修復對關節面受力面積及應力的影響。現報告如下。

1 材料與方法

1.1 材料 ①踝關節標本：人踝關節標本100個(浸泡于10%甲醛溶液中)，由北京大學醫學部解剖教研室提供；通過X光片及肉眼觀察，踝關節外觀良好，無感染或骨折。標本來源尸體男48例、女52例，年齡17～68歲，體質量48～69 kg。②主要儀器：QX-W400生物力學試驗機(上海企想檢測儀器有限公司)，電子壓力傳感器(K-Scan 4000，TeKscan，Inc，USA)，X光機(GE，Brivo XR385，USA)，手術器械、解剖器具等(和弘手術器械上海有限公司)。

1.2 標本分組及處理 將踝關節標本置于20～25 ℃環境中12 h[4,5]。隨機分為五組，每組10個。五組標本來源者的性別、年齡均具有可比性。A組保留原本的踝關節韌帶；B組(韌帶部分損傷)切斷下脛腓聯合前韌帶[6]；C組(韌帶全部損傷)切斷踝關節內、外側韌帶和下脛腓聯合前韌帶[7]；D組(三角韌帶修復)在C組處理基礎上，用螺絲固定下脛腓聯合損傷韌帶，采用縫合鉚釘修復三角韌帶，將錨釘植入韌帶撕脫的距骨或內踝處，在其尾部預置高強度不可吸收線進行縫合，編織縫合斷端；E組(三角韌帶不修復)在C組處理基礎上，僅用螺絲固定下脛腓聯合損傷韌帶。

1.3 關節面受力面積及應力檢測 將各組踝關節標本固定于QX-W400生物力學試驗機，切開皮膚顯露關節腔，置入電子壓力傳感器，注意避免損傷關節、肌腱和韌帶[8～11]。將電子壓力傳感器按照操作規范從關節腔部位置入，檢測過程中向標本噴灑生理鹽水，減少組織損傷[12]。分別檢測各組在背伸10°、內翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位時關節面受力面積及應力[13,14]。試驗重復3次，取平均值。

2 結果

2.1 各組關節面受力面積比較 背伸10°、內翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位時關節面受力面積由大到小依次為A、D、E、B、C組，組間比較P均<0.05。見表1。

表1 各組關節面受力面積比較

注：同體位下各組關節面受力面積比較，P均<0.05。

2.2 各組關節面應力比較 背伸10°、內翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位時關節面應力由小到大依次為A、D、E、B、C組，組間比較P均<0.05。見表2。

表2 各組關節面應力比較

注：同體位下各組關節面應力比較，P均<0.05。

3 討論

人體自身的重量傳達到地面時，主要經過踝關節進行傳遞，踝關節內壓力、受力面積和關節內應力具有較好的穩定性[15]。踝關節韌帶出現異常會導致關節內應力發生異常，且隨著關節活動的加劇而不斷加重和累積。如關節內應力增大、接觸面積減小、關節液流動情況改變時則引起關節內軟骨磨損和營養不良，最終導致關節受損。

本研究通過切斷下脛腓聯合前韌帶建立韌帶部分損傷模型，通過切斷踝關節內、外側韌帶和下脛腓聯合前韌帶建立韌帶全部損傷模型，采用生物力學試驗機檢測踝關節生物力學指標即關節面受力面積及應力。結果顯示，踝關節韌帶部分和全部損傷模型在背伸10°、內翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位時關節受力面積均較正常對照A組減小，關節面應力均較A組增加，且全部損傷模型變化更顯著；提示踝關節韌帶損傷造成關節的生物力學改變，導致關節穩定性降低。

內踝尖部、體部或距骨內側發生撕裂時會導致三角韌帶嚴重損傷，其中距骨內側面撕裂發生概率最高[16]。臨床發現，踝關節損傷后只有恢復三角韌帶的形態和張力，才能避免出現距骨外旋傾斜及向外移位，進而保證關節穩定性，降低術后并發癥的發生率；三角韌帶在損傷初期若未及時、恰當處理，將嚴重影響后期踝關節功能恢復[17]。但目前對于三角韌帶損傷的修復方法尚無定論。淺層的三角韌帶損傷多發生于中部橫行或內踝前丘附著處，很少發生在扇形分布范圍以下的附著處。目前臨床常采用手術修復斷裂的內側三角韌帶，修復工具主要是縫線或細鋼絲，縫合方法包括端端縫合和錨釘縫合[18]。首先經距骨體部和頸部鉆孔以到達距骨竇，然后將縫線或細鋼絲經骨孔穿出打結。深層撕裂部位發生在內踝尖部，可以對內踝部位進行鉆孔，一般為兩個骨孔，將縫合完韌帶的修復工具由骨孔穿出；撕裂部位為體部時，直接在其體內進行縫合即可。但上述傳統修復方式存在較大的弊端，縫線或細鋼絲易斷裂或折斷，對韌帶造成二次損傷；尤其是撕裂部位為距骨內側面時，對其進行修復不僅對韌帶造成巨大創傷，且由于過長的骨孔使穿線比較繁瑣。隨著縫合鉚釘在關節外科的應用，其適用范圍逐漸擴大，對于韌帶損傷的修復亦取得較好的效果。縫合鉚釘是鈦釘的一種，末端帶尾線。與傳統修復方式相比，縫合鉚釘具有操作簡便、不需二次手術取出、固定效果好等優點。錨釘相比較于縫線和細鋼絲沒有任何刺激性，埋入軟骨組織不會對其造成影響，無需取出；錨體埋入時不需外側切開，對韌帶的損傷較小；錨體能夠牢固抓持骨質，促進韌帶恢復；縫合錨尾端4股不吸收線具有重建三角韌帶深層的作用，即使由于某些原因造成韌帶未能良好愈合，縫合鉚釘中至少2股尾線可以永遠起到代替三角韌帶深層的作用。本研究對踝關節韌帶全部損傷模型采用縫合鉚釘修復三角韌帶，結果顯示修復三角韌帶組關節受力面積較未修復關節增加，關節面應力較未修復關節減小；提示修復三角韌帶能改善距骨傾斜角，促進關節功能恢復。

綜上所述，踝關節韌帶損傷時關節面受力面積減少、關節面應力增加，且損傷越嚴重上述變化越明顯；及時修復受損傷韌帶包括三角韌帶可減少應力面積，改善其生物力學環境，促進關節功能恢復。

[1] 孫景東,劉小濤,謝易,等.自體半腱肌雙股重建治療膝關節內側副韌帶陳舊性損傷療效觀察[J].山東醫藥,2015,55(1):91-92.

[2] 李軍,魏文智,同永剛.高頻超聲指導下踝關節韌帶損傷的治療效果分析[J].陜西醫學雜志,2014,43(4):452-454.

[3] 郭宇,王凌,金國華,等.前交叉韌帶重建脛骨側止點定位的應用解剖學研究[J].南京醫科大學學報(自然科學版),2017,37(3):346-348.

[4] 秦紅衛,王娟,周守國,等.三維各向同性脂肪抑脂快速自旋回波序列在評估踝關節韌帶損傷中的應用研究[J].中華創傷骨科雜志,2015,17(9):796-799.

[5] 許彬.彩超在踝關節韌帶損傷診治中的診斷應用[J].數理醫藥學雜志,2016,29(6):903-905.

[6] 李英英.早期康復干預對關節鏡下前交叉韌帶重建術后膝關節功能恢復的影響[J].山東醫藥,2014,54(18):105.

[7] 何河北,董偉強,孫永建,等.修復三角韌帶與不修復對于踝關節骨折合并三角韌帶損傷術效果的Meta分析[J].中華關節外科雜志電子版,2014,8(4):497-501.

[8] 施鳳超,周敦,朱文峰,等.雙固定錨釘治療踝關節三角韌帶損傷的療效分析[J].江蘇醫藥,2014,40(10):1215-1216.

[9] 田鋒,劉春新,朱瑞罡,等.跨踝帶關節外固定架結合微創復位治療閉合Pilon骨折療效觀察[J].山東醫藥,2015,55(18):107-107.

[10] 趙宏謀,李毅,梁曉軍,等.不同內固定方法治療踝關節后側骨-韌帶損傷的生物力學研究[J].中國骨與關節損傷雜志,2016,31(6):613-616.

[11] 李庭,孫旭,李紹良,等.合并外側副韌帶損傷的踝關節骨折的臨床研究[J].中華創傷骨科雜志,2016,18(3):209-213.

[12] 翁科捷,鐘志剛,張育鋒,等.手術治療踝關節骨折合并下脛腓聯合韌帶損傷的臨床療效分析[J].臨床醫學工程,2016,23(5):641-642.

[13] 馬志堅,陳仲,廖鵬,等.合并踝關節骨折的三角韌帶損傷是否需要早期手術修復[J].中華創傷骨科雜志,2014,16(12):1075-1080.

[14] 蘇應軍,童新延,胡力.踝關節骨折伴三角韌帶損傷應用手術治療的臨床分析[J].臨床醫學工程,2016,23(7):919-920.

[15] 吳俊峰,邢海龍,黃立雪,等.距骨內側穹窿骨軟骨損傷與踝外側副韌帶損傷的相關性探討[J].影像診斷與介入放射學,2015,24(4):322-325.

[16] 劉敏,伍賢平,童敏,等.超早期高壓氧治療對脊髓全橫斷損傷大鼠股骨骨鈣、骨生物力學及骨膠原的影響[J].中國康復理論與實踐,2016,22(10):1145-1150.

[17] 茹正良,景孟軍,王以進.兩種不同下脛腓聯合固定方式的生物力學分析[J].醫學理論與實踐,2016,29(7):853-855.

[18] 婁紀剛,劉浩,李元超,等.一種新型人工頸椎間盤置換的生物力學研究[J].生物骨科材料與臨床研究,2016,13(3):10-13.

王慶華(E-mail： yingkai1975@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.48.024

R684.7

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1002-266X(2017)48-0072-03

2017-06-30)