月骨周围背侧脱位韧带损伤及手术修复后的生物力学研究

靳亮　于亚东　白延斌　于晓飞

作者单位: 050011石家庄市，河北医科大学第三医院

月骨周围背侧脱位韧带损伤及手术修复后的生物力学研究

靳亮于亚东白延斌于晓飞

作者单位: 050011石家庄市，河北医科大学第三医院

【摘要】目的观察月骨周围背侧脱位的韧带损伤，评估月骨周围韧带对腕关节背伸稳定性的影响。方法选用9例新鲜的自愿捐献的上肢标本，用自制的实验固定架固定上肢标本，通过CSS-44020系列生物力学机，使腕关节处在30°背伸、30°尺偏位置，对腕关节施加垂直负荷，速度为5 N/s，当负荷达到300 N后停止加速施压，维持负荷60 s，制作月骨周围背侧脱位的病理模型(损伤标本)。分离和解剖出韧带的损伤情况。将上述的标本脱位的腕骨及移位的骨折块复位，再经舟状骨远侧骨折段穿针经近侧段至月骨，经三角骨穿针至月骨做固定，另一枚克氏针固定三角骨及舟状骨，拍摄平片，确定复位、穿针固定无误(单纯克氏针修复组: B组) :采用4号丝线间断缝合修复上述标本中损伤的韧带(克氏针加韧带修复组: C组)。并按此顺序分别对3组标本进行生物力学测试，通过CSS-44020系列生物力学机，在腕关节内舟骨窝和月骨窝处放置压敏片，用自己制作的实验固定架固定上肢标本，使腕关节在背伸30°、尺偏30°位置，对腕关节施加垂直负荷，速度为5 N/s，当负荷达到200 N后停止加速施压，维持负荷60 s，对每组标本的压敏片测量舟骨窝和月骨窝上的压力载荷和应力区。结果通过模拟月骨周围背侧脱位解剖和分离出损伤韧带，受损韧带以舟月韧带，月三角骨韧带为主。月骨窝、舟骨窝所受平均压强大小均为C组、B组、A组依次增大。3组标本间两两比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。结论腕关节月骨周围存在复杂的韧带结构，这些韧带对腕关节背伸稳定性和月骨的稳定起着重要作用，损伤可引起腕关节不稳定，在月骨周围背侧脱位较常见;月骨周围脱位的治疗中，单纯克氏针固定不能回复腕关节的即刻稳定性，修复月骨周围韧带可以有效减少腕关节内受力，对腕关节的稳定性起到一个重要保护作用。

【关键词】腕关节;月骨周围韧带;月骨周围背侧脱位;韧带修复术;生物力学

近年来，腕关节骨折脱位是手外伤的重要研究之一，而月骨周围脱位又是临床常见的一种类型，这种损伤可以引起腕关节的不稳定。本研究月骨周围脱位损伤的月骨周围韧带进行较深入的探讨，旨在通过比较损伤、单纯克氏针固定修复、克氏针固定加韧带修复这3种模式下腕关节应力分布状态，探讨腕关节月骨周围韧带对腕关节背伸稳定性的影响。

1　材料与方法

1.1材料

1.1.1仪器与设备: 1.0克氏针、电钻、常规手术器械:手术刀柄、手术刀片、手术丝线、手术针、手术剪、镊子、止血钳、术中C型臂等。生物力学仪器:自己制作的实验固定架、自凝牙托粉、国产CSS-44020系列生物力学实验机、日本富士FDP301密度仪、压敏片、聚乙烯薄膜等。数码相机。

1.1.2上肢标本的取材、制备与分组:选取9具上肢标本，标本均取自新鲜的成人尸体，不限性别、年龄、左右，所有上肢标本均从肘关节以下离断，保留远端前臂部分，注意不要损伤桡侧屈腕肌腱、尺侧屈腕肌腱、桡侧腕长伸肌腱、桡侧腕短伸肌腱、尺侧伸腕肌腱及其腱鞘。标本取材后保存在冰柜冷冻，在实验前24h室温解冻，通过大体观察和X线检查，以确认腕关节完整除外腕关节及韧带系统的创伤、肿瘤、结缔组织及骨关节疾病等影响，同时测量掌倾角、尺偏角及尺桡骨变化。

1.2实验方法

1.2.1月骨周围背侧脱位标本的解剖与韧带观察:选取9具上肢标本，用克氏针固定前臂于中立位，将标本的近端和远端分别放置在自己制作的实验固定架中与自凝牙托粉凝混合于固定架中进行凝固处理，标本和模具便可固定在力学实验机上。将被牙托粉凝固在自己制作的实验固定架的标本的远端固定在生物力学实验机的底座上，近端与生物力学实验机的传感器连接，并确定固定牢固。调整实验固定架，使腕关节处于背伸30°、尺偏30°的位置。生物力学实验机通过桡侧屈腕肌肌腱、尺侧屈腕肌肌腱、桡侧腕长伸肌肌腱、桡侧腕短伸肌肌腱、尺侧伸腕肌肌腱，对腕关节施加垂直负荷，采用日本富士公司所推荐的持续加载，速度为5 N/s，当负荷达到300 N后停止加速施压，维持负荷60 s，60 s后，缓慢释放压力。将标本沿远端缘，切长约4 cm的横行切口，位置在Lister结节尺侧、腕关节背侧，切开皮肤及皮下组织，切开关节囊，解剖腕关节观察月骨周围韧带的损伤情况，包括:舟月韧带、月三角骨韧带、桡腕背侧韧带、舟三角背侧韧带及腕骨间背侧韧带。见图1、2。

图1月骨周围背侧脱位的X线片

图2　腕关节韧带解剖示意图

1.2.2A、B、C组标本与实验物品的准备:将9具标本按损伤组、单纯克氏针修复组、克氏针加韧带修复组的顺序进行模型制备。制备方法如下: A组(损伤组) :即是9具制备的月骨周围脱位的病理模型。B组(单纯克氏针修复组) :将上述的标本脱位的腕骨及移位的骨折块复位，再经舟状骨远侧骨折段穿针经近侧段至月骨，经三角骨穿针至月骨做固定，另一枚克氏针固定三角骨及舟状骨，拍摄平片，确定复位、穿针固定无误。C组(克氏针固定加韧带修复组) :将上述标本中损伤的韧带用4-0丝线间距0.5 cm间断缝合修复。

1.2.3压敏薄膜的置入及腕关节压力的测试:依照桡腕关节面剪取与关节面形状和大小相似的纸样。将压敏片根据纸样的大小和形状进行修剪，并确定其掌、背、桡、尺方向。用聚乙烯密封以防止关节内关节液和渗出的组织液染色，留下一个矩形在尾侧便于夹紧压敏片。加载前小心置入于腕背侧切口。首先稳定固定腕关节，再小心置入压敏片，植入后也应稳定固定，目的是为了减少压敏片受到外力作用而产生的误差的使用克氏针将前臂固定于中立位，将标本的近端和远端分别放置在自己制作的实验固定架中，与自凝牙托粉凝混合于固定架中进行凝固处理，标本和模具便可固定在力学实验机上。将被牙托粉凝固在自己制作的实验固定架的标本的远端固定在生物力学实验机的底座上，近端与生物力学实验机的传感器连接，并确定固定牢固。调整实验固定架，使腕关节处于背伸30°、尺偏30°的位置。生物力学实验机通过桡侧屈腕肌肌腱、尺侧屈腕肌肌腱、桡侧腕长伸肌肌腱、桡侧腕短伸肌肌腱、尺侧伸腕肌肌腱，对腕关节施加垂直负荷，采用日本富士公司所推荐的持续加载，速度为5 N/s，当负荷达到300 N后停止加速施压，维持负荷60 s，60后，缓慢释放压力。加载完成后，小心取出压敏片，把压敏片装入纸袋中保存。

用同样的方法将所有3组标本依次进行生物力学测试，每一个腕关节应用压敏片重复检测3次。

1.2.4压敏片数据的采集与处理:在加载实验完成后，首先观察每个压敏片的着色范围，并与尺桡骨远端关节面相比较，在压敏片上标明舟骨窝、月骨窝的位置与范围，为测量应力，在压敏片上描绘出二维坐标:以月骨窝横轴和舟骨窝横轴的中点分别为原点，以腕关节的桡尺轴为水平轴，以月骨窝和舟骨窝原点为中心作半径不同的同心圆，然后在以60°角为区间等分同心圆。根据上述方法的规定，应用日本富士公司生产的FDP301密度仪用来测量，采集所划分的各个区域内的应力值。对压敏片上每一着色点分别测量3次取平均值。见图3。

图3　压敏片的处理

1.3统计学分析应用SPSS 13.0统计软件，计量资料以±s表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1月骨窝生物力学分析月骨窝压强大小为组、B组、A组依次增大，两两比较差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

2.2舟骨窝生物力学分析月骨窝压强大小为C组、B组、A组依次增大。两两比较差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表1月骨窝生物力学分析　n=9，±s

表1月骨窝生物力学分析　n=9，±s

注:与A组比较，*P＜0.05;与B组比较，#P＜0.05

组别　受力面积(mm2)　受力大小(N)　压强大小(N/mm2) A组88.1±9.47　122.02±1.22　1.385±0.129 B组　69.47±3.85*　60.58±0.93*　0.872±0.242*C组　64.7±5.22* #　22.77±0.73* #　0.352±0.139*#

表2　舟骨窝生物力学分析　n=9，±s

表2　舟骨窝生物力学分析　n=9，±s

注:与A组比较，*P＜0.05;与B组比较，#P＜0.05

组别　受力面积(mm2)　受力大小(N)　压强大小(N/mm2) A组77.1±8.93　174.01±2.77　2.257±0.310 B组　57.9±5.36*　114.76±1.99*　1.982±0.371*C组　54.7±2.93* #　51.99±0.683* #　0.975±0.233*#

3　讨论

本实验通过克氏针固定及月骨周围损伤韧带修复，来模拟月骨周围脱位的治疗，测量舟骨窝、月骨窝所受压力，与损伤后的腕关节舟骨窝、月骨窝比较，系统的阐述了舟骨窝、月骨窝所受压力的变化，客观的证明了月骨周围韧带对腕关节背伸稳定性和月骨的稳定起着重要作用，为临床手术治疗月骨周围脱位中修复韧带的必要性提供部分生物力学依据。

3.1月骨周围韧带的应用解剖与月骨周围背侧脱位损伤机制附着在月骨周围韧带一起维持腕关节背伸状态的稳定性，包括尺月韧带，桡月长韧带，桡月短韧带，舟月韧带，月三角骨韧带，与腕关节8块腕骨与其他韧带一起构成了一个复杂的腕关节系统［1］。月骨借助韧带与周围骨骼连接，应力传递，分散负荷，稳定腕关节，不至于过度运动。当人们不小心跌倒时腕关节过度背伸、并存在尺偏、前臂旋前、掌侧触地，由于三种状态同时存在，剪应力、压应力及拉伸应力的共同产生，瞬间交织作用于舟月韧带韧带及月三角骨韧带［2］，而桡月韧带未受损伤，月骨和桡骨的关系正常，周围其他腕骨离位。通过腕关节内韧带损伤，腕关节背伸不稳定［3］，这是月骨周围脱位最常见的发生机制。

3.2模拟损伤机制本实验模拟腕关节月骨周围背侧脱位损伤机制，将标本固定在自己制作的实验固定架，负荷方向垂直向下，并通过改变腕关节角度来改变载荷传导方向。腕关节背伸及尺偏容易致舟月韧带，月三角骨韧带过度拉伸，超过韧带拉伸极限值发生韧带纤维断裂，造成月骨与其他腕骨间隙逐渐增加导致腕关节不稳定性［4－7］。月骨围韧带结构是腕关节中较容易损伤的结构。所以我们通过腕关节背伸、尺偏并施加垂直负荷来模拟月骨周围背侧脱位损伤机制。我们的预实验结果表明，由于标本的来源限制，腕关节韧带的拉伸载荷，随腕关节背伸角度的增加而增加，当超过60°时，尺桡骨、舟状骨发生明显骨折，所以我们的实验的腕关节背伸角度选取30°，以减少产生其他损伤的可能性。为降低对同一标本重复实验所产生的测量结果的误差，所有标本均按照正常、损伤、单纯克氏针固定、克氏针固定加韧带修复的顺序进行加载实验并分析生物力学结果。

3.3加载方式的选择许多学者在腕关节的生物力学实验研究中通常选择的是正常的垂直的轴向载荷和压缩载荷，因为在人体的正常生理活动中，腕关节总是受到前臂屈伸肌群的轴向载荷和压缩载荷。目前，有三种不同的加载方式，即通过掌骨，屈腕、伸腕肌及屈指伸指肌腱加载轴向负荷［8］，在中立位置状态给与腕关节加载垂直负荷最好的方法是是通过掌骨，但通过掌骨无法在屈曲、背伸、桡偏、尺偏状态下，给与关节面垂直加载［8］。所以为了得到满意的腕关节应力分布这个实验选择了通过桡侧屈腕肌、尺侧腕屈屈肌、桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、尺侧腕伸肌，是正常的手腕肌肉的主要运动载体，通过腕关节的肌腱，腕关节运动中心距离，可产生最大转矩和屈伸角度;屈指浅、深肌腱和伸肌腱在腕关节的运动范围的中心附近，在腕关节的扭矩几乎为零，所以运动和负载在手腕上的传导作用小，不易分析受力关节面。因此，本实验通过屈腕，伸腕肌腱加载，同时保留其腱鞘［9］。

3.4使用压敏片进行生物力学实验的原理及优缺点

本实验所用的压敏片，由聚酯基制作而成。分为片与C片，A片涂有微胶囊包覆的色彩材料，而C片涂有颜色的材料，表面接触粗糙，施加压力即可显示颜色。当压力作用于A片，材料发生断裂，释放出颜色微胶囊，颜色微胶囊材料和显色材料满足条件产生颜色反应。由于不同的压力作用于敏感的微胶囊，从破裂的微胶囊中，其颜色深浅也有所不同。压敏片测量还包括其着色的大小范围。此外，操作时尽量轻柔，防止产生误差应力的颜色，此外，对压敏片的一侧应留一个矩形的尾巴。压敏片对外部环境条件要求是非常严格的。使用标本前应提前一天解冻，选择室温25℃及40%相对湿度，使标本与环境温度和湿度适宜来满足实验过程中的要求，实验过程中还应不断监测。为了防止关节内关节液和渗出的组织液染色，用薄的聚乙烯塑料密封。由于压力片的测量范围有限制，应力过大或过小导致数据丢失。据报道，压敏片测量时约7.85%的数据丢失［10］，误差率约为10%［11］。尽管压敏片拥有诸多缺点，但仍是一种先进的测量材料。在国内外关节的生物力学研究中，许多学者应用压敏片［12，13］。

3.5克氏针的固定与韧带的修复实验中准确复位与固定月骨与周围腕骨的位置关系十分关键，复位不准确或不牢固会使标本在加载实验中所得实验数据发生偏差，甚至使标本发生二次损伤。将损伤标本脱位的腕骨及移位的骨折块复位，再经舟状骨远侧骨折段穿针经近侧段至月骨，经三角骨穿针至月骨做固定，另一枚克氏针固定三角骨及舟状骨。通过克氏针的准确复位防止了舟骨与月骨出现分离。但是在临床当中，文献报道:单纯的克氏针固定不能阻止后期的舟月、月三角分离，临床随访会出现腕关节不稳定的情况发生;复位脱位的腕骨及移位的骨折块时，采用锚钉修补舟月及月三角骨韧带后，在随后平均11年的随访中没有发现一例出现腕关节不稳定的患者;闭合复位克氏针固定与切开复位韧带修复患者的腕关节功能进行比较，发现经过韧带修复后的患者的腕关节功能恢复较好，腕关节稳定性也较理想［14－16］。这些报道也说明了韧带的修补韧带在保护及维持腕关节的稳定性具有重要的积极意义。在临床治疗月骨周围脱位时，应重视对腕关节内韧带的修复，由于部分韧带很小，难于直接缝合，故多采用锚钉修复，文献报道疗效较好［17］。同时还要克氏针同时配合复位固定脱位的腕骨，从而增强腕骨间的稳定性，术后4周左右拆除石膏，4～6周左右拔出克氏针，进行腕关节的功能锻炼。

3.6实验的不足之处舟骨及月骨间韧带长度较小，厚度较薄，大多仅为3 mm，发生损伤时，韧带多数直接从舟骨和月骨上撕脱，临床手术很难做到直接缝合［14］。由于本实验使用的是离体标本，将部分撕脱韧带与腕骨直接暴力缝合，一定程度上损伤了腕骨的完整性，这将影响到腕关节内的生物力学测量，临床手术中不可能使用这种缝合方法。临床手术多采取诸如韧带重建、骨锚等方法来修复韧带。本实验的修复方法在恢复韧带连续性上可以模拟临床手术治疗。

本实验通过克氏针固定及月骨周围损伤韧带修复，来模拟月骨周围脱位的治疗，研究其对减少腕关节内受力所起到的作用。分析发现4号丝线间断缝合修复月骨周围的损伤韧带后，单纯克氏针固定标本组与克氏针固定加韧带修复组的应力测量比较差异有统计学意义(P<0.05)，表明修复月骨周围损伤韧带可以增强腕关节的稳定性。如果发生月骨周围脱位，不能单纯用克氏针复位及固定腕关节，还要修复损伤的月骨周围韧带，这对稳定腕关节具有重要作用。

综上所述，腕关节内存在复杂的韧带结构，其中舟月韧带，月三角骨韧带等对腕关节背伸稳定性和月骨的稳定，起着重要作用。损伤可引起腕关节不稳定，在月骨周围背侧脱位较常见。月骨周围脱位的治疗中单纯克氏针固定不能回复腕关节的即刻稳定性，修复月骨周围韧带可以有效减少腕关节内受力，对腕关节的稳定性起到一个重要保护作用。

参考文献

1顾玉东，王澍寰，侍德等主编.手外科手术学.第2版.上海:复旦大学出版社，2010.508-520.

2Fernandez DL，Jupiter JB.Fractures of the distal radius: a practical ap proach to management.New York: Springer-Verlag，1996.287-291.

2Dee W，Klein W，Rieger H.Reduction techniques in distal radius frac tures.Injury，2000，31(Suppl 1) : 48-55.

3王荣诗，黄富国，岑石强，等.腕掌侧关节囊韧带复合体稳定性的生物力学分析.四川大学，2007.

4Berger RA.The ligaments of the wrist.A current overview of anatomy wit considerations of their potential functions.Hand Clin，1997，13: 63-82.

5Siegel DB，Gelberman RH.Radial styloidectomy: an anatomical studywit special reference to radiocarpal intracapsular ligamentous morphology.Hand Surg (Am)，1991，16: 40-44.

6Viegas SF，Yamaguchi S，Boyd NL，et al.The dorsal ligaments of the wrist: anatomy，mechanical properties and function.J Hand Surg (Am) 1999，24: 456-468.

7Horesh Z，Volpin G，Hoerer D，et al.The surgical treatment of sever comminuted intraarticilar fractures of the distal radius with the small ex ternal fixation device.A prospective three-and-one-half-year follow u study.Clin Orthop Relat Res，1991，21: 147-153.

8宫旭，路来金.正常腕关节桡腕关节面应力分布的实验研究.骨与关节损伤杂志，2004，1: 35-38.

9张蓓蓓，宫旭.腕关节尺侧韧带损伤的生物力学研究.吉林大学2009.

10Chun S，Palmer AK.The ulnar impaction syndrome: follow-up of ulna shorting osteotomy.J Hand Surg(Am)，1993，18: 16.

11宋海涛，任中武.训练致腕部尺骨撞击综合征的诊断.实用医药杂志，2007，24: 1034-1036.

12周宏锋，张玉新.某部特种兵军事训练伤流行病学调查.局解手术学杂志，2006，15: 320.

13Pillukat T，van Schoonhoven J，Lanz U.Ulnar instability of the carpus Orthopade，2004，33: 676.

14Herberg G，Commtet JJ，Linscheid RL，et al.Perilunate dislocations an fracture-dislocations: a multicenter study.J Hand Surg Am，1993，18 768-799.

15Schaller P，Grllnert J.Late outcome after surgical of perilunar dislocatio and dislocation fractures.Halldchir Mikroddir Plast Chir，1998，30: 298 302.

16Inoue G，Kmcahata Y.Management of acurte perilumate dislocation without without flaeture of the scaphoid.J Hand Surg Br，1997，22: 647 652

17劳杰.舟状骨骨折所致腕关节疾病的治疗.中华手外科杂志，2003 19: 1-2.

(收稿日期:2014－11－11

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2015.09.018

【文章编号】1002－7386(2015) 09－1337－04

【文献标识码】A

【中图分类号】R 274.1