踝关节韧带损伤及修复对关节面受力面积及应力的影响

王守赟，万叶，阮文礼，王庆华

(大连市第二人民医院，辽宁大连116011)

踝关节韧带损伤及修复对关节面受力面积及应力的影响

王守赟，万叶，阮文礼，王庆华

(大连市第二人民医院，辽宁大连116011)

目的探讨踝关节韧带损伤及修复对关节面受力面积及应力的影响。方法将正常踝关节标本100个随机分为五组，每组10个。A组保留原本的踝关节韧带；B组切断下胫腓联合前韧带；C组切断踝关节内、外侧韧带和下胫腓联合前韧带；D组在C组处理基础上，用螺丝固定下胫腓联合损伤韧带，采用缝合铆钉修复三角韧带；E组在C组处理基础上，仅用螺丝固定下胫腓联合损伤韧带。采用QX-W400生物力学试验机检测各组在背伸10°、内翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位时关节面受力面积及应力。结果背伸10°、内翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位时关节面受力面积由大到小依次为A、D、E、B、C组，关节面应力由小到大依次为A、D、E、B、C组，组间比较P均<0.05。结论踝关节韧带损伤时关节面受力面积减少、关节面应力增加，且损伤越严重上述变化越明显；及时修复受损伤韧带包括三角韧带，可减少应力面积，改善其生物力学环境。

踝关节损伤；韧带损伤；韧带修复；关节面受力面积；关节面应力

踝关节由距骨、胫骨及腓骨构成，是躯体与地面接触的重要部位。踝关节依靠韧带保持稳定，韧带发生断裂或扭伤则破坏踝关节稳定性。踝关节韧带由外侧向内侧分别为外侧韧带、前后胫腓下联合韧带、骨间韧带和内侧韧带(即三角韧带)。踝关节韧带损伤在临床上较为常见，其中大部分为外侧韧带损伤(约85%)，多个韧带同时损伤的情况较少。韧带损伤未及时恰当处理，将严重影响踝关节功能[1～3]。当踝关节韧带部分甚至全部受损时，踝关节在背伸、内翻、外翻、跖屈和中立位时均可出现生物力学改变，直接导致踝关节出现超越其生理范围的活动，导致踝穴扩大，距骨在踝穴内移动，出现外旋倾斜及外移，持续加重的骨组织损伤可能导致退行性变。韧带损伤的类型不同，对关节生物力学的影响亦不同。2016年3～ 5月，我们观察了踝关节韧带损伤及修复对关节面受力面积及应力的影响。现报告如下。

1 材料与方法

1.1 材料 ①踝关节标本：人踝关节标本100个(浸泡于10%甲醛溶液中)，由北京大学医学部解剖教研室提供；通过X光片及肉眼观察，踝关节外观良好，无感染或骨折。标本来源尸体男48例、女52例，年龄17～68岁，体质量48～69 kg。②主要仪器：QX-W400生物力学试验机(上海企想检测仪器有限公司)，电子压力传感器(K-Scan 4000，TeKscan，Inc，USA)，X光机(GE，Brivo XR385，USA)，手术器械、解剖器具等(和弘手术器械上海有限公司)。

1.2 标本分组及处理 将踝关节标本置于20～25 ℃环境中12 h[4,5]。随机分为五组，每组10个。五组标本来源者的性别、年龄均具有可比性。A组保留原本的踝关节韧带；B组(韧带部分损伤)切断下胫腓联合前韧带[6]；C组(韧带全部损伤)切断踝关节内、外侧韧带和下胫腓联合前韧带[7]；D组(三角韧带修复)在C组处理基础上，用螺丝固定下胫腓联合损伤韧带，采用缝合铆钉修复三角韧带，将锚钉植入韧带撕脱的距骨或内踝处，在其尾部预置高强度不可吸收线进行缝合，编织缝合断端；E组(三角韧带不修复)在C组处理基础上，仅用螺丝固定下胫腓联合损伤韧带。

1.3 关节面受力面积及应力检测 将各组踝关节标本固定于QX-W400生物力学试验机，切开皮肤显露关节腔，置入电子压力传感器，注意避免损伤关节、肌腱和韧带[8～11]。将电子压力传感器按照操作规范从关节腔部位置入，检测过程中向标本喷洒生理盐水，减少组织损伤[12]。分别检测各组在背伸10°、内翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位时关节面受力面积及应力[13,14]。试验重复3次，取平均值。

2 结果

2.1 各组关节面受力面积比较 背伸10°、内翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位时关节面受力面积由大到小依次为A、D、E、B、C组，组间比较P均<0.05。见表1。

表1 各组关节面受力面积比较

注：同体位下各组关节面受力面积比较，P均<0.05。

2.2 各组关节面应力比较 背伸10°、内翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位时关节面应力由小到大依次为A、D、E、B、C组，组间比较P均<0.05。见表2。

表2 各组关节面应力比较

注：同体位下各组关节面应力比较，P均<0.05。

3 讨论

人体自身的重量传达到地面时，主要经过踝关节进行传递，踝关节内压力、受力面积和关节内应力具有较好的稳定性[15]。踝关节韧带出现异常会导致关节内应力发生异常，且随着关节活动的加剧而不断加重和累积。如关节内应力增大、接触面积减小、关节液流动情况改变时则引起关节内软骨磨损和营养不良，最终导致关节受损。

本研究通过切断下胫腓联合前韧带建立韧带部分损伤模型，通过切断踝关节内、外侧韧带和下胫腓联合前韧带建立韧带全部损伤模型，采用生物力学试验机检测踝关节生物力学指标即关节面受力面积及应力。结果显示，踝关节韧带部分和全部损伤模型在背伸10°、内翻20°、外翻10°、跖屈20°及中立位时关节受力面积均较正常对照A组减小，关节面应力均较A组增加，且全部损伤模型变化更显著；提示踝关节韧带损伤造成关节的生物力学改变，导致关节稳定性降低。

内踝尖部、体部或距骨内侧发生撕裂时会导致三角韧带严重损伤，其中距骨内侧面撕裂发生概率最高[16]。临床发现，踝关节损伤后只有恢复三角韧带的形态和张力，才能避免出现距骨外旋倾斜及向外移位，进而保证关节稳定性，降低术后并发症的发生率；三角韧带在损伤初期若未及时、恰当处理，将严重影响后期踝关节功能恢复[17]。但目前对于三角韧带损伤的修复方法尚无定论。浅层的三角韧带损伤多发生于中部横行或内踝前丘附着处，很少发生在扇形分布范围以下的附着处。目前临床常采用手术修复断裂的内侧三角韧带，修复工具主要是缝线或细钢丝，缝合方法包括端端缝合和锚钉缝合[18]。首先经距骨体部和颈部钻孔以到达距骨窦，然后将缝线或细钢丝经骨孔穿出打结。深层撕裂部位发生在内踝尖部，可以对内踝部位进行钻孔，一般为两个骨孔，将缝合完韧带的修复工具由骨孔穿出；撕裂部位为体部时，直接在其体内进行缝合即可。但上述传统修复方式存在较大的弊端，缝线或细钢丝易断裂或折断，对韧带造成二次损伤；尤其是撕裂部位为距骨内侧面时，对其进行修复不仅对韧带造成巨大创伤，且由于过长的骨孔使穿线比较繁琐。随着缝合铆钉在关节外科的应用，其适用范围逐渐扩大，对于韧带损伤的修复亦取得较好的效果。缝合铆钉是钛钉的一种，末端带尾线。与传统修复方式相比，缝合铆钉具有操作简便、不需二次手术取出、固定效果好等优点。锚钉相比较于缝线和细钢丝没有任何刺激性，埋入软骨组织不会对其造成影响，无需取出；锚体埋入时不需外侧切开，对韧带的损伤较小；锚体能够牢固抓持骨质，促进韧带恢复；缝合锚尾端4股不吸收线具有重建三角韧带深层的作用，即使由于某些原因造成韧带未能良好愈合，缝合铆钉中至少2股尾线可以永远起到代替三角韧带深层的作用。本研究对踝关节韧带全部损伤模型采用缝合铆钉修复三角韧带，结果显示修复三角韧带组关节受力面积较未修复关节增加，关节面应力较未修复关节减小；提示修复三角韧带能改善距骨倾斜角，促进关节功能恢复。

综上所述，踝关节韧带损伤时关节面受力面积减少、关节面应力增加，且损伤越严重上述变化越明显；及时修复受损伤韧带包括三角韧带可减少应力面积，改善其生物力学环境，促进关节功能恢复。

[1] 孙景东,刘小涛,谢易,等.自体半腱肌双股重建治疗膝关节内侧副韧带陈旧性损伤疗效观察[J].山东医药,2015,55(1):91-92.

[2] 李军,魏文智,同永刚.高频超声指导下踝关节韧带损伤的治疗效果分析[J].陕西医学杂志,2014,43(4):452-454.

[3] 郭宇,王凌,金国华,等.前交叉韧带重建胫骨侧止点定位的应用解剖学研究[J].南京医科大学学报(自然科学版),2017,37(3):346-348.

[4] 秦红卫,王娟,周守国,等.三维各向同性脂肪抑脂快速自旋回波序列在评估踝关节韧带损伤中的应用研究[J].中华创伤骨科杂志,2015,17(9):796-799.

[5] 许彬.彩超在踝关节韧带损伤诊治中的诊断应用[J].数理医药学杂志,2016,29(6):903-905.

[6] 李英英.早期康复干预对关节镜下前交叉韧带重建术后膝关节功能恢复的影响[J].山东医药,2014,54(18):105.

[7] 何河北,董伟强,孙永建,等.修复三角韧带与不修复对于踝关节骨折合并三角韧带损伤术效果的Meta分析[J].中华关节外科杂志电子版,2014,8(4):497-501.

[8] 施凤超,周敦,朱文峰,等.双固定锚钉治疗踝关节三角韧带损伤的疗效分析[J].江苏医药,2014,40(10):1215-1216.

[9] 田锋,刘春新,朱瑞罡,等.跨踝带关节外固定架结合微创复位治疗闭合Pilon骨折疗效观察[J].山东医药,2015,55(18):107-107.

[10] 赵宏谋,李毅,梁晓军,等.不同内固定方法治疗踝关节后侧骨-韧带损伤的生物力学研究[J].中国骨与关节损伤杂志,2016,31(6):613-616.

[11] 李庭,孙旭,李绍良,等.合并外侧副韧带损伤的踝关节骨折的临床研究[J].中华创伤骨科杂志,2016,18(3):209-213.

[12] 翁科捷,钟志刚,张育锋,等.手术治疗踝关节骨折合并下胫腓联合韧带损伤的临床疗效分析[J].临床医学工程,2016,23(5):641-642.

[13] 马志坚,陈仲,廖鹏,等.合并踝关节骨折的三角韧带损伤是否需要早期手术修复[J].中华创伤骨科杂志,2014,16(12):1075-1080.

[14] 苏应军,童新延,胡力.踝关节骨折伴三角韧带损伤应用手术治疗的临床分析[J].临床医学工程,2016,23(7):919-920.

[15] 吴俊峰,邢海龙,黄立雪,等.距骨内侧穹窿骨软骨损伤与踝外侧副韧带损伤的相关性探讨[J].影像诊断与介入放射学,2015,24(4):322-325.

[16] 刘敏,伍贤平,童敏,等.超早期高压氧治疗对脊髓全横断损伤大鼠股骨骨钙、骨生物力学及骨胶原的影响[J].中国康复理论与实践,2016,22(10):1145-1150.

[17] 茹正良,景孟军,王以进.两种不同下胫腓联合固定方式的生物力学分析[J].医学理论与实践,2016,29(7):853-855.

[18] 娄纪刚,刘浩,李元超,等.一种新型人工颈椎间盘置换的生物力学研究[J].生物骨科材料与临床研究,2016,13(3):10-13.

王庆华(E-mail： yingkai1975@163.com)

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

R684.7

B

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

2017-06-30)