新型内踝截骨术的设计、应用解剖、有限元分析及在距骨软骨损伤治疗中的应用

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yht52119
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
背景距骨软骨损伤(osteochondral lesions of the talus,OLT)是最常见的关节软骨损伤,表现为距骨软骨剥脱,并累及软骨下骨,可合并距骨骨囊肿。OLT会导致踝关节疼痛、不稳定、骨关节炎甚至残疾,影响患者日常生活。目前针对OLT的治疗方式很多,但OLT的治疗选择仍然存在一定的争议。对于无症状OLT,可建议行保守治疗,保守治疗又包括制动、口服非甾体类镇痛消炎药、冲击波等方法。保守治疗可以在短期内缓解症状,但由于病变愈合不充分,容易复发。保守治疗失败的有症状的OLT通常需要手术治疗,手术治疗方案的选择,取决于的OLT的阶段、位置和大小。研究发现对于小于150 mm2的病变,关节镜下微骨折治疗可获得满意效果。而对于大于150 mm2的病变,单纯微骨折治疗成功率较低,可采用开放骨软骨移植手术进行治疗。OLT更常发生于距骨内侧区域,骨软骨移植通常需要内踝截骨以达到足够的关节内暴露。因此内踝截骨术成为实现足够的关节内暴露,行开放骨软骨移植手术的主要方式。内踝截骨术选择包括横形、倒U形或V形、新月形、斜形、双平面Chevron截骨和Step-cut截骨术。然而,除了斜形、Chevron和Step-cut截骨外,上述入路因为截骨位于或低于踝关节水平,关节内暴露有限。斜形截骨术操作简单,暴露范围广,但术后内踝结构不稳定,易导致骨不连、旋转畸形和平移。目前国内外比较推崇的截骨方式是Chevron截骨术和Step-cut截骨术,这两种截骨术提供了广泛的暴露,广泛的松质表面用于愈合,并具有更好的内在稳定性。然而最近越来越多研究表明上述两种传统截骨方式会产生截骨面移位,形成畸形愈合,有可能诱发创伤性踝关节炎。有研究表明双平面Chevron截骨术后的畸形愈合率为30%,在50例踝中,出现15例畸形愈合(以X线片上移位超过2mm为标准)。此外,传统内踝截骨技术容易损伤胫后肌腱,因此在截骨术中需要特别注意保护胫后肌腱。基于上述截骨方式的不足之处,我们对踝关节解剖进行研究,根据踝关节的解剖学特点重新设计一种新型内踝截骨方式。该截骨方式需满足以下几点:①是否满足内踝截骨的基本要求,即缺损区域能够暴露充分,松质截骨面利于愈合;②是否比现存截骨方式创伤性更小,不破坏整个内踝结构,同时可以足够显露软骨损伤部位;④是否结构更稳定,避免出现向上的位移、前后方向位移,或旋转成角位移。前期影像学观察发现踝关节处于中立位时,距骨内侧1、4、7区位于踝穴内,无法很好的暴露,但当踝关节处于最大跖屈位时,1区无需截骨即可完全暴露,4区则到达踝穴前方。据此,如果想暴露4区的损伤,则无需将内踝完全截开,可根据损伤部位行内踝1/3-1/2截骨术。那么,这种截骨方式是否足够稳定?截骨位置如何界定?截骨后是否如预期结果一致?截骨后的截骨块如何固定?基于新型截骨技术存在的疑问,我们拟①通过尸体解剖设计切口的位置;截骨的高度、宽度和深度;操作中的注意事项;不同截骨位置对距骨软骨区域的暴露等。②应用三维有限元分析方法,对传统内踝截骨内固定、新型内踝截骨式中双螺钉由前向后、由内向外交叉固定、双螺钉由前向后平行固定、双螺钉由内向外平行固定进行比较分析,明确新型内踝截骨术固定后是否比传统方式更加稳定,以及新型内踝截骨3种固定方式中,哪种内固定方法位移更小、截骨面应力更均匀。③基于解剖学和有限元分析,将该技术用于临床病例,观察新型内踝截骨术的临床疗效。目的设计一种新型内踝截骨技术,该新型内踝截骨术尽量减小截骨面积,同时可充分暴露距骨软骨损伤部位,术中可安全地避免损伤内踝后的解剖结构,术后不发生截骨面移位,有良好的内踝稳定性。方法首先对踝关节进行解剖学研究,利用尸体解剖,详细剖析踝关节解剖学特点,测量并记录内踝前后径最大宽度、内踝前后径最大宽度中点距内踝尖的距离、内踝尖距胫后肌腱的距离、截骨最低点距胫后肌腱的距离、踝穴上1cm的宽度、踝关节水平整体的宽度、踝穴到胫骨干骺端的距离、胫骨远端关节面的前后径、胫骨远端关节面从胫侧到腓侧的距离(踝穴的宽度)。然后据此数据设计新型内踝截骨方式,并与传统的Chevron型内踝截骨(V型内踝截骨)进行比较。对标本分别行新型内踝截骨术和传统Chevron型内踝截骨术,新型内踝截骨方式的手术设计简述如下,切开关节囊,露出内踝后,首先在踝关节胫骨远端前缘上方约0.6-1.2 cm处,用2.0 mm的钻头在内踝处从前后侧钻一个孔,从骨的内侧到外侧钻一个孔,然后,踝关节跖屈,使用10 mm宽的微矢状锯片,在踝关节横平面上胫骨远端前缘上方约1.5-2.0cm处做第一次截骨。这个切口的深度到达内踝矢状面前三分之二,冠状面内侧三分之一。第二次截骨在矢状面胫骨内侧平台距离外侧约1.5-2.0 cm处,深度达矢状面上内踝前三分之一。第三次截骨在冠状面上,与上述两个切口连接。然后将内踝截骨块向跖侧翻转,显露距骨顶的内侧,进行相关距骨操作。最后将内踝截骨块复位,使用两颗3.5-4.0mm松质拉力螺钉通过预钻孔固定。缝合皮肤。传统的Chevron型内踝截骨依据文献中所述方法,不再赘述。从尸体解剖层面上完成新型截骨术的设计后,为进一步比较新术式与传统内踝截骨术,利用三维有限元法对踝关节周围骨进行三维重建生成3D模型,分别比较了两种截骨方式的截骨面积,从应力分布和截骨面位移两方面分析了四种内固定方式,传统内踝截骨联合双螺钉由内下向外上平行固定、新型内踝截骨联合双螺钉垂直交叉固定、双螺钉由内向外平行固定、双螺钉由前向后平行固定,选择一种最佳的内固定方式。最后将新型内踝截骨术应用于临床实践中,经伦理委员会批准实施,并获得每位入组患者的知情同意。共计18例患者(19例踝关节)通过新型内踝截骨术暴露缺损部位,并通过自体带骨膜髂骨块移植或骨软骨移植术来治疗OLT。术中记录从开始切口到截骨完成的时间,即手术时间。所有患者在术前进行临床和影像学评估,并将其作为随访的一部分。术后使用视觉模拟疼痛量表(Visual Analogue Scale,VAS)和美国骨科足与踝关节协会踝关节-后足量表(American Orthopaedic Foot and Ankle Society ankle-hindfoot scale,AOFAS-AH)进行评估。术前检查时,行MRI扫描测量病灶的大小和位置。通过公式测量OLT大小:缺损面积=abπ/4=冠状面长度×矢状面长度×0.79(由MRI上最大冠状面和矢状面长度计算),使用图像处理系统进行测量。术中再次确认缺损位置和大小。术后6周、8周和12周和最后的随访时进行X线片检查,并对X线片进行测量。通过PACS在最终随访的术后X线片上准确测量位移。当术后X线片显示截骨皮质骨性愈合时,判定愈合完全。手术采用神经阻滞麻醉下或腰硬联合麻醉。术后两周允许患者开始被动活动,术后6周鼓励患者进行主动活动,并佩戴踝关节支具进行部分负重。经临床和影像学证实截骨部位愈合后,最终允许无保护负重。连续变量用均数±标准差表示。数据分析采用配对t检验或Fisher精确检验。p<0.05为具有统计学意义。使用SPSS 21.0版进行统计分析。结果经过测量我们得出:内踝最大宽度的前后径距离是38mm,内踝前后径中点距内踝尖的距离是25mm,内踝尖距胫后肌腱的最短距离是6mm。踝穴的最大宽度32mm。踝穴上1cm-4cm的宽度分别是46mm、44mm、40mm和35mm。踝关节最大跖屈时,距骨最多能暴露20mm,且只能暴露1区的距骨软骨损伤。踝穴距干骺端的距离是27mm。当踝关节最大跖屈位且新型内踝截骨至内踝前1/2时,即可充分暴露4区的距骨软骨损伤,其最低点距胫后肌腱的最短距离是6mm。新型内踝截骨块在胫骨远端关节面腓侧缘距胫骨轴心点的距离最小为10mm。也就是说,胫骨远端关节面从胫侧到腓侧需要截骨约6mm就足够暴露4区距骨软骨损伤。新型内踝截骨块在胫骨远端关节面截骨的胫骨前缘距胫骨轴心点的距离为4mm,也就是说胫骨远端关节面从前自后截骨距离是10mm。胫骨远端关节面截骨面积约10mm×6mm=60mm2。相对而言,传统截骨方式的截骨点正好位于胫后肌腱处,术中易于损伤胫后肌腱。胫骨轴心线投影点距离胫骨前缘和后缘的距离分别是14mm和14mm,胫骨轴线投影点距离内踝和外踝的距离分别是16mm和16mm。Chevron型内踝截骨时,截骨顶点选择在踝穴上方25mm,向下开口约45°的Chevron型截骨,连同三角韧带把骨块向下翻转,同时外翻踝关节,即可充分暴露4区的距骨软骨损伤。胫骨远端关节面从胫侧到腓侧需要截骨约16mm。Chevron型内踝截骨在胫骨远端关节面截骨的胫骨前缘距胫骨后缘的距离为28mm。当然在实际临床操作中,内踝截骨的范围可能要比尸体解剖截骨范围要小,因为在尸体标本上,踝关节外翻严重受限,而在临床实践中,踝关节是有外翻活动范围的。关于截骨面积的比较,考虑到临床实践与尸体解剖的差异性,本研究还进行了有限元分析,结果表明保持踝关节中立位时,如要暴露距骨上关节面4区的病灶,新型内踝截骨方案需进行前2/3的矩形截骨,其在胫骨远端关节面上形成矩形的截骨面,而传统内踝截骨方式以内踝前下和后下为两个顶点进行截骨,截除的骨块类似三棱锥样,其在胫骨远端关节面上形成三角形的截骨面,在关节面上的截骨面积大于前者。另外,新型内踝截骨方案作为矩形截骨,还可以联合踝关节跖屈状态以减少截骨量。在踝关节跖屈状态下,新型内踝截骨方案则只需进行内踝前1/3的矩形截骨即可暴露距骨上关节面4区病灶,其在胫骨远端关节面上形成的矩形截骨面,与传统内踝截骨相比,其面积更小。另外,分别模拟四种内固定方式,即传统内踝截骨双螺钉由内下向外上平行固定、新型内踝截骨双螺钉垂直交叉入路、新型内踝截骨双螺钉由内向外平行入路、新型内踝截骨双螺钉由前向后平行入路,计算出峰值应力分别为6.952 MPa、6.834MPa、6.944 MPa和7.133Mpa,计算出截骨面位移分别是 0.221926mm、0.192431mm、0.259525 mm和 0.399691 mm。最后根据尸体解剖和有限元分析,本研究确定了新型内踝截骨方式并双螺钉垂直交叉的内固定方式。临床实践应用数据表明,所有患者随访时间均超过24个月,所有病例均可见到胫骨远端关节面。有4例患者存在位移,平均近端1.0±0.2 mm,内侧0.3±0.2 mm。至术后6周,从临床表现和影像学表现看,47.3%患者愈合,12周后,所有患者都愈合。两个螺钉固定平均愈合时间为7.4±1.7周。术前VAS平均评分为6.4±1.0,AOFAS平均评分为54.2±12.1。末次随访时,VAS和AOFAS平均评分显著改善,分别为1.8±1.3和84.6±6.6(p均<0.001)。所有患者均至少恢复了休闲运动或中度体力劳动。没有患者出现内固定问题。术中未见肌腱损伤,术后未见踝关节僵硬、术后感染等并发症。结论新型内踝截骨创伤小,截骨范围没有损伤胫骨远端关节面的中心点,截骨面积小于传统截骨方式。有限元分析表明新型内踝截骨并双螺钉垂直交叉固定时,应力分布更均匀,应力峰值更低,载荷下位移更小,并且该方式术后截骨面位移量最低。临床实践证明新型内踝截骨术可以暴露距骨内侧的大部分OLT,并为骨软骨移植或带骨膜髂骨块移植提供足够的空间。此外,内踝后的解剖结构无需刻意保护,可缩短截骨时间。结果表明,该手术提供了良好的内在稳定性,促进患者早日康复。
其他文献
研究背景2020年全球癌症统计数据表明,胃癌在世界范围内仍是第五大常见的癌症,也是仅次于肺癌、结直肠癌和肝癌导致死亡的第四大癌症。幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,H.pylori)是导致胃癌的一级危险因素,中国胃癌高发区的成人幽门螺杆菌感染率在60%以上。由于胃癌早期症状不明显,多数患者确诊时已是晚期,此时药物治疗成为主要手段。传统的化疗药物疗效有限而且副作用大,从而导致胃癌患
学位
Pardoux,Peng[82]在1990年发表了他们关于非线性倒向随机微分方程(简记为BSDEs)的奠基性论文。受[82]的启发,关于BSDEs的研究越来越多,并且广泛应用于随机控制([87])、金融数学([34])、偏微分方程([84,89])等领域。在众多的应用中,研究人员的一个主要目标是推广生成元的Lipschitz假设,以保证解的存在唯一性。例如在1997年,Lepeltier,San
学位
上皮性卵巢癌(epithelial ovarian carcinoma,EOC)是女性生殖系统三大常见恶性肿瘤之一,多见于中老年女性,约占卵巢恶性肿瘤发病率的90%。因恶性程度高且早期EOC症状隐匿,约60~70%的患者在明确诊断时,已达肿瘤晚期(Ⅲ-Ⅳ期),因此预后较差。目前EOC标准的初始治疗原则为手术为主,辅以化疗等的综合治疗。鉴于EOC对化疗较敏感,这使得化疗在其治疗中占有很大权重。铂类联
学位
卵巢癌是全球范围女性中最常见的致命性恶性肿瘤之一,也是严重威胁妇女生命和健康的疾病。目前,针对于卵巢癌尚缺乏有效的早期筛查和诊断方法,导致75%的卵巢癌患者在确诊时已处于疾病的晚期阶段,因此造成卵巢癌病人多失去根治性手术的机会,而只能以肿瘤细胞减灭术作为最终的治疗方案。所以,化疗在卵巢癌的治疗过程中起着举足轻重的作用。晚期卵巢癌患者能够存活到5年的概率小于30%,而多达80%的患者会在两年左右复发
学位
项目背景和目的目前,在全球及中国,肺癌是发病率、死亡率最高的恶性肿瘤。非小细胞肺癌(NSCLC)约占85%。在美国,55%的患者在首次诊断时已有远处转移,IVA期和IVB期NSCLC的5年生存率分别约为10%和低于1%。晚期肺癌的传统治疗方法主要是化疗,仅能获得有限的生存获益。近年来随着对肺癌分子生物学的深入研究及靶向药物、免疫检查点抑制剂的研发,肺癌的诊疗得到明显提高,但限于目前药物的适应症、耐
学位
减数分裂是有性生殖生物体产生单倍体配子的最基本特征,基因组DNA仅复制一次,生殖细胞连续分裂两次,从而产生功能性单倍体配子。父源和母源染色体在第一次减数分裂前期发生配对、联会、重组和分离,只有这些事件的有序进行,才能确保遗传物质在生物世代间的稳定传递,并由此产生生物遗传多样性。减数分裂过程中,染色体上同源重组的数目和分布受到精细调控。人类配子发生过程中,如发生染色体重组数目及位置异常,将导致无法产
学位
在技术迅猛发展和变迁日趋剧烈的经济环境当中,员工越来越多地在创新管理方面面临规范性与自主性悖论,以创新为初衷私自践行没有得到领导者认可和支持的创意方案的现象在一定程度上也会更加频显。中华民族典型的家庭种族情节与当代组织结构相融合萌生了家族企业及其突出的差序式领导特征,且其对于员工的分割态度会作为重要的职场因素对员工的认知与情感产生异化影响,是否可能预测其越轨创新行为?本研究拟基于“自己人”与“外人
学位
2型糖尿病(Type 2 diabetes)是一类以高血糖为特征的慢性代谢疾病,其基本病理生理机制包括胰岛素抵抗、胰岛功能逐步损伤或衰竭。在代谢负荷过高(如糖脂过剩)、胰岛素抵抗或慢性炎症等因素的持续作用下,胰岛β细胞内活性氧(ROS)大量产生,并出现氧化应激(Oxidative stress)、内质网应激(ER stress)等细胞应激,而这些细胞应激会导致细胞功能损伤。但同时细胞内也伴随各种适
学位
强制执行以实现生效法律文书所确定的债权为目标,其所指向的对象主要是债务人的责任财产。执行程序主要是围绕责任财产的发现与识别、控制与变价展开,故责任财产是执行领域的基础课题。本文结合执行程序法和民事实体法的理论,借鉴域外研究成果,对责任财产的内涵予以界定。在此基础上,对责任财产的类型划分、责任财产的审查认定以及责任财产的范围进行研究。责任财产类型和范围的研究对规范执行行为,提高执行质效有重要价值。对
学位
意识形态是政党的灵魂,任何政党想要争夺政权或者巩固政权,都必须将意识形态工作摆在重要位置。中国共产党已经成立一百年,执政也有七十载,对这样一个大党、老党而言,做好意识形态工作是使政党长期立足于不败之地的制胜法宝。然而,意识形态功能的发挥具有一定的话语依赖。当前,我国正处于实现中华民族伟大复兴关键时期,放眼全球,世界正经历百年未有之大变局。在西强我弱的话语叙事格局下,进行话语建构是做好党的意识形态工
学位