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膝内外翻畸形对髋臼负重顶区影响生物力学研究

作　者: 汤敏生
导　师: 白波
学　校: 广州医学院
专　业: 骨外科
关键词: 膝内翻膝外翻髋臼负重顶区关节软骨生物力学
分类号: R687.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目的:人工模拟膝内、外翻畸形,采用压敏片技术测量髋臼顶负重区及股胫关节面内、外侧关节面的负重面积、平均应力及峰值应力,评价不同程度膝内、外翻畸形对髋、膝关节生物力学的影响。方法:取成年男性鲜尸体下肢标本3个(包含含腰5椎体的骨盆、双侧髋、膝关节及小腿中下段,共6个连体的髋、膝关节),年龄23-40岁,平均35.6岁,肉眼观察及X线摄片无肿瘤及解剖学变异,确保股胫角在170~0,股胫关节面光滑,无骨质疏松。仔细剔除附着的肌肉组织,保留骨膜、韧带及关节囊。将腰5椎体上面的椎间盘剔除,长螺钉交叉钻入腰骶椎及胫腓骨中下段内,用调配好的自凝型牙托粉浇筑一个负重及二个支撑平台,该平台面在骨盆站立中立位时与地面平行。于宝塔形负重平台中央钻一直径2.6cm,深8cm的管道,然后插入直径2.5cm的实心不锈钢管,以蝴蝶型基座钻孔螺丝加压固定于负重平台上,再于距蝴蝶型基座上方20cm及25cm钢管处分别紧固二个同规格的蝴蝶型基座以备加压用。然后放于自制带防侧倾生物力学实验机上,双小腿支撑平台则固定于能进行角度调整的摆动钳具上。实验中骨盆的位置选择单足站立中立位,即两侧髂嵴连线平行于地面,两侧髂前上棘与耻骨联合平面垂直于地面。在额状面上,股骨体相对于骨盆内收15~0;在矢状面上,股骨体垂直。并且股骨保持5~0-10~0的内旋。膝关节采取伸直00位。将压敏片贴于股骨头及内、外侧股胫关节面上,压敏片上下覆盖乳胶套防潮。在距髋臼顶点前后300的关节面中央,由关节内向外钻两个直径2.0mm的标记孔。标本通过生物力学试验机加载至5~0公斤,维持2分钟。钝性探针自标记孔插入,在压敏片上作标记。同时将髋臼边缘标记在压敏片上。加载后,将压敏片取下,粘贴于纸板上进行分析。标本分为:1、髋关节组: A组(中立位组);B组(内翻10~0组);C组(内翻20~0组);D组(外翻10~0组);E组(外翻20~0组)。2、膝关节组:a组(中立位组);b组(内翻10~0组);c组(内翻20~0组);d组(外翻10~0组);e组(外翻20~0组)。膝关节每组又分为内、外侧关节面二个部分。分别测量各组标本髋臼负重顶区及膝关节内、外侧股胫关节面的负重面积、平均应力及峰值应力,将所得数据分别记入上述各组。实验各组均数比较通过SPSS 13.0软件进行ANOVA方差分析,各组均数用X—±s表示,各组数据先用Bartlett法进行方差齐性检验,如方差齐,证明方差齐有可比性,然后进行多组均数间的SNK-q检验,如方差不齐,进行多组均数间的Tamhane’s T2比较。P<0.05代表有具有显著性统计学差异,P<0.01代表有极显著统计学差异。结果:1.髋臼顶负重区:比较五组髋臼顶区负重面积, B组、D组与A组相比,负重面积略有减少,但无显著性差异(P>0.05); C组、E组与A组相比,负重面积显著减少,有显著性差异(P<0.01)。B、C两组及D、E两组比较有显著性差异,P<0.05。比较五组髋臼顶区平均应力, B组、D组与A组相比,平均应力略有增加,但无显著性差异(P>0.05); C组、E组与A组相比,平均应力显著增加,有显著性差异(P<0.01)。B、C两组及D、E两组比较有显著性差异,P<0.05;比较五组髋臼顶区峰值应力, B组、D组与A组相比,峰值应力略有增加,但无显著性差异(P>0.05); C组、E组与A组相比,峰值应力显著增加,有显著性差异(P<0.01)。B、C两组及D、E两组比较有显著性差异,P<0.05;2.膝股胫关节面;随着膝内翻角度的增加,内侧股胫关节面的负重面积较中立位时增加,而外侧股胫关节面的负重面积减少;随着膝外翻角度的增加,外侧股胫关节面的负重面积较中立位时增加,而内侧股胫关节面负重面积减少;股胫关节负重面积随内、外翻角度的增大而减小,以内、外翻20~0时最明显。随着膝内翻角度的增加,内侧股胫关节面的平均应力较中立位时增加,而外侧股胫关节面的平均应力减少;随着膝外翻角度的增加,外侧股胫关节面的平均应力较中立位时增加,而内侧股胫关节面平均平均应力减少;股胫关节应力随内外翻角度的增大而增加,以内、外翻20~0时最明显。随着膝内翻角度的增加,内侧股胫关节面的峰值应力较中立位时增加,而外侧股胫关节面的峰值应力减少;随着膝外翻角度的增加,外侧股胫关节面的峰值应力较中立位时增加,而内侧股胫关节面峰值应力减少;股胫关节应力随内外翻角度的增大而增加,以内、外翻20~0时最明显。结论:1.随膝内外翻畸形程度的不同,髋臼负重顶区的负重面积、峰值应力及平均应力也发生变化,但膝内、外翻达10~0时无统计学意义,膝内、外翻达20~0时,负重面积显著减少,平均应力峰值及应力显著增加。这可能是膝内外翻畸形造成髋骨关节炎的病因之一。2.随膝内外翻角度的增大,膝关节内外侧股胫关节面应力分布发生显著改变。膝内翻10~0时,内侧股胫关节面负重面积、峰值应力及平均应力较中立位均增大,而外侧股胫关节面负重面积、峰值应力及平均应力较中立位则减少;膝内翻20~0时类似,有进一步增大的趋势。膝外翻10~0时,外侧股胫关节面负重面积、峰值应力及平均应力较中立位均增大,而内侧股胫关节面负重面积、峰值应力及平均应力较中立位则减少;膝内翻20~0时类似,有进一步增大的趋势。

全文目录

缩略词及相关术语对照表(ABBREVIATION AND GLOSSARY)  4-5
中文摘要  5-7
ABSTRACT  7-10
引言  10
前言  10-12
材料与方法  12-14
  1. 实验材料和设备  12
  2.实验方法  12-14
    2.2.测试体位的选择及保持  13
    2.3.加载量的计算及标本的加载方法  13
    2.4.压敏片的使用方法及髋膝测压关节面的标记方法  13-14
    2.5.环境温度、湿度的控制及标本的保护  14
    2.6.标本的分组及测试顺序  14
    2.7.实验数据的采集  14
    2.8.统计学处理  14
结果  14-18
  1. 一般情况  14
  2. 实验数据  14-18
    2.1 髋臼顶区  14-16
    2.2 膝内外侧股胫关节面  16-18
讨论  18-21
  1. 骨盆带髋、膝关节的结构特点  18
  2. 压敏片的使用  18-19
  3. 测试标本体位的选择及维持监测  19
  4. 膝内翻畸形对髋臼负重顶区影响的生物力学分析  19-20
  5. 膝内外翻畸形对股胫关节面影响的生物力学分析  20-21
结论  21-22
总结与展望  22
参考文献  22-25
附图  25-35
综述  35-51
  前言  35
  1. 骨关节炎的病因  35-37
  2. 膝关节解剖与生物力学特点及膝内外翻畸形时的改变  37-39
  3. 髋关节的解剖、生物力学特点及膝内外翻畸形时的改变  39-42
  4. 关节面接触应力及面积的研究  42-43
  5. 髋膝关节生物力学模型制作及、体位的选择与监测  43-44
  6. 膝骨关节炎伴内外翻畸形的治疗现状  44-45
  7. 关于膝髋骨关节炎生物力学未来研究的方向  45
  参考文献  45-51
致谢  51-52

膝内外翻畸形对髋臼负重顶区影响生物力学研究

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