踝关节内侧韧带损伤肌腱重建的三维有限元分析

2015-06-09   文章来源:中南大学湘雅医院骨科 许灿等    点击量:968 我要说

  目的:踝关节内侧三角韧带损伤后可以保守治疗,但出现踝关节旋转不稳定时就需要行手术重建。三角韧带损伤移植肌腱重建方法主要包括Wiltberger、Deland、Kitaoka和Hintermann重建法,但目前对于这些方法的疗效还存在争议。本研究拟利用三维有限法对四种重建方法的踝关节运动学、韧带和移植肌腱的应力进行分析,比较四种方法重建后的效果。

  方法:利用MRI扫描一名健康志愿者的右踝关节,将获取的MRJ图像导入医学仿真建模软件MIMICS10.01建立各骨及软骨的3D模型,然后将其逐次导入到ANSYS12.0,并利用ANSYS生成韧带结构,最终生成完整的踝关节三维有限元模型,模型中包括踝周的6块骨性结构、软骨和主要韧带。对模型进行验证试验保证其有效性和敏感性后,在其基础上建立三角韧带损伤、Wiltberger、Deland、Kitaoka和Hintermann重建模型。然后在踝关节不同屈曲角度上对模型施加外翻及外旋应力,比较重建后的踝关节生物力学。

  结果:所建立的三角韧带完整模型中立位时距骨外旋角度为(32±0.8)°,距骨外翻角度为(5.8±0.6)°,而三角韧带切断后外旋角度增加到(18.2±0.9)°,外翻角度增加到(15.2±0.6)°。对重建模型模拟外翻和外旋应力实验后结果显示:4种重建方法都无法使三角韧带损伤后的踝关节运动学完全恢复正常,Kitaoka重建法控制距骨外旋最有效,该法重建后,距骨外旋角度减小到(5.6±0.3)°,Deland重建法控制距骨外翻最有效,该法重建后,距骨外翻减小到(4.9±0.5)°。4种方法重建后踝关节外侧韧带的应力都与正常踝关节不同。踝关节受外旋力矩作用时,Kitaoka法重建后的距腓前韧带的应力与三角韧带完整时的应力比较接近。踝关节受外翻力矩作用时,Deland法重建后的距腓后韧带的应力与三角韧带完整时的应力比较接近。

  结论:4种重建方法都不能使踝关节生物力学完全恢复正常,其中Kitaoka法在重建踝关节外旋稳定性上最有效,Deland法在重建踝关节外翻稳定性上最有效。4种内侧韧带肌腱重建术式中,Kitaoka和Deland法较其他方法能够相对有效的恢复踝关节旋转稳定性。因此在治疗踝关节内侧韧带损伤引起的踝关节不稳定时,Kitaoka和Deland法应当作为首选术式。


分享到: