下胫腓联合韧带的生物力学有限元分析

背景:下胫腓联合韧带对维持踝关节稳定性的作用较大,现在越来越多的学者开始注重下胫腓联合韧带的生物力学研究,但单独对下胫腓前韧带、骨间韧带、下胫腓后韧带、横韧带的生物力学研究报道较少.目的:建立一个包括下胫腓联合韧带、胫腓骨远端及距骨的踝关节三维有限元的仿真模型,研究下胫腓联合韧带对踝关节稳定性的影响.方法:基于计算机断...     

旋后外旋型踝关节损伤有限元模型的建立与力学分析

目的模拟旋后外旋型踝关节损伤,建立踝关节三维有限元模型。方法基于正常人体踝关节CT图像,建立包含韧带的踝关节三维数值模型;采用有限元方法对Lauge-Hanson分型4种不同程度的旋后外旋型踝关节损伤进行分析,得到踝关节应力及胫距关节面的压力分布。结果施加旋后外旋载荷时,应力最大值位于胫腓前韧带胫骨附着点;断裂胫腓前韧带后,则位于骨间膜;继续断裂骨间膜后,应力较大值位于踝关节后韧带;再断裂胫腓后韧带后,应力较大值位于三角韧带。压力较大值则位于腓骨远端、胫距下关节面后部。结论建立的踝足部三维数值模型可用于旋后外旋型踝关节损伤的的力学机理分析,计算出的踝关节应力及胫距关节面的压力分布符合临床中Lauge-Hanson分型的描述。     

踝关节骨折合并下胫腓联合韧带损伤临床治疗分析

目的比较几种治疗踝关节骨折合并下胫腓联合韧带损伤方法的临床效果。方法选取2014年1月至2017年12月我院收治的103例踝关节骨折合并下胫腓联合韧带损伤患者,按照治疗方法分为保守治疗组(对照组),固定内外踝、下胫腓克氏针外固定手术治疗组(观察组1)以及固定内外踝、下胫腓螺钉固定、下腓联合韧带修复治疗组(观察组2),对比分析3组患者临床疗效。结果固定内外踝,下胫腓螺钉固定、下腓联合韧带修复治疗组骨愈合时间、骨不连发生率和二次治疗发生率显著低于保守治疗组及固定内外踝,下胫腓克氏针外固定手术治疗组,差异具有统计学意义(P0.05),而骨愈合优良率显著高于保守治疗组及固定内外踝,下胫腓克氏针外定手术治疗组,差异具有统计学意义(P0.05)。结论采用内外踝固定,下胫腓螺钉固定、下腓联合韧带修复治疗踝关节骨折合并下胫腓联合韧带损伤效果较好,而且骨不连发生率和二次治疗发生率低。     

踝关节的横及冠状断层影像解剖学

目的：为踝关节病变的影像学诊断提供解剖学基础。方法：①观测15例干性胫、腓及距骨的关节面。②成年男尸右足标本7例，先依骨性标志画线，新鲜2例画线后，各行轴位CT、MRI扫描及冠状位MRI扫描后冻硬，再切制横断层4例，冠状断层3例。结果：①距骨上关节面前、后宽为30．2、23．5mm；距骨内、外踝关节面矢状径与垂直径分别为30．8、14．9mm与27．5、23．7mm;外踝关节面前缘至距骨颈后缘间距为9．3mm。胫骨内踝与腓骨外踝关节面矢状径与垂直径分别为21．8、14．7mm和16．9、21．6mm。②观察了每一断层内关节及周围结构的形态、毗邻及其在连续断层的变化规律，并匹配相应CT及MRI。距骨滑车上关节面前宽32．9mm，距骨上、胫骨下关节面软骨厚1．7mm与1．8mm，胫距关节、内踝处及腓距关节腔径值分别为2．4、2．8、1．4mm，骨间韧带长1.8mm。结论：踝关节的断层解剖，为影像学诊断及关节镜技术等提供了解剖学依据。     

外踝韧带张力测定与踝关节不稳定性实验

本实验应用改良扣带式张力传感器测定了32侧完整成人下肢踝关节骨—韧带标本,并模拟腓骨部分切除和外踝韧带断裂后,进行了踝关节不稳定性试验,发现这些结构的损伤可造成相应的踝关节不稳定,腓骨切除后胫腓前后韧带张力增加,而距腓前后韧带与跟腓韧带张力减小(P<0.05),并出现踝关节不稳,内旋、内收和前抽屉运动分别增加4.3°,4.6°和2.3mm(P<0.05)。     

不同位置腓骨截骨后踝关节力学改变的有限元分析

目的基于有限元分析探讨不同高度腓骨截骨后的力学变化及对踝关节的影响, 为腓骨移植修复下颌骨缺损选择合适的腓骨截骨位置提供理论指导。方法纳入2020年6月—2022年6月蚌埠医学院第一附属医院CT室10例患者的左下肢CT影像资料, 其中男7例、女3例, 年龄20～60岁、中位年龄43岁, 口腔癌患者4例、右下肢骨折患者6例。基于患者CT扫描原始数据, 采用Mimics、Geomagic studio、SolidWorks、Abaqus等软件构建出包含胫腓骨和踝关节的三维有限元模型。按照腓骨截骨高度不同分为5组:A组(对照组)为包含完整的胫腓骨和踝关节的骨骼模型, B组～E组(观察组)分别为距离腓骨下端5、7、9和11 cm处向上截取8 cm长腓骨的胫腓骨和踝关节骨骼模型。在有限元分析软件Abaqus 6.14中, 对各组模型设置约束及载荷条件, 建立分析作业, 得出应力分布及变化, 采用方差分析、SNK-q检验等统计学方法对比分析各组模型中胫距关节面、距腓关节面、跟距关节面、胫腓关节面应力变化情况, 以及胫骨内部应力变化情况。结果 A组踝关节受力时各关节面应力由大到小依次为跟距关节面、胫...     

外踝失稳对胫距关节接触面的影响

在１９例标本上，观察了负重时胫距关节在四种不同情况下，接触面积大小及图形变化趋势，实验结果表明，正常胫距关节平均接触面积为４５５．０±９１．２ｍｍ＾２，接触区似“７”字形，前部呈横向条带，外侧部为稍倾斜的纵向条带；腓骨切除和外踝韧带切断虽不会造成接触面积明显缩小，但可致接触区图形变化，即接触区中部至非接触区的距离增大；距骨外移１ｍｍ，胫距关节接触面积明显缩小，提示：外踝失稳导致踝关节退行性变的机制     

外踝长度短缩时踝关节应力改变的研究

目的：分析外踝长度短缩与踝关节稳定性的关系,探讨创伤性踝关节炎发生的生物力学机制.方法：选取8例新鲜冷冻尸体下肢,分别在外踝正常长度、短缩1/3、短缩2/3和短缩3/3的情况下,测量和分析胫距关节的接触面积和应力变化.结果：正常的胫距关节接触区呈三角形,外踝短缩后胫距关节接触区向外侧移位,胫距关节接触面积明显减小.胫距关节面平均应力明显增加,以向前、内、外侧压力增高最为显著,且应力随外踝短缩程度的加重而增加.结论：外踝正常长度是维持踝关节稳定性的重要指标.因此,在处理踝关节损伤时应尽可能恢复外踝的解剖长度.     

腓骨及其韧带和踝关节稳定性的力学测评

对下肢各运动时象下腓骨负重功能及踝关节稳定性进行了实验研究。观察了小腿骨间膜和胫腓下韧带对腓骨生理功能的作用,并对临床上采用的腓骨下段固定方法进行了力学测评。实验结果显示,生理情况下腓骨负荷的大小与踝关节的位置和加载方向有关.小腿骨间膜将部分载荷从腓骨下段传递到胫骨上段,胫腓下韧带对于腓骨负重和踝关节稳定性均有重要意义。     

距腓前韧带与踝间后韧带的解剖学研究及其临床意义

目的　研究距腓前韧带和踝间后韧带的解剖学特点,探讨其功能与临床意义。 方法　10侧成人踝关节标本解剖观测距腓前韧带和踝间后韧带起止、走行和比邻,并分析其作用。 结果　10侧标本中,有7侧的距腓前韧带呈双束结构,占70%,在此结构中,两束宽度之和大于单束结构的韧带的宽度。双束呈类“人”字形走行,两个束支在足处于不同的位置时呈不同的状态,当足跖屈时,下束松弛,上束绷紧;背屈位时则反之。踝间后韧带起自外踝腓骨尖后下缘向内侧走行,大体分为3束,分别止于胫骨后下缘、胫后肌腱腱鞘、距骨后结节及其内侧,此韧带对维持踝关节稳定,防止距骨后脱位有重要的作用。 结论　距腓前韧带的双束结构能加强其强度,踝间后韧带的生物力学及其参与踝后软组织撞击综合征的机理值得进一步探讨。     

下胫腓联合韧带损伤与体位关系的生物力学研究

目的　对下胫腓联合韧带损伤与体位的关系进行生物力学研究,探讨下胫腓联合各韧带在踝关节何种体位上更容易损伤。 方法　8只（左、右各4只）新鲜成人小腿,完全暴露下胫腓联合各韧带后自踝关节上方20 cm横断,上端用牙托粉包埋模拟上胫腓关节。足底自跟骨前方横断,保留距下、距舟、跟骰关节,同样用牙托粉平行足底板包埋置于生物材料实验系统上。固定踝关节于中立、背伸(15°)、跖屈（20°）、内翻（15°）、外翻（20°）、内旋（10°）、外旋（5°）7个体位,逐步缓慢轴向加载500N和外旋方向5N.m扭矩后测出各韧带相对于中立位未受力时的长度变化,计算出各韧带的应变。 结果　下胫腓前韧带在踝关节处于内翻、跖屈位时应变最大和次最大,分别为(0.1294±0.0030)、(0.1150±0.0018);下胫腓骨间韧带也在踝关节处于内翻、跖屈位时应变最大和次最大,分别为（0.1331±0.0030）、（0.1138±0.0053）;下胫腓后韧带（包括深层的下胫腓横韧带）亦在踝关节处于内翻、跖屈位时应变最大和次最大,分别为（0.0427±　0.0016）,（0.0285±0.0015）,统计分析具有显著性差异（P<0.05）。 结论　下胫腓前韧带在内翻位或内翻、跖屈复合体位（即旋后位）时应变最大因此受力最大更易损伤,同理下胫腓骨间韧带、后韧带也均在内翻位或旋后位时更易损伤。     

52例踝关节骨折下胫腓联合分离诊断与治疗探讨

目的：探讨踝关节损伤中下胫腓联合分离的诊断与治疗。方法采用保守治疗和手术的方法共治疗踝关节损伤中下胫腓联合分离52例。结果本组52例随访4个月~8年6个月。根据Baird-Jackson踝关节评分标准院优32例,良12例,可4例,差4例,优良率84.6豫。结论踝关节是人体负重最大的关节,生理要求高,因外翻型、内翻型、外旋型和纵向挤压型损伤,导致内外踝、前后踝骨折,下胫腓关节分离伴有外侧副韧带或内侧三角韧带损伤,踝穴增宽,影响踝关节的稳定性,使关节面对合不良,发生创伤性关节炎,可造成患者远期踝关节不稳疼痛的后遗症。明确的诊断和合理的治疗方案是取得良好治疗效果的关键。     

有限元建模分析牵开成形治疗踝关节骨性关节炎的生物力学响应

背景：目前踝关节骨性关节炎的手术方式包括关节置换和关节融合,但2种方式均存在一定问题,因此保踝治疗成为踝关节骨性关节炎初期治疗的首选方式。牵开成形是一种重要的保踝治疗术式,有利于缓解踝关节疼痛和改善功能,有助于关节软骨的自我修复,但现在仍缺乏确切的生物力学证据。目的：通过有限元建模探究踝关节牵开成形治疗早中期无明显力线改变的踝关节骨性关节炎的力学因素,为临床治疗提供力学证据。方法：将1名27岁志愿者足踝CT扫描数据DICOM文件导入有限元软件中,进行三维重建及曲面拟合,再进行网格划分,建立含有骨骼、韧带、肌腱和软骨的精细足踝有限元模型,对比踝骨关节炎组、外固定架组分别在中立0°、跖屈20°、背屈20°3种不同工况下的胫距关节面应力、距骨应力及距骨应变的生物力学响应。结果与结论：（1）经过有限元仿真计算发现,从踝关节整体受力来说,两组模型在中立位0°时最小,从中立位逐渐跖屈或背屈时,随着踝关节活动发生变化,应力值也逐渐增加,且在同等屈曲的条件下,背屈要比跖屈的整体应力增幅明显;（2）从胫距关节的应力峰值来说,踝骨关节炎组的胫距关节面应力峰值较正常组增幅明显,外固定架组的胫距关节面应力峰值...     

吻合血管的胫腓关节移植重建肘关节功能的解剖学基础

目的 :为吻合血管的胫腓关节移植修复肘关节缺损并重建肘关节屈伸功能的新术式提供解剖学依据。方法 :成年尸体 10具 2 0个下肢标本、5个上肢标本 ,观测胫腓关节的解剖学特点及切开部分胫腓前、后韧带后胫腓关节的张合范围 ,模拟上胫腓关节移植修复肘关节缺损、重建肘关节部分屈伸功能的手术。结果 :胫腓关节腓骨侧关节面呈梨形凹状 ,面积 (199.70± 43 .3 )mm2 ;胫骨侧关节面呈卵圆形凸状 ,面积 (13 7.2± 45 .4)mm2 ,胫骨侧关节面上缘有一关节唇样增厚。自下而上切开胫腓关节约 3 /4的胫腓前、后韧带 ,使该关节有约 75°的张合范围。胫腓关节移植可重建肘关节的 60°～ 75°屈伸范围 ,可用部分股二头肌腱及腓骨肌腱膜加强重建关节的后方与侧方稳定性。结论 :胫腓关节为微鞍状关节 ,胫腓关节移植修复肘关节缺损并重建肘关节的部分屈伸功能具有可行性 ,临床应用 1例 ,效果满意     

基于三维有限元模型分析成年人后踝骨折对踝关节的生物力学影响

目的 利用三维有限元模型分析探讨成年人后踝骨折对踝关节的生物力学影响。方法 采用1例健康成年男性的踝关节CT扫描数据构建踝骨实体模型并导入Ansys 10.0有限元分析软件,建立踝关节三维有限元模型,并对模型的有效性进行验证。设定站立状态下踝关节载荷和条件,模拟后踝1/5、1/4、1/3、1/2范围骨折对比不同程度后踝骨折状态胫距关节软骨接触面积、最大米塞斯应力、最大接触应力和平均接触应力等参数。模拟腓骨外移、短缩、内旋和外旋状态,对比不同状态胫距关节接触应力峰值。结果 骨折范围增加后,胫骨软骨接触面积不断缩小,最大米塞斯应力及胫骨软骨最大接触应力和平均接触应力均不断增加。骨折范围> 1/3时,胫距关节接触面积显著缩小,关节位移显著增加。腓骨外旋、内旋、外移、短缩产生的胫距关节最大接触应力峰值变化差异分别为17.6%、17.7%、45.3%和10.3%。结论 三维有限元技术建立踝关节模型仿真度较高,当后踝骨折范围超过1/3时,会影响胫距关节的接触状态。骨折范围增加关节接触面积减小,接触应力增加,关节相对位移趋势增加,容易引起胫距关节软骨的退行性变,而不同腓骨移位状态会影响胫距关节...     

膝关节后外侧倒“L”形径路放置支撑钢板时有效及安全性

背景:有研究表明胫骨平台后外侧骨折可以通过膝关节后外侧入路进行处理,但尚无明确的解剖学研究对此入路进行深入的评估和分析。目的:评估膝关节后外侧倒"L"形径路在累及胫骨平台后外侧骨折治疗中的安全性及有效性。方法:新鲜冰冻成人尸体8具,双膝16侧。均行后外侧倒"L"形径路解剖。解剖中观察显露范围,并测量重要解剖结构参数。结果与结论:该径路可以充分暴露平台后外侧、后交叉韧带胫骨止点等。作者团队在操作上对上胫腓关节、腓骨头及膝关节后外侧角结构无明显干扰。腓总神经在切口内暴露长度平均为56.48 mm,与腓骨轴成平均14.7°倾斜。其绕腓骨颈处距腓骨头尖平均为31.26 mm,距关节线的平均为42.18 mm。骨间膜裂孔距关节面距离平均为48.78 mm。腓动脉自胫后动脉发出点距关节面平均为76.46 mm。结果证实,经解剖学证实后外侧倒"L"形径路能够满足后外侧骨折解剖复位支撑固定的需要,通过改良皮肤切口可以减少甚至避免对腓总神经暴露。由于有腘动脉分支胫前动脉穿越骨间膜裂孔及腓动脉自胫后动脉分出,径路向远侧深部剥离时需小心进行,放置支撑钢板时可能穿越血管下方,有一定风险。     

可吸收骨螺钉与带线铆钉治疗下胫腓联合分离

目的探讨可吸收骨螺钉内固定与带线铆钉缝合下胫腓韧带手术治疗下胫腓联合分离的效果。方法对2012年以来手术治疗的26例下胫腓联分离患者,于下胫腓联合上2 cm平行于胫距关节面固定胫腓联合,术中解剖下胫腓前韧带,以带线铆钉缝合。随访2~5个月,平均3个月。结果踝关节功能根据Baird-Jackson评分标准,优18例,良7例,差1例,优良率96.2%。结论合并下胫腓联合分离患者术中以可吸收骨螺钉内固定,带线铆钉缝合下胫腓前韧带,受诸韧带愈合或瘢痕粘连形成影响,功能恢复较好。     

下胫腓关节的损伤机制及其稳定复合体解剖研究

目的　对下胫腓关节及其稳定复合体进行解剖研究,分析下胫腓关节损伤的相关机制,以期为临床治疗提供解剖学依据。 方法　收集由福尔马林固定的5例完整的成人尸体（共10侧）,模拟临床下胫腓关节损伤并进行暴力试验,解剖观察下胫腓联合韧带的稳定复合体。 结果　下胫腓的稳定复合体由胫腓下联合横韧带、前韧带、后韧带和胫腓骨间韧带构成;Cotton试验中最先撕裂的是胫腓下联合前韧带,随之接连受损的是骨间膜与下胫腓骨间韧带,胫腓下联合横韧带与后韧带均保存较为完整。 结论　下胫腓关节及其稳定复合体发生损伤时,下胫腓关节会发生分离,应及早进行关节及其稳定复合体的修复重建。     

踝外侧副韧带损伤对踝关节稳定性及软骨接触应变影响的有限元分析

背景：在踝关节扭伤和踝关节韧带损伤中近85%涉及外侧副韧带,损伤的机制为足跖屈时踝关节内翻。急性踝关节外侧扭伤的患者中有20%-40%会出现持续疼痛和慢性踝关节外侧不稳,导致距骨平移和旋转过大,加速软骨磨损,导致关节退化。目的：通过有限元建模探究不同类型的踝外侧副韧带损伤模型对踝关节稳定性以及距骨穹窿软骨接触应变的影响。方法：将1名27岁志愿者足踝CT扫描数据DICOM文件导入有限元软件中,进行三维重建及曲面拟合,再进行网格划分,建立含有骨骼、关节软骨和韧带的完整踝关节有限元模型,对比正常、距腓前韧带损伤、跟腓韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤4种不同工况下的踝关节稳定性和距骨软骨接触应变的改变。结果与结论：(1)在前抽屉试验中,距腓前韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤距骨前移距离明显大于正常和跟腓韧带损伤(P <0.05),而距腓前韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤之间、正常和跟腓韧带损伤之间差异无显著性意义(P> 0.05);(2)在距骨倾斜试验中,跟腓韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤距骨倾斜角度明显大于正常和距腓前韧带损伤,而跟腓韧带损伤和距腓前韧带+跟腓韧带损伤之...     

成人胫腓骨下端连接的解剖及其临床意义

目的 解剖胫腓连接并获得详尽的解剖学数据,比较和归纳韧带的特点。方法 选取30具福尔马林固定成人尸体小腿标本,死亡年龄为46～75岁,平均61岁。采用层次解剖法,测量以下数据：胫腓前韧带、胫腓后韧带,胫腓横韧带及骨间韧带的平均长度、宽度、厚度;胫腓前韧带、胫腓后韧带与水平面夹角,与内外踝中点连线夹角。结果 胫腓前韧带平均长度为（18.18±2.64）mm,宽度为（13.28±1.82）mm,厚度（1.98±0.24）mm,与水平面夹角为38°±4°,与内外踝中点连线夹角为33°±3°。胫腓后韧带平均长度为（16.12±2.40）mm,宽度为（11.58±1.98）mm,厚度（2.52±0.32）mm,与水平夹角为31°±5°,与内外踝中点连线夹角为29°±4°。胫腓横韧带平均长度为（24.42±4.54）mm,宽度为（4.96±0.92）mm,厚度为（3.12±0.42）mm;骨间韧带平均长度为（22.24±3.92）mm,宽度为（16.42±2.32）mm,厚度为（1.42±0.44）mm。 结论 揭示了胫腓连接的解剖学特点,为临床应用提供解剖学基础。