近排腕骨切除术后对腕关节生物力学影响的实验研究

近排腕骨切除术后对腕关节生物力学影响的实验研究 近排腕骨切除术后对腕关节生物力学影响 的实验研究 ? 304?中华手外科杂志2005旦箜鲞釜塑旦塑强!Q!!笪!!!: 近排腕骨切除术后对腕关节生物力学影响的 实验研究 邵新中王立 【摘要】目的测定正常腕关节和近排腕骨切除术后腕关节的活动范围和生物力学变化,探讨近排 腕骨切除术后腕关节功能丧失和并发症出现的机制.方法选用16例新鲜腕关节标本,通过CSS一44020 系列生物力学试验机(中国长春试验机研究所制造),牵引腕关节于被动掌屈,背伸,尺偏和桡偏位,测量 正常腕关节和近排腕骨切除术后腕关节的活动范围.然后在腕关节内放置压敏片,于中立位对腕关节施 压,压敏片上相关信息.结果正常腕关节标本掌屈(74.2o4-4.9.,i4-s,下同),背伸63.3.4-3.6., 尺偏36.8o4-2.6o,桡偏20.2.4-3.4..近排腕骨切除后掌屈48.1.4-5.6.,背伸43.6.4-4.6., 尺偏21.0.4- 4.3o,桡偏10.3.4-4.1..正常腕关节的受力面积平均为(64o.574-23.15)mm2,近排腕骨摘除组为(81.264- 2.38)mm2.正常腕关节负荷压力为(27.684-0.73)N/era,近排腕骨切除组为(169.814-2.27)N/cm2.结论 近排腕骨切除术后腕关节活动范围丧失较大,其应力负荷的增加明显超出了正常腕关节所承受的压力 负荷,使腕关节功能丧失较多并容易在术后产生腕关节退行性关节炎等并发症. 【关键词】腕关节;生物力学;压敏片;近排腕骨切除术 Experimentalstudyofthebiomedmniadeffectofpro~malrowcarpectomySHAO一 zhong.4?G. DepartmentofHandSurgery,AffiliatedHospital,HebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050051,China LAbstract】 ObjectiveToinvestigatethemotionandthebiomechanicalchangesofthenO1Tflalwristandthe wristafterproximallOWcarpectomy(PRC),andtoprovidetheoreticalbasisofthefunctionallOSSofwristsfollowing PRC.Methods16fresh— frozenhumanforegl'inspecimenswereused.ThesespecimenswereplacedontheC lO20biomeclmniealtestmachine,anddriventomakethemovementofflexion,extension,radialdeviationanduh8r deviation.RangeofmotionofthewristsW&Schecked.suresensitivefilmswereinsertedintothewrists.andthe wristswezepressedatneutralpositiontocollectdataoftheloadedwrist.ResultsRangeofmotionofthenormalwrist is8sfollows:74.2.4-4.9ofiexion,63.3.4-3.6.extension,20.2.4-3.4.radialdeviation,and36.8.4-2.6.ulnar deviation.RangeofmotioninwristsafterPRCchangedto48.1.4-5.6.flexion,43.6.4-4.6.extension,10.3.4-4.1. radialdeviation,and21.0.4-4.3.ulnardeviation.Thepressedareaofthenormalwristwas640. 574-23.15(nlnl2). ThepressureintensityofthenO1TiflalwristWaS27.684-0.73(N/cm2),whilethatofPRCwrist169.814-2.27(N/ cr).ConclusionPloximalrOWcarpectomysignificandyreducedrangeofmotionofthewrist.andincreased generalwristpressureintensity.1_heradiocapitatejointformedafterPRCisabnormalandisSUbjecttodegenerative changes. 【Keywords】 Wristjoint;Biomechanics;Pressuresensitivefilms;ProximallOWcarpectomy 近排腕骨切除术用于治疗陈旧性腕骨骨折,脱位, 被称为"挽救性手术",该手术将近排3块腕骨(舟骨, 月骨,三角骨)均切除,新的腕关节由远排腕骨中的头 状骨近极与桡骨远端的月骨凹组成.对于那些腕关节 创伤较为严重,患者希望保留腕关节活动功能者,较为 适用.但是新的腕关节的两个关节面是否符合生理特 征,尤其是新的腕关节的两个关节面的适合度如何尚 无解剖学依据.本手术的异议包括:腕关节正常解剖 关系的破坏,腕关节活动范围的减小和力量的减弱,渐 进性骨病,康复期的延长以及不肯定的临床效果 等u.本实验建立近排腕骨切除手术模型,通过生物 作者单位:050051石家庄,河北医科大学第三附属医院手外科 ? 基础研究? 力学仪,测量正常腕关节的生物力学在手术前后的变 化,得出部分有关腕关节的生物力学数据,比较腕关节 术前与术后功能变化的情况. 材料与方法 1.实验材料与分组:选用新鲜冷冻成人上肢l6 具,性别,左右不限.上肢标本均从肱骨中下1/3处离 断.实验前将标本均做x线检查,证实标本腕关节完 好无损伤,无腕关节异常松弛或运动受限. 2.标本与实验物品的准备:标本解冻后,将标本 自桡骨Lister结节近端1.5cm处锯断,远端自掌指关 节处离断,将标本的远,近端分别用自凝牙托粉包埋 后,置人自制的实验架上固定.沿桡尺骨远端关节面 中华手外科杂志2005年lo恩第2l鲞筮塑登!!!!!!!!- 剪取相应关节面的纸,按照桡尺骨远端关节面的 大小将压敏片分为大,中,小3种.把压敏片按照纸模 板的大小和形状修剪后,用聚乙烯封塑以防组织液浸 染,在压敏片的桡背侧留1个三角形的尾巴便于钳夹 放置[,. 3.正常腕关节的活动度测试:于标本第三掌骨头 的背侧向掌侧垂直钉人1枚螺丝钉.螺丝钉两端均露 出皮外,将细钢丝一端绑缚于螺丝钉皮外部.另一端 绕过实验架上的定滑轮与CSS.44020系列生物力学试 验机(中国长春试验机研究所制造)的拉力传感器相 连.用100N以5mm/s的速度分别牵引腕关节被动掌 屈,背伸,尺偏和桡偏.至腕关节位移不再发生改变 后,试验机停止牵引.用量角器测量腕关节各个方向 的活动角度.每具标本的每个方向活动度均测量3 次. 4.正常腕关节负荷力学数据:于正常腕关节背侧 沿桡骨茎突与尺骨茎突的连线做横形切口.切开皮 肤,皮下组织,暴露腕背侧支持带,沿3,4腕背侧鞘管 打开腕背支持带,分别向两侧牵拉拇长伸肌腱和指总 伸肌腱,沿第三掌骨纵向延长线切开腕背侧关节囊,寻 找到桡月关节面后,沿桡月关节面分别向桡尺侧打开 腕背关节囊,同时切断腕关节背侧的桡腕背侧韧带,尺 月韧带,尺三角韧带,暴露桡月关节面和桡舟关节面. 将用牙托粉包埋好的标本近端于实验架底座上固 定牢固,将包埋好的标本远端与生物力学机的传感器 相连,固定牢固.依据固定的标本大小选用合适的压 敏片,于标本的背侧切口置人桡腕关节面内,注意置人 时及置入后保持腕关节稳定,避免压敏片受到压力. 将腕关节用外固定架维持于中立位,以5N/s的压 力对腕关节施压至200N,维持60s后,解除压力,取出 压敏片,可见压敏片上依着力的部位染色深浅不同. 用同样的方法依次测量16具正常腕关节,每具标本测 压3次. 5.近排腕骨切除术后生物力学测试:模拟近排腕 骨摘除术,将近排腕骨中的舟状骨,月骨和三角骨摘 除,术中应仔细的保留完整的关节囊和韧带,不要损伤 周围各骨的软骨面.在掌侧关节囊上寻找到桡舟头韧 带,确定该韧带完整.检查头状骨近端关节面和桡骨 远端关节面无损伤.用上述同样的方法分别测量近排 腕骨摘除术后腕关节的活动度和压力负荷. 6.压敏片数据处理:首先由每张压敏片上着色范 围,确定压敏片及相对应桡尺远端关节面的受力部位, 于每片压敏片上受力着色部位,分别以桡月窝和桡舟 作半径分别为2,4,6,8,10ram的同 窝的中心位圆点, ? 305? 心圆.再以60.角为间隔划分各个同心圆,用日本富士 FDP301密度仪,采集按照上述方法所划定的每一个区 域的压强数据,用FDP303仪记录所测得数据,每 个区域数据测量3次[,.随后将压敏片图像用扫描 仪扫描进计算机,然后用AutoCAD2004软件测量每张 压敏片上着色范围的面积,每一着色范围测量3次. 结果 正常腕关节标本通过实验测得,其活动范围为掌 屈74.2o?4.9o,背伸63.3o?3.6.,尺偏36.8.?2.6., 桡偏20.2.土3.4.,总活动度为192.5.?3.6..近排腕骨 摘除组掌屈48.1.?5.6.,背伸43.6.土4.6.,尺偏21.0.土 4.3.,桡偏10.3.?4.1.,总活动度为123.0.?4.7..通 过对压敏片着色面积的计算,可得出正常腕关节的受 力面积平均为(640.57?23.15)mm2,近排腕骨摘除组 为(81,26?2,38)咖,详见表1. 表1正常和近排腕骨摘除后腕关节的受力负荷(?s) 讨论 近排腕骨摘除后,整个近排腕骨与桡骨远端之间 复杂的铰链关节被破坏,取而代之的是由头状骨的近 端和桡骨远端月骨窝组成的新的,简单的球窝关节. 头状骨的近极虽然在失状轴曲率上与月骨近端关节面 近似一致….但是头状骨近端与桡骨远端月骨窝的接 触面积不匹配,其接触面积远远小于月骨近端,使得腕 关节在做屈伸运动时远排腕骨与桡骨远端相互作用的 面积大大减少,其结果导致腕关节屈伸活动范围大幅 度的下降.同样,由于头状骨的近极仅在失状轴曲率 上与月骨近端关节面近似一致,导致腕关节在冠状面 上的尺偏,桡偏活动明显受限,尺,桡偏活动范围丧失 较多. 本实验结果发现,腕关节桡舟窝内各个区域的应 力分布是不均匀的,腕关节在中立位时,桡舟窝平均最 大应力分布区域位于桡舟窝掌侧部分,而不是均匀分 布.由此可以看出桡舟关节并非嵌合得十分紧密,由 外侧列传导的腕关节压力负荷,不能均匀的分布于桡 舟窝上,桡舟窝最大的负荷部位在其掌侧部分.正常 腕关节通过舟骨,月骨与桡骨远端形成关节,将腕关节 所承受的负荷分散分布于桡骨远端,使得桡骨远端单 位面积下的平均负荷减为最小(27.68?0.73)N/cm. ?306?中华手外科杂志2005年l箜!鲞箜塑婪竺垡!Q!!竺!!型 近排腕骨切除术以后,腕关节所有的应力负荷都由一 个不完整的中央列传递至桡骨远端,使桡骨远端桡月 窝的应力负荷明显增加(169.81土2.27)N/cmz.经过 仔细分析,发现其原因可能在于:(1)头状骨的近端关 节面由桡,尺,掌,背四个近似方块关节面交融而成,在 腕关节中立位施压下,能和桡骨远端接触的只有这四 个方块的交汇面,面积大约只有(81.26土2.38)栅; (2)在腕关节受到压力负荷下,由于桡骨远端掌倾角 和尺偏角对头状骨的反向支撑,使得头状骨与桡月窝 接触的近端接触面,有向桡月窝掌侧和尺侧滑移的趋 势,腕关节受力负荷不能均匀分布.该趋势能被桡舟 头韧带牵制.一旦该韧带在手术中受到损伤,桡头接 触将会有不稳定发生,临床上就会有相应的并发症产 生. 参考文献 洪光祥,李子荣.等.近排腕骨切除后关节面间适合度 1王云亭, 的测定.中华手外科杂志,1997,13:157—159. 2王云亭,洪光祥,朱伯通,等.近排腕骨切除治疗经舟骨月骨周 围脱位的疗效.中华手外科杂志.1996,12:159—161. 3TomainoMM.DelsignoreJ,Burtonm.Long—termre8u1t8following proximalrowcarpectomy.JHandSurg(Am),1994,19:694-703. 4LuchettiR.Soragni0,FairplayT.Proximalearpeetomy出a palmarapproach.JHandSurg(Br),1998.231406-409. 5樊继宏,朱青安,赵卫东.等.压敏片材料在关节生物力学中的 应用.中国医学物理学杂志,2001.l8:104—106. 6白玉龙,陈世益.压敏片在关节生物力学研究中的应用.中国运 动医学杂志.1995,14:84—86. (收稿日期:2005.04-27) (本文编辑:郑忆柳) 骨间后神经尺侧支卡压一例 王国强刘会仁李瑞国刘志旺 骨间后神经卡压是临床较常见的疾病,但是单纯的骨间后 神经尺侧支卡压则罕见.我科于2002年11月8日收治1例骨 问后神经尺侧支卡压,手术治疗后疗效满意. 患者农民,39岁.2年前患者无诱因出现进行性左手 2—5指伸指无力,后期伸腕力减退;3个月前中,环指掌指关节 不能主动伸直而收入院.局部检查:左前臂中上段背侧指总伸 肌与桡侧腕伸肌之间有一明显压痛点.左腕背正中稍隆起,无 压痛.中,环指掌指关节不能主动伸直,示,小指掌指关节能伸 直,但肌力为M,.伸腕时轻度桡偏,尺侧伸腕肌肌力为.指 总伸肌肌力为.手部感觉正常.电生理检查:左桡神经肌 肉复合动作电位波幅降低,左指总伸肌肌电图中3处以上出现 正锐波,肌肉强收缩时为单纯相.电生理诊断为左前臂骨间后 神经卡压综合征.但临床不排除骨间后神经鞘瘤和指总伸肌 腱自发性断裂的可能.于2002年12月4日在臂丛麻醉下手 术.于腕背作横行切口探查腕背隆起处,见指总伸肌腱外观正 常,无张力,牵拉近端无弹性,缝合伤口.于前臂背侧中近1/3 沿桡侧腕长,短伸肌与指总伸肌间隙作纵切口进入,见指总伸 肌肌腹萎缩,色暗淡,刺激无收缩.旋后肌远端为5.0cm× 0.8cm×0.2cm的纤维腱束.桡神经深支分为尺侧束和桡侧束, 两束相距1.2cm.尺侧束被卡压在上述腱束与尺骨间,桡侧束 作者单位:063000河北,唐山市第二医院手三科 ? 病例报道? 位于此腱柬与软组织间,旋前时此腱柬明显紧张,行腱柬切除 术.术中见骨间后神经尺侧束变细,质硬,电刺激肌肉无收缩; 而桡侧束的外观正常,电刺激可见拇,示指的伸指动作.向上 延长切口呈"s"形,至肱桡肌起点部全程显露肘部桡神经.未见 异常.因指总伸肌肌腹明显变性,单纯神经松解可能效果不肯 定.故对患者说明情况后,应患者要求,行桡侧腕短伸肌腱移 位重建指总伸肌功能手术.术后石膏托固定腕关节于背伸位. 术后4周去石膏作功能练习.术后随访6个月,腕关节伸屈范 围正常,伸腕时有桡偏,握拳位屈腕1o.位时,2—5指能伸直. 讨论骨间后神经卡压综合征的常见原因为Frohse弓卡 压造成.骨间后神经卡压综合征的临床表现为伸指,伸拇功能 障碍和伸腕桡偏畸形,诊断并不困难.本例临床主要表现为中 指,环指伸直障碍和伸腕力弱,伸腕桡偏和尺侧腕伸肌肌力为 ,而拇指,示指伸指功能良好,与常见症状不符.右腕背正中 稍隆起,术中无明显发现. 桡神经深支出旋后肌管后称骨间后神经,并分成尺侧束和 桡侧束,尺侧束支支配指总伸肌,小指固有伸肌及尺侧腕伸肌, 桡侧束支支配拇长展肌,拇短伸肌,拇长伸肌,示指固有伸肌. 本例骨间后神经在旋后肌管出口处分成尺,桡侧束.本例旋后 肌远端的纤维腱束将尺侧束卡于腱束与尺骨问造成卡压.(收稿日期;2005-05.29) (本文编辑:郑忆柳)