【摘要】：脛-距-跟融合術是治療終末期踝關節(jié)和距下關節(jié)的有效手段。1906年,Lexer首次報道了該術式,之后得到了不斷的豐富發(fā)展,并在臨床上廣泛應用。脛-距-跟融合術涉及距下關節(jié)和踝關節(jié)兩個鄰近關節(jié)的復雜解剖結構,手術操作難度大、術后并發(fā)癥多,不融合率高一直是其難以解決的問題。手術切口的選擇、軟骨面的處理、內固定的選擇都是決定脛-距-跟融合術是否成功的關鍵因素。脛-距-跟融合術固定方式很多,如螺釘、鋼板、外固定架和髓內釘等。帶外翻角和前傾角的逆行髓內釘是一種專為脛距跟融合術設計的的內固定材料,在近幾年當中成為了脛距跟融合術首選的內固定方式。但這種逆行髓內釘植入過程繁瑣,學習曲線長,術中神經、血管損傷風險大,術后并發(fā)癥較多已經成為了亟待解決的難題。全螺紋無頭加壓螺釘置釘方式較逆行髓內釘簡單、靈活,可有效避開足踝部神經、血管走行。這種螺釘具有頭小尾大的獨特設計,在置釘過程中具有梯級加壓作用,理論上對融合關節(jié)面的持續(xù)加壓作用效果更佳,是提高關節(jié)融合率的保證,尤其是對于兩個鄰近關節(jié)——脛-距關節(jié)(踝關節(jié))和距-跟關節(jié)(距下關節(jié))。結合踝-后足骨、關節(jié)結構和神經血管走行、固定方式選擇和使用的國內外研究進展及手術操作方式,本課題自行設計在脛骨遠端關節(jié)面在跟骨跖側投影區(qū)的前內側和后外側作為入釘點,從足底向脛骨平行植入2枚全螺紋無頭加壓螺釘固定距下關節(jié)和踝關節(jié)。這種固定方式對脛骨-距骨-跟骨的位移影響和對于距下關節(jié)面、踝關節(jié)面應力分布情況及抗屈伸、內外翻、旋轉作用并無相關生物力學研究和臨床療效分析。基于有限單元法的生物力學研究已經廣泛應用于醫(yī)學研究,在骨科和運動醫(yī)學領域的病理生理機制、內固定材料的選擇和手術方法的研究提供了有價值的參考依據。通過三維有限元的精準建模功能,對足踝部的復雜解剖結構、不同參數和受力條件下進行動態(tài)和靜態(tài)的模擬仿真研究,并可進行重復性生物力學分析。本課題擬通過有限單元法對比研究2枚全螺紋無頭加壓螺釘和普通螺釘固定行脛-距-跟融合術的生物力學特性差異。進一步通過聯(lián)合小切口下全螺紋無頭加壓螺釘行脛-距-跟融合術后臨床療效分析,驗證該手術方式的有效性、安全性及可靠性。第一部分全螺紋無頭加壓螺和普通螺釘行脛-距-跟融合術的生物力學對比分析通過有限單元法建立踝-后足骨性結構模型,對比分析從脛骨遠端關節(jié)面在跟骨跖側投影區(qū)前內側和后外側向脛骨側平行植入2枚全螺紋無頭加壓螺釘和普通螺釘行脛-距-跟融合術后加壓作用(脛骨-距骨-跟骨位移影響和距下關節(jié)面、踝關節(jié)面的應力分布情況)及內固定穩(wěn)定性(抗屈伸、內外翻、旋轉生物力學特性)的差異。2.1實驗一對比分析全螺紋無頭加壓螺釘和普通螺釘行脛-距-跟融合術后脛骨-距骨-跟骨位移影響和距下關節(jié)面、踝關節(jié)面應力分布的差異2.1.1材料和方法2.1.1.1建立踝-后足三維有限元模型利用成年健康男性的足踝部CT掃描數據,使用三維建模軟件,建立踝-后足(脛骨、距骨和跟骨)的三維幾何模型,同時進行有限元網格劃分。2.1.1.2通過踝-后足(脛骨-距骨-跟骨)的三維有限元模型后,設定植入螺釘條件:2枚螺釘從脛骨遠端關節(jié)面在跟骨跖側投影區(qū)的前內側和后外側向脛骨近端平行植入,依次通過距下關節(jié)面和踝關節(jié)面;螺釘通過骨面區(qū)域:跟骨近端關節(jié)面、距骨跖側關節(jié)面、距骨頂關節(jié)面、脛骨遠端關節(jié)面四個區(qū)域;設定全螺紋無頭加壓螺釘分段預緊力,模擬其持續(xù)加壓性能;對比分析植入全螺紋無頭加壓螺釘(底徑7.5mm、頂徑6mm,長100mm)和普通螺釘(直徑7.5mm,長100mm)后脛骨-距骨-跟骨位移影響和距下關節(jié)面、踝關節(jié)面的應力分布差異。2.1.2實驗結果在僅僅加載預緊力的條件下,植入全螺紋無頭加壓螺釘和普通螺釘后,兩者對脛骨-距骨-跟骨位移趨勢相同。全螺紋無頭加壓螺釘模型下最大應力28.066 MPa,普通螺釘模型下應力19.308 MPa;距骨應力,全螺紋無頭加壓螺釘模型下最大應力45.945 MPa,普通螺釘模型下應力28.607 MPa;跟骨應力,全螺紋無頭加壓螺釘模型下最大應力25.905 MPa,普通螺釘模型下應力19.246 MPa。相比普通螺釘,全螺紋無頭加壓螺釘模型跟骨和距骨位移更大,最大應力值更高,應力云圖更廣。2.2實驗二對比分析全螺紋無頭加壓螺釘和普通螺釘行脛-距-跟融合術后抗屈伸、內外翻、扭轉的生物力學差異2.2.1材料和方法2.2.1.1建立踝-后足(脛骨-距骨-跟骨)三維有限元模型2.2.1.2分別對比分析全螺紋無頭加壓螺釘和普通螺釘模型加載扭矩后跖屈/背伸、內翻/外翻、外旋/內旋的生物力學特性差異。2.2.1.2實驗結果全螺紋無頭加壓螺釘無論是在跖屈/背伸、內翻/外翻,還是外旋/內旋的生物力學特性上,均優(yōu)于普通螺釘。2.3結論本研究通過建立正常的脛骨、距骨、跟骨的模型,并添加相應的螺釘,形成內固定的有限元模型,并通過不同的螺栓預緊力加載方式,模擬全螺紋無頭加壓螺釘和普通螺釘,比較了其在只有螺栓預緊力的情況下,骨質應力的大小;并模擬分析了在內翻、外翻、背伸、跖屈、外旋、內旋狀態(tài)下的旋轉角度、各骨質應力。結果表明全螺紋無頭加壓螺釘,相比普通螺釘,各旋轉角度均較小,具有更好的抗旋轉能力,各骨質部分,表面壓力更大,具有更好的加壓作用。第二部分聯(lián)合小切口下全螺紋無頭加壓螺釘行脛-距-跟融合術的臨床療效分析通過進一步臨床療效分析驗證全螺紋無頭加壓螺釘用于脛距跟融合手術治療終末期踝關節(jié)和距下關節(jié)疾病的安全性、有效性和可靠性。3.1材料和方法3.1.1病例收集收集自2012年01月01日——2016年12月31日,對36例(36足)嚴格保守治療無效的踝及距下關節(jié)終末期患者行脛-距-跟融合術治療。男14例,女22例;年齡18~76歲,平均53.8歲。左足19例,右足17例。距骨塌陷性壞死21例,創(chuàng)傷性關節(jié)炎7例,類風濕性關節(jié)炎3例,結核感染(非活動性)2例,距骨缺如1例,Charcot關節(jié)病1例,踝及距下關節(jié)絨毛結節(jié)性滑膜炎1例。3.1.2手術方法聯(lián)合踝前及外踝跗骨竇小切口下2枚全螺紋無頭加壓螺釘加壓固定行脛-距-跟融合術。3.1.3療效評價指標記錄本組手術時間;術后1天、6周、3個月、6個月、12個月及末次隨訪時,評估患者一般情況及踝關節(jié)正、側和踝穴位X線片以及CT檢查。一般情況評估包括患者疼痛情況及并發(fā)癥發(fā)生情況。術前及術后踝-后足AOFAS評分和VAS評分。3.2實驗結果本組手術時間33~82 min,平均49.8 min。手術均順利完成。術后3周1例(2.9%)發(fā)生切口皮膚感染,經清創(chuàng)、換藥后痊愈;其余患者切口均Ⅰ期愈合,余相關并發(fā)癥發(fā)生。術后35例患者獲隨訪,隨訪時間12~29個月,平均18.5個月。影像學檢查示本組融合關節(jié)均達骨性愈合,融合率為100%;融合時間8-15周,平均10.9周。術后1年,AOFAS評分為(84.714±0.596)分,與術前比較差異有統(tǒng)計學意義(t=12.596,P=0.000);VAS評分為(0.342±0.081)分,與術前比較差異亦有統(tǒng)計學意義(t=30.393,P=0.000)。3.3結論聯(lián)合小切口下全螺紋無頭加壓螺釘加壓固定行脛-距-跟融合術具有并發(fā)癥少、術后融合率高等特點,是一種有效的手術方式。
【學位授予單位】：中國人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R687.3
【圖文】：

圖 1-1 編輯后的網格模型將 GeomagicStudio 中平滑處理的各骨質部分 stl 文件，導入 hypermesh，進行后續(xù)處理。由于需要在模型上添加內固定，需要進行適當的布爾運算，因此，需要將網格模型轉化為幾何模型。通過網格反求各部分的高次曲面，使之與網格模型完全貼合，然后刪除原始網格，得到各個骨質部分的幾何模型。截取足夠長的脛骨，并將之進行裝配。裝配好的幾何模型見（下圖 1-2）。

圖 1-1 編輯后的網格模型io 中平滑處理的各骨質部分 stl 文件，導入 h上添加內固定，需要進行適當的布爾運算，因過網格反求各部分的高次曲面，使之與網格模個骨質部分的幾何模型。截取足夠長的脛骨，下圖 1-2）。

17圖 1-3 簡化的螺釘模型和內固定幾何模型劃分計算的基礎。在最終幾何模型的基礎上，進行網格用六面體進行網格劃分，且六面體網格便于在軸線部分采用 1mm 六面體網格進行劃分，其網格及預

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本文編號：2786747