【摘要】：脛-距-跟融合術(shù)是治療終末期踝關(guān)節(jié)和距下關(guān)節(jié)的有效手段。1906年,Lexer首次報道了該術(shù)式,之后得到了不斷的豐富發(fā)展,并在臨床上廣泛應(yīng)用。脛-距-跟融合術(shù)涉及距下關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)兩個鄰近關(guān)節(jié)的復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu),手術(shù)操作難度大、術(shù)后并發(fā)癥多,不融合率高一直是其難以解決的問題。手術(shù)切口的選擇、軟骨面的處理、內(nèi)固定的選擇都是決定脛-距-跟融合術(shù)是否成功的關(guān)鍵因素。脛-距-跟融合術(shù)固定方式很多,如螺釘、鋼板、外固定架和髓內(nèi)釘?shù)�。帶外翻角和前傾角的逆行髓內(nèi)釘是一種專為脛距跟融合術(shù)設(shè)計的的內(nèi)固定材料,在近幾年當(dāng)中成為了脛距跟融合術(shù)首選的內(nèi)固定方式。但這種逆行髓內(nèi)釘植入過程繁瑣,學(xué)習(xí)曲線長,術(shù)中神經(jīng)、血管損傷風(fēng)險大,術(shù)后并發(fā)癥較多已經(jīng)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(nèi)釘簡單、靈活,可有效避開足踝部神經(jīng)、血管走行。這種螺釘具有頭小尾大的獨特設(shè)計,在置釘過程中具有梯級加壓作用,理論上對融合關(guān)節(jié)面的持續(xù)加壓作用效果更佳,是提高關(guān)節(jié)融合率的保證,尤其是對于兩個鄰近關(guān)節(jié)——脛-距關(guān)節(jié)(踝關(guān)節(jié))和距-跟關(guān)節(jié)(距下關(guān)節(jié))。結(jié)合踝-后足骨、關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和神經(jīng)血管走行、固定方式選擇和使用的國內(nèi)外研究進展及手術(shù)操作方式,本課題自行設(shè)計在脛骨遠端關(guān)節(jié)面在跟骨跖側(cè)投影區(qū)的前內(nèi)側(cè)和后外側(cè)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(guān)節(jié)和踝關(guān)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(guān)節(jié)面、踝關(guān)節(jié)面應(yīng)力分布情況及抗屈伸、內(nèi)外翻、旋轉(zhuǎn)作用并無相關(guān)生物力學(xué)研究和臨床療效分析�；谟邢迒卧ǖ纳锪W(xué)研究已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究,在骨科和運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的病理生理機制、內(nèi)固定材料的選擇和手術(shù)方法的研究提供了有價值的參考依據(jù)。通過三維有限元的精準(zhǔn)建模功能,對足踝部的復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)、不同參數(shù)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(fù)性生物力學(xué)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(shù)的生物力學(xué)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(shù)后臨床療效分析,驗證該手術(shù)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(shù)的生物力學(xué)對比分析通過有限單元法建立踝-后足骨性結(jié)構(gòu)模型,對比分析從脛骨遠端關(guān)節(jié)面在跟骨跖側(cè)投影區(qū)前內(nèi)側(cè)和后外側(cè)向脛骨側(cè)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(shù)后加壓作用(脛骨-距骨-跟骨位移影響和距下關(guān)節(jié)面、踝關(guān)節(jié)面的應(yīng)力分布情況)及內(nèi)固定穩(wěn)定性(抗屈伸、內(nèi)外翻、旋轉(zhuǎn)生物力學(xué)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(shù)后脛骨-距骨-跟骨位移影響和距下關(guān)節(jié)面、踝關(guān)節(jié)面應(yīng)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(shù)據(jù),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(wǎng)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(shè)定植入螺釘條件:2枚螺釘從脛骨遠端關(guān)節(jié)面在跟骨跖側(cè)投影區(qū)的前內(nèi)側(cè)和后外側(cè)向脛骨近端平行植入,依次通過距下關(guān)節(jié)面和踝關(guān)節(jié)面;螺釘通過骨面區(qū)域:跟骨近端關(guān)節(jié)面、距骨跖側(cè)關(guān)節(jié)面、距骨頂關(guān)節(jié)面、脛骨遠端關(guān)節(jié)面四個區(qū)域;設(shè)定全螺紋無頭加壓螺釘分段預(yù)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(guān)節(jié)面、踝關(guān)節(jié)面的應(yīng)力分布差異。2.1.2實驗結(jié)果在僅僅加載預(yù)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(yīng)力28.066 MPa,普通螺釘模型下應(yīng)力19.308 MPa;距骨應(yīng)力,全螺紋無頭加壓螺釘模型下最大應(yīng)力45.945 MPa,普通螺釘模型下應(yīng)力28.607 MPa;跟骨應(yīng)力,全螺紋無頭加壓螺釘模型下最大應(yīng)力25.905 MPa,普通螺釘模型下應(yīng)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(yīng)力值更高,應(yīng)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(shù)后抗屈伸、內(nèi)外翻、扭轉(zhuǎn)的生物力學(xué)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(nèi)翻/外翻、外旋/內(nèi)旋的生物力學(xué)特性差異。2.2.1.2實驗結(jié)果全螺紋無頭加壓螺釘無論是在跖屈/背伸、內(nèi)翻/外翻,還是外旋/內(nèi)旋的生物力學(xué)特性上,均優(yōu)于普通螺釘。2.3結(jié)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(yīng)的螺釘,形成內(nèi)固定的有限元模型,并通過不同的螺栓預(yù)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(yù)緊力的情況下,骨質(zhì)應(yīng)力的大小;并模擬分析了在內(nèi)翻、外翻、背伸、跖屈、外旋、內(nèi)旋狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)角度、各骨質(zhì)應(yīng)力。結(jié)果表明全螺紋無頭加壓螺釘,相比普通螺釘,各旋轉(zhuǎn)角度均較小,具有更好的抗旋轉(zhuǎn)能力,各骨質(zhì)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(shù)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(shù)治療終末期踝關(guān)節(jié)和距下關(guān)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(yán)格保守治療無效的踝及距下關(guān)節(jié)終末期患者行脛-距-跟融合術(shù)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(guān)節(jié)炎7例,類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎3例,結(jié)核感染(非活動性)2例,距骨缺如1例,Charcot關(guān)節(jié)病1例,踝及距下關(guān)節(jié)絨毛結(jié)節(jié)性滑膜炎1例。3.1.2手術(shù)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(shù)。3.1.3療效評價指標(biāo)記錄本組手術(shù)時間;術(shù)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(guān)節(jié)正、側(cè)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(shù)前及術(shù)后踝-后足AOFAS評分和VAS評分。3.2實驗結(jié)果本組手術(shù)時間33~82 min,平均49.8 min。手術(shù)均順利完成。術(shù)后3周1例(2.9%)發(fā)生切口皮膚感染,經(jīng)清創(chuàng)、換藥后痊愈;其余患者切口均Ⅰ期愈合,余相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生。術(shù)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(xué)檢查示本組融合關(guān)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(shù)后1年,AOFAS評分為(84.714±0.596)分,與術(shù)前比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=12.596,P=0.000);VAS評分為(0.342±0.081)分,與術(shù)前比較差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義(t=30.393,P=0.000)。3.3結(jié)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(shù)具有并發(fā)癥少、術(shù)后融合率高等特點,是一種有效的手術(shù)方式。
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R687.3
【圖文】：

圖 1-1 編輯后的網(wǎng)格模型將 GeomagicStudio 中平滑處理的各骨質(zhì)部分 stl 文件，導(dǎo)入 hypermesh，進行后續(xù)處理。由于需要在模型上添加內(nèi)固定，需要進行適當(dāng)?shù)牟紶栠\算，因此，需要將網(wǎng)格模型轉(zhuǎn)化為幾何模型。通過網(wǎng)格反求各部分的高次曲面，使之與網(wǎng)格模型完全貼合，然后刪除原始網(wǎng)格，得到各個骨質(zhì)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(wǎng)格模型io 中平滑處理的各骨質(zhì)部分 stl 文件，導(dǎo)入 h上添加內(nèi)固定，需要進行適當(dāng)?shù)牟紶栠\算，因過網(wǎng)格反求各部分的高次曲面，使之與網(wǎng)格模個骨質(zhì)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(nèi)固定幾何模型劃分計算的基礎(chǔ)。在最終幾何模型的基礎(chǔ)上，進行網(wǎng)格用六面體進行網(wǎng)格劃分，且六面體網(wǎng)格便于在軸線部分采用 1mm 六面體網(wǎng)格進行劃分，其網(wǎng)格及預(yù)

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