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首页医源资料库在线期刊中国矫形外科杂志2009年第17卷第12期

兔肘关节尺侧副韧带急性损伤手术与非手术治疗后生物力学中位移和应变率的比较

来源:《中国矫形外科杂志》
摘要:【摘要】[目的]比较兔急性肘关节尺侧副韧带损伤后手术修复与非手术治疗的差异。[方法]选取新西兰兔81只,随机分为3组,27只暴露出右尺侧副韧带后,但不切断,作为正常对照组(A)。27只为切断右肘尺侧副韧带后随即缝合韧带,称为韧带缝合组(B)。27只切断尺侧副韧带后不缝合,称为韧带不缝合组(C)。...

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【摘要】  [目的]比较兔急性肘关节尺侧副韧带损伤后手术修复与非手术治疗的差异。[方法]选取新西兰兔81只,随机分为3组,27只暴露出右尺侧副韧带后,但不切断,作为正常对照组(A);27只为切断右肘尺侧副韧带后随即缝合韧带,称为韧带缝合组(B);27只切断尺侧副韧带后不缝合,称为韧带不缝合组(C)。分别在术后3、6、12周三个阶段取材,进行生物力学检测。[结果]术后12周,韧带缝合组断裂时的位移与不缝合组比较,差别有统计学意义[B(6. 06±0. 44)mm,C(7. 72±0. 44) mm,P<0. 05];缝合组位移接近正常组,差别无统计学意义[A(5. 87±0. 46)mm,P>0. 05];韧带缝合组应变率与不缝合组比较,差别有统计学意义[B(1. 25±0. 16),C(1. 60±0. 07),P<0. 05],亦与正常组相近[A(1. 19±0. 13),P>0. 05]。[结论]肘关节尺侧副韧带急性损伤后手术治疗明显优于非手术治疗。

【关键词】  肘关节; 尺侧副韧带; 手术修复; 非手术修复; 生物力学

Comparison of the  bias and the straining study of surgical operation and nonoperation therapy of acute  damnification of the ulnar collateral ligaments of elbow joint of the rabbits∥YANG Lude, ZHANG Xianlong,WANG Yijin,et al.Department  of  Orthopaedics,Jiading District Center Hospital,Affiliated  Renji  Hospital  of Shanghai Jiaotong University,Shanghai 201800,China

    Abstract:[Objective]To compare the effect of surgical operation and nonoperation therapeutical effect of acute  damnification of the ulnar collateral ligaments of elbow joint of the rabbits.[Method]Eightyone New Zealand rabbits  were randomly divided into 3 groups.Twentyseven ulnar collateral ligaments of right elbow joint were only  enclosed,they were named group A,27 ulnar collateral ligaments of right elbow joint were severed and  sutured,the ligaments sutured group were named group B,27 ulnar collateral ligaments of right elbow  joint were severed ,they weren't sutured yet,they were named group C.They were killed to detect the  biomechanics at time intervals of three,six and twelve weeks.[Result]On the day of 12 week after transplantation,the displacement of the ligaments was significantly different between group B and C [B ( 6.06±0.4) mm,C ( 7.72±0.44) mm,P<0.05],and near to the normal control group A [A (5.87±0.46)mm,P>0.05].The straining of  the ligaments had significant difference between group B and C[B(1.25±0.16),C(1.60±0.07),P<0.05],and also near to the group A[A(1.19±0.13),P>0.05].[Conclusion]The effect of the surgical operation is more  effective than the nonoperation in deeling with acute damnification of the ulnar collateral ligaments of elbow joint.

    Key words:elbow joint;     ulnar collateral ligaments;     surgical operation therapy;     nonoperation therapy; biomechanics

    肘关节尺侧副韧带的损伤是较常见的肘关节运动性损伤。急性尺侧副韧带断裂可以引起肘关节内侧不稳定[1]。对于这种情况,尤其是急性肘关节后脱位伴有尺侧副韧带损伤的治疗,是急诊手术修复还是保守治疗,目前临床上存在较大争议。本研究通过建立兔急性肘关节尺侧副韧带损伤模型,在活体内模拟韧带损伤后修复与不修复的愈合过程,从生物力学中位移和应变率方面阐述二种治疗方法的差异。

    1     材料与方法

    1.   1     实验材料与分组

    用新西兰兔81只,兔龄6个月左右,体重(2.   64±0.   38)kg,均为雄性,由上海交通大学医学院提供实验与饲养场所。完全随机分为3组,27只暴露出右侧副韧带后,但不切断,作为正常对照组(A);27只为切断右肘尺侧副韧带后随即缝合韧带(均于韧带中央切断),称韧带缝合组(B);27只切断右肘尺侧副韧带后不缝合,称为韧带不缝合组(C)。分别在术后3、6、12周三个阶段取材,进行生物力学检测。

    1.   2     手术方法

    所有实验兔均用3%戊巴比妥钠耳缘静脉给药麻醉(30 mg/kg)。无菌条件下显露尺侧副韧带,切断不缝合组在韧带中点使用手术刀片切断后不缝合韧带。切断缝合组在韧带中点切断后缝合韧带(单纯缝合),正常组切口和前两组一样,暴露出韧带后随即缝合切口,手术均为相同2位手术者操作。术后使用自制塑料夹板,将兔右肘固定在屈肘90°。术后5 d每日肌注青霉素20万U,1周拆线。术后所有动物均无意外死亡。实验组术后分3、6、12周共3次分批处死,每次以空气注射法(约10 ml)处死动物,剥离除尺侧副韧带以外的所有软组织,去除鹰嘴,获得完整的肱骨-尺侧副韧带-骨标本,分别置于75%的酒精容器内并贴标签,储存在-30℃的冰箱内。

    1.   3     生物力学实验

    试件安装在专用夹具上,肘关节呈伸直位,固定好位置,确保韧带的拉伸在垂直线上进行。整个夹具连同试件浸在37℃恒温生理液中,以保持韧带的生理活性(图1)。使用INSTRON-COMPAQ(4411)生物力学测试仪检测。

    整个拉伸试验过程是在计算机控制下进行的,实验系统如图2所示。试件经过前期处理装夹完毕后,负载前测出初始长度L0(mm),由键盘输出启动命令,计算机首先向试验机发出预调信号,预调速率为2.   5 cm/min,幅度为10%,次数为20次,然后休息30 min。再开始正式拉伸试验,拉伸速率与预调时相同,在拉伸开始的同时,数据集录器开始记录由传感器输出的信号,数据采集速率为100次/s。设伸长量Li=终点长度L1-初始长度L0;应变率λi=伸长量Li/初始长度L0。

     1.   4     统计学方法

    数据处理应用统计学软件Stata 7.   0,进行统计学处理,采用单因素方差分析,比较韧带缝合组、韧带不缝合组、正常组间的力学性能。各组数据均以±s表示,P<0.   05有统计学意义。

    2     结     果

    设无载荷时,试样的初始长度为L0,终点长度为L1,伸长量Li=L1-L0,变形用伸长比λi(应变率)表示:λi=Li/L0。兔肘关节尺侧副韧带三种不同类型韧带进行单轴拉伸试验,其生物力学性质中伸长量Li如表1及图3所示,结果表明韧带缝合组断裂时的位移比不缝合组小30%,术后3、6、12周,统计显示差别均有统计学意义(P<0.   05)。12周时缝合组位移接近正常组,差别无统计学意义(P>0.   05)。这一结果显示:韧带切断后不缝合较韧带切断缝合和正常组松弛,位移显著增大。表1     兔肘关节三组韧带生物力学性质中伸长量Li比较

    从韧带的应变率λi来比较,见表2及图4,结果表明韧带缝合组应变率比不缝合组小31%,术后3周,统计显示差别无统计学意义(P<0.   05),但术后6、12周,统计显示差别均有统计学意义(P<0.   05)。而12周时缝合组与正常组仅差5%,差别无统计学意义(P>0.   05)。这一结果与上面韧带切断时位移结论是相同的。表2     兔肘关节三组韧带生物力学性质中应变率λi比较

    3     讨     论

    肘关节是个十分和谐的关节,它完成多种功能时的动力和稳定性,有赖于骨骼特有的几何形态、复杂而又协调的肌肉收缩、韧带和关节囊的制约。而韧带具有传递载荷,保持关节稳定和引导关节运动的功能[2]。肘关节的稳定系统包括静力稳定系统(或称结构性稳定系统)和动力稳定系统[1]。Heim(1998)[3]首先提出结构性稳定环,将肘关节分为4个柱即:内侧柱、外侧柱、前柱、后柱。前柱包括冠状突、肱肌、前关节囊;后柱包括鹰嘴突、三头肌、后关节囊:内侧柱由尺侧副韧带、冠状突、内髁、或内上髁组成;外侧柱由桡骨头、肱骨小头和桡侧副韧带组成。此环如遭受破坏,肘关节稳定性即下降。如X线显示桡骨头骨折时应该想到尺侧副韧带受到了损伤。

    动力稳定系统由跨越肘关节的肌和肌腱组成[1],包括前臂屈肌群、伸肌群、旋前肌、旋后肌、肱二头肌和肘肌。肌电研究发现肘内侧副韧带复合体前束损伤后,桡侧腕屈肌和旋前圆肌的收缩时相在投掷动作中会延迟。因此肘关节的稳定性取决于关节内外侧副韧带的完整性和肘关节周围肌肉群的平衡。

    肘关节尺侧副韧带是维持肘关节稳定的主要结构[2]。尺侧副韧带复合体由前束、后束和横束组成。尺侧副韧带前束是肘关节稳定的主要结构,是肘关节抗外翻应力的主要结构。前束又可以分为前部和后部。Collaway[4]通过解剖28具新鲜尸体标本发现:前束是从肱骨内髁的下部起始,而不是前部,止于紧靠尺骨关节面的浅表结节;后束是关节囊增厚形成;横束为一紧贴尺骨面的纤维束,连接前束和后束在尺骨上的止点,其出现率约25.   9%。杨运平等认为横束并不参与构成肘关节的尺侧副韧带的复合体。

    由此可见,肘关节尺侧副韧带复合体是肘关节内侧稳定的主要结构,它的损伤必然导致肘关节内侧不稳定[5]。在肘关节扭伤、后脱位等损伤中,尺侧副韧带损伤十分多见,一旦尺侧副韧带损伤将导致肘关节内侧疼痛和外翻不稳定,而损伤中又以尺侧副韧带前束最为常见,约为93%[6]。1946年Waris[7]首先认识并描述了尺侧副韧带的损伤,此后,许多学者注意到肘关节外伤后脱位常常伴有尺侧副韧带损伤。蒋协远[8]报道的36例急性肘关节脱位患者尺侧副韧带均有不同程度的损伤。马元璋于1982年报道了10例肘关节尺侧副韧带损伤后进行了修补。对于这种情况,尤其是急性肘关节后脱位伴有尺侧副韧带损伤的治疗,是急诊手术修复还是保守治疗,目前临床上存在较大争议[8~ 10]。Josefsson[10]、Protzman、Roberts、Barnes(1978)、沈宁江等[11](1990)认为:不管韧带损伤程度,只要肘关节骨性稳定存在,就足以保证关节囊及韧带获得愈合,非手术治疗后肘关节不会存在外翻不稳定,非手术治疗和手术治疗的结果无明显差异,主要通过屈肘外固定,局部理疗及口服药物等治疗;Azar、Andrew[12]、Kuroda、Watson-Jones、Jobe[13~ 14]、马元璋等[11]认为:尺侧副韧带损伤后,两断端之间多少存在一些间隙,如不手术修补,将形成瘢痕愈合,这样必然影响韧带的抗张力强度和肘关节的稳定性,减慢肘关节功能的恢复,肘关节功能必然较前下降,而且韧带在松弛状态下愈合,肘关节周围肌群则失去韧带紧张时所产生的神经反射刺激而不收缩,影响肘关节稳定[15~ 16]。

    本研究通过建立兔急性肘关节尺侧副韧带损伤模型,在活体内模拟韧带损伤后修复与不修复的愈合过程,从生物力学中位移和应变率方面阐述手术修复与不修复急性肘关节尺侧副韧带损伤对肘关节稳定性的影响,结果发现韧带缝合组断裂时的位移比不缝合组小30%,术后3、6、12周,统计显示差别均有统计学意义(P<0.   05)。12周时缝合组位移接近正常组,差别无统计学意义(P>0.   05)。这一结果显示:韧带切断后不缝合较韧带切断缝合和正常组松弛,位移显著增大。从韧带的应变率(伸长比)来比较,表明韧带缝合组应变率比不缝合组小31%,术后3周,统计显示差别无统计学意义(P<0.   05),但术后6、12周,统计显示差别均有统计学意义(P<0.   05)。而12周时缝合组与正常组仅差5%,差别无统计学意义(P>0.   05)。这一结果与上面韧带切断时位移结论是相同的。

    综上所述,作者认为对于尺侧副韧带轻度损伤的病人,如仅仅前后斜束部分撕裂伤,症状多较轻,被动肘外翻畸形亦轻或无,可以采用非手术治疗;对于有证据表明韧带完全性撕裂,症状严重,被动肘外翻畸形明显,影响日常生活,特别是对肘关节功能有较高要求的患者,如投掷类运动员,可考虑手术治疗恢复肘关节的稳定性。

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作者单位:1.上海交大附属仁济医院嘉定分院骨科,201800;2.上海交大附属第六人民医院骨科;3.上海大学生物力学研究所

作者: 2009-8-24
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