拇外翻致第一跖趾关节维持结构力学环境异常的应用基础研究

Though there are more than one hundred of treatment methods for hallux valgus, most of them focus on shape correction by different osteotomy of the first metatarsal. Due to ignoring the more important correction of the mechanical environment, postoperative complications of hallux valgus reach 20%. So the pathologic changes study of the first MTP can help to understand the abnormal of mechanical environment of hallux valgus, to improve treatment methods and reduce postoperative complications. Previous studies have been on the maintenance mechanism of the first MTP joint, including ligament and tendon anatomical study of the first MTP, measuring of three-dimensional motion and sesamoid motion, which helped us to abtain the mechanical parameters of the first MTP joint of normal foot and provided a theoretical basis for compare with foot with hallux valgus. The aims of this project are to evaluate the anatomic variations of the first MTP joint in hallux valgus feet with use of anatomical methods; and to measure the abnormal change of three-dimensional motion, sesamoid motion and joint pressure distribution of the first MTP joint with three-dimentional coordinatograph, electronic pressure sensitive film and finite element analysis methods, then comparing with normal foot, which can help to understand the pathologic changes of anatomy and biomechanics of the first MTP joint. This study is anticipated to provide research basis for hallux valgus pathophysiology, to elucidate the pathogenesis of the hallux valgus, to provide ideas for the prevention of hallux valgus and orthosis design, and to provide a basic theory for treatment options and prognosis evaluation.

拇外翻的治疗手段虽有百余种，但主要集中于不同截骨方法来矫正外形。由于忽视了更为重要的力学环境纠正，其术后并发症高达20%。故拇外翻足第一跖趾关节力学环境变化规律的研究有利于改进治疗方法，减少并发症。本课题组前期已对正常足第一跖趾关节的解剖和生物力学进行了研究，包括其维持韧带、肌腱的解剖学测量，三维活动度测量及籽骨的空间位置测定，并获取了相应的实验数据，为与畸形足比较提供了理论基础。本项目旨在通过解剖测量评估拇外翻足第一跖趾关节维持结构的解剖变异；通过三维坐标仪、电子压敏片等生物力学方法及有限元模型测试拇外翻足第一跖趾关节三维活动度、籽骨空间位置及关节内压力的异常变化，并与正常足比较，从而明确拇外翻足第一跖趾关节维持结构的解剖和生物力学病理变化特点，为其力学环境异常的病理生理学提供研究基础，以揭示其发病机制，为其预防和矫形支具的研发提供思路，并为治疗方法的改进及预后评估提供理论依据。

拇外翻畸形不仅影响足的外形，更可导致足部生物力学的改变，从而影响负重行走。目前拇外翻的文献报道多集中于诊断和治疗方法的选择，临床研究远多于基础研究。治疗方法重视外形矫正，忽视了更为重要的生物力学环境的纠正。本项目旨在通过应用解剖、生物力学测试来探讨拇外翻足第一跖趾关节内在维持结构的解剖学和生物力学的病理特性，了解其力学环境变化特点，为拇外翻的发病机制提供理论依据。第一跖趾关节的解剖学研究发现内侧关节囊分为两层，并描述了两层关节囊的病理变化规律；同时研究了内侧皮神经的走行特点及内侧单切口显露拇收肌和外侧关节囊，为临床入路的选择提供了依据。第一跖趾关节三维活动度测量发现内收和内翻的活动范围明显减少，提示了拇外翻足的生物力学特点为拇趾出现了明显的旋后畸形与临床表现完全一致。内侧关节囊不同紧缩方式研究发现Y形切口，既可以有效的进行三维的矫形，也可以有效的保存关节的活动度。第一跖趾关节活动过程中，籽骨位移水平较正常足有所减小，说明拇外翻足籽骨发挥增加跖趾关节屈曲力臂的作用也相应的减小。第一跖趾关节内压力的测量，发现第一跖骨头的内侧部分压力显著下降，外侧部分压力显著增加，提示拇外翻畸形过程中第一跖趾关节的外侧部分压力增加显著，加速了关节的退变。最终提出拇外翻矫形时不仅注意外观的矫正，更重要的是关注生物力学的矫正的观点。本项目的研究结果撰写成文进行发表，并进行大会交流得到学术同行的支持和认可。同时通过本项目研究提出了内侧单切口矫正拇外翻的新技术并逐步推广，其优点在于减少创伤的同时更加美观。另外，本项目培养研究生的同时还创建了足踝外科的微信公众号和新浪微博并撰写拇外翻的科普文章，为拇外翻的预防和矫形支具的研发提供思路，并为治疗方案的选择及预后评估提供基础理论依据。在降低并发症发生率，恢复足病患者的身心健康，改善生活质量，节省医疗开支等方面具有重要的社会和经济价值。