下胫腓联合损伤和重建的生物力学研究

The Syndesmosis is an important structure to maintain the biomechanical stability of the ankle joint. The syndesmosis consists of multiple different ligaments. The contribution of each ligament to the stability of the ankle joint is still not clear, especially for the stability in multiple planes and the torsional stability. At present, there is still controversial regarding the best way to treat the syndesmotic injury. As the most popular fixation of syndesmosis, screw fixation usually leads to some complications, which has been noticed recently. While, the occurrence of the flexible fixation for the syndesmosis provides another choice for dealing with the syndesmotic injuries. However, it is still necessary to determine whether the flexible fixation is in accordance with the normal physiological motion of the syndesmosis. A well fixation method should both provide enough stability and do not limit the normal motion of the syndesmosis. We hypothesized that it would be more appropriate to reconstruct all three ligaments of the syndesmosis in the complete syndesmotic injuries. In the current study, through some biomechanical testings, we intend to explore the biomechanical characteristcis of the syndesmosis and determine the effects of each ligament of the syndesmosis on the ankle stability. Meanwhile, we intend to explore the proper fixation method for the complete syndesmotic injury and evaluate the biomechanical effects of different fixation methods on the ankle joint. Accomplishment of this research would help to reveal the biomechanical characteristics of the syndesmosis and provide some useful data for clinical treatment of syndesmotic injuries.

下胫腓联合是维持踝关节生物力学稳定的重要结构，由多条韧带组成。目前对下胫腓联合各韧带对踝关节稳定性的贡献没有共识，尤其是多平面，包括旋转在内的稳定性维持作用。对于下胫腓联合损伤的治疗，目前多采用螺钉固定。近年来的一些研究发现螺钉固定容易导致断钉、畸形复位等一些并发症。缝线-纽扣式的弹性固定应运而生，但是弹性固定是否能维持生物力学稳定并与下胫腓联合正常生理活动相符值得进一步探讨，有待寻找既能维持下胫腓联合稳定，又能满足其生理微动的固定方式。下胫腓联合完全损伤情况下，联合重建下胫腓前、后韧带和骨间韧带的弹性固定方式可能更符合生理状态。本研究拟从生物力学角度，采用新鲜尸体标本，通过不同方式的力学加载对下胫腓联合的运动、各韧带的维持作用，以及相应固定方式进行评估和探讨。本项目的完成将有助于理解下胫腓联合的生物力学特点，同时为临床合理治疗下胫腓联合损伤提供理论依据。

踝关节是人体负重行走的重要功能结构，踝部损伤为临床常见损伤，包括维持踝关节稳定的韧带结构损伤和踝部骨折。下胫腓联合韧带复合体是维持踝关节稳定的重要结构，充分认识下胫腓联合的生物力学特性有助于下胫腓联合损伤的治疗选择。下胫腓联合损伤的内固定方式包括坚强固定和弹性固定，理想的固定方式应该既能维持下胫腓联合稳定，又能满足其生理微动。本研究从下胫腓联合的损伤机制出发，通过尸体标本模型模拟不同程度下胫腓联合损伤，探讨下胫腓联合各韧带的生物力学作用及不同程度韧带损伤对踝关节稳定性的影响。同时，比较了螺钉固定和不同方式弹性固定的生物力学差异。并对不同程度下胫腓联合畸形复位进行了模拟，对畸形复位造成的踝关节压力改变进行了分析。研究结果显示下胫腓联合为微动关节，远端腓骨的相对运动与踝关节的体位以及受力方式有关。下胫腓联合对于维持踝关节稳定有重要作用。下胫腓前韧带损伤造成远端腓骨外旋程度最大，骨间韧带损伤造成远端腓骨外移程度最大，后韧带损伤造成远端腓骨后移程度最大。在踝关节旋转稳定性维持方面，下胫腓后韧带的作用最为突出。下胫腓联合韧带离断后，再离断三角韧带，会增加远端腓骨的相对位移和踝关节的不稳定。关于下胫腓联合损伤的重建，坚强固定能提供充分的稳定性，弹性固定允许下胫腓联合适度活动。本研究提示，单根TightRope固定不能维持下胫腓联合前后运动和腓骨旋转的稳定性，模拟重建下胫腓联合三条韧带的弹性固定可以控制远端腓骨的过度外旋。下胫腓联合不同程度的畸形复位会导致胫距关节的压力分布异常以及不同程度的胫距关节接触面积、平均接触压强和峰值接触压强的改变。本研究的意义在于明确了下胫腓联合的生物力学特性并对治疗下胫腓联合损伤提供了理论参考。在临床治疗合并下胫腓联合损伤的踝关节骨折时，需考虑到下胫腓联合的生理活动性，同时需对可能存在的下胫腓联合畸形复位情况加以重视，术中尽量做到解剖复位。