肌腱和韧带的生物力学
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肌腱和韧带的生物力学范文第1篇
1．1材料来源
经过严格筛选的人手掌肌腱45根，男35根，女10根，供者平均年龄为（55±3）岁，由中国人民第401医院提供。肌腱经过－80℃深低温冷冻7周后随机分成A、B、C组共3组。
1．2研究方法
A组肌腱在干冰环境下行3．5kGy高能电子束照射10次，总辐射剂量为35kGy。B组在干冰环境下行3．5kGy的γ射线照射，共10次，总辐射剂量为35kGy。C组肌腱只在干冰环境下保存。
1．3组织学观察
对各组肌腱分别行苏木精－伊红（HE）染色和胶原纤维经典VG染色，观察组织形态学改变。
1．4羟脯氨酸（Hyp）含量检测
采用高效液相色谱法分别检测各组肌腱Hyp的含量。
2结果
2．1组织学观察
C组肌腱染色均匀，纤维排列规整紧密，肌腱细胞沿纤维走行排列。A组肌腱染色仍较均匀，纤维排列欠规整，纤维之间出现缝隙，肌腱细胞沿纤维走行排列。B组肌腱染色不均匀，纤维排列杂乱，大部分出现断裂，纤维之间缝隙更大更明显。
2．2各组Hyp含量比较
A、B、C组肌腱Hyp含量分别为2．809±0．353、3．20±0．376及2．52±0．331。B组Hyp含量明显高于C、A组（F＝16．32，q＝4．60、8．05，P＜0．05），A组Hyp含量与C比较差异无显著性（P＞0．05）。
3讨论
肌腱和韧带的生物力学范文第2篇
关键词 运动生物力学 易损伤部位 体操
中图分类号：G832 文献标识码：A
0前言
体操是我国传统优势运动项目，举国体制使得竞技体操得到快速发展。从历次奥运会中国获得奖牌来看，竞技体操获得的奖牌所占总奖牌的比重在四分之一波动。然而荣耀的背后有鲜为人知的痛苦，由于体操项目具有难、新、力、美、稳的特征，运动损伤现象日趋严重，导致现在运动员过早退役，使运动员的运动生涯提前结束。训练的非科学性造成我国体操运动员严重的运动损伤，影响其进入优秀体操运动员的行列，这不仅给国家带来极大的人才浪费，而且影响我国竞技体操整体水平的提高。因此，分析体操运动过程中容易损伤部位损伤机制，为预防和减少运动损伤、设计专项训练方法等有指导意义。
1运动损伤
1.1运动损伤的概况
运动损伤可分为两类，即慢性劳损性伤和急性一次致伤。前者主要是训练过度、教学组织不当的结果。此类损伤主要有手腕、踝关节的各种慢性创伤性腱鞘炎等；后者最常见的是落地或失手时姿势失常而致伤，此类损伤主要有骨折、摔伤等。研究表明，慢性损伤多于急性损伤。
体操是指练习者在地面上、持轻器械或在器械上，完成依据人体生理、解剖特征及人体运动生物力学原理设计的各种不同难度动作，在空间上展示身体技艺，表现力量、健康、美丽、智慧的一种实践活动。J.E.Taunton提到由于竞技体操竞争较激烈，过去十年竞技体操的队伍不断壮大，由于青少年的骨骼发育不完全，没有针对性的科学的训练方法，足踝、腕骨关节、腰等极易受到损伤。
1.2运动损伤导致运动员过早退役
随着竞技体操动作难度的不断发展和竞争越来越激烈，运动损伤已成为我国体操运动员退役的主要原因。何晓敏以国家队和专业队现役和退役的运动员为研究对象，指出历届奥运女子体操冠军的最佳年龄平均为21岁左右，甚至还有高龄而我国运动员在18岁以前就退役了，潜力还未得到完全发挥，主要原因就是运动性损伤。
2易受伤部位损伤机制
2.1腕部骨关节损伤部位机制分析
体操运动员腕部骨、关节的变异和损伤较常见，学者调查了50名体操运动员，X线征象分析发现体操长期训练导致的损伤主要表现在桡骨远端骨骺骨折、尺骨茎突骨折和舟骨骨折。被调查对象均处于青春期或青春前期，他们的骨骺较周围纤维软骨脆弱，致使其可塑性较强容易损伤。支撑动作对舟、月骨、桡骨远端骨骺关节面施加力量不平衡，则可以形成扭错应力，当这个应力超过了骨骺所能承受的最大限度，骨骺就会破裂。
肌腱是一种索条状没有弹力的组织，当肌肉收缩时肌腱紧张并拉成直线。人体的活动是依靠肌肉的收缩与肌腱的牵引实现的。因此，当肌腱绕过关节或骨骼的隆起部位时，为避免紧张的肌腱滑脱深筋膜就在这些部位增厚成环状或宽平的支持带将肌腱固定，如手腕部位的腕背侧韧带等。
2.2腰部受力特点及损伤的力学分析
腰椎是脊柱的主要承载部分，也是运动损伤的多发部位。所以对于力量型的运动员来说，腰椎的损伤往往意味着运动生涯的结束即过早的退役。采用生物力学的方法研究腰椎运动的力学性质，了解其承载的机制，不仅可以掌握科学的发力动作，充分发挥运动潜能，还可以避免损伤并延长运动寿命。外国学者指出自由体操中空翻、下桥等甩腰动作的多次反复练习，长期的疲劳导致腰椎损伤，腰部是运动链中的核心部位，核心部位的损伤直接影响动作技术的提高。
3损伤的康复和预防
任何运动都要遵循人体生物学、解剖学和力学上的规律，利用所学知识指导训练预防和避免一些损伤，还可以有助提高训练的效果。训练负荷不宜太大，合理安排运动量是防止运动损伤高发生率的有效措施。加强核心力量训练。竞技体操中，身体始终处于非平衡状态的位移之中，核心部位是人体动力链的中间环节，如果核心力量弱则身体的平衡能力、稳定性则弱。体操运动员落地时通过两脚踝、膝、髋关节等合理弯曲来减缓压力负荷对人体的伤害并控制平衡。所以，体操运动员经常要控腰来维持平衡，通过腰部核心部位肌肉力量的整体协调用力保证落地稳定性避免损伤。
4小结
体操运动员运动损伤一般为疲劳积累成的慢性劳损。关于我国体操运动损伤的研究越来越广泛，运动损伤的年轻化趋势令人担忧。运动损伤的预防就显得尤为重要，结合运动生物力学更科学地组织训练，加强核心力量训练，有效地提高运动技术并预防运动损伤的发生。预防运动性损伤的一套科学理论体系以及国家相关部门对国家运动员因伤退役的安抚措施有待健全和完善。
参考文献
[1] 李文慧.我国少年艺术体操运动损伤现状及训练学致因探讨[D].北京体育大学，2001.
肌腱和韧带的生物力学范文第3篇
作者根据多年临床实践及研究，发现一指禅手法在治疗肩周炎推肱骨结节间沟松解粘连带时。用标准手势不便于吸定作用部位，而且浪费一部分力。在实践中将该手法加以改良，使操作简便、省力达到事半功倍的效果，现介绍如下。
1 手法要领
病人取侧卧位。患侧朝上，施术者立于病人头侧；拇指同原一指禅手法，食指微屈，指间罗纹面接触作用部位，中指叠加在食指上，加强食指力量，环、小指自然屈曲，以肘关节为支点，前臂做主动摆动，带动腕关节，拇、食指掌指关节或指间关节作屈伸运动，作用于治疗部位。摆动的频率同一指禅，一般为每分钟120-160次为宜：可用食指作用于结节间沟、拇指作用于肩贞穴，或反过来拇指作用于结节间沟、食指作用于肩贞穴亦可。
2 临床应用
该手法是在传统手法中根据临床应用针对专门病种、部位进行改良、创新，达到省力、操作简便、见效快、事半功倍的效果。该手法刺激量同一指禅，用于肩关节屉伸不利、僵硬、功能障碍等，能剥离肌腱韧带的粘连、滑利关节、疏通经络等：由于一个手法同时作用两个部位，这样两指互相起扶持作用，使两指吸定作用部位都好。经临床应用，在保持相同的治疗效果同时，可缩短治疗时间，达到事半功倍的效果；该手法也可用于颈部、四肢关节等其它特定部位的治疗。
3 体会
一指禅手法是推拿手法中最常用、最基本的单式手法，其手势包括一指禅推法、一指禅偏锋推法、跪推法等。起源于清朝同治年间。由河南的李鉴臣所创。其定义为：用大拇指的指端罗纹面着力，沉肩、垂肘、悬腕，运用腕部的摆动带动拇指关节作伸屈运动的手法，又称一指禅功。其所产生的功力轻重交替，持续不断地作用于治疗部位。临床上以颈项部、四肢关节、头面部、胸腹部常用。肩周炎是临床常见病又称冻结肩，发病率高，尤以40岁以上人群易于发病，肩周组织的病理学检查显示肱骨头周围的关节囊是增厚而收缩的，组织学观察为炎症细胞浸润和纤维化。肱二头肌长头肌腱鞘内和肩关节内发生不同程度的粘连。本改良手法用拇、食指同时推肱骨结节间沟及肩贞穴或小圆肌。这样两指互相起扶持作用，使两指吸定作用部位都好，一个手法同时作用两个部位，这样既保持了一指禅手法的剥离肌腱韧带粘连、滑利关节、祛瘀生新、疏筋通络、解痉祛痛等功效，又可缩短治疗时间，提高疗效，降低治疗费用。同时该手法亦可应用于其它特定部位，使应用更加广泛。
参考文献
肌腱和韧带的生物力学范文第4篇
【摘要】 [目的]分析治疗伴三角韧带完全断裂的踝关节骨折的手术方法及临床意义。[方法]2002年1月-2007年12月对18例伴三角韧带完全断裂的踝关节骨折患者行腓骨内固定，后踝固定或未固定，三角韧带修复术，未固定下胫腓联合。术后随访6～36个月。平均20.2个月。[结果]用Mazur评分系统评估手术疗效，优8例，良8例，可2例。未见关节不稳及创伤性关节炎等并发症。[结论]踝关节骨折伴三角韧带完全断裂时，往往同时合并下胫腓联合分离，固定腓骨，修复三角韧带，就能够恢复踝关节的正常生物力学环境和稳定性，这时即使不固定下胫腓联合，也可以获得下胫腓联合的稳定。固定腓骨和下胫腓联合，而不修复三角韧带，虽然仍能恢复踝关节的稳定性，但三角韧带会愈合不佳、韧带松弛及功能不良，最终仍会导致创伤性踝关节炎。
【关键词】 三角韧带; 踝关节; 骨折; 下胫腓联合
踝关节骨折时，如果三角韧带完全断裂而内踝完整，往往同时合并下胫腓联合分离，在生物力学和治疗方面较为复杂。笔者自2002年1月-2007年12年收治的踝关节骨折中，伴三角韧带完全断裂18例，行腓骨内固定，后踝固定或未固定，三角韧带修复术，未固定下胫腓联合。术后疗效满意。
1 临床资料
1.1 一般资料
本组伴三角韧带完全断裂的踝关节骨折18例，男15例，女3例。年龄22～56岁，平均38.5岁。根据损伤机制和LaugeHansen分类，旋后-外旋型Ⅳ度10例，旋前-外旋型Ⅳ度6例，旋前-外展型Ⅲ度2例。本组均存在后踝骨折，其中11例后踝骨折块累及关节面不足25%。
1.2 手术方法
本组中腓骨骨折均行开放复位、钢板内固定，纠正腓骨短缩、移位、旋转畸形，保持腓骨干与外踝轴线相交成向外的10°～15°角。本组病例有7例后踝骨折块累及关节面超过25%，行复位螺钉内固定术。其余11例后踝骨折块累及关节面不足25%，除5例骨折块较小，为撕脱性骨折，未行内固定外，另6例行螺钉内固定。本组病例术中探查发现，三角韧带深层从内踝尖部撕裂3例，从距骨内侧面撕脱10例，中部撕裂5例。三角韧带浅层中部横行撕裂15例，从内踝处撕脱3例。术中拨开嵌入的肌腱、神经，松解嵌入关节间隙内的韧带，消除韧带的扭转。三角韧带深层从距骨内侧面撕脱时，自距骨内侧面斜穿距骨体部和颈部至距骨窦钻2个孔，用2根0号不吸收缝线穿过韧带和骨孔，再固定腓骨、后踝，最后将缝线收紧结扎。从内踝处撕脱，可在内踝部钻2个小骨孔，将不吸收缝线穿过韧带末端和骨孔，固定腓骨、后踝后打结。从中部撕裂直接缝合。三角韧带浅层中部横行撕裂及从内踝处撕脱也用上述方法修复。本组病例下胫腓联合均未固定。
1.3 术后处理
术后踝关节功能位石膏托外固定。术后3 d开始踝关节被动屈、伸锻炼，功能锻炼时踝关节处于轻度内翻位。6周内限制负重，骨折愈合良好，6周后部分负重，12周后完全负重。鞋跟内侧楔形垫高5 mm，保持4～6个月。
1.4 统计方法
本组中男15例，女3例， 固定腓骨，后踝固定或不固定，修复深、浅层三角韧带，未固定下胫腓联合，将15例男性患者设为观察组。随机选取伴三角韧带完全断裂的踝关节骨折共5例男性患者，固定腓骨及下胫腓联合，三角韧带未行修复，设为对照组。
2 结 果
随防6～36个月，平均20.2个月。术后4～6周均可见骨折线模糊。除2例出现后踝骨折延迟愈合外，术后12周均达到临床愈合。根据Mazur[1]评分系统，手术疗效评定结果为：优8例，良8例，可2例。未见踝关节不稳、创伤性关节炎及伤口感染等并发症。
2.1 典型病例
病例1，患者，男，40岁，运动时扭伤右踝关节，诊断：右踝关节骨折(旋后外旋型Ⅳ度)，伴深、浅层三角韧带断裂，同时下胫腓联合分离。2006年7年13日手术，固定腓骨，术中见深、浅层三角韧带从中部断裂，直接缝合，未固定下胫腓联合，因为后踝骨折块较小故未固定。术后X线片示骨折内固定良好(图1)。
病例2：患者，男，22岁，骑摩托车摔倒扭伤左踝关节，诊断：左踝关节骨折(旋前外旋型Ⅳ度)，伴深、浅层三角韧带断裂。2005年6月11日手术，固定腓骨和后踝后，牵拉外踝示下胫腓联合不稳定，术中见深、浅层三角韧带从中部撕裂，缝合修复，未固定下胫腓联合。术后X线片示骨折内固定良好。2006年8月16日术后14个月，骨折骨性愈合，Mazur评分93分，手术疗效评定为优(图2)。各组的年龄分布情况(表1)和术后疗效评分情况(表2)。表1 观察组、对照组年龄分布情况注：成组t检验法比较年龄，差异无显著性意义(P
3 讨 论
避开性别和年龄的影响，结果显示，踝关节骨折伴三角韧带完全断裂及下胫腓联合分离时，固定腓骨后、修复三角韧带、不固定下胫腓联合与固定下胫腓联合、不修复三角韧带相比较，2种手术方法对术后疗效的影响前者明显优于后者，有显著性差异，说明修复三角韧带比固定下胫腓联合重要。
本组中，旋前-外展型Ⅲ度2例，旋前-外旋型Ⅳ度6例，旋后-外旋型Ⅳ度10例，根据LaugeHansen分类及损伤发生的机制，同时伴下胫腓韧带损伤，可导致下胫腓联合完全分离。对此类踝关节骨折的治疗，不仅要恢复踝关节的正常解剖关系，还要恢复踝关节及下胫腓联合的稳定性。
对腓骨骨折的治疗，即争取解剖复位、牢固固定。刘勇等[2]认为应恢复腓骨的解剖复位和腓骨的长度，否则易致外踝失稳和胫距关节退变等并发症。本组中腓骨骨折均行开放复位、钢板内同定，纠正腓骨短缩、移位、旋转畸形，保持腓骨干与外踝轴线相交成向外的10°～15°角。
现在已经认识到踝关节内侧结构对维持踝关节稳定性起更重要的作用。内侧结构中必须更加重视三角韧带的功能。三角韧带深层附着于内踝的下表面及距骨体部，可防止距骨外移。浅层由胫舟韧带、胫距前韧带、胫跟韧带和胫距后韧带组成，主要控制距骨的外旋和外翻。已经证明三角韧带是控制踝关节距骨稳定的重要结构，同时也是下胫腓联合的稳定装置。
对内踝骨折行解剖复位牢固固定没有争议。对内侧结构比较特殊的三角韧带损伤的修复却存在争议。由于三角韧带解剖位置和结构决定了它很难予以修补、固定，故一般均不主张常规显露或修补三角韧带。只有当三角韧带进入关节内并阻止距骨复位时，才有显露三角韧带的指征[3]。但撕脱的三角韧带末端可能嵌在内踝与距骨之间，可导致胫后肌、胫神经及胫后血管松弛，并且可使它们嵌入内踝与距骨之间，还会妨碍三角韧带的愈合。本组病例中三角韧带损伤，均予以修复。
何勇等[4]研究认为，踝关节的稳定性主要由内外侧结构和下胫腓联合共同维持，三者中一方损伤并不影响踝关节的稳定性。固定腓骨、修复三角韧带后，由于恢复了内、外侧结构的完整性，恢复了踝关节的正常生物力学环境和稳定性，这时不固定下胫腓联合，也可以获得踝关节的稳定。本组所有病例均恢复了内、外侧结构的完整性，未固定下胫腓联合，获得满意疗效。
如果不修复三角韧带，固定腓骨和下胫腓联合，虽然也能获得踝关节的稳定，但三角韧带会愈合不佳、韧带松弛、功能不良。由于距骨前宽后窄，固定下胫腓联合时，踝关节固定在最大背伸位，使得踝穴一直处于最宽状态，同时三角韧带功能不良，距骨会发生外移，会使胫距关节接触面积减少。张存华等[5]发现，胫距关节单位面积上应力增加，会导致踝关节创伤性关节炎。另外固定下胫腓联合，可能出现下胫腓螺钉断裂、腓骨磨损、早期拔钉引起下胫腓联合再分离、下胫腓融合、踝穴过紧等并发症，还会给患者增加一次取钉手术的痛苦。由此可见修复三角韧带比固定下胫腓联合更重要。
一般认为后踝切开复位的指征取决于骨折块的大小及脱位程度。如果后踝骨折块累及的关节面大于25%，以解剖复位及内固定。如果骨折块累及的关节面小于25%，一般认为此时胫骨前部关节面较大，足以提供稳定的负重面，并且距骨能被保持在正确位置，不会出现后遗症。本组病例中5例后踝骨折块较小，未固定，但其中2例出现后踝骨折延迟愈合。后踝骨折相当于下胫腓后韧带止点撕脱，在踝关节的伸屈运动中，腓骨下端有轻微的内外、前后、上下移动和沿纵轴的旋转活动，使得腓骨可以通过下胫腓后韧带使后踝骨折块产生微动导致后踝骨折延迟愈合。笔者认为后踝骨折应尽可能予以固定，不仅能促进骨折愈合，而且固定后踝相当于修复下胫腓后韧带，对下胫腓联合有稳定作用。
综上所述，伴三角韧带完全断裂的踝关节骨折同时合并下胫腓联合分离，手术固定腓骨后，修复三角韧带十分重要。恢复了内、外侧结构的完整性，就能恢复踝关节的正常生物力学环境和稳定性，这时可以不固定下胫腓联合。后踝骨折尽可能予以固定，可进一步恢复踝关节和下胫腓联合的稳定。
参考文献
[1] Mazur JM，Schwartz E，Simon SR.Ankle arthrodesis:longterm followup with gait analysis[J].J Bone Joint Surg(Am)，1979，61:964-975.
[2] 刘 勇，彭阿钦，焦建宝，等.腓骨短缩对胫距关节生物力学接触特性的影响[J].中国矫形外科杂志，2007，2：136.
[3] 王满宜.足与踝骨折的几个问题[J].中华创伤骨科杂志，2006，8：401-403.
肌腱和韧带的生物力学范文第5篇
【关键词】
骨髓间充质干细胞;前交叉韧带
前交叉韧带(anterior curiae ligament,ACL)在体育活动中极易损伤，其断裂后一般不能自发愈合，目前临床治疗的金标准是韧带重建术，但不管用什么移植材料只是起到模板作用，韧带移植物都要经历缺血坏死炎症期、再血管化过程、成纤维细胞增殖和植入期以及韧带的塑型改造期大致4个相连续的过程。移植物重塑改造的时间很长，有必要采取措施来加快这一进程。我院自2009年10月至2010年10月间运用自体骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)复合同种异体骨-髌腱-骨移植物重建受损的前交叉韧带，取得了满意的临床疗效，现报告如下。
1 临床资料
本组均为经过MRI检查、临床理学检查及关节镜检查证实为前交叉韧带完全断裂、同时排除了后交叉韧带损伤及内侧副韧带完全断裂的患者，且不伴有同侧肢体骨折、骨性关节炎等。2009年9月至2010年10月间，共57位患者按照随机数字分别纳入实验组和对照组进行手术治疗，出院后继续进行随访。
1.1 实验组 共31例，其中男18例，女13例；年龄19～52岁，中位年龄32.3岁。体重51～87 kg，平均63.4 kg；身高160～187 cm，平均167.9 cm。受伤因素：运动损伤11例，交通事故15例，高处摔伤5例，伤后到手术时间为3 d～22个月，中位病程10.8个月。
1.2 对照组 共26例，其中男15例，女11例；年龄18～55岁，中位年龄33.4岁。体重53～86 kg,平均65.1 kg；身高159～188 cm，平均168.7 cm。受伤原因：运动损伤8例，车辆撞伤13例，高处坠落伤5例，伤后到手术时间为7 d～23个月，中位病程11.2个月。
两组患者在性别、年龄、身高、体重、致伤原因等一般情况方面均无统计学意义。所有患者均有患膝关节不稳、疼痛、跛行、股四头肌萎缩致“打软腿”等症状。术前对患膝关节功能分别运用国际膝关节文献委员会(IKDC)评分及Lysholm评分进行评估，结果显示两组患膝关节功能评分均无明显统计学差异(见表1、2)
2 治疗方法
2.1 自体间充质干细胞培养
实验组无菌条件下在局麻下于两侧髂后上棘抽取骨髓60 ml，在200 g的条件下离心骨髓6 min，取上清液，加入等量PBS，在1000 g的条件下离心6 min，获取有核细胞。每平方厘米接种：大约0.8～1.2×106个有核细胞，在37℃、含20%自体PRP、5%CO2浓度下进行细胞培养，每隔3 d换液，细胞长满后，消化，冻存细胞备用。
2.2 移植物准备
先将同种异体髌骨-髌腱-胫骨(中国人民骨科研究所组织库提供)制成骨-髌腱-骨复合体，近端骨块修剪成直径9 mm、长2 cm的骨柱，远端骨修剪成直径10 mm的全长骨柱。再分别在两端骨柱上间隔5 mm钻2个直径1.5 mm的骨孔，用肌腱线编织缝合髌腱并从骨孔引出。将干细胞悬液与透明质酸钠(山东博士伦福瑞达制药有限公司生产)以1:1的浓度混匀备用。将移植物和肌腱线在干细胞悬液中浸泡30 min；按每点0.1 ml多点均匀注入移植物内，再用肌腱线对移植物体部进行编织，最后在移植物表面均匀喷涂干细胞悬液与透明质酸钠混合物，透明质酸钠会逐渐固化附着于移植物表面，然后在工作台上进行预张，备用。
2.3 手术方法
采用硬膜外麻醉或全身麻醉，患者仰卧位，患肢下垂，健侧下肢放在支腿架上，患肢大腿根部扎气囊止血带。常规消毒铺单，前外侧入路进镜，关节镜下常规探查 ACL、后交叉韧带、半月板和软骨损伤情况。采用前内侧入路，处理合并伤，半月板损伤视情况行全切或次全切成型术，软骨损伤者行软骨成型术，用篮钳及刨削器清除原 ACL 及滑膜。
首先制备胫骨隧道：将胫骨导向器固定于 55° 位置上，经髌下内侧入口置入关节腔。将瞄准点定于原韧带胫骨残端中心位置，使胫骨隧道外口中心距关节面约3 cm。沿导向器钻入 1 根 2 mm 导针，分别用空心钻头和套筒钻作直径 20 mm 隧道，保留所获松质骨供胫骨隧道植骨用。最后修整打磨隧道以适应移植物胫骨附着点的解剖外形。后制备股骨隧道：膝关节屈曲 45°，推开后侧骨皮质的骨膜，通过胫骨隧道放入股骨导向器。再继续屈膝至 60 ～ 90°，检查胫骨隧道后缘是否有碰撞。沿导向器钻入 1 根 2 mm 导针。用空心钻头经导针在股骨钻孔，直径 20 mm，深 1.5 cm。刮匙和伞形刨削器打磨修整隧道，以适应移植物股骨附着解剖外形。保持屈膝 60°～90°，从胫骨隧道置入带槽导针，导针在隧道内的位置偏于胫骨隧道前内侧，并钻穿股骨穿出皮肤。将股骨端肌腱线系于带槽导针尾孔中，牵拉带槽导针，从大腿侧皮肤拉出，使移植物通过胫骨和股骨隧道。
在关节镜下用大小合适的生物界面可吸收螺钉挤压骨块固定；后在关节屈曲30°～40° 位，后压胫骨结节，拉紧胫骨端骨块牵引线，再根据患者骨质情况选用 1 枚与胫骨隧道直径相同或大1 mm 的生物界面螺钉固定胫骨侧骨块。将剩余干细胞悬液与透明质酸钠混液在关节镜下注入股骨与胫骨隧道内。再次检建 ACL 的位置、张力和固定稳定性以及与髁间窝有无撞击。最后冲洗关节腔，缝合切口。对照组在术中使用透明质酸钠时不混入干细胞悬液；其余处理均与实验组相同，以保证两组数据在逻辑上具有可比性。
2.4 术后处理
术后卧床 1 d，静脉注射抗生素3～5 d。麻醉清醒后即进行股四头肌等长收缩，踝关节背伸、跖屈及直腿抬高锻炼。术后第2天开始患膝CMP锻炼(0°～90°)1 h，2次/d。术后2周拆线，可拄双拐在支具保护下部分负重。3～4周内膝关节活动控制在10°～90°，5～6周时增至0°～110°，7～8周接近正常，开始过伸及下蹲训练。术后12周去拐仅在支具保护下行走，强化股四头肌肌力、关节活动度锻炼。6个月内支具保护并严禁重体力活动。术后12个月内避免患膝剧烈剪切、旋转运动。
2.5 膝关节功能评估
2.5.1 理学查体标准
膝关节活动度(ROM)测量方法:做滑板运动的动作，即患者靠近滑板墙仰卧，臀部距离滑板墙约一脚的长度，双下肢分别放于滑板墙上缓慢向下滑动，直至双下肢各自都不可以继续下滑。此时，用关节活动度测量仪分别测量健侧膝和患侧膝的最大下滑角度，计算健侧及患侧关节活动范围之差(见表3)。
组别例数术前术后3个月术后6个月术后12个月统计值(F检验)
实验组2895.3°±9.471.2°±6.7°49.8°±4.529.9°±4.0°*F=347.576 P=0.000°*°*
对照组2493.5°±9.8°76.3°±8.7°*55.3°±5.3°*30.7°±4.6°*F=432.359 P=0.000
统计值t=-0.905t=3.274t=2.109t=1.896
(t检验)P=0.642P=0.001P=0.034P=0.069
注：*与术前比较P
2.5.2 患者主观感觉指标 包括IKDC评分及Lysholm膝关节评分表(包括跛行、负重、绞锁、关节不稳定疼痛、肿胀、爬楼梯、下蹲，满分100分)。
2.6 统计学方法 采用SPSS 17.0统计软件进行分析。计量资料采用了均数±标准差表示，实验组与对照组内部手术前后的评分运用重复测量方差分析，两两比较采用SNK检验；组间采用独立样本t检验。检验水准设为α=0.05。
3 结果
两组患者术后均恢复良好，刀口均Ⅰ期愈合，未发生骨折、感染、关节积血、血栓形成等并发症，且均未出现免疫排斥反应。实验组31位患者中有3例失访，对照组26位患者中2位失访，即共52位患者获得全程随访(现仍在随访中)，本文截取每位患者12个月的随访情况进行论述。两组术后各个时间点的IKDC及Lysholm评分、关节活动度均明显优于术前评测情况(P
4 讨论
目前 ACL 重建的手术方法主要有自体或同种异体腱性组织移植以及人工材料等。自体组织移植难以满足临床需要，且存在供区并发症。人工韧带由于没有较好地解决疲劳断裂和强度衰减问题，其应用受限。现认为，理想的韧带供体移植条件应包括[1]:①容易获取,有足够的直径和长度。②生物学特性与欲替代的韧带相似。③获取后不影响正常的组织结构。④能够保留和提供新的血供。近年来，由于同种异体深低温冻存移植物重建膝关节 ACL 有操作简便、创伤小、可避免自体肌腱移植术后出现的一系列供区并发症等优点，故其在临床上的应用逐渐增多。
尽管自体与同种异体移植物的组织学与生物力学特性各有不同，但目前认为,无论应用哪种移植物其在关节腔内的组织学演化过程相同，都要经过移植物的坏死、再血管化、细胞增殖和胶原纤维重建4个阶段,通过爬行替代达到移植物的“复活”[2]。无论是自体还是同种异体的移植物，都只是起到支架作用。虽然同种异体肌腱重建ACL可以得到良好的效果，但有几个先天矛盾的问题是我们无法逾越的：一般为了去除异体移植物的抗原性和防止感染，现在最好的做法就是深低温冻干法和钴60γ射线照射法，上述方法难以避免的会对移植物的生物力学强度产生负面影响，灾难性后果就是移植物在术后发生断裂，文献报道[3]同种异体肌腱移植术后再断裂的发生率为6.5%～15%，明显高于自体肌腱移植(0～4.8%)。早期生物力学强度不足是同种异体肌腱移植再断裂的重要原因，同时同种异体移植物血管化和塑形速度较自体移植物慢是再断裂的另一个重要因素。由于自身组织长入需要一段时间，在这段时间内移植物必须保持一定的张力，才能保证形成的韧带有力学功能。如何使这个替代过程尽可能在较短时间内完成是手术成败的关键所在。在现阶段要求患者延迟负重与参加体育运动的时间成为临床医师和患者的无奈之举。因此，促进同种异体肌腱移植物尽快 “浴火重生”，加速实现胶原纤维的重建，成为该领域的研究热点。
近年来随着细胞工程和组织化学等技术的发展使得细胞移植成为了可能。骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells，BMSCs)是一类具有很强的自我复制和多向分化潜能的干细胞，研究证实[4]，体内外微环境及各种活性细胞因子的作用下，同样可以向多个细胞系分化，如骨、软骨、肌肉、韧带、肌腱及其他结缔组织。肌腱和韧带一样都是特殊形态发生变化的成纤维细胞，该细胞在创伤组织修复过程中起到很大作用。学者North等证实BMSCs可向韧带样成纤维细胞分化。Watanabe等将转基因小鼠的骨髓间充质干细胞移植入野生型小鼠的侧交叉韧带处，注入的细胞数为1×106，28 d后应用原位杂交方法发现，植入的细胞分化为韧带成纤维细胞。
另外，BMSCs 移植可以促进血管新生在诸多研究中已经得到证实，BMSCs 移植可以增加缺血脏器的毛细血管密度，改善缺血器官血流量，目前认为其主要机理可能是 :① BMSCs 在局部微环境诱导下，向内皮谱系定向分化，自身形成新生血管，增加缺血区血管数量。但是有研究通过用乳酸乙醇酸支架组合成骨样细胞与BMSC 比较成血管能力时发现, 虽含小鼠支架材料的血管密度较空白对照组明显增多，但成骨样细胞组与 BMSCs 组分泌的血管内皮生长因子(VEGF)水平相差无几, 血管密度基本一致，且成骨样细胞是BMSC 分化后的细胞，故认为 BMSC 促进血管再生细胞旁分泌成血管因子是主要作用，与分化的方向相关性不大。② 被移植的BMSCs通过旁分泌(paracrine)的形式分泌血管生成诱导因子和调制内皮细胞迁移的蛋白质，诱导原先存在的血管内皮细胞激活、增殖、迁移、出芽、搭桥，形成新的毛细血管丛，原有的血窦扩张、伸展，血管重塑。其中BMSCs在缺氧环境和二价金属离子途径等诱导下产生的VEGF被认为是其促进血管再生的主要细胞因子。
ACL的内部结构与一般的肌腱和韧带不同，它除了具备致密结缔组织的特性外,还有一个重要的特性就是具有一定的纤维软骨特性。ACL经组织化学甲苯胺蓝染色呈现异染阳性已被既往学者所证实，因此其刚性应大于一般的韧带或肌腱组织。它的这种类软骨特性在缓冲外力方面发挥着重要作用。当应用异体移植物进行重建时,如果新形成的组织不具备类软骨的特性,必然会影响膝关节的运动功能。因此,可以把完成胶原纤维重建的移植物是否具有类软骨特性作为组织成熟的标志之一。在本研究中将具有多向分化能力的BMSCs移植到移植物表面， 除了促进成纤维细胞生长、加快移植物塑形改造过程外，考虑应该还有促进移植物体部向具有类软骨特性方向改造的作用。
另外，本研究采用的是同种异体骨-髌腱-骨作为移植物，所以在愈合过程中并不存在腱-骨愈合的因素。但是我们在手术过程中同样对止点进行了干细胞移植。其思路在于，虽然本研究采用了带骨块移植物固定的金标准-挤压螺钉(挤压理论)，这虽然可以提供坚固的孔内挤压，增加膝关节稳定性和移植物的等长，避免移植物-骨道的运动，但作为异物骨块，其实这完全就是用植骨治疗骨缺损的翻版。研究人员将兔骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合后植入人为制造的股骨骨缺损中，结果发现仅12周植入体与骨缺损处即骨性愈合，明显见新生骨生成，骨缺损能够完全修复，而单纯植入壳聚糖的对照组骨缺损处仅部分修复，且部分骨皮质不连续。说明骨髓间充质干细胞移植能够促进骨缺损的尽快骨性愈合。
在本研究中，我们选择了廉价易得且容易操控固化时间的透明质酸钠作为干细胞的载体。一般认为理想的细胞载体应具备以下特点：①良好的生物相容性及降解性。②骨传导性及诱导性。③满意的机械强度。④可塑形性。⑤可与其他活性分子复合共同诱导骨发生。⑥支持细胞生长和功能分化的表面化学性质与微结构。透明质酸钠作为广泛存在于人体内的生理活性物质,是由葡萄糖醛酸和乙酰氨基己糖组成双糖单位聚合而成的一种高分子黏多糖。我们用其作为干细胞的载体，主要是因为本品系生物可降解性高分子聚糖类生物材料制成的高浓度凝胶，无菌、无热原、无抗原性及致炎性,具有良好的生物相容性及生物学活性,其所形成的高分子网状结构具有特有的流变学特性。一般6周左右透明质酸钠即可完全吸收降解，细胞也已实现了增殖和粘附。另外，我们还出于另外一种考虑而采用透明质酸钠作为BMSCs的载体。经体外诱导分化构建的软骨细胞移植物一旦脱离严格控制的体外培养环境进入关节腔内，能否适应关节腔内的理化成分，国内外仍无文献报道。但研究同样发现BMSCs在外源性透明质酸钠中生长状况良好，由于关节液中同样存在透明质酸成分，因此我们用透明质酸钠作为缓冲，防止细胞过早暴露于关节液中，但在一定程度上又算是对关节液环境的提前适应。
参 考 文 献
［1］ Siebold R, Buelow JU, BosL, et al. Primary ACL reconstruction with fresh-frozen patellar versus achilles tendon allografts. ArchOrthop Trauma Surg, 2003, 4: 180-185.
［2］ Lawhorn KW, Howell SM. Scientific justification and technique for anterior cruciate ligament reconstruction using autogenous and allogeneic soft-tissue grafts. Orthop Clin NorthAm, 2003, 1: 19-30.
肌腱和韧带的生物力学范文第6篇
关键词：推拿；腰背肌锻炼；脊源性下腰痛
中图分类号：R246
文献标识码：B
文章编号：1007-2349（2012）06-0050-02
下腰痛（Low back pain，LBP）是指后背的腰骶部的疼痛或不适感，可伴有或不伴有下肢的放射痛。它是一种综合征，而不是疾病的名称［1］。流行病学调查表明，在全部人口中有60% ～80%的人在一生中的某个阶段会受到腰痛的困扰：15%~20%的人每年受到腰痛的困扰；1%因腰痛而永久致残。在美国，每年约有1300万人因下腰痛到医院就诊，仅次于上呼吸道感染而居第2位。所花费用约500亿美元［4］。基于腰痛对人类健康、社会和经济的影响，医学界已经把腰痛列为重点研究课题之一［2］。尽管其病因复杂，但生物力学的改变始终是一重要原因［3］。Richard A和Deyo提出的在国外被多数人接受的下腰痛分类中以机械性的脊柱疾病，如腰肌劳损（70%），椎间盘突出（4%），椎管狭窄（3%），占比例最大，这一类共占97%［5］；在临床工作中，笔者将祖国传统医学中的推拿配合现代康复医学的腰背肌锻炼相结合，治疗30例下腰痛患者取得一定疗效，报道如下。
1 资料与方法
11 一般资料 2010 年3 月 ～2011 年5月收治的60 例下腰痛患者，随机将患者分为治疗组与对照组各30 例。治疗组男18 例，女12 例；年龄24 ～68岁，平均507 岁；平均住院时间175 d。对照组男20 例，女10 例，年龄26 ～67 岁，平均515 岁；平均住院时间181 d。排除标准：（1）非机械性的脊柱疾病患者（2）具有推拿禁忌症患者（3）脊柱相关疾病手术术后患者排除在外。2组患者年龄、性别、腰痛程度等比较，差异无统计学意义（均 P>005），具有可比性。
12 治疗方法 2组患者入院后均接受传统治疗。内容包括针灸推拿、中药药包热敷，中药辨证施治。治疗组在传统治疗基础上于推拿第2天开始，患者在推拿治疗过程中进行腰背肌锻炼。方法：医者双手固定患者足踝于床面，患者俯卧于床上，腹部垫平枕，两臂后伸，双手交叉相握于腰部，开始两臂伸直腰部后伸头后仰颈胸部后伸离开床面，头部达到最高点保持5 s，随后慢慢地下落至床面，此循环为1次；如此连续重复进行15~20次为1组，每组锻炼完毕配合腰背部推拿局部放松，在整个治疗中间断锻炼3组，10 d为1疗程，连续治疗2疗程。动作要点：a医者双手固定患者足踝于床面，b腹部垫平枕（减少背部后屈角度，椎间盘承受应力能力增加），c背慢起慢落，d背起最高点处保持背肌强直收缩5 s。
其中9例患者住院未到2疗程，嘱患者出院后继续训练，同时坚持继续到门诊完成2 个疗程传统治疗，出院后用电话方式了解患者腰痛及腰椎活动度情况。
13 观察项目及评分标准 2组患者在治疗前、治疗后10天与20天各进行1次腰痛评分；治疗2个疗程后对患者腰椎活动度（前屈、后伸）及臀部、下肢放射痛情况进行比较。腰痛评分采用 视 觉 模 拟 评 分 法（Visual analoguescale，VAS），具体方法为：在一条10 cm 的线段，两端标有0 和10 字样，0 为“无疼痛”端，10 为“最剧烈的疼痛”端，每次进行腰痛评分时，让患者在线段上标出自己疼痛程度的相应位置，相应的数值即为“疼痛评分”。腰椎活动度（前屈、后伸）评定：0 级，无受限，前屈可以手指触足，后伸20°～30°；Ⅰ级，轻度受限，前屈>60°，但手不能触足，后伸10°～20°；Ⅱ级，中度受限，前屈30°～60°，后伸动作可以轻微发生；Ⅲ级，重度受限，前屈
14 统计学处理 数据采用 SPSS110 统计软件包进行资料分析，计数资料比较采用χ2检验，计量资料比较采用t检验，P
2 治疗结果
见表1、表2。
表1 2组治疗结果比较
n（%）
组别 n 优 良 差 总有效率/%
治疗组 30 23（767）* 6（20） 1（33） 967
对照组 30 20（667） 7（233） 3（10） 900
与对照组比较，*P
--------------------------------------------------------------------------------
表2 2组痊愈者随访结果
组别 n 巩固/n 复发率/%
治疗组 23 21 87
对照组 20 16 20
3 讨论
根据发生疼痛的病理因素不同，毕树雄等［6］将下腰痛分为以下5类：①椎间盘源性疼痛。由于退变或外伤造成纤维环撕裂或刺激前、后纵韧带时，即可产生下腰痛。②小关节疼痛。腰椎的运动和负荷可造成小关节退变。形成骨关节炎，引起下腰痛。③肌肉、韧带源性疼痛。腰背肌及后韧带均为腰椎后部稳定结构，肌筋膜炎症或肌肉韧带劳损均可引起下腰痛。④牵涉痛。临床上常见的涉及腰背部的牵涉痛主要由盆腔疾病引起，如女性月经痛、妇科疾病、男性前列腺疾病以及泌尿系统疾病。⑤非器质性疼痛。疼痛可引起精神情绪改变，有心理异常者，由于不能正确对待和处理各种客观矛盾，造成神经系统活动异常。出现头痛、失眠、乏力及下腰痛等现象。由于后两类情况涉及内脏器官和精神方面的问题，处理起来比较复杂。而本组实验旨在研究下腰痛的骨科问题，因此后两类情况未被列入研究范围。
由此看出下腰痛主要还是由于脊柱内外平衡破坏失稳造成的；而脊柱的稳定系统由三个子系统组成，①内平衡系统：包括椎体、椎间小关节、椎间盘和韧带的被动骨髂韧带系统；②外平衡系统：由肌肉和肌腱组成的主动系统；③传导系统：位于肌肉、肌腱和韧带中的各种张力传感器。这三个系统的功能相辅相成，为脊柱完成复杂、准确的运动提供保障，尤其是外平衡系统在维持脊柱的稳定中起到了非常重要的作用［3］。
推拿是祖国的传统医学，通过法、摇法、一指禅弹拨、扳法等手法能够疏通经络，调和气血，理筋整复，力图调整病变微观结构，筋骨并重，使之达到新的平衡，有利于腰椎力学结构的恢复。在腰背肌锻炼中科学的运用等张收缩和等长收缩可恢复腰背肌等协同肌群的肌力和韧性，改善和调整腰椎生物力学平衡。从而达到脊柱内外平衡的再建立，临床观察相对单一推拿治疗，见效快且疗效稳定，明显优于治疗组。两种方法相辅相成，符合祖国医学整体观念和治病求本的基本特点，故对下腰痛的治疗起到了缩短疗程和降低复发率的作用。
参考文献：
［1］徐义明，白跃宏下腰痛的诊断［J］.中国矫形外科杂志，2007，15（9）：675~678
［2］侯数勋重视对椎间盘源性下腰痛的研究［J］.国外医学：骨科学分册，2005，26（6）：322~323
［3］胡永善下腰痛的生物力学特点及康复［J］.颈腰痛杂志，2004，25（2）：73~75
［4］郭伦，李永宁，张博，等下腰痛的治疗方案选择与探讨［J］.医学信息2010，（7）：1713~1714
［5］Richard A，Deyo MPH，James N，et alLow back pain［J］.N Engl JMed，2001，344（5）：363~370
肌腱和韧带的生物力学范文第7篇
【关键词】 胫骨平台骨折;双接骨板;单切口
[ABSTRACT] Objective: To observe the curative effect of double plating through one approach in treatment of Schatzker Ⅴ and Ⅵ tibial plateau fracture.Methods: From March 2002 to July 2009， 32 cases of tibial plateau fracture were treated through one approach by double plates internal fixation in the First Affiliated Hospital of Yangzhou University . According to Schatzker classification， 19 cases were type Ⅴ， 13 cases were type Ⅵ. They were treated with open reduction and internal fixation and allograft implantation for defective fracture.Results:All got incision primary healing and were followed up for 10～24 months with an average of 19.4 months. The fractures were all healed at 3～8 months (with an average of 4.3±0.6)， no complications such as nonunion， osteomyelitis， flap necrosis， collapse in articular surface and loss in alignment in all cases. Excellent and good rate of knee function was 84.4% according to Hohl standard. Conclusion:The double plating operation through one approach is an effective way of treating Schatzker V and VI tibial plateau fractures， which not only provides reliable fragments stability， but also leaves space for the second operation.
[KEY WORDS] Tibial plateau fracture; Double plate; One approach
胫骨平台骨折Schatzker分型[2]使用最广泛。高能量损伤所致Schatzker ⅤⅥ型胫骨平台骨折为复杂性骨折，内外侧平台劈裂和/或塌陷，膝周软组织损伤较重，而手术加重软组织损伤，易发生缺血坏死、脂肪液化，影响功能恢复，临床处理困难[1]。为达到牢固内固定及减少皮肤不良事件目的，扬州大学第一附属医院骨科2002年3月～2009年7月采用单切口双钢板固定技术治疗Schatzker VVI型胫骨平台骨折32例，临床效果良好，现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
本组32例，男性19例，女性13例;年龄25～69岁，平均47.6岁;左侧14例， 右侧18例，无左右侧同时骨折病例;均为闭合性骨折，其中5例表皮轻微挫伤。X线显示Schatzker Ⅴ型19例，Ⅵ型13例;全部作CT三维重建，11例外侧平台外后侧塌陷，5例内侧平台内后侧塌陷，其他部位为劈裂骨折移位。伤后至术前时间为1～8d，平均2.3d。住院9～21d，平均12.7d。
1.2 手术方法
麻醉成功后取仰卧位，根据骨折类型、软组织损伤情况，取适当切口入路：前外侧切口、前内侧切口、膝前正中切口。全层切开皮肤及筋膜层达胫骨嵴，以尖刀片锐性分离皮肤及深筋膜层，暴露胫前肌、股二头肌腱、髌韧带、鹅足肌腱扩展部，皮肤筋膜层间断缝合防止皮肤及筋膜层分离、回缩;胫骨结节内、外侧经骨膜下剥离，显露内外侧髁骨折断端;贴髌韧带内或外缘纵切口切除髌下脂肪垫进入关节腔。清除骨折端血肿、软组织，采用撬拔、推挤等技术，以大复位巾钳横向加压，克氏针临时固定大骨块;仔细对合较小的碎骨块维持良好对位后，吸净骨折处骨片的渗血、渗液，将医用骨胶均匀涂入骨折裂缝及周围，维持15s即粘合牢固[3];塌陷区植骨。 选择“L”形或“T”形钢板支撑固定内侧平台，高尔夫钢板固定外侧平台。髁间隆突撕脱骨折者，以爱惜邦(美国John公司产品)不可吸收缝线经骨隧道复位固定。被动伸屈膝关节，骨折稳定;冲洗、止血，缝合切口;常规负压引流24～48h。术后膝关节夹板外固定3～4周结合股四头肌收缩锻炼，以后CPM被动锻炼结合主动锻炼;2～3个月后根据复查X线摄片结果，决定部分或全部负重行走。
2 结果
本组32例随访11～24个月，平均19.4个月，骨折愈合时间3～8个月，平均(4.3±0.6)个月，无骨不连、骨髓炎、皮肤坏死、感染、关节面塌陷、力线丢失、创伤性关节炎症状等并发症发生。术后1个月患者屈膝45°～105°，平均75°; 3个月屈膝85°～135°，平均120°。选用Hohl膝关节功能评分[4]，优56.3%，良28.1%，可9.4%，差6.3%，优良率84.4%。 表1 32例术后18个月Hohl评分系统膝关节功能评价
3 讨论
3.1 手术注意事项
(1)术前完善影像学资料：摄X线片、二维及三维CT重建，条件允许可作MRI检查，可全面了解骨折类型及骨折粉碎移位程度，指导制定手术方案。(2)术中尽可能保护和修复肌腱、韧带等重要膝关节稳定结构，尽量争取一期修复;半月板部分损伤、交叉韧带不完全损伤可暂不处理，术后观察或留待二期处理。(3)术中骨块撬拔、推挤、器械辅助复位对大骨块较易， 医用骨胶(α氰基丙烯酸烷基酯)临时辅助固定较小的碎骨块维持良好对位具有明显优势，有利于关节软骨面解剖复位[3]。
3.2 选择内外侧双钢板支撑固定
Schatzker ⅤⅥ型胫骨平台骨折破坏了胫骨内外侧平台稳定性，准确恢复胫骨平台高度与宽度是手术成功的关键;Ballmer等[5]认为内外侧双钢板支撑固定体现了中心性力学特点，克服了单侧钢板偏心性固定的缺陷，使应力均匀分布，胫骨内外侧平台稳定性增加，有效维持膝关节及下肢正常力线，便于术后早期功能锻练;Mueller等[6]认为Schatzker ⅤⅥ型胫骨平台骨折双侧钢板固定效果十分肯定，在维持机械力学稳定、减少骨折端微动方面比单侧钢板固定具有优势;毕大卫等[7]研究结果:胫骨平台双髁骨折用外侧支撑钢板结合前内侧抗滑钢板内固定最为可靠，较其他内固定在生物力学上有较大优势，关节的静态、动态力学稳定性都维持较好。对胫骨平台进行解剖复位并予以坚固的内固定，复位后的骨缺损区用自体骨或人工骨块填实，起到支撑关节面、防止塌陷作用。
3.3 术后应尽早进行功能锻炼
积极的早期无负重下膝关节功能训练可预防术后膝关节粘连强直等并发症[8]，有利于获得良好手术效果。术后早期膝关节夹板外固定期间作股四头肌收缩锻炼;内固定坚强者可每天松解膝关节夹板1～3次，行CPM功能锻炼，4周后去除膝关节夹板主动屈伸锻炼; 骨折粉碎者术后3～4周方可行CPM功能锻炼;术后8～12周开始练习部分负重行走;适当的早期功能锻炼改善患膝周围软组织血液、淋巴、关节液循环，减少软组织粘连，防止关节僵硬，促进骨折愈合、关节面修复 ，恢复膝关节功能[10]。
3.4 单切口入路选择
Schatzker ⅤⅥ型胫骨平台骨折常为高能量损伤，关节周围软组织损伤明显，而胫前区为相对缺血区，Y形或双切口进一步加重膝周围软组织损伤，造成软组织坏死及脂肪液化的发生[8，9]。外侧平台骨折相对严重者选前外侧切口，内侧平台骨折相对严重者选前内侧切口，两侧都严重者用前正中切口;锐利刀片贴皮下深筋膜、骨面、肌腱、韧带表面游离，可清楚暴露胫骨平台内外侧面，并可探到后侧部分，纵形切开鹅足、髂胫束以暴露、复位骨折块，仅对软组织活动性出血点用电刀止血以减少软组织损伤;止血带常规使用，尽量做到无血操作。根据具体情况尽可能减少切口长度，减少深部游离范围，做到良好复位内固定即可，切口对侧钢板后部1孔可经皮螺钉固定，不必硬性牵拉切口皮肤暴露从而加大软组织创伤 。
采用单切口双钢板内固定治疗Schatzker ⅤⅥ型胫骨平台骨折，切口少，对软组织损伤相对较轻，深部暴露范围广，复位内固定方便、稳定性好，骨折愈合率高，膝关节功能恢复良好。
参考文献
1 陆鸣，刘山虎，沈书明，等.高能量胫骨平台骨折168例临床分析[J].实用临床医药杂志，2008，12(1):9394.
2 Schatzkert J， Mcbroom R， Bruce D.The tibial plateau fracture: The toronto experience 19681975[J]. Current Orthopaedic Practice 1979，138:94.
3 刘克骏，麻承德.医用骨胶在复杂Pilon骨折手术中的应用[J].青海医药杂志，2009，39(3):2930.
4 Scheerlinck T， Ng CS， Handelberg F，et al. Mediumterm results of percutaneous， arthroscopicallyassisted osteosynthesis of fractures of the tibial plateau[J]. J Bone Joint Surg(Br)，1998，80(6):959964.
5 Ballmer FT， Hertel R， Notzli HP. Treatment of tibial plateau fractures with small fragment internal fixation:a preliminary report[J].J Orthop Trauma，2000，14(7):467474 .
6 Mueller KL，Karunakar MA， Frankenburg EP，et al. Bicondylar tibial plateau fractures:a biomechanical study[J]. Clin Orthop，2003，412:189195.
7 毕大卫，费骏，郑琦，等.胫骨平台双髁骨折内固定选择的生物力学比较研究[J].中国骨与关节损伤杂志，2010，25(3)：211.
8 贾其余，郑曙翘，阎红旗.双切口入路治疗复杂胫骨平台骨折[J]. 临床骨科杂志， 2007， 10 (3)∶271272.
肌腱和韧带的生物力学范文第8篇
【关键词】膝关节；有限元；应力；应变
Stress numerical simulation of the movement course of knee joint
【Abstract】 Objective To observe the distribution in range，size and the regulation of change.Methods Use the finite element method to research the knee joint surface stress and strain of the process of human walking.Rusults and Condusion The stress and strain produced on joint surface change and increase over time in walk and the change conform to parabola approximately.Through analyzing the stress that the person of different weight produces on the joint surface in the knee while walking，the weight has smaller influence on the amount of the stress on the joint surface，and 10% that the stress difference that the weight brings only accounts for the total stress.
【Key words】knee joint; finite element; stress; strain
经过长期的进化过程，人体形成了一个近乎完美的力学结构。由于通常的力学实验手法基本上无法直接应用于人体，对人体力学行为进行有限元数值模拟就成为深化对人体认识的一种有效手段。膝关节是人体最主要也是最重要的关节之一，由于其在临床医学、康复工程、生物机械工程等领域的重要研究价值和应用前景，长期以来吸引了大量生物力学研究者投入对其的研究。膝关节属于滑车球状关节，由股骨远端、胫骨近端及髌骨后面的关节面构成，是人体最复杂的关节。膝关节上下骨端均为松质骨，周围软组织包容少，遭受直接或间接暴力时，极易受到损伤。膝关节负重大，结构复杂且浅，骨杠杆又长，易受损伤，前后或两侧受踢击时均可使韧带、肌腱、半月板、膝关节造成裂伤、脱位，且难治愈。因而运用有限单元法深入进行膝关节的研究成为重要课题，随着认识的深入，必将促进骨科疾病诊断和修复计算机辅助设计的实现，使临床治疗技术跃上新台阶，给骨科临床应用提供科学的理论依据，促进生物力学向更深入、更广泛、更光明的前景发展［1，2］。
1 膝关节有限元模型的建立
1.1 边界条件设置 由于建立完整膝关节解剖模型是一件非常费时且非常复杂的工作，所以本文不考虑有关膝关节肌肉、韧带及半月板的模型。在本文中用边界条件来实现韧带的限制位移功能，来保证关节不产生横向及前后位移，以使关节保持稳定，约束限制情况见图1、2。另外，由于关节液的作用而假设在胫-股接触面上无摩擦，即将胫-股接触面的摩擦忽略。
在正常行走情况下，膝关节约承受人体重量的85.6%［3］。假设人体重为60kg，则膝关节承受的作用力为60kg×9.8N×85.6%=503.33N。膝关节受力则是通过在模型上表面作用面载荷，大小为体重的85.6%，并设载荷变化服从线性规律。
1.2 材料特性设置［4~6］ 人体骨骼材料的性质极为复杂，主要由密质骨和松质骨组成，而其密质骨和松质骨的性质也完全不同，涉及的参数多，模型复杂，计算量大。考虑到膝关节骨骼实际承重部分为松质骨，并且在正常情况下骨骼材料并不产生塑性变形，故本文假设骨骼材料为线弹性材料，其Young’s 模量大小为800MPa，泊松比为0.2，剪切模量为300MPa。
1.3 接触条件设置 本研究旨在考察关节在受力接触后上下关节面上的弹性变形及应力分布状况，所以将关节上下两部分分别做设置，并作为变形体处理。另设人膝关节由胫-股关节咬合接触组成，且胫-股关节咬合接触服从赫茨（Hertz）理论假设，即：胫骨和股骨均为均匀连续、各向同性、线弹性的材料组成；股骨与胫骨咬合接触表面的摩擦力由于关节液的存在而忽略不计，亦即咬合表面是理想光滑的；接触表面的尺寸与两接触体股骨与胫骨的曲率半径相比非常小。另外，增加一个刚体用于支撑胫骨下端［7］。
1.4 工况、作业设置及提交 一般情况下，人在行走时大约每分钟可走120步，因而每一步时间大约为60/120=0.5s。本研究将时间工况设为0.5s，并使用固定时间步长0.05s，共计10个增量步。
本文采用的模型为3D实体模型，因而分析类型定义设定为3D分析，输出结果为等效Von Mises应力和等效弹性应变。单元元素类型为八节点六面体实体元素。完成以上设置后，将作业提交计算机进行分析计算。
2 有限元仿真计算
2.1 股骨应力、应变分析 本文选取Von Mises应力作为衡量应力水平的主要指标。Von Mises应力是按照第四强度理论定义的一种综合应力，它反映了材料内部各点的平均应力水平，是有限元分析中最客观的指标之一［3］。股骨在与胫骨平台的接触挤压过程中将发生一定量的弹性变形，从而在接触面上产生一定的应力、应变。0.25s（增量步为5）后膝关节股骨下端等效Von Mises应力云图见图3。股骨轴向应力云图见图4。后交叉韧带（应力最大点用a表示）及股骨与胫骨接触处（应力最大点用b表示）的Von Mises应力随时间变化的曲线如图5和图6。由图3~8可见，产生的应力主要集中在股骨的下端面与胫骨平台接触区及韧带位置处，并且随着时间的增加而不断增大，在时间达到0.25s（即增量步为5）时，应力达到最大值。而且应力不仅集中于表面区域，在内部也有较大的应力产生。而应变的发生位置与应力的情形基本一致，主要集中于股骨的下端面与胫骨平台接触区和韧带位置，并且随着时间增加而不断增大。
图5 不同体重a点Von Mises应力曲线
Fig 5 Von Mises Stress Curve of
Different Weight of Node a
图6 不同体重b点Von Mises应力曲线
Fig6 Von Mises Stress Curve of
Different Weight of Node b
图7 a点的轴向应力曲线
Fig 7 Com 11 of Stress Curve of Node a
图8 b点的轴向应力曲线Fig 8 Com 11 of Stress Curve of Node b
另外，从图5及图6可见，在关节接触面上等效Von Mises应力随着体重增加而增大，其随时间的变化趋势也基本呈抛物线形状。50kg与60kg及60kg与70kg体重的等效Von Mises应力最大值与最小值仅有2MPa左右的差值，约为总应力的10%，可见体重差异并不会导致在关节面上产生较大应力差异。
对于轴向应力来说，其也随着体重的增加而增大，基本呈现线性变化。在关节面上有较大应力产生，最大值与最小值的差异约为1MPa，约占总应力的10%～20%，可见体重对轴向应力有较大影响。另外，在后交叉韧带位置处有较大应力集中产生，并且分布范围也相对较大。股骨轴向应力云图也可以得出上述结论，这也与实际经常发生膝关节损伤的位置相吻合。尤其对于运动员来说，由于运动中有冲击载荷的产生，从而常常导致在胫骨平台及韧带处发生伤害，这也与模拟结果相吻合。
2.2 股骨应力、应变分析 胫骨平台在与股骨的接触挤压过程中将发生一定量的弹性变形，从而在接触面上产生一定的应力、应变。计算结果如图9~14所示。由图9~10可见，应力主要集中在胫骨平台面与股骨接触区和韧带位置，并且随着时间增加应力、应变不断增大。由图10~14可见（胫骨与股骨接触处应力最大点用c表示，前交叉韧带处应力最大点用d表示），在时间达到0.25s（即增量步为5）时，Von Mises应力的大小达到最大值，随着时间的向前推移，应力又开始减小，直至为零。Von Mises应力及轴向应力曲线也基本是抛物线形状，最大值与最小值的差异也很小，仅有2MPa左右，约占总应力的10%左右。与股骨相似的是不仅在表面区域有较大的应力产生，而且在内部也有较大的应力产生，在胫骨平台与股骨接触面下七到八个单元的整个高度范围内都有较大的应力产生。这与实际膝关节胫骨骨折的位置相吻合，证明实际运动中由于冲击载荷的存在而在胫骨平台上产生很大的应力集中。
图11 c点的Von Mises应力随时间变化曲线
Fig 11 Von Mises Stress Curve of Node c
图12 c点的轴向应力随时间变化曲线
Fig 12 Com 11 of Stress Curve of Node c图13 d点的Von Mises应力随时间变化曲线
Fig 13 Von Mises Stress Curve of Node d
图14 d点的轴向应力随时间变化曲线
Fig 14 Com 11 of Stress Curve of Node d
3 体重对应力影响的分析
本文采用较为典型的中国人体重50～70kg段来作对比研究，未对更重或更轻的体重进行研究，而重点是研究Von Mises应力及等效弹性应变随体重的变化规律。通过计算可以发现，无论是应力还是应变，都会随着体重的增加而增大，变化趋势也基本一致，呈抛物线状，并且最大值都出现在0.25s处。Von Mises应力在数值上的差异也并不是很大，顶点处最小值与最大值仅有2MPa左右的差距，约占总应力的10%左右。可见，体重对应力大小差异并不是决定性因素。弹性应变的差异则更不显著，仅有300Pa左右。
4 结论
（1）膝关节模型由胫-股关节咬合接触组成，且胫-股关节咬合接触服从赫茨（Hertz）理论假设，即：胫骨和股骨均为连续、各向同性、线弹性的材料组成；接触表面的尺寸与两接触体股骨与胫骨的曲率半径相比非常小。
（2）该模型能较真实的反映出膝关节的解剖结构，忽略半月板等结构有利于减小计算量。
（3）在股骨与胫骨平台接触位置处产生较大应力集中，韧带处同样也产生了较大应力集中，比较符合实际情况。
（4）对不同体重人行走时，在膝关节面上产生的应力分析认为，体重对关节面上应力的大小并不产生较大影响，10kg体重仅带来约2MPa应力差异，只占总应力的10%。（本文图片1~4、9、10见封三）
参考文献
1 王西十，白瑞蒲.关于人膝关节生物力学模型的研究现状.力学进展，1999，29（2）： 244-250.
2 李箭，龚锦源，蒋欣，等.膝关节胫骨骨折的诊治临床分析.四川医学，2002，8（23）：788-790.
3 Ko CC，Chu CS，Chung KH，et al.Effects of post on dentin stress distribution in purples teeth.Prosthet DENT，1992，68：42133.
4 郑明，林凤飞，林朝晖，等.膝内、外翻畸形对膝关节影响的平面有限元计算分析和光弹实验研究.中华创伤骨科杂志，2003，5（4）：12.
5 张林.运动对骨生物力学指标的影响-骨生物力学研究进展.中国运动医学杂志，1998，21（1）： 85.