Legg-Perthes病相關(guān)基礎(chǔ)與臨床研究.pdf

1、Legg-Calve-Perthes病是1910年Legg(美國)、Calve(法國)、Perthes(德國)各自發(fā)現(xiàn)并描述的原因不明的兒童股骨頭骨骺壞死,亦稱Legg-Perthes病。該病至今仍然是困擾小兒骨科界的一大難題。該病的病因和發(fā)病機理至今未明,但研究已證明：在Legg-Perthes病早、中、晚期病例中，均存在股骨頭、頸骨內(nèi)壓增高和靜脈回流障礙,它們是本病發(fā)病機理的關(guān)鍵,降低骨內(nèi)壓、改善靜脈回流和矯正髖關(guān)節(jié)畸形的手術(shù)治療可

2、以取得良好的臨床療效。但骨內(nèi)壓增高和靜脈回流障礙的形成機制還有待于深入研究。 第一部分:Legg-Perthes病發(fā)病機理的應(yīng)用解剖學(xué)研究。 目的：探討Legg-Perthes病股骨頭、頸骨內(nèi)壓增高和靜脈回流障礙的形成機制提供解剖學(xué)依據(jù)。 方法：采用巨微解剖、血管透明、組織切片、掃描電鏡、骨內(nèi)微血管和毛細血管定量等方法對30例胎兒、新生兒及兒童的股骨頭、頸骨外靜脈配布,骨內(nèi)靜脈、微血管和毛細血管的構(gòu)筑特點進行觀察

3、和定量分析。 結(jié)果：①股骨頭、頸骨外靜脈包括：旋股內(nèi)、外側(cè)靜脈,閉孔靜脈,臀上、下靜脈,頸后靜脈,髂腰靜脈,股骨頭韌帶靜脈,頸升靜脈；骨內(nèi)靜脈包括：前、后、上、下骺靜脈,內(nèi)骺靜脈,前、后、上、下干骺靜脈。關(guān)節(jié)囊內(nèi)存在豐富的滑膜下靜脈網(wǎng),髖關(guān)節(jié)周圍形成兩個彼此有吻合的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。②股骨頭內(nèi)的微動脈發(fā)自骺動脈,一般有2～3級,呈樹狀分支,各級分支的管徑無明顯變化,行程長短不一,無迂曲。一條微動脈一般有兩條微靜脈伴行,微靜脈間有豐富的橫

4、行吻合。③胎兒組股骨頭、頸內(nèi)微血管數(shù)為30.02±2.50/cm2,毛細血管數(shù)為32.01±2.12/cm2;新生兒組股骨頭、頸內(nèi)微血管數(shù)為26.12±2.15/cm2,毛細血管數(shù)為20.05±2.50/cm2。 結(jié)論：股骨頭、頸骨外靜脈的配布,骨內(nèi)靜脈、微血管和毛細血管的構(gòu)筑特點為進一步闡明Legg-Perthes病股骨頭、頸靜脈回流障礙和骨內(nèi)壓增高的形成機制提供了詳實的解剖學(xué)依據(jù)。 第二部分:Legg-Perthes

5、病的手術(shù)方法選擇及遠期療效評價。 目的：了解Legg-Perthes病遠期手術(shù)療效,建立一種比較科學(xué)和規(guī)范化的手術(shù)療效評價標(biāo)準。 方法：選擇1991年1月～2002年6月接受手術(shù)治療的42例Legg-Perthes病患者進行5年以上隨訪,其中18例獲5～10年隨訪,24例獲10～16年隨訪,平均隨訪9.5年?；颊呔鶠閱蝹?cè)受累,接受手術(shù)時的年齡為6～10歲,平均8歲。根據(jù)股骨頭壞死范圍及脫位的程度選擇不同手術(shù)方法。Catt

6、erall Ⅰ型和無半脫位的Catterall Ⅱ型選擇術(shù)式①滑膜切除+骺板上方開窗病灶清除+髂骨植骨術(shù)。Catterall Ⅲ、Ⅳ型均有半脫位,加選術(shù)式②股骨轉(zhuǎn)子下截骨術(shù)或③Salter骨盆截骨術(shù),以解決包容問題。其中,明顯半脫位者選擇術(shù)式①+②；嚴重半脫位者選擇術(shù)式①+②+③。采用一種新的臨床與放射線相結(jié)合的評價標(biāo)準進行遠期手術(shù)療效評價。 結(jié)果：本組42例Legg-Perthes病患者遠期手術(shù)療效評價結(jié)果：優(yōu)14例(33.3

7、％),良25例(59.5％),可3例(7.2％)。13例Catterall Ⅰ型中優(yōu)7例(53.8％),良6例(46.2％);6例Catterall Ⅱ型中優(yōu)2例(33.3％),良4例(66.7％);16例CatterallⅢ型中優(yōu)4例(25.0％),良10例(62.5％),可2例(12.5％);7例Catterall Ⅳ型中優(yōu)1例(14.3％),良5例(71.4％),可1例(14.3％)。采用術(shù)式①治療15例,其中優(yōu)9例(60.0％)

8、,良6例(40.0％);采用術(shù)式①+②治療18例,其中優(yōu)4例(22.2％),良13例(72.2％),可1例(5.6％);采用術(shù)式①+②+③治療9例,其中優(yōu)1例(11.1％),良6例(66.7％),可2例(22.2％)。 結(jié)論：(1)根據(jù)股骨頭壞死范圍及脫位的程度不同選擇滑膜切除+骺板上方開窗病灶清除+髂骨植骨術(shù)、股骨轉(zhuǎn)子下截骨術(shù)和Salter骨盆截骨術(shù)可以降低股骨頭頸骨內(nèi)壓、改善靜脈回流、改善頭臼包容、矯正畸形,隨訪遠期手術(shù)療效

9、良好。(2) 本研究提出的臨床與放射線相結(jié)合的療效評價標(biāo)準更科學(xué)、更規(guī)范化,具有臨床應(yīng)用價值。 第三部分:Legg-Perthes病髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型的構(gòu)建及生物力學(xué)分析。 目的：構(gòu)建Legg-Perthes病相關(guān)三維有限元仿真模型,在理論生物力學(xué)層面評價骨壞死和手術(shù)對患兒髖關(guān)節(jié)生物力學(xué)的影響。 方法：(1) 選取正常發(fā)育的8歲男性兒童1例,采用螺旋CT對其骨盆和股骨上段進行薄層掃描,將獲取的DICOM格式

10、圖像數(shù)據(jù)輸入到Mimics 9.1進行三維模型重建。Freeform自由造型系統(tǒng)進行模型修改和表面劃分,生成三維幾何模型,以IGES格式圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維有限元軟件Ansys 10.0生成實體模型,利用Ansys的自適應(yīng)網(wǎng)格劃分功能對模型各部分進行網(wǎng)格劃分,最終建立正常髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型。(2) 在獲取的正常兒童髖關(guān)節(jié)實體模型基礎(chǔ)上,模擬Legg-Perthes病Catterall Ⅲ型伴明顯半脫位時的病理改變,建立Legg-Per

11、thes病髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型。(3) 在獲取的Legg-Perthes病髖關(guān)節(jié)實體模型基礎(chǔ)上,模擬在Legg-Perthes病Catterall Ⅲ型伴明顯半脫位患者施加術(shù)式①+②(見第二部分)時的情況,建立Legg-Perthes病手術(shù)后的髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型。按界定的載荷和邊界條件,分別施加于不同因素髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型,經(jīng)Ansys 10.0自動計算輸出結(jié)果。 結(jié)果：(1) 正常兒童髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型包

12、含髖關(guān)節(jié)的Y形軟骨、髖臼軟骨、股骨頭、頸軟骨等三維模塊,并保持原有正常股骨頸干角140°,前傾角15°,劃分節(jié)點數(shù)13323個,單元數(shù)44630個；建立的Legg-Perthes病髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型,股骨頸干角保持140°,前傾角增加至20°,劃分節(jié)點數(shù)17589個,單元數(shù)45911;建立的Legg-Perthes病手術(shù)后髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型,股骨頸干角分別減小為130°和120°,前傾角恢復(fù)為15°,劃分節(jié)點數(shù)33206,單

13、元數(shù)67251。(2) 正常兒童髖關(guān)節(jié)在雙足站立位時Von Mises應(yīng)力集中主要分布在股骨頭軟骨表面的最上部略偏前外及對應(yīng)的髖臼軟骨表面,股骨頭和髖臼軟骨表面的Von Mises應(yīng)力峰值分別為1.11MPa和1.75MPa。單足站立位時Von Mises應(yīng)力分布基本同雙足站立位時的情況,股骨頭和髖臼軟骨表面的Von Mises應(yīng)力峰值分別為3.66MPa和4.88MPa。股骨頸區(qū)域路徑1和路徑2的位移—應(yīng)力曲線顯示股骨頸基底中后部Vo

14、n Mises應(yīng)力最大,路徑2的Von Mises應(yīng)力峰值約為路徑1的10倍,在股骨頸中下部和小轉(zhuǎn)子下方內(nèi)側(cè)出現(xiàn)二個峰值。(3) Legg-Perthes病Catterall Ⅲ型伴明顯半脫位的髖關(guān)節(jié)在雙足站立位時Von Mises應(yīng)力集中仍然主要分布在股骨頭軟骨表面的最上部略偏前外及對應(yīng)的髖臼軟骨表面,股骨頭和髖臼軟骨表面的VonMises應(yīng)力峰值為分別為1.46MPa和1.96MPa。(4) Legg-Perthes病Cattera

15、ll Ⅲ型伴明顯半脫位患者施加手術(shù)(股骨近端內(nèi)翻10°)的髖關(guān)節(jié)，在雙足站立位時Von Mises應(yīng)力集中主要分布在股骨頭軟骨表面的最上部略偏前內(nèi)和對應(yīng)的髖臼軟骨表面,股骨頭和髖臼軟骨表面的Von Mises應(yīng)力峰值分別為1.21MPa和1.42MPa。(5) Legg-Perthes病Catterall Ⅲ型伴明顯半脫位患者施加手術(shù)(股骨近端內(nèi)翻20°)的髖關(guān)節(jié)在雙足站立位時Von Mises應(yīng)力集中仍然主要在股骨頭軟骨表面的最上部略

16、偏前內(nèi)和對應(yīng)的髖臼軟骨表面,以及髖臼軟骨表面的后外,股骨頭和髖臼軟骨表面Von Mises應(yīng)力峰值分別為1.38MPa和1.63MPa。 結(jié)論：(1) 利用正常兒童骨盆和股骨上段薄層螺旋CT掃描獲得的DICOM格式圖像數(shù)據(jù),通過Mimics、Freeform和Ansys軟件,可以快速和精確地實現(xiàn)完全程數(shù)字化構(gòu)建正常兒童髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型,并可以在獲取的正常兒童髖關(guān)節(jié)實體模型基礎(chǔ)上,模擬Legg-Perthes病變和手術(shù)建立

17、相應(yīng)的髖關(guān)節(jié)三維有限元仿真模型,這為Legg-Perthes病和其他兒童髖關(guān)節(jié)疾病的相關(guān)三維有限元生物力學(xué)分析提供了新的技術(shù)平臺。(2) Legg-Perthes病時分布在髖關(guān)節(jié)的應(yīng)力增大,且出現(xiàn)股骨頸及其周圍的異常應(yīng)力增加,如果不給予合理的干預(yù)治療,最終將導(dǎo)致股骨頭的變形、碎裂和塌陷,以及股骨頸的發(fā)育異常。(3) 對Legg-Perthes病患兒施行滑膜切除+骺板上方開窗病灶清除+髂骨植骨+股骨轉(zhuǎn)子下截骨術(shù)可以改善病變髖關(guān)節(jié)的應(yīng)力分布