正常踝關(guān)節(jié)不同位置時(shí)應(yīng)力分布的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目的：分析研究正常成人新鮮足標(biāo)本脛距關(guān)節(jié)在背伸、中立及跖屈不同位置的生物力學(xué)特性。尋找脛骨遠(yuǎn)端不同類型骨折的損傷機(jī)制，為治療脛骨遠(yuǎn)端骨折的提供生物力學(xué)依據(jù)。 方法： 1.收集成人新鮮小腿以下的標(biāo)本6具，臨床資料、肉眼及x線觀察排除標(biāo)本畸形、退行性變及骨折、腫瘤、結(jié)核、炎癥和明顯骨質(zhì)疏松等結(jié)構(gòu)性破壞，踝的功能正常。雙層塑料袋密封包裹標(biāo)本，置于-20℃深低溫冷凍冰柜中保存，在此溫度下保存，骨和韌帶的生物特性沒(méi)有明顯改變，實(shí)驗(yàn)

2、前12小時(shí)取出，室溫下自然解凍。 2.室溫下自然解凍，在踝關(guān)節(jié)以上25厘米處橫行截?cái)嗝勲韫?，小心剔除近?厘米皮膚、肌肉等軟組織，保留脛腓骨間膜，標(biāo)本近端用聚甲基丙烯酸甲脂包埋處理，包埋盒與脛腓骨垂直，以保持向下加載時(shí)踝關(guān)節(jié)位于中立位。并將尸體標(biāo)本標(biāo)號(hào)，便于以后實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析。自制脛腓骨夾具，用以固定小腿。 3.實(shí)驗(yàn)夾具直立中立位固定標(biāo)本于電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，注意保持小腿標(biāo)本脛骨處于自然垂直地面狀態(tài)。 4.于踝關(guān)節(jié)前

3、面橫行切口，暴露踝關(guān)節(jié)前關(guān)節(jié)囊，切開(kāi)關(guān)節(jié)囊，暴露踝關(guān)節(jié)面。用硬白紙做模，由踝關(guān)節(jié)前緣置入踝關(guān)節(jié)，復(fù)制出踝關(guān)節(jié)面壓跡，將壓跡裁下作為壓敏片模板，將壓敏片依模板裁剪，周圍用塑料薄膜包裹，以免壓敏片受潮，小心將壓敏片置入踝關(guān)節(jié)。輕輕將標(biāo)本固定在實(shí)驗(yàn)機(jī)平臺(tái)上。測(cè)試環(huán)境溫度為25℃，濕度為40-60％。 5.我們?cè)跍y(cè)試中假設(shè)1倍體重為60kg，因此，在中立位，背屈10°，跖屈30°位時(shí)，只加載60kg(1倍體重)，生物力學(xué)機(jī)以20N/秒的速度向標(biāo)

4、本頂端施加600N的壓力，保持最大載荷5秒后卸載。然后去除加載后取出壓敏片，可見(jiàn)受壓部位的著色反應(yīng)。著色區(qū)的形態(tài)和大小，反映了踝關(guān)節(jié)接觸區(qū)的面積和特征。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，用生理鹽水保持標(biāo)本濕潤(rùn)。測(cè)試后的壓敏片所有著色圖形均掃描入電腦中。通過(guò)電腦計(jì)算出每一次加載后踝關(guān)節(jié)接觸面的面積并打印出圖形以供分析。 6.膠片上的微囊受壓后破裂釋放出成色材料與顯色材料反應(yīng)，從而產(chǎn)生色彩，所產(chǎn)生的顏色淡濃與壓力大小相關(guān)，隨后分析壓敏片的著色情況，

5、可分析出其表面所受壓力的大小。將測(cè)試好的壓敏片(見(jiàn)附圖)用FPD301密度儀和FPD302密度壓力轉(zhuǎn)換儀測(cè)出壓力及壓力分布情況，壓敏片反映出的關(guān)節(jié)面接觸圖形的面積通過(guò)激光掃描儀輸入計(jì)算機(jī)，用AUTO，CAD2004算出接觸面積，根據(jù)公式：力=面積X壓強(qiáng)，可以計(jì)算出接觸面上傳遞的負(fù)荷。測(cè)得數(shù)據(jù)用sas v9統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(Paired-Sample T Test)。 結(jié)果：在踝關(guān)節(jié)負(fù)重600N的時(shí)，六具標(biāo)本分別按不同位置分成

6、三組(背伸10度位、中立位、跖屈30度位)，當(dāng)踝關(guān)節(jié)背伸10度位時(shí)，踝關(guān)節(jié)所受壓強(qiáng)平均值為1.338±0.136MPa，接觸面積平均值為4359.882±123.435mm2，壓力平均值為582.568±11.415N。當(dāng)踝關(guān)節(jié)中立位時(shí)，踝關(guān)節(jié)所受壓強(qiáng)平均值為1.586±0.127MPa，接觸面積平均值為3687.260±118.423mm2，壓力平均值為5584.889±10.468N。當(dāng)跖屈30度位時(shí)，踝關(guān)節(jié)所受壓強(qiáng)平均值為1.73

7、6±0.145MPa，接觸面積平均值為3358.709±117.859mm2，壓力平均值為582.856±11.024N。t檢驗(yàn)，p＜0.05,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，著色區(qū)的形態(tài)、大小和位置，反映了踝關(guān)節(jié)接觸區(qū)的面積和特征，對(duì)踝關(guān)節(jié)在足背屈.中立.跖屈力學(xué)分布特征相關(guān)性分析，與臨床踝關(guān)節(jié)損傷機(jī)制相一致。結(jié)論：骨折類型與損傷時(shí)足的位置有關(guān)：足跖屈位時(shí)，距骨后部較窄的部分進(jìn)入踝穴，接觸面積變小，產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，接觸中心位于踝關(guān)節(jié)的后側(cè)部分，壓縮暴力