微观辨证下非创伤性股骨头坏死内侧间隙与塌陷的相关性及生物力学研究

发布时间：2017-12-23 05:23

本文关键词：微观辨证下非创伤性股骨头坏死内侧间隙与塌陷的相关性及生物力学研究　出处：《广州中医药大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：股骨头坏死是骨科领域常见的难治性慢性疾病之一,以进行性发展为特点,尤其是在非创伤性股骨头坏死中,其发病隐匿,因无明显外伤史而容易被患者忽略。在其复杂的病理改变过程中,塌陷最为关键,塌陷一旦发生,患者可能出现明显的髋关节功能障碍及疼痛,这将大大增加治疗的费用及难度,结局可能仍然不得不面对髋关节人工关节置换术的选择,所以合理的预测塌陷的发生与否,是临床治疗的关键问题,也是股骨头坏死方案选择的的重要参考。在既往的临床病例观察中我们发现一些经过治疗后仍发生塌陷的患者可出现髋关节半脱位情况,尤其是在塌陷晚期,髋关节半脱位现象更为明显,髋关节半脱位的发生头臼匹配关系变差,可进一步加重患者的临床症状,而这种股骨头半脱位并非一蹴而就,可能存在于股骨头坏死疾病的演变过程中,并对坏死的转归产生影响。因此,本研究拟:1.通过回顾性研究的方法,基于X片观察非创伤性股骨头坏死患者中药多途径保守治疗后髋关节内侧间隙的变化情况并探索其与塌陷的相关性;2.利用三维有限元技术阐述髋关节内侧间隙的变化对坏死股骨头力学环境的影响。方法:1.回顾分析2010年1月至2016年2月由广州中医药大学第一附属医院三骨科收治,初诊确诊为非创伤性股骨头坏死,且影像学示无塌陷并接受中药多途径保守治疗的病例。以股骨头坏死后末次随访,或行手术治疗为观察终点收集并动态观察股骨头坏死患者髋关节正位X片上髋关节内侧间隙的变化情况,记录患者一般资料以及初次诊断、末次随访(末诊)或研究终点时影像学评估(包括坏死JIC分型、塌陷定量、内侧间隙水平、CE角水平),并进行统计学分析.2.根据临床研究统计得到的内侧间隙比变化水平进行分类,以原始模型为基础按内侧间隙比0.3变化率,建立具有不同关节间隙的的髋关节模型,并进一步将模型分为坏死组及非坏死组,共7对(14个)髋关节模型。运用三维有限元技术分析,选取接触应力、等效应力、总变形为观察指标,比较不同髋关节内侧间隙下坏死组与非坏死组股骨头、坏死区的应力及形变情况,探讨内侧间隙变化对股骨头坏死发展变化的力学意义。结果:临床研究结果:1.一般资料:共收集106例患者,男性80例,女性26例,其中27例为双侧股骨头坏死,共133髋,其中左侧68髋,右侧65髋,年龄19-69岁,平均岁数44.73±13.51岁;所有纳入患者均经影像科及我院骨科专家确诊为股骨头坏死,且初诊坏死塌陷定量为α级,所有患者均坚持在我院随诊行中药保守治疗,期间未行外科手术干预治疗。以末次随访或手术(换髋)干预为终点事件,随访时间为5-70月,平均 26.89±15.82 月。2.以β、γ级塌陷为终点事件生存分析:以γ级塌陷作为股骨头生存终点事件,生存时间为5-70月,平均32.79± 16.89个月,总生存率为42.19%,生存率在12-40个月阶段变化明显,期间生存率以平均每月1.91%下降,40个月以后变化趋势减缓,并在52个月以后持于稳定;以β级塌陷作为股骨头生存终点事件,生存时间为5-70个月,平均35.25± 18.3个月,总生存率为19.9%,生存率在12-51个月阶段变化明显,且与γ级塌陷股骨头生存率相比,每一时间段生存率都要低。3.以初诊内侧间隙为变量的生存分析:γ、β级塌陷股骨头log-rank检测P值均小于0.05,以初诊内侧间隙比C、D、E组为变量股骨头生存率差异有统计学意义。所有生存分析中,初诊内侧间隙比E组与C、D组生存率差异显著,且在整个生存时间段内初诊内侧间隙比D、C组均高于E组,而C、D组之间相比生存率差异不明显。在以γ级股骨头塌陷终点事件的生存分析中,初诊内侧间隙比C、D组生存率维持在52.23%以上,而E组最终生存率为12.93%远低于C、D组。在以β级股骨头塌陷终点事件的生存分析中,初诊内侧间隙比C、D、E三组最终生存率均低于30%,但仍有差异,其中在12-24月生存时间段内,E组与C、D组差异最为明显。4.以JIC分型为变量的生存分析:无论是以γ或β股骨头塌陷为终点事件的生存分析中,JIC分型B、C1、C2型均有显著差异,生存时间段内JIC B型生存率高于JIC C1型高于JIC C2,差异以γ股骨头塌陷为终点事件的生存分析中更为明显,其中JIC B型在γ或β股骨头塌陷为终点事件的生存分析均维持较高的生存率分别为 93.33%、76.55%。5.运用Chi-square统计分析初诊内侧间隙比分组在各JIC分型中的分布,初诊内侧间隙比在JIC各分型的分布上没有统计学差异。6.初诊末诊内侧间隙比变化率:Kruskal-Wallis检测各级塌陷组中内侧间隙变化比值有统计学差异,各组间对比仅α、δ级塌陷之间结果存在统计学差异;提取出关节间隙增宽的病例,Kruskal-Wallis检测各级塌陷组中内侧间隙变化比值有统计学差异,各组间对比显示α塌陷与其它三组之间差异具有统计学意义,根据准散点图显示内侧间隙变化比值随着塌陷程度的增加大致呈上升趋势实验研究结果:1.股骨头软骨及髋臼软骨应力变化:各模型组中最大CPRESS、MISES应力分布均出现在股骨头软骨的顶部及髋臼软骨的顶穹部,并以最大应力区为中心向周围呈.放射状递减,且随着内侧间隙比的减小最大应力值增加,在内侧间隙比小于4的阶段变化明显。接触面积与应力变化成反比关系,随着内侧间隙比增大,接触面积变化趋势大致呈线性。2.股骨头皮质骨应力变化:无论是坏死组还是非坏死组中股骨头皮质骨表面最大MISES应力分布均位于股骨头顶部偏前外侧。坏死组中股骨头顶部应力集中更为明显,与非坏死组相比股骨头顶部应力远高于同等内侧间隙水平组,坏死区相对应的股骨头皮质骨表面出现最大MISES应力区,偏于负重区应力带的外上方。不同内侧间隙比中非坏死组最大MISES应力为14.67 ± 0.1412 MPa,坏死组中最大MISES应力为22.61 ± 0.4014 MPa。在内侧间隙比小于4的阶段应力变化明显。3.坏死区(N单元区)应力与Magnitude总形变:非坏死组最大MISES应力高于同一内侧间隙水平坏死组,非坏死组N单元区最大MISES应力为0.6357 ±0.002809 MPa,坏死组N单元区最大MISES应力为0.4439 ± 0.007005 Mpa。无论是坏死组还是非坏死组N单元区最大应力随着内侧间隙比的减小而增大,其中坏死组最大应力变化更为显著;无论是在非坏死组还是坏死组N单元区总体形变量随着内侧间隙的减小而增加。4.N单元区各部位MISES应力变化:同一模型中N单元区表面、顶部、底部、基底部四个单元的MISES应力值有差异,非坏死组中各单元的MISES应力差别更明显。内侧间隙比变化对坏死组中各部位产生的应力变化不一致,其中坏死区顶部变化最明显,在内侧间隙比小于4的阶段差异显著。5.股骨头整体应力传导的变化:坏死组中,原有的头内应力传导路径发生改变,应力无法有效的向下传导并在坏死区周围正常组织产生应力集中。内侧间隙比变化对坏死组与非坏死组应力变化影响差异不同,其中股骨头皮质骨负重区差异最大,最大MISES平均应力分别为12.48MPa(坏死组)和8.97MPa(非坏死组)。结论:1.内侧间隙比对预测股骨头坏死后塌陷有重要意义:1.1内侧间隙比与CE角二者在评估髋关节头臼关系上有相同的作用,且CE角作为评价指标对关节变化的敏感性要大于内侧间隙比。但内侧间隙比对于评估骨头坏死患者的头臼匹配程度尤其是塌陷患者的头臼匹配关系更为客观准确。1.2内侧间隙变化是坏死塌陷的重要风险因素。内侧间隙比在3-6的区间变化对坏死塌陷结局有统计学差异,内侧间隙比小于4时坏死出现塌陷的风险较高,且在坏死演变过程内侧间隙增宽的病例塌陷的风险以及塌陷等级更大。2.股骨头坏死的塌陷存在多元性因素混杂,塌陷的发生与否不能依靠单独一种评估指标进行准确的判断。3.股骨头坏死的力学不稳:3.1坏死发生后,坏死组织材料性能改变,关节力无法经过坏死组织进行有效的传导分散,并使周围正常组织出现应力遮挡效应产生应力集中,而应力集中的表现是股骨头皮质骨(软骨下骨)以及坏死区周围松质骨应力增加,尤其在坏死区对应的皮质骨区。头内应力传导分布改变,是头内传导不稳的表现。3.2正常髋关节头臼接触最大应力呈三峰形态,分别位于于髋臼顶、髋臼前下及后下区,是头臼稳定的表现,随着内侧间隙的增宽,三峰形态分布的改变,提示接触形态的改变,代表头臼之间不稳的发生,是头臼匹配失稳的表现。3.3坏死后头内应力传导异常导致头内不稳是塌陷的重要原因,而且内侧间隙的增宽头臼间的不匹配导致头臼不稳将加大头内应力传导的不稳,最终加大塌陷的风险。4.中医微观辨证与"辨稳论治"在股骨头坏死治疗中有重要的价值。
【学位授予单位】：广州中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R681.8

【参考文献】