开放跟骨骨折的预后相关因素研究及跟骨内翻角的三维有限元研究

发布时间：2018-11-23 20:50

【摘要】：跟骨是足部最重要的负重骨,其在正常的站立活动过程中担负着极其重要的角色。跟骨骨折是常见的足部骨折,大概占全部骨折的2%,占跗骨骨折的60%,其中3/4的跟骨骨折属于关节内骨折。跟骨骨折多发生于青壮年男性,是一种劳动相关损伤,多数由工作时高空坠落损伤。如果跟骨骨折尤其是跟骨关节内骨折治疗不当,容易出现并发症,可能会给患者造成长期的足部功能障碍及痛苦,跟骨骨折的致残率高达30%。因此,虽然跟骨骨折发生率并不是很高,但高致残率往往会带来极大的痛苦和巨大的家庭生活负担。在过去的一百多年来,无数骨科医生探索着跟骨骨折的治疗方法,直到今天仍存在着争议。目前,关于闭合性跟骨骨折已经基本肯定了切开复位内固定在移位型关节内跟骨骨折治疗中的巨大价值,但是关于开放性跟骨骨折的治疗仍存在争议。我院流行病学调查显示开放性跟骨骨折约占全部跟骨骨折的4.8%。开放性跟骨骨折属于高能量损伤,其治疗目的是最大程度恢复后足功能,预防感染,减少并发症的发生。随着科学技术的发展,开放性跟骨骨折的发生率日益增高,也受到越来越多的学者的关注。近些年来国内外许多文献报道关于开放性跟骨骨折的治疗及预后的研究,均显示出高并发症发生率的特点。而在诸多相关因素中,究竟那种因素决定着开放跟骨骨折的预后尚存在争议。我们进行了一项较大样本的回顾性研究,把软组织损伤程度、开放伤口位置以及内固定方式作为可能影响开放骨折预后的相关因素,在并发症发生率以及后足功能评分方面做了统计学分析,目的是找出对开放性跟骨骨折预后影响最大的相关因素。跟骨及周围软组织解剖学特点决定了无论采用什么手术切口,都会伴有高的切口相关并发症,这也是一直困扰着全世界骨科医生的难题。为了避免跟骨骨折手术治疗的高手术相关并发症风险,许多学者主张微创手术治疗跟骨骨折。跟骨骨折的微创治疗有着悠久的历史,最早可以追溯到1943,由一个德国医生介绍经皮矢状位穿针进行骨折的复位,这是微创治疗的开始,经过几十年的进步,随着科学及手术技术的发展,微创治疗飞速发展。近些年以来,临床上呈现出多种微创手术治疗跟骨骨折。其主要包括经皮闭合复位螺钉内固定技术、小切口微钢板内固定技术、外固架撑开外固定技术、距下关节镜辅助下复位以及经皮球囊扩张术等。微创技术在治疗跟骨骨折中有着明显的优势,不仅丰富了治疗手段,而且降低了跟骨骨折的并发症发生率,提高了临床疗效。我们采用闭合克氏针撬拨复位空心螺钉内固定治疗sanders II型和sanders III型跟骨骨折30例,获得了满意的临床效果。我们的研究在其复位情况、手术等待时间、手术时间以及术后后足评分等方面进行了统计学分析,证实了这种方法在治疗特定骨折时是否是一种行之有效的方法。跟骨侧位和轴位X线影像是跟骨骨折常用的的影像学诊断技术,广泛应用于跟骨的诊断、术中复位以及术后疗效评价。跟骨B?hler角和Gissane角作为骨折严重程度的评价以及跟骨骨折预后的评价指标已经广泛被临床骨科医生应用。尤其是在跟骨骨折手术复位评价方面,更是起到关键的作用。临床手术复位过程中,要恢复跟骨长度、宽度、后关节面的平整、B?hler角和Gissane角的同时,我们还要注意避免跟骨的内翻或外翻畸形。如何评定内翻还是外翻畸形,其正常范围是多少没有文献报道。我们术中也只是通过跟骨轴位像大致看跟骨轮廓,并没有一个明确的判定标准。我们的研究通过跟骨的标准轴位像,提出一种测量跟骨内翻角的方法,通过这种方法我们测量了164名志愿者的跟骨正常内翻角度的大小,得出正常内翻角的范围,为临床工作提供理论依据。有限元技术是一种数值计算的方法,它需要借助于电子计算机来实现,是数学中矩阵方法在其他领域中的应用和发展。直到20世纪70年代,有限元技术才开始被骨科医生应用于骨科生物力学方面的研究。1993年,Yettram和Camilleri首次将有限元分析应用于跟骨的研究。近几十年有限元技术迅速发展,其在骨科的应用范围逐步深入,已经涉及到多个骨科领域的研究。我们的研究通过建立正常跟骨三维有限元模型,通过软件改变跟骨内翻角度,建立不同内翻角的跟骨模型,分别在100N轴向压力模拟加载下,观察跟骨后关节面的应力分布,探讨跟骨内翻角度变化对跟骨后关节面的应力分布有何影响,从而得出手术复位时内翻角度控制范围。第一部分开放性跟骨骨折预后影响因素的相关分析目的:探讨软组织损伤程度、骨折固定方式和开放伤口的位置在开放性跟骨骨折的治疗中对其预后以及并发症的发生率有何影响,明确哪种相关因素才是决定开放性跟骨骨折预后的关键。方法:2007年1月至2013年5月在河北医科大学第三医院治疗的开放性跟骨骨折患者101例。全部患者均知情同意并已经签署相关文件,本研究开始前已经通过医院伦理委员会认证。将患者按照开放性骨折Gustilo分型:其中Ⅰ型4例,Ⅱ型47例,III型50例。根据内固定方式不同分为:克氏针组74例,切开复位钢板内固定组15例,空心螺钉组7例,石膏外固定组5例。所有患者均急症手术治疗。对于GustiloⅠ型和Ⅱ型的开放伤口位于内侧的患者,采取克氏针、空心螺钉或钢板固定骨折。GustiloⅢ型的患者采取克氏针或空心螺钉固定骨折。对于开放伤口位于外侧的患者采用克氏针或空心螺钉固定骨折,不用钢板固定。我们选择3名有经验的骨科医生在末次随访时对101例患者的后足功能进行检查和问卷调查,根据AOFAS踝与后足功能评分对术后功能进行评价。对于并发症主要观察患者创面愈合情况,记录有无感染,是浅层感染还是深层感染,是否需二次手术植皮或皮瓣覆盖创面。结果:所有开放性跟骨骨折患者101例均获得平均38.4个月的随(8-78个月)。总体感染率为22%。所有患者AOFAS的主观评分中,16例优(15.8%),42例良(41.6%),31例可(30.7%),12例差(11.9%)。AOFAS踝与后足评分在不同内固定组之间无显著性差异(P0.05),不同内固定组并发症的发生率无明显差异(P0.05)。但是,不同gustilo分型各组之间的并发症发生率有显著差异(P0.05),Gustilo I型组与Gustilo II型组的AOFAS踝与后足功能评分上无统计学差异,但在Gustilo I型与Gustilo III型、Gustilo II型与Gustilo III型的AOFAS踝与后足功能评分有明显的统计学差异(P0.05)。内侧伤口组与外侧伤口组的并发症发生率的比较没有明显统计学意义(P0.05);内外侧伤口组的AOFAS踝与后足功能评分无明显统计学差异(P0.05)。结论:开放性跟骨骨折的预后主要取决于软组织损伤程度,而不取决于骨折固定方式,同样开放伤口位置对其预后也无明显相关性。早期彻底的软组织清创,及时合理的骨折固定是降低并发症发生率,提高临床疗效的关键所在。所以,I期清创同时行骨折内固定是治疗开放性跟骨骨折的第一部分开放性跟骨骨折预后影响因素的相关分析有效方法。第二部分闭合撬拨复位空心螺钉固定治疗sanders II型和sanders III型跟骨骨折的临床研究目的:本研究旨在评价闭合经皮克氏针撬拨复位空心螺钉内固定这一技术治疗跟骨宽度增宽不严重的sanders II型和sanders III型跟骨骨折的临床疗效。方法:我院骨科创伤急救中心接收的符合研究入组条件的跟骨骨折患者30例(本实验已经通过了河北医科大学第三医院伦理委员会的论证)。sanders II型24例,sanders III型6例。所有纳入组的患者均行闭合经皮克氏针撬拨复位空心螺钉内固定,对所有患者进行影像学和功能随访。结果:所有患者都获得平均8.3个月的随(6-12个月)。无一例发生深部感染及伤口不愈合或延迟愈合,仅2例出现克氏针尾皮肤刺激症状,拔除克氏针后症状消失;平均手术等待时间为3.9天(1-6天),平均手术时间34.8分钟(25-49分钟),术前B?hler角平均14.7度,术前Gissane角102.4度,术后B?hler角33.0度,术后Gissane角118.8度,术前与术后B?hler角有明显统计学差异(P0.05),术前与术后Gissane角有明显统计学差异(P0.05)。所有患者AOFAS的主观评分中,优良率达100%,其中18例优(60%),12例良(40%)。伤侧踝关节活动及足内外翻活动较健侧均无明显统计学差异(P0.05)。结论:对于Sanders II和Sanders III型关节内跟骨骨折的治疗,尤其是其中的舌形骨折,闭合撬拨复位空心螺钉内固定技术具有损伤小;不剥离跟骨骨折周围皮肤软组织从而并发症发生率低;操作简单易行;手术等待时间及手术时间短;术后恢复良好等优点,是一种比较适合的选择。第三部分跟骨内翻角度的测量及其三维有限元分析目的:测量正常跟骨内翻角度的大小,应用三维有限元技术分析内翻角改变后的跟骨后关节面应力变化,探讨跟骨内翻角的临床意义。方法:将165名志愿者正常跟骨标准轴位X线影像导入到计算机,应用Photoshop软件编辑测量跟骨内翻角度。测量方法:通过跟骨轴位像跟骨最窄处内侧壁向后关节面做垂线,与后关节面相交为A点,与最窄处内侧壁交点为B点,跟骨后部最内侧点取为C点,直线AB与直线AC夹角即为跟骨内翻角。将1名志愿者跟骨CT图像导入Mimics 14.0软件中制备模型,应用Creo 2.0三维造型软件制备不同内翻角的跟骨模型。所有模型模拟足中立位时跟骨后关节面应力分布,故将跟骨头以及跟骨底部着力点设定为约束边界条件。外加载荷通过关节面施加于模型,垂直加载(Z轴加载),关节面采用与骨密质相同的材料属性。这样经过关节面加载,更保证力的平均加载。以100N的力加载于跟骨后关节面,生成不同内翻角度跟骨模型后关节面的应力云图。结果:正常跟骨内翻角度平均为3.99度。模拟加载后分析跟骨后关节面应力变化显示:中立位时100N加载,正常内翻角度跟骨后关节面受力分布均匀,应力集中部位出现在后关节面的前外侧,最大应力值为11.46Mpa;内翻角增加2度时后关节面受力分布在后关节面前外侧,出现多处应力集中部位,最大应力值为4.9 Mpa;内翻角增加4度时后关节面受力集中在后关节面内侧,应力集中部位出现在后关节面的前侧偏中心的位置,最大应力值为7.6 Mpa;内翻角增加6度时后关节面受力以及最大应力部位与内翻角增加4度时相同,最大应力值为8.0 Mpa;内翻角减少2度时后关节面受力集中在后关节面前内侧,应力集中部位出现在后关节面的前侧偏中心的位置,最大应力值为5.7 Mpa;内翻角减少4度时后关节面受力集中在后关节面内侧,应力集中部位出现在后关节面的后内侧,最大应力值为106.3Mpa;内翻角减少6度时后关节面受力集中在后关节面内侧,应力集中部位出现在后关节面的前内侧、后内侧,最大应力值为121.6Mpa。结论:临床上,移位的跟骨关节内骨折手术治疗时除了要恢复跟骨正常形态、后关节面的平整、正常的B?hler角和Gissane角的同时,我们还要注意恢复跟骨正常的内翻角度,我们建议手术内翻角减小变化应控制在2度以内,如果内翻角度过小,就会严重影响后关节面的应力分布,后期可能会出现距下关节炎等并发症。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R687.3

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